高密度瓶颈交通流主动-回应汇入行为定义与建模

汇入行为是导致高速公路、快速路汇入区瓶颈失效的根本原因,也是引发车辆冲突、交通事故的重要诱因。基于上海虹许路汇入区高精度轨迹数据,在经典的3类汇入行为(自由、协作、压迫)分类基础上发现并定义了一类新的汇入行为:主动-回应汇入,即在目标车道插车间隙不足的条件下,汇入车辆通过横向偏移主动表达汇入意图,引发后车合作让行,从而实现汇入。由于传统的换道类型划分方法已不适用于描述瓶颈区汇入过程的复杂交互现象,因此根据汇入车辆的横向位置将汇入过程划分为4个时段,以目标车道后车让行的时段不同对4类汇入行为进行了重新划分。基于此对虹许路汇入区轨迹数据中的汇入行为进行分类,并比较主动-回应汇入行为与经典的3类汇入在汇入位置与汇入间隙变化分布的差异。进一步,采用风险空间理论判断目标车道间隙的可汇入程度,并结合混合高斯-隐马尔可夫模型实现对后车的让行意图识别,建立了主动-回应汇入模型。最后构建了瓶颈交通流仿真原型系统以验证模型有效性。结果表明:在宏观交通流层面,主动-回应汇入行为在汇入位置、速度和间隙的分布上与实证数据一致,均值没有显著差异;在个体行为层面,也能再现定义描述的"主动试探-两车博弈-回应让行"的过程。该研究成果对解析瓶颈交通流早发性失效机理、揭示汇入风险变化过程以及设计符合人类驾驶人交互特征的自动驾驶汇入策略均具有重要的指导意义。     

快速路汇入区瓶颈交通流早发性失效研究(第1部分):建模仿真

快速路汇入区是典型的常发性瓶颈，其交通流失效严重制约系统通行效率，影响交通安全。现有研究实证发现，大量汇入瓶颈存在早发性失效现象，这进一步加剧了瓶颈制约作用，而目前尚未有理论方法对这一独特现象进行建模仿真与致因分析。为探究瓶颈交通流早发性失效致因，系统分析了瓶颈驾驶行为新特征，并对其进行深度建模与仿真；进一步地，基于大量仿真试验，利用因果推断理论，探究早发性失效机理。作为系列研究的第一部分，重点探讨瓶颈交通流高精度建模仿真问题。基于上海延安高架虹许路汇入区轨迹数据，在对比分析现有汇入区建模仿真研究的基础上，突破传统驾驶行为建模单向交互、单次决策、单维博弈的确定性行为分析范畴，发现并定义了3类新的汇入行为：主动-回应汇入、并行式汇入、延迟汇入。根据对新行为决策过程的解耦，对汇入的动机生成、间隙选择、换道执行等各阶段均提出了全新的建模方法。进一步地，针对传统汇入仿真框架中各个阶段采用串行序贯决策的方式，忽略了驾驶人和环境状态的时变性，提出了多阶段时序决策的汇入仿真框架，并整合新汇入行为模型，形成了瓶颈交通流汇入仿真新框架。最后，基于该框架构建了汇入区瓶颈交通流仿真原型系统。该仿真原型系统能...