基于车联网V2P 的行人碰撞风险辨识研究

为探索基于车联网V2P(Vehicle to Pedestrian)通信技术的行人碰撞风险辨识方法, 首先,在车联网环境下实时获取了目标位置、速度、运动方向等信息,并分析了典型人-车相 对运动场景中交通参与者的行为不确定性,进而提出了人-车碰撞区域随机几何模型;然后, 综合考虑了车联网系统的通信延时、定位误差、人-车相对运动不确定性等多因素的影响,建 立了人-车碰撞事故概率和冲突风险程度模型;最后,通过仿真实验分析了行车速度、通信延 时、定位精度等因素对行人碰撞风险辨识模型效果的影响,以及各因素间的相关性关系.本文 提出的方法对行人安全保护研究具有一定的参考价值,研究结果同时指出了车联网系统通信 延时与定位精度的技术要求.     

双车道公路超车安全距离模型

双车道公路上因超车不当而导致交通事故频发且后果多较为严重,故提出超车安全距离模型,旨在为超车安全预警装置、超车辅助判断系统等提供理论依据.本文首先分析了车辆在双车道公路超车过程中可能发生的碰撞类型,基于可能发生的碰撞类型对超车时间进行分段,分析每一超车时段车辆之间的安全距离,进而建立超车安全距离模型,以等速超车和加速超车为例,选取小型车、中型车、大型车作为前方被超车辆,确定仿真参数,基于 MATLAB 软件仿真,分析、验证超车安全距离模型的有效性.得出超车车辆与前方车辆及对向车辆之间的临界安全距离图,为汽车主动安全系统的研发和超车事故的预防提供了理论基础.     

基于simulink/stateflow的列车碰撞时钩缓系统建模

针对列车碰撞过程中两车之间的运动状态,设置了车钩连接和分离两大状态,将碰撞过程中钩缓系统的运动细化为弹性压缩、塑形压缩、弹性伸长和车钩力为0的4个子状态,运用simulink/stateflow建立仿真模型。基于此,建立了两列单节车碰撞的Matlab/simulink仿真模型,观察其在不同撞击速度下的缓冲器特性。分析结果表明,所建立的车钩缓冲器模型能够较好地反映车辆碰撞过程中车钩的实际状态。     

车联网信息技术高速公路预警与应急避险模型

为减少高速公路车辆追尾和连环追尾等事故,本文研究了车联网信息技术高速公路预警与避险模型.本文利用车联网系统,将交通事故快速预报给后方车辆,并实时分析路面车辆信息,帮助后方车辆及时做出合理应急方案和应急措施.试验证明,跟车预警模型能够及时提醒驾驶人员避免追尾,在无法避免正面碰撞时,应急避险模型能够根据路面状况做出有效判断,成功进行避险,避免连环追尾事故发生.公路试验中第3车减少制动距离9.2 m,第4车减少制动距离21.4 m,较大地缩减事故后续车辆行车制动距离,能够在密集的行车路段,有效降低连环追尾事故的发生,提高高速公路交通运输安全.     

基于车路协同的无控十字路口行车方案

针对紧急车辆在无信号控制十字路口处通行效率低和事故频发的问题,基于SUMO与OMNet++的双向耦合车联网仿真平台Veins中搭建了车辆运动控制系统模型,设计路口处紧急车辆与普通车辆碰撞的判定方法和紧急状况下车辆避免碰撞行车措施,提出基于车路协同技术的无控十字路口紧急车辆行车方案。在Veins车联网仿真平台上对行车方案进行仿真验证。结果表明:应用方案可提高紧急车辆通过无信号控制十字路口效率64.3%以上,并将紧急车辆在无信号控制路口处的事故率由36.7%降低至3.3%。     

