绿灯倒计时影响下机动车微观驾驶行为分析与决策建模

机动车在交叉口信号相位切换期间的驾驶行为对于城市道路交通安全至为重要,本文对绿灯倒计时影响下的机动车微观驾驶行为与“通过/停止”决策进行研究.首先,利用驾驶模拟器进行1组单盲实验来提取车辆的接近速度、反应时间、减速度等参数.其次,详细地刻画了车辆进入交叉口范围至行驶至停止线全过程的微观驾驶行为.再次,综合交通因素及驾驶员个体特征等解释变量,建立了随机效应Logistic模型以描述车辆的“通过/停止”决策行为.结果表明：车辆进入交叉口范围后会“先减速,再加速,再减速”,加速通常出现在距停止线30~ 40 m的范围内,且绿灯倒计时与黄灯启亮前期对驾驶员具有催促作用;速度、距离、年龄、性别对车辆的“通过/停止”决策行为具有显著影响;随机效应Logistic模型比Logistic模型更能表征其他未纳入模型的因素及反映不同交叉口与驾驶员的异质性.     

倒计时信号对信号交叉口交通特性的影响

从运行效率和交通安全方面,对信号交叉口换相提示的影响进行研究。基于视频数据,提取不同换相提示方式下驾驶人启动反应时间、车头时距、黄灯期间交织区车辆滞留率等参数,运用SPSS中的T检验方法获取运行参数,基于倒计时信号对交叉口交通特性的影响进行显著性分析,验证倒计时信号的有效性。研究结果表明:倒计时信号换相提示装置能显著降低驾驶人的启动反应时间,使车队达到饱和车头时距的时间提前,提高交叉口的运行效率,但增加了黄灯期间交织区车辆滞留率,对交叉口交通安全可能具有一定潜在的负面影响。     

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黄灯政策问题已成为道路交通安全领域的研究热点.本文开发了基于视频处理技术的交叉口检测系统,自动采集黄灯期间的交通数据,包括黄灯启亮时车辆到停止线距离、速度、加速度和黄灯结束后车辆的通过情况,建立黄灯期间的驾驶员“停车/行进”决策行为模型和“抢黄灯”行为结果模型.利用北京市“闹市口大街—宣武门西大街”和“中关村东路—成府路”的视频数据对模型进行检验,两个模型的预测结果与实际观测误差分别为8.6%和2.5%.实验结果表明,视频检测技术和驾驶员行为模型能够应用于交叉口的控制管理,本文提出的模型与方法可为相应交通管理措施的制定和实施提供技术支持和理论依据.     

基于视频检测的黄灯期间驾驶员行为研究

黄灯政策问题已成为道路交通安全领域的研究热点.本文开发了基于视频处理技术的交叉口检测系统,自动采集黄灯期间的交通数据,包括黄灯启亮时车辆到停止线距离、速度、加速度和黄灯结束后车辆的通过情况,建立黄灯期间的驾驶员“停车/行进” 决策行为模型和“抢黄灯”行为结果模型.利用北京市“闹市口大街-宣武门西大街”和“中关村东路-成府路”的视频数据对模型进行检验,两个模型的预测结果与实际观测误差分别为8.6%和2.5%.实验结果表明,视频检测技术和驾驶员行为模型能够应用于交叉口的控制管理,本文提出的模型与方法可为相应交通管理措施的制定和实施提供技术支持和理论依据.     

绿闪信号作用下城市道路交叉口两难区研究

为了提高绿闪信号作用下交叉口的交通安全,基于进口道机动车微观行驶特性开展了两难区研究.在绘制机动车停车及通过行为曲线的基础上,获取了两难区的临界位置,界定了两难区的分布范围,求解了机动车陷入两难区的概率,剖析了道路限速及绿闪时长与两难区分布之间的关系.最后通过具体实例表明,在道路限速为50 km/h 的情况下,两难区分布在离停止线48 m左右的位置;现有2.56 s 的绿闪时长能够保证机动车不会陷入两难区的最大行驶速度为56 km/h.两难区的研究成果有助于合理设计绿闪时长和道路限速,从而消除两难区的负面影响,为交通控制与管理提供理论支撑.     

