城市快速路隧道与立交超短连接段变道概率分析

为了给城市快速路隧道与互通立交超短连接段交通组织安全管理提供技术支撑,提出一种车辆变道概率计算方法.依据变道模型中车辆的受力状态,通过抗侧滑、抗侧翻的极限状态界定车辆变道的临界安全状态,通过理论分析与数学计算提出车辆安全变道所需最小车头时距计算公式和最小变道距离计算公式.将变道行为分为单次变道、先后2次变道2种:提出了基于最小车头时距的单次安全变道成功概率计算方法;将先后2次变道视为相互独立,提出考虑必要调整时间的先后2次变道的成功概率计算方法.以深圳某快速路隧道与互通立交超短连接段为实例进行计算分析,结果表明,变道次数对变道成功概率影响最大、交通量次之、天气影响最小,其敏感系数分别为1.25,0.45,0.17;以95% 的成功概率反算连接段所需长度的计算结果表明,2次变道所需长度约为同等情况下单次变道的1.9倍,且该长度增长率约为交通量增长率的2.4倍.      

主线收费站与信号控制交叉口的净距研究

文章基于对主线收费站与信号控制交叉口净距的界定,结合对该净距的需求分析,从交通标志的设置距离、车辆变道过程中不同阶段的行驶距离、信号控制交叉口的安全视距3个方面进行分析研究,建立主线收费站与信号控制交叉口净距的计算模型。结合道路的多种交通状况,确定模型参数,最后得出不同道路速度下的主线收费站与信号控制交叉口净距的参考值。     

互通式立体交叉主线分岔区车辆换道长度研究

针对互通式立体交叉主线分岔区线形、标志标线设计现状，基于车辆在主线分岔区行驶的反应距离、等待距离、变道距离和安全确认距离等最不利情况，建立主线分岔区车辆换道长度计算模型。首先明确主线分岔与常规匝道分流的区别，然后采集目前在运营的某互通式立体交叉主线分岔区车辆轨迹数据，对选择的变道模型进行了验证，最后基于选定的变道模型分别计算了设计速度80 km/h、100 km/h和120 km/h时的主线分岔区车辆换道长度。最终得到不同设计速度下的最小换道长度分别为340 m、450 m和550 m,该研究可为今后我国互通式立体交叉主线分岔区设计优化，以及分流三角区前的标志、标线设置提供参考。     

城市道路非信号控制交叉与隧道净距的研究

在山区城市,非信号控制交叉和隧道作为城市道路的重要组成部分,其合理的净距将直接影响城市道路构造物的设置位置和城市道路交通运行质量。通过对城市道路平面交叉与隧道净距定义的界定,分别从驾驶员在隧道出口处"明适应"距离、驾驶员识认交通标志距离、车辆变道的行驶距离和安全驶入平面交叉的距离等方面,分析各种影响因素,对需求距离进行研究,建立城市道路非信号控制交叉与隧道合理净距的计算模型,并给出不同运行速度下城市道路非信号控制交叉与隧道合理净距的参考值。     

基于参考线优化算法的智能车辆变道研究

参考线、轨迹规划与横向控制是智能车辆的重要组成部分。智能车辆的行驶需要优良的参考线作为行驶基准,参考线需满足平滑性与紧凑性要求,车辆的变道需要轨迹规划与横向控制。文章提出平滑算法与紧凑算法,对参考线的平滑性与紧凑性进行优化。在轨迹规划与横向控制方面,文章采用五次多项式曲线进行轨迹规划,线性二次型调节器（LQR）进行变道的横向控制;最终通过软件CarSim与Simulink的仿真验证。结果表明,车辆变道的跟踪效果优良,验证算法的可行性与优越性。     

高速公路行车安全距离的分析与研究

通过对行驶在高速公路上的车辆在不同条件下，以限定范围内的各种不同速度行驶时；安全距离的计算与分析，寻求既可避免发生追尾碰撞事故，又不影响道路通行能力的安全距离恰当值。     

