基于TD3算法的人机混驾交通环境自动驾驶汽车换道研究

提高人类驾驶人的接受度是自动驾驶汽车未来的重要方向,而深度强化学习是其发展的一项关键技术。为了解决人机混驾混合交通流下的换道决策问题,利用深度强化学习算法TD3（Twin Delayed Deep Deterministic Policy Gradient）实现自动驾驶汽车的自主换道行为。首先介绍基于马尔科夫决策过程的强化学习的理论框架,其次基于来自真实工况的NGSIM数据集中的驾驶数据,通过自动驾驶模拟器NGSIM-ENV搭建单向6车道、交通拥挤程度适中的仿真场景,非自动驾驶车辆按照数据集中驾驶人行车数据行驶。针对连续动作空间下的自动驾驶换道决策,采用改进的深度强化学习算法TD3构建换道模型控制自动驾驶汽车的换道驾驶行为。在所提出的TD3换道模型中,构建决策所需周围环境及自车信息的状态空间、包含受控汽车加速度和航向角的动作空间,同时综合考虑安全性、行车效率和舒适性等因素设计强化学习的奖励函数。最终在NGSIM-ENV仿真平台上,将基于TD3算法控制的自动驾驶汽车换道行为与人类驾驶人行车数据进行比较。研究结果表明：基于TD3算法控制的车辆其平均行驶速度比人类驾驶人的平均行车速度高4.8%,在安全性以及舒适性上也有一定的提升;试验结果验证了训练完成后TD3换道模型的有效性,其能够在复杂交通环境下自主实现安全、舒适、流畅的换道行为。     

基于自然驾驶数据的高密度立交出入口车辆轨迹特征研究

互通式立体交叉是道路交通网络重要的节点,而随着相邻立交之间的间距不断缩小,逐渐形成了高密度立交群,容易造成交通拥堵,加大驾驶负荷和事故风险。为明确在高密度立交群出入口区段的运行风险和安全隐患,在重庆内环路选取了1簇高密度立交群作为研究对象,开展了实车驾驶实验。使用车载仪器采集自然驾驶状态下车辆轨迹数据,包含速度、实时行驶位置以及车辆中心与两侧车道线之间的横向距离;基于对实测数据的深度分析,明确立交出入口的车辆轨迹形态以及车道选择行为特征和驾驶人性别对轨迹形态的影响关系,挖掘车辆驶离（汇入）主线过程中的换道行为特征和驾驶风险影响因素。结果表明：(1)出入口类型对车道选择和轨迹形态有明显影响,相比于平行式出口,直接式出口的轨迹更顺畅,换道次数更少;(2)驾驶人在净距较近的2座立交驶入驶出时,进入主线路段更倾向选择辅助车道或者最外侧车道行驶,以减少换道次数;(3)出入口附近的主线车道数变化会影响驾驶人的车道选择行为;(4)驶离主线时,平行式出口的换道持续时间要高于直接式出口,而入口类型对于换道时间没有显著影响,78%驾驶人的换道时间为5～10 s;(5)出口区段的运行风险高于入口区段,可在出...     

车队认知能力增强的通信区块间隙优化方法

为了在单车超越车队的过程中缩短超车车辆与车队间通信范围，减少车队通信压力，锁定影响车辆入队的关键车队区块，同时通过将待进入关键区块的车队进行间隙优化调整，为驾驶人提供定制化换道入队引导服务，提出了基于驾驶人超车风格特征参数的车队内信息传输关键区块锁定算法，通过分析影响驾驶人换道入队位置范围的关键因素，将驾驶人换道入队过程分为本车道速度调整过程与入队速度调整过程，利用非参数贝叶斯算法获取驾驶人超车换道特征数据并提出基于关键区块所在车队位置序列的车辆间隙优化调整策略。研究结果表明：超车车辆加速度、与前车预计碰撞时间、与车队相对速度是影响驾驶人换道入队范围的关键因素；通过非参数贝叶斯算法将超车车辆运行数据分类获取的驾驶人换道入队驾驶操作基元，可准确提供驾驶人行为特征关键参数；通过将驾驶人换道特征分为48个子类型，可锁定驾驶人换道入队范围且车队关键区块范围随着超车车辆与车队速度差值不同在各个特征类型上呈现不同变化趋势；针对驾驶人入队特征对待进入车队关键区块的车辆间隙进行优化调整，不仅可以为驾驶人提供可接受的驾驶辅助信息，同时减少了车队间隙产生过程中车辆加速度范围，提升了车队运行的舒适性。     