绿闪灯与绿灯倒计时对电动自行车驾驶行为的影响对比

针对过渡信号对驾驶员驾驶行为存在显著影响但缺乏规范化设置的问题,利用图像处理软件获取其驾驶行为特征参数,提出基于电动自行车过街行为的四分类方法。统计分析绿闪灯和绿灯倒计时交叉口信号过渡期间四类到达电动自行车的停车线速度和违章率及违章时间分布等指标,分析结果表明,绿闪灯会导致电动自行车较大的交叉口进入速度,绿灯倒计时会导致电动自行车较高的红灯通过率,因而更容易导致交叉口电动自行车交通事故的发生。     

T型路口怎么走?

驾驶员王某怎么也没想到,因“自觉遵守”交通信号——红灯停,而被值勤交警罚了款。事情的经过是这样的:一天中午,正值交通流量高峰期,王某开车正要通过一个右侧无横道的T型路口,前方的红色信号灯亮了。王某是第一辆车,他很“自觉”地将车停在停车线内,很快,身后来车堵了一大串,有的还不住鸣笛。一旁值勤的交警走了过来,示意王某将车停在一个不妨碍交通的地方。此时,红灯变成了绿灯,其他车辆正常通行。对于交警的询问“为什么不按信号灯通行?”王某颇为委屈:刚才明明是红灯啊!红灯就得停车。交警翻阅了王某的驾驶证,初领证件日期表明,王某是个新手。看来他对T型路口的走法真的不懂。于是,交警现场给他上了一堂交通安全课。——道路交通管理条例第十条第(五)款,对T型路口的黄灯亮时(闪烁)及红灯亮时的车辆通行,作了明确规定:右转弯的车辆和T型路口右边无横道的直行车辆,遇有黄灯亮时或红灯亮时,在不妨碍被放行的车辆和行人通行的情况下,可以通行。由于某些驾驶员对该项规定知之不多,所以在实际行车过程中,该行不行,造成交通堵塞。T型路口不受黄灯或红灯信号限制能够通行的车辆,必须具备两个条件:一是对驾驶员来说,右边无横道车辆,即右边无横道来车;二是本车在通...     

困境区域范围及其控制对策研究

在道路交通中,由于困境区域的存在,导致了部分车辆驾驶员无意闯红灯行为的发生。为了减少此种状况的出现,本文通过分析研究影响困境区域范围的四个主要因素,提出控制建议并通过驾驶员反应时间因素t的调整．重新给出困境区域范围的计算公式。通过实例计算,分析出困境区域的具体位置及范围,提出在路面特定位置标出提示标志,帮助驾驶员在即将进入黄灯期时,根据其与提示标志间的相对位置关系,客观快速地做出行驶或制动的决策代替主观经验的判断。结果表明,在路口限速为30km／h,单个车道宽3．5m．车长3．5m~5m的情况下,若黄灯时间为2s,则困境区域范围为7．98m＊3．5m≤Skl≤9．48m＊3．5m,若设置成3s．则困境区域范围则缩小为0．31m＇3．5m≤Sk2≤1．19m＊3．5m,应在此处标示困境区域提示带,并在距离路口停车线40．91m处设立减速提示牌。     

基于车头时距模型的高速公路出口换道距离研究

高速公路出口的车辆换道行为是产生高速路行车安全问题的重要原因.为研究高速路出口车辆换道的平均距离,选取西安绕城高速未央立交八车道出口的路段拍摄视频,提取车速、车头时距等参数,拟合选取车头时距分布模型,结合间隙接受理论和概率分布模型,建立换道距离计算模型,结果表明:在单车道交通量为650 veh/h至900veh/h的情...     

最小安全间距约束下拥挤交通流速度-密度关系模型

根据交通拥挤状态下交通流速度与密度一致性变化的特点,分析了拥挤交通流的平均车间时距为定值的原因,并结合最小安全间距约束提出了交通拥挤状态下的速度-密度关系模型。研究了驾驶人的平均反应时间和交通拥挤状态下的最小车间时距的关系,对速度-密度关系模型的反应时间进行参数标定。分析了不同车辆长度、阻塞停车间距和反应时间下的速度-密度关系,利用提出的速度-密度关系模型、Greenshields模型、Greenberg模型、Underwood模型、Northwest模型、Edie模型对美国US-101、I-80两条高速公路的交通数据进行拟合,得到了拟合结果和绝对误差。分析结果表明:提出的速度-密度关系模型能够从理论上解释交通拥挤状态下速度与密度的变化关系和速度-密度数据的离散现象;和其他模型相比,提出的速度-密度关系模型在拟合2条高速公路交通数据时的绝对误差最小,分别为4.91、7.50veh·km-1。基于最小安全间距约束的速度-密度模型刻画了拥挤交通流的本质特征,且对现实数据能够取得更好的拟合效果。     