车联网环境对城市快速路驾驶安全的影响评价

为明确不同情形下车联网对城市快速路交通安全的影响程度，首先，在分析车联网对快速路驾驶行为影响的基础上，对车联网和常规驾驶环境下的驾驶模型参数进行了标定；然后，选取累计碰撞时间（Time Exposed Time-to-collision, TET）和积分碰撞时间（Time Integrated Time-to-collision，TIT）指标对快速路纵向驾驶行为进行安全评价，选取侧向碰撞风险（Sideswipe Crash Risk, SSCR）作为快速路横向换道驾驶安全的评价指标；最后，基于VISSIM设计快速路进行仿真试验，考虑车联网和常规驾驶环境，研究不同渗透率和饱和度条件下网联车对纵向追尾和横向换道驾驶行为的安全影响程度。研究结果表明：车联网环境下网联车渗透率对快速路驾驶行为的影响呈现出缓慢提升（0～50%）、快速提升（50%～75%）及显著提升（75%～100%）三阶段，其中TET指标分别对应降低14.57%, 30.10%和49.01%；车联网环境下，交通饱和度对快速路的交通安全影响则呈现出先快后慢的改善趋势。当网联车渗透率超过75%之后，交通安全提升程度最为明显；车联网环境中，当快速路交通饱和度低于0.8时，交通安全改善程度更为显著。     

车联网环境下车辆主动避撞决策方法

结合驾驶员避撞行为特征和车联网信息获取优势，设计了车辆主动避撞决策。通过分析车辆制动过程得到临界制动距离，利用自车不同制动强度建立车辆纵向分级制动模型。在制动过程中加入不满累积度作为产生车辆换道意图的依据。基于Python和SUMO搭建了联合仿真平台，进行仿真验证。结果表明：在高速行驶环境中，与ITTC制动模型相比，文中方法能减少车辆制动跟随时间和换道次数，做出合理换道判断。     

超高车辆与立交桥梁碰撞的高精度非线性有限元仿真

超高车辆和立交桥梁之间的碰撞事故屡见不鲜，深入研究车一桥碰撞机理，为提出车一桥碰撞桥梁损害计算方法奠定基础，具有重要的现实意义。基于高性能非线性有限元，对超高车辆一立交桥碰撞进行了高精度仿真分析，并对不同车速导致的桥梁损害情况进行了讨论。分析结果可为深入研究车一桥碰撞问题提供参考。     

面向碰撞再现验证的车辆冲撞行人实验平台搭建

当前我国车辆冲撞行人案件呈现危害性大、碰撞机理复杂、现场痕迹混乱等现实问题,由于事故过程不具有现场复原性,因此,加强面向车辆冲撞行人案件分析和碰撞再现验证平台研发具有十分重要的意义.为有效开展车辆冲撞行人动力学建模研究,搭建一个与已有行人发射台相匹配的车辆碰撞实验台架,从而对典型车辆和行人模型之间冲撞特性进行研究,并开展车辆风挡玻璃-行人头部、车辆保险杠-行人小腿两种碰撞实验,用以验证冲撞动力学理论建模与计算机仿真研究的合理性.所搭建实验平台可多次重复进行碰撞实验,相比于实车碰撞实验具有成本低、易于控制和可重复性验证等优点,同时,基于此平台实施了国家重点研发计划课题中碰撞再现模型验证等研究工作,为行人安全研究提供了低成本、实用化的实验平台.     

基于汽车安全状况的CST控制方法

为建立汽车制动系统的工作状态与螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统之间的联系,提高汽车安全性能的整体水平,提出了基于汽车安全状况的螺纹剪切式汽车碰撞吸能装置(CST)控制系统思想.即以单片机控制技术为核心,对汽车制动系统的安全性进行实时检测,判断制动系统安全状况,利用毫米波雷达实时监测本车与前方车辆(或障碍物)之间的距离,运用行车安全距离模型以确定本车的安全状态,一旦发现制动失效和制动不良,或距离超出安全范围时,则立即将螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统推出至全伸状态,以应对可能发生的危险.当制动系统完好或安全隐患不复存在时,则螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统自动回缩,实现根据汽车所处的安全状况自动确定螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统工作状态.     