高速公路出匝分流区超车道车辆车道变换模型

为了获取高速公路出匝分流区车辆的变道运行规律,利用DV和数据采集仪对广东多条高速路多个出匝分流区上出匝车辆车道变换行为的特征数据进行了大量调查.从调查数据中,分析出车道变换特性,结合数理统计理论,应用微分法建立了出匝车辆的变道模型.该模型与调查数据拟合结果吻合,并揭示了整个出匝变道过程及交通流量对变道行为的影响.Matlab编程显示:交通流量适中时,行驶距离不超过400 m便会变道成功;交通流量大时,驾驶员应该提前变道至行车道或减速车道,为高速路规划设计、指路标志设置和安全引导驾驶提供有力理论依据.     

智能网联环境下基于安全势场理论的车辆换道模型

为有效刻画未来智能网联环境下车辆在换道过程中面临的驾驶风险,保证车辆执行更加安全的换道决策,建立基于安全势场理论的车辆换道模型。首先针对车辆换道过程中所遇到的驾驶风险进行评估,利用势场理论给出车辆行驶过程中不同运动状态下安全势场的空间分布。其次根据换道过程中相关车辆不同安全势场分布情况计算出换道结束时的车间临界距离,相比于传统的车间临界距离计算模型,提出方法能够动态刻画出车辆在不同速度、加速度条件下临界距离的变化趋势,并且能够根据车辆不同的运动状态,动态表达出车辆间临界距离的变化。在此基础上,根据智能网联环境下车辆各类运动状态能够被实时感知的特点,总结出车辆各类运动状态下需要的换道安全临界时间,最终建立基于安全势场理论的最小安全距离换道模型。最后,对模型进行数值仿真分析,仿真结果表明：车辆换道所需要的最小纵向安全距离与换道车辆以及其周围车辆的运动状态有着直接关系。在今后趋于成熟的智能网联环境下,该模型可以进一步进行扩展,利用安全势场的分布情况,对车辆换道过程进行动态实时干涉,能够为今后智能网联环境下车辆协同换道、车辆自动驾驶以及车辆群体优化控制等相关研究提供一定的理论支撑。     

基于车辆变道行为与排队论的交叉口进口道优化设计

城市信号交叉口进口道处的车辆行驶情况对于交叉口的安全与否起着至关重要的作用,为此,有必要根据车辆在交叉路口行驶的具体情况对进口道线进行具有针对性的设计.本文从车辆排队的角度出发,将车辆的到达与交叉口的信号配时视为一个完整的排队服务系统,在考虑了车辆从变道开始至制动结束进入排队系统的运行特征的基础上,对信号交叉口进口道线长度的设计提出了新的模型,并以北京市某交叉口北进口道为例进行计算,结果表明进口道线长度适宜范围为37~43 m.该模型对交叉路口的规划和评价具有一定的指导作用.     

基于纵侧向动力学控制的智能变道辅助系统

智能汽车驾驶作为一项代表性的高新技术集成载体,能够提高车辆行驶安全性并减轻驾驶员操作负担,并且能够有效缓解交通拥堵压力。由于我国道路环境复杂多变,驾驶员经常采取超车变道操作,使得机动车超车变道的安全问题尤为严峻。为此,辅助驾驶员安全地完成超车变道过程,提出了基于纵侧向动力学控制的智能变道辅助系统,以车辆实际速度与目标速度为参数,设计具有滑模控制特性的控制器。仿真结果与硬件在环台架测试结果表明,基于纵侧向动力学控制的智能变道辅助系统能够较为有效地提高驾驶安全性,减轻驾驶员操作负担。     