基于驾驶人心理风险场模型的个性化换道决策方法

行驶环境中交互车辆的运动行为会对驾驶人心理产生刺激,引起驾驶人心理状态的变化,进而影响其换道决策行为。为此提出了1种基于驾驶人心理风险场模型的个性化换道决策方法。基于单向3车道快速路交通场景,通过交互式多模型分析车辆的横向速度与横向位移,引入可变横向速度相关的转移概率矩阵,预测交互车辆的目标车道选择;建立驾驶人心理风险场模型,量化行驶环境与交互车辆的运动行为对驾驶人心理风险造成的影响;利用高仿真驾驶模拟器联合SUMO试验平台开展287人次的模拟驾驶试验,通过建立混合交通仿真场景采集驾驶人的换道数据,并选取平均碰撞时间与驾驶人心理风险因子2个特征参数,使用K-means算法进行驾驶风格聚类,将驾驶人分为保守型、正常型和激进型这3类,并进一步确定不同风格的驾驶人在换道初始时刻所能接受的心理风险阈值。在此基础上,实现车辆的个性化安全换道决策。驾驶模拟器试验验证结果表明：对应于保守型、正常型和激进型的驾驶人,实际最小换道决策时间分别为3.48,6.29,11.33 s,实际最大换道决策时间分别为4.65,7.45,12.52 s,理论换道决策时间分别为4.09,6.83,11.95 s,所建立...     

城市道路多车道交织区的微观驾驶行为特性

为明确城市道路立交交织区的微观驾驶行为特征,在重庆市主城区南山立交开展小客车实车试验,通过车载高精度GPS和Mobileye采集了32名驾驶员在自然驾驶状态下的交织区实测数据,获得了交织区以及邻近路段范围内的行驶轨迹特征、速度特征、车辆汇入行为、换道时间等微观驾驶行为的变化规律和分布特性,并分析了驾驶人性别、气质类型对微观驾驶行为的影响.结果表明,驾驶人在交织区范围内会经历减速和加速2个阶段,内敛型驾驶人进入交织区时的减速长度显著大于外向型驾驶人,交织区内的加/减速度幅值在±0.5m/s2范围内,交织区进口速度高于出口速度.在交织区范围内,男性驾驶人比女性驾驶人更早执行换道操作;另一方面,男性驾驶人穿越三角区再汇入车流的危险行为占比较大,容易导致交通事故的发生.男性驾驶人和外向型驾驶人通常更偏向以较高的速度通过交织区,并且换道持续换道时间较短;女性和内敛型则相反,速度普遍偏低,且需要更长的换道时间.     

城市快速路减速车道驾驶行为分析及其安全性研究

为了研究驾驶人在城市快速路匝道减速车道的驾驶行为及其风险特征,基于43名不同经验驾驶人的道路实验数据,提取了典型快速路出口减速车道共260 m的驾驶行为数据;采用统计方法分析了不同经验驾驶人的行车轨迹、进入减速车道的纵向位置、进入匝道时的车速、进入匝道时的横向位置,以及在典型断面上平均车速.通过分析数据发现,熟练驾驶人提前变道意识强于非熟练驾驶人,而这种提前变道行为对于尽早进入减速车道有正面作用;熟练驾驶人能更好地保持进入匝道时的横向位置,非熟练驾驶人则偏右;减速车道对熟练驾驶人和非熟练驾驶人的减速效果均不理想,非熟练驾驶人在减速车道上车速显著低于熟练驾驶人,但是所有驾驶人在出口匝道车速比限速值要高.研究结论可为城市快速路减速车道参数设计和交通安全管理提供理论基础.     

智能汽车换道路径规划研究

换道是智能汽车在道路行驶操作中重要部分之一。传统的换道路径规划方法在进行换道路径规划时往往只考虑车辆运动学及动力学约束,所生成的换道路径与熟练驾驶员驾驶车辆的行驶轨迹有很大差别。因此,文章通过研究熟练驾驶员的换道行驶路径特征,提出了一种仿熟练驾驶员换道路径规划方法,能够有效提高智能汽车舒适性。     

基于熟练驾驶换道特征的车辆换道轨迹规划研究

传统的换道路径规划方法在车辆进行换道路径规划时往往只考虑车辆运动学及动力学约束,所生成的换道路径与熟练驾驶员驾驶车辆的行驶轨迹有很大差别。因此,文章通过研究熟练驾驶员的换道行驶路径特征,提出了一种仿熟练驾驶员换道路径规划方法,能够有效提高汽车舒适性。     

高速公路驾驶人换道意图识别模型

为了增加驾驶人换道过程中的安全性,提出一种基于隐马尔科夫理论的驾驶人意图换道识别方法.在模拟高速公路环境下,采用非接触式眼动追踪仪采集驾驶人的眼动数据、头部运动数据以及车辆行驶数据,选取左-右链结构的隐马尔科夫模型(GM-HMM)分别建立向左换道、向右换道和车道保持模型.结果显示,所建立的驾驶人的意图识别模型的准确率达到了90%以上.     