基于车联网技术的车路协同系统设计

在全面分析系统功能的基础上,基于车联网技术提出了一种具有感知功能的车路协同系统的设计方案,对系统的物理框架和逻辑框架进行了设计,重点研究了各子系统的组成与功用,分析了系统的智能感知、车路协同通信和智能信息处理等关键技术.研究表明:该系统可以实时、准确地感知和采集车辆、道路环境以及全路网的交通运行状况等信息,有效实现车与...     

基于机器视觉的行车安全综合保障系统研究

驾驶员疲劳驾驶或精神分散容易导致发生车道偏离以及追尾碰撞等恶性交通事故，利用机器视觉技术监测驾驶员的眼部、嘴部、头部等器官的运动特征，建立基于驾驶员面部视觉信息的疲劳与精神分散状态综合量化评价模型，实现实时有效的动态监测和预警，并系统研究了本车前方车辆探测方法和安全车距的评定准则，实现防追尾碰撞预警。初步试验表明：当驾驶员疲劳驾驶、无意识车道偏离以及行车安全车距过小时，该行车安全综合保障系统能有效地对驾驶员进行警示。此外，根据行车安全保障技术领域的研究现状，还开展了道路上行人检测的技术研究，并取得初步成果。     

长大货车球形心盘稳定性分析

以DK17A型车为研究对象,基于接触方法及大变形有限元法分析了长大货车球形心盘在一定纵向力作用下的稳定性问题.仿真结果表明:当大底架没有上移时,即使施加很大的纵向力球形心盘也不会跳出,车辆能够安全运行.由于线路的不平顺和纵向冲击力的作用,易引起上心盘的上移,当防脱装置起作用时,上移量刚好为13.5 mm,此时防脱板销孔与销轴正好处于接触状态.通过仿真计算得出,当纵向力达到2 800 kN时防脱装置被完全破坏,心盘跳出,大底架与小底架分离,导致车辆脱轨.当纵向力小于2 750 kN时,由于有防脱装置的作用,球形心盘不会脱出.     

城轨列车虚拟碰撞研究

以城市轨道车辆为研究对象,建立一列出口沙特城轨车的适用于高度非线性碰撞的有限元模型,结合碰撞的实际工况,对十二节编组列车满载时以20 km/h撞刚性墙进行碰撞仿真,分析整列车在碰撞时的车体头部以及两车连挂处产生塑性变形的程度,车与车之间的吸能情况,从而寻找车间的撞击力、撞击作用时间、以及各车的速度、加速度等一系列参数的...     

车联网环境下自动驾驶车辆动态障碍物协作避让模型

车路协同和车联网的发展为车辆群体之间的协作控制提供了可能.本文关注的是在车联网环境下,自动驾驶车辆群体避让动态障碍物的问题,目标是实现在不损失车辆个体效益的同时,可以达到车辆群体系统最优.本文提出了一种基于深度强化学习算法(DQN)的自动驾驶车辆群体协作避让动态障碍物的模型.模型在学习过程中考虑了车辆的安全性、单个车辆和车辆群体的行驶效率,并加入了车辆的换道协作机制.仿真验证结果表明,与现有的非协作避障模型相比,该模型可以显著地提高整体交通效率,在非常拥堵、比较拥堵和自由流三种给定的不同交通流状态下,车辆行驶效率(车辆平均速度)分别提高5.26％、21.44％、10.38％,整体车流量分别提高8.22％、34.47％、0％.     