高速公路隧道临近段车辆换道持续时间生存分析

为研究高速公路隧道临近段车辆换道行为,提高隧道路段行车安全水平,在广东省的3条高速公路隧道临近路段开展自然驾驶试验,采集换道车辆的行车轨迹以及周围行车环境等数据。基于采集到的车辆换道数据,采用生存分析的全参数估计方法,考虑不同驾驶人换道风险感知水平的异质性,构建随机参数加速失效时间(AFT)模型,分析隧道临近段行车环境、车辆运行状态等潜在因素对车辆换道持续时间的影响。研究结果表明：相较于固定参数AFT模型,随机参数AFT模型具有更好的拟合优度;至隧道进口的距离、起始车道前车的车速差、换道方向和至目标车道前车距离会对高速公路隧道临近段车辆换道持续时间产生显著影响;车辆换道位置距离隧 道进口越近,至目标车道前车的距离越近,换道持续时间越短;相较于换道车辆车速大于起始车道前车的情况,换道车辆处于非跟驰状态和车速小于起始车道前车时,换道持续时间分别增加 7%和20%。研究结果可为高速公路隧道临近段交通安全设施改善和微观驾驶行为模型构建提供理论依据和方法指导。     

路面不平整引起的车辆动载计算方法

为了分析不平整路面上行驶车辆的动载特性,研究了西宝高速公路平整度实测结果,用正弦曲线模拟路面表面,建立了考虑汽车侧倾因素和轮胎阻尼的四自由度车辆振动模型,利用模态理论和编程计算对车辆振动模型在不同路面波长、不同振幅、不同行车速度及左右车轮激励不同时的动载进行了分析和求解,给出了车辆在不平整路面上行驶时产生的动载计算方法。计算结果表明:波形路面上产生的动荷载沿路线纵向呈波形分布,在路面上行驶的车辆对路面可能产生很大的动荷载,最大动荷载系数可达到2.0以上。     

弯道路侧标志梯度提示策略研究

弯道易造成车辆速度控制不当而成为事故多发路段。为改善弯道安全，本文针对弯道路侧警示标志的布设展开研究，制定弯道路侧安全警示标志梯度提示策略，依托高保真模拟驾驶实验平台，建立山区弯道虚拟场景，选取急弯标志、限速标志(Speed Limit Sign, SLS)及可变信息板(Variable Message Sign, VMS)作为警示标志，在弯道对传统提示策略(急弯标志)、二级梯度提示策略(急弯标志和SLS)和三级梯度提示策略(急弯标志、SLS及VMS)开展实验，获取33名被试驾驶人的车辆运动、眼动数据和主观问卷。选择平均速度、纵向加速度、速度遵从率、标志单次注视时长、标志注视提前距离、反应时间以及主观评价等参数作为评价指标，利用单因素方差分析方法和事后测试，对比不同提示策略对驾驶人的作用效果。研究结果表明：相比传统策略，梯度提示策略能有效提高驾驶人注意力，减小对警示标志的视认距离和反应时间，帮助驾驶人在进入弯道前提前完成减速，并在弯道稳定保持低速行驶。本文研究可为弯道路侧安全警示标志连续布设提供依据。     