考虑驾驶心理的封闭式道路车辆出匝换道模型

针对现有分流区车辆换道出匝模型对驾驶人心理因素考虑不足的问题,以换道紧迫感的概念来反映驾驶人心理对驾驶行为的影响,应用微分法建立了车辆出匝的换道模型。该模型揭示了车道数、减速车道长度、交通标志牌的设置、交通流量、行驶车速等对驾驶人出匝换道行为的影响。结果表明:考虑驾驶人心理的出匝换道模型在分流区上游端内更符合实际;驾驶人会依据交通环境对换道地点位置进行自动调节,但指路标志牌位置设置过近时,仍会使出匝车辆无法及时变更车道;交通流量的增大,会使出匝车辆的换道区间变得分散,换道行为更加激进。     

红砂岩的崩解特性研究

针对湘耒高速公路多路段采用红砂岩填筑路基的工程实践，通过对已有工程的调查分析和大量室内外试验，提出了红砂岩路基产生沉陷病害的主要原因，并深入探讨了红砂岩的崩解性特点、规律及其用作路基填料时的性能和处理方法。     

悍马振荡压路机的特性研究

对悍马DV08V振荡压路机振动性能，尤其是在低振动作业许可环境下的特性进行了研究。通过对比类似机型，在现场测试了两者引起的建筑物的水平和垂直方向的振动加速度值和压实度值，分析论证了悍马压路机压实效果和对建筑物低振动影响的设计。     

水泥土的强度特性

水泥土的强度主要源于水泥与土体之间的水化反应产物的凝硬反应。水泥土的水泥含量直接决定了水泥土的强度,表示水泥含量的参量很多,其中水灰比是表示水泥土强度的最有效参量。水灰比与水泥土的无侧限抗压强度和前期固结压力之间有很好的相关关系。     

风化砂质板岩水理特性研究

砂质板岩在怀通高速公路分布极为广泛。砂质板岩在水的作用下,极易发生崩解和软化,进而出现强度降低。针以怀通高速公路24标边坡全、强、中和弱风化砂质板岩为研究对象,进行了崩解特性、软化、无侧限压缩、剪切渗透性的系列试验,揭示了砂质板岩受的水理特性。研究表明：①砂质板岩具备强烈崩解特性。砂质板岩揭露遇水后,快速发生氧化反应,进而发生崩解。风化程度越高,崩解越强烈;②砂质板岩水理性能由弱到强排序为：全风化砂质板岩〈强风化砂质板岩〈中风化砂质板岩〈弱风化砂质板岩;③砂质板岩越干燥,崩解效应越明显,大旱后突降雨,会导致板岩的强烈崩解,很容易诱发潜在滑坡。     

铅酸蓄电池放电特性研究

电动汽车具有低污染、低排放、低能耗、低噪声、高效率等优点,在环境保护和新能源利用等方面具有无可比拟的优势,是解决能源危机和环境污染问题较为有效的途径。蓄电池作为电动汽车的动力源,直接影响着电动汽车的动力性和经济性,因此本文针对应用最普遍、技术最成熟的铅酸蓄电池放电特性进行研究。本文首先对铅酸蓄电池的放电原理进行研究,建立了铅酸蓄电池放电模型,基于蓄电池综合测试系统进行了不同放电倍率下的放电试验,最后应用归一化数学方法建立了蓄电池放电试验模型,获得了蓄电池端电压与SOC的关系曲线,为蓄电池的进一步研究奠定了试验基础和理论模型。     

半刚性基层的材料特性

从强度、温度收缩和干燥收缩、抗冲刷以及疲劳4个方面论述了半刚性基层材料的特性,指出:半刚性基层材料的强度可以根据路面结构要求在一个很宽的值域内设计;半刚性基层材料的强度获得不仅要靠一定剂量的结合料,更要靠良好级配的集料;及时的保湿养生可以避免半刚性基层材料的干燥收缩裂缝;控制细料含量可以显著减小半刚性基层材料的温度收缩裂缝;通过减少细料含量、增加结合强度以及增大空隙率等合适的材料组成设计,可以显著地提高半刚性基层材料的抗冲刷性能;半刚性基层材料是应力敏感性材料,将半刚性基层放在路面中合适的层位,可以使其具有更长的疲劳寿命.     

发动机特性仿真的研究

介绍了获得发动机不同油门开度外特性试验数据的试验方法,利用试验获得的发动机数据建立了发动机的动力性和经济性的仿真模型,使用建立的仿真模型可以模拟各种不同工况下发动机的状态,实现用计算机代替发动机,为AMT电控单元的开发提供一个虚拟试验平台。     

灌缝料的搅拌特性

分析了影响灌缝料搅拌效果和搅拌功率的因素，并介绍了计算搅拌功率的几种方法。基于对搅拌系统的受力分析对搅拌系统进行了数值模拟，从数值模拟的结果上分析了灌缝料的搅拌特性，并提出了加强搅拌效果和降低搅拌功率的方法。