一种新的车辆图像识别分类算法研究

提出了一种在静止背景交通图像序列中运动车辆的检测和分类方法,即基于GVF-Snake模型和惯量椭圆的车辆分类算法。利用混和高斯模型(GMM)、期望最大化(EM)估计算法、改进GVF-Snake模型,从序列交通视频图像中检测出运动车辆;然后,借用刚体惯量椭圆原理,计算运动车辆等效椭圆偏心率,从而建立车长-车投影面积-车的等效椭圆偏心率三参数建立了车辆分类器。该方法的车辆检测与分类都是基于数理统计原理,算法复杂度小,可用数字逻辑编程实现,适合在嵌入式系统中应用。     

防爬吸能装置的碰撞动力学性能

为了研究列车碰撞时爬车失稳响应的影响因素,建立了一种考虑防爬装置间动态耦合关系的防爬吸能装置二维碰撞动力学模型,提出了一种针对防爬齿接触的几何搜索算法, 讨论了基于能量守恒定律的吸能装置纵向阻抗力的获取方法,导出了考虑塑性大变形和动态因素影响的防爬吸能装置阻抗力/力矩表达式.在此基础上,利用编制的计算程序对该装置的动力学性能进行了算例分析.分析结果表明:两防爬齿间的啮合程度与防爬齿本身绝对最大转动角度和防爬齿间的相对最大转动角度密切相关;减小吸能装置的纵向阻抗力和吸能长度,以及增加防爬装置的弯曲刚度均能减小防爬齿的绝对最大转动角度;防爬齿的相对最大转动角度随吸能长度的增加而增加,随防爬装置弯曲刚度的增加呈现先增加后减小的趋势,但与防爬吸能装置纵向阻抗力的变化关系不明显;该计算方法比传统有限元方法在计算时间方面缩短了10%.      

基于运动学的换道安全间距研究

通过建立基于运动学理论的换道模型并分析主车与原车道前车及目标车辆前后车的速度、加（减）速度及安全距离,研究车辆换道行为的安全性。研究结果表明：车辆在进行换道过程中,换道时间由车道及车辆的宽度、驾驶速度、纵向加速度及驾驶员的特性有关系。研究结果可为车辆安全换道决策提供重要依据。     

基于车辆-移动轨道耦合模型的列车碰撞爬车行为

为了揭示车辆参数对列车碰撞爬车行为的影响规律,首先基于车轨耦合的基本思路,建立车辆模型和移动轨道模型,用非线性轮轨接触模型耦合车辆模型和移动轨道模型;非线性钩缓装置模型用于连接相邻的两个车辆模型;然后通过模拟两同型列车低速正面碰撞,获得了不同参数情况下车辆和轨道的动态响应;最后用车轮抬升量作为车辆碰撞爬车指标,分析了车轮抬升量对碰撞速度、车体质心高度和二系垂向刚度的灵敏度和相对灵敏度. 结果表明:在其他条件不变的情况下,当碰撞速度增大至27 km/h时,车轮抬升量陡增至36.5 mm;质心高度增大20%时,车轮抬升量增加41%;二系垂向刚度增大20%时,车轮抬升量减小16.6%;车轮抬升量随碰撞速度和质心高度的增大而增大,而随着二系垂向刚度的增大而减小;车轮抬升量对碰撞速度的灵敏度是非线性的;质心高度和二系垂向刚度的相对灵敏度分别为205%和?83%.      

行人主动安全系统对交通流运行状态影响分析

行人主动安全系统能够有效降低人车碰撞风险,但其对交通流长时间运行状态的影响有待探究.运用Net Logo软件,基于智能体建模思想设置车辆和行人运动模式,选择平均车速波动情况和车辆等待时间、行人等待时间、行人速度分布评估传统车辆、行人检测系统车辆和人车通讯系统研究车辆运行时的交通流稳定性和通行效率.研究结果表明:行人主动安全系统在不同道路条件下的性能互有差异;行人检测系统的使用不利于交通流运行的稳定性;人车通讯系统的普及可能影响车辆通行效率,加剧城市拥堵.研究为驾驶人培训、自动驾驶车辆市场准入、道路设计和管理等方面提供思路.