下沉式地铁车辆段咽喉区车致振动特性

采用触发采集方式现场实测了某下沉式地铁车辆段咽喉区钢轨、道床、地面、楼板及盖板的振动加速度, 采用插入损失、1/3倍频谱、Z振级曲线拟合等方法分析了现场实测数据, 进而分析了下沉式地铁车辆段咽喉区的振源特性与地铁振动沿盖板和不同层楼板的传播规律。分析结果表明: 在频域上, 钢轨比道床振动频带更宽, 没有明显的主频段, 其振动分布在800 Hz以内, 道床则有明显的主频段, 主要分布在80~200 Hz; 下沉式地铁车辆段地下1、2层钢轨至道床振动衰减幅度分别约为29.9、10.4 dB; 列车引起盖板的振动响应随测点与行车轨道中心线距离的增大呈线性衰减规律, 其线性衰减率约为0.2 dB·m-1; 由于边墙对振动的反射与折射, 振动传至盖板端部时出现局部放大现象; 列车无论在地铁车辆段端部还是在中间股道行车, 随着测点与行车轨道中心线距离的增大, 车辆段盖板振级在2.5、5.0 Hz低频处基本不变, 在10 Hz处衰减缓慢, 在25、40、80 Hz中高频处衰减明显; 列车在地下1、2层行车时诱发的振动的向上传播呈逐层衰减规律, 列车在地下1层行车引起的盖板振动比其在地下2层行车时大约16.1 dB; 下沉式地铁车辆段咽喉区轨道接头多、道岔多的特点导致该区域盖板车致振动响应突出, 需重点对该区域进行减振设计。      

多车道高速公路出口开口段安全特性分析

为研究不同断面形式下的多车道高速公路出口影响区开口长度及流量与交通安全的关系，针对2种断面形式的高速公路出口，分别设计了3种不同的开口长度，结合3种不同流量条件设计了18个不同的驾驶模拟场景。实验招募30名被试者开展模拟驾驶实验，提取不同开口长度及流量条件下各断面形式高速公路出口的车辆行驶轨迹、换道间隙的选择、减速度、最小 TTC (Time to Collision)等驾驶行为特性参数，综合分析基于驾驶行为数据对不同开口长度的行车风险。结果表明：两种断面形式下，开口长度对于车辆在开口段上的换道点选择存在显著影响；两种断面形式下，1500 m的开口长度能够满足绝大多数驾驶人的换道需求；在换道间隙选择中，大都集中在5~6 s，分离式断面下的开口长度对于低于临界间隙的换道间隙出现的频次具有显著影响；流量及开口长度对于最大减速度及TTC最小值和分布位置均不存在显著性影响，但分离式断面下的最大减速度和最小TTC相较于整体式断面更小；此外，整体式断面中内侧3车道的行车风险低于分离式断面，分离式断面中外侧车道的行车风险低于整体式断面。     

无信号交叉口横向冲突预警对驾驶行为的影响

针对智能网联汽车在无信号交叉口对横向冲突的避撞问题,本研究设计了横向冲突人机交互预警及横向冲突驾驶模拟试验场景,并分析不同类型预警对驾驶行为的影响规律。运用驾驶模拟器搭建城市道路无信号交叉口并设计横向冲突事件,选取30位驾驶人作为试验对象,应用眼动仪、驾驶模拟平台开展驾驶模拟试验;采集风险场景下驾驶人的眼动、操作行为与车辆运行数据;对比分析各组场景下驾驶人的注视时长和扫视频率及行车速度、制动时间和踩制动踏板速率等驾驶行为特性参数,分别运用方差分析和描述性统计方法分析了预警提示类型和提示时机两个方面对驾驶行为特性的影响。结果表明：网联警告型预警的警示效果优于常规提示型预警,但该类预警使驾驶人操作车辆时的减速度增大至-4 m/s²以上,导致行车舒适性降低;预警提示时机对驾驶行为的影响显著,且预警提示位置宜设置在距离交叉口50～90 m处。研究结果能够为交通安全设施开发者提供有效HMI预警设计建议,提高无信号交叉口通行安全性。     

基于CFD的轮胎滑水及其性能影响因素分析

轮胎滑水性能对车辆安全性和操控性具有决定性影响,而花纹结构设计参数直接影响着轮胎接地区水流运动进而对轮胎滑水性能也会产生直接影响。但由于滚动轮胎的滑水性能测试条件极为苛刻,且很难捕获到滑水现象发生时水流运动流场特性。为明晰滑水现象发生时的流场特性及花纹结构设计参数对滑水性能的影响,基于计算流体动力学的方法,建立考虑轮胎接地印痕及花纹变形特征的滑水分析模型,掌握了水膜升力、自由液面及沟槽内水流速度等流场分布特征,分析了水膜厚度、水流速度、纵向花纹及横花纹结构设计对滑水性能的影响。结果表明:在水膜厚度较小时,路面水流可顺畅进入接地区花纹沟并被及时排出;水流速度的变化对胎面动水压力有显著影响;纵向花纹沟深度对滑水性能影响显著;改变横向花纹沟水流运动方向、降低胎面动水压力可提升滑水性能。     

