基于自然驾驶轨迹数据的城市快速路小型车辆换道特性分析

跟驰和换道是交通流理论重要的研究方向,换道行为涉及因素较跟驰行为更为复杂。当前基于国外公开轨迹数据集的换道特性分析很难涵盖符合中国驾驶人特性的换道行为特性,同时国内外数据集采集来源多集中在高速公路上,未考虑不同道路类型对换道行为特性的影响。为研究中国典型城市道路车辆换道行为特性,采用无人机对武汉城市快速路直行路段交通流进行拍摄,获取符合中国城市道路特性与驾驶人特性的自然驾驶数据,并对数据集进行换道识别与参数提取,在此基础上进行了换道行为特性分析。无人机所采集视频包含小型车辆8 609辆,依据车辆所在车道编号是否发生变化以及变化次数作为换道车辆识别标准,共提取6 897辆跟驰车辆轨迹数据（车辆所在车道编号无变化）以及1 712辆单次换道车辆轨迹数据（车辆所在车道编号仅发生一次变化）。基于所提取跟驰车辆轨迹数据获取道路交通流平均速度与车辆平均跟车间距等指标,从而对交通流实时运行状态进行分析;基于所提取的车辆单次换道轨迹数据,采用固定时间窗口作为判断换道起终点的依据,在此基础上获取车辆换道纵向位移与换道启动时与周边车的时距,并结合交通流实时运行状态进行换道行为安全分析。通过对所获取的跟驰与换道交通特征参数进行分布拟合与统计分析,结果显示道路交通流速度均值为19.257 1 m/s,车辆跟车间距均值为45.910 7 m,车辆换道纵向位移均值为115.515 m,车辆换道启动时与周边车时距分布均符合对数正态分布。其中换道车辆与目标车道前车时距均值显著高于初始车道前车时距均值。同时发现,在与目标车道后车时距较小时,仍有一部分驾驶人选择换道,这体现了部分驾驶人激进的驾驶行驶。本研究可为分析中国城市快速路上的换道特性以及开发适用于中国交通特点的换道行为模型提供参考。