基于生存分析的山区双车道公路超车持续时间模型

为研究混合交通流条件下山区双车道公路超车行为，确定关键影响因素与超车持续时间的关系。以云南省典型山区双车道公路为例，利用无人机采集超车行为视频数据，提取参与超车行为的机动车轨迹，构建超车行为变量指标体系，分析山区双车道公路超车行为特性；建立基于生存分析的山区双车道公路超车持续时间模型，确定影响超车持续的关键协变量，并分析关键协变量与超车持续时间的定量关系。结果表明：混合交通流条件下，山区双车道公路平均超车持续时间为10.3 s，平均超车距离为201.3 m，由驾驶员的驾驶风格、较高的行驶速度及复杂的交通流条件共同作用所致；Log-logistic 加速失效时间模型对超车持续时间拟合效果最好，AIC和BIC分别为272.989和265.650，危险函数拐点约为13 s，说明超车行为在13 s前结束的可能性最大；影响超车持续时间的关键变量分别为超车距离和超车车辆与被超车车辆的初始速度差、最大横向距离、是否有对向车、被超车车辆长度和超车车辆类型，影响程度较大的协变量为超车车辆类型和是否有对向车，当超车车辆为货车时，超车持续时间增加了22.9%，当有对向车时，超车持续时间降低了17.8%。     

回头曲线路段的轨迹曲率特性和汽车过弯方式

为了明确山区公路回头曲线上的车辆轨迹特性和驾驶行为偏好,通过实车路试采集了自然驾驶习惯条件下回头曲线路段上的车辆行驶轨迹线和轮迹线-车道线的横向距离等参数,基于实测数据计算了轨迹曲率,分析了轨迹曲率与道路设计曲率之间的关系,确定了轨迹曲率变化模式,提出了轨迹等效半径的概念,研究了回头曲线路段的切弯行为和典型过弯方式. 研究发现:1） 回头曲线的入弯、弯中和出弯均可见严重的车道偏离. 2） 入弯时汽车在缓和曲线之前便已进入曲线行驶状态,出弯时车辆轨迹曲率在驶出缓和曲线之后的直线上降低至0,轨迹曲率的变化率要低于缓和曲线的曲率变化率;左转轨迹的曲率变化率要低于右转轨迹的曲率变化率. 3） 左转轨迹曲率的幅值回头曲线中部低于或者接近道路设计曲率,右转轨迹曲率则高于道路设计曲率. 4） 左转弯的轨迹等效半径要高于弯道设计半径,右转弯轨迹半径最小值和均值普遍则低于设计半径. 5） 驾驶人可以通过不同的切弯方式来实现回头曲线路段轨迹半径的增加和最大化,但需要侵占对向车道. 6） 驾驶人切弯时,左转弯的轨迹半径增量要高于右转弯的轨迹率半径增量,即车辆左转驶入回头曲线是更容易取得切弯效用;在大头线、平头线和小头线（转角分别大于、等于和小于180°） 3类回头曲线中,小头线和大头线上的切弯效果更明显.      

基于自然驾驶跟车数据的驾驶人差异性分析与辨识

为研究跟车工况下个体驾驶行为特性及其辨识,以驾驶人自然驾驶数据为基础,通过统计分析,频域分析及时频分析,多尺度对比驾驶人加速度、碰撞时间倒数、跟车时距等跟车轨迹特征参数分布的差异性;利用统计方法和离散小波变换提取能够表征驾驶人跟车习性差异的特征参数,分析不同参数输入结果,确定最优参数组合,建立基于随机森林的驾驶人差异性辨识模型;对 8位驾驶人的实车数据分析和辨识结果表明,以加速度,与前车相对速度、相对距离,跟车时距,碰撞时间倒数的平均值、标准差、中位数、小波能量熵为特征向量的随机森林模型,驾驶人识别的准确率能达到96.48%,袋外错误率为4.55%,相比于支持向量机、K近邻、BP神经网络,具有更高的识别准确性。说明运用多尺度细化特征向量建立的随机森林模型在识别跟车工况下驾驶人的差异性方面是可行的,该结果对驾驶行为精细化研究及个性化辅助驾驶系统发展具有重要意义。