隧道与互通出口小净距路段换道可靠性研究

为分析高速公路隧道与互通出口小净距路段在不同交通流状况下的车辆驶出概率,提出了基于交通仿真的安全换道概率模型。首先,采用VISSIM标定仿真模型并进行正交试验,获取小净距路段在不同净距长度、交通量、驶出比例、大型车比例下的交通数据,在此基础上确定瞬时交通流密度及相应车流平均速度的计算方法,构建相应的分布模型,通过K均值聚类算法研究不同速度下的瞬时交通流密度大小和出现概率;同时引入可靠度方法并利用微分法来构建车辆安全换道概率模型,综合考虑车速、车流密度、目标车道临界可插入间隙等因素的不确定性,应用蒙特卡罗仿真法搭建求解概率模型的算法,并通过MATLAB对模型进行求解;针对分流车初始位置的不同,分别得到了不同交通量、大型车比例、净距长度下的换道驶出成功率,进而研究不同交通流状况组合下的净距长度。结果表明：交通量、大型车比例、净距长度对净距路段内侧车道车辆换道驶出成功率有显著性影响,研究结果可为规范的进一步完善提供参考。     

网联车辆并线预测与巡航控制的研究

为检测旁车道车辆驾驶员的并线意图,提升网联车辆巡航跟车的主动安全性,提出了一种基于NAR神经网络学习的迭代循环预测算法。NAR神经网络的训练样本由实际交通环境中的车辆并线数据获得,通过训练的网络预测未来一段时间内旁车的横向行驶轨迹,并根据划定的监控区域计算旁车的切入概率。同时,提出了一种考虑并线概率的跟车距离策略,并应用到网联车辆CACC系统中。结果表明,所提出的并线预测算法能精确计算出旁车的横向换道轨迹,所提出的跟车策略可提升车辆的跟车安全性。     

城市快速路互通立交最小间距

为了得到符合我国交通流特性的城市快速路互通立交最小间距,实现城市快速路的安全高效运行,首先对城市快速路互通立交间距的组成要素进行了分析,将其分为加速车道长度、两立交净距和减速车道长度3部分;然后以概率论和微分法相结合的思想,结合主线交通量对加速车道长度进行了研究;以概率论和微分法相结合的思想,结合交通标志的位置设置对互通立交净距进行了研究;运用动力学原理并结合驾驶员的驾驶舒适度对减速车道长度进行了研究。从而得到了城市快速路互通立交最小间距模型。最后计算得到符合我国实际的城市快速路互通立交最小间距值。     

车联网环境下自动驾驶车辆车道选择决策模型

试验车道选择行为是自动驾驶车辆最基本的决策行为之一,利用车联网技术可以使车道选择结果更加全面、合理.首先,对高速公路自动驾驶车辆车道选择决策过程进行分析,并以车联网感知通信范围内的车辆的平均速度、重车比例及前往车道的理想换道时间为主要指标创建成本函数,根据计算结果输出最优车道序列;然后,以Gipps安全驾驶模型为基础,...     

制动与转向协调动作的车辆避撞控制研究（双语出版）

为了弥补现有汽车避撞控制策略以及碰撞风险评价指标单一的不足，提出转向和制动协调的主动避撞控制系统。首先规划了五次多项式换道路径，在对其理论分析的基础上得到转向临界避撞距离和与目标车道车辆的安全距离约束。其次，考虑道路附着系数和系统延迟的影响，基于制动过程给出制动临界避撞距离，并以纵向行驶安全系数ξ和碰撞时间倒数T^-1_TC划分安全行驶区域，利用驾驶人实车跟车数据标定稳态跟随/定速巡航区域的阈值。随后，通过转向/制动临界避撞距离的对比给出2种避撞方式的安全收益范围。最后搭建Simulink/CarSim联合仿真模型，并对其进行不同初始条件下的避撞仿真试验。研究结果表明：转向操作在制动距离不足时仍是有效的；当主车高速近距离接近静止前车时，主车可以顺利采取转向换道动作，而常规ACC系统在2.5 s处的车间相对距离为-0.76 m，事实上已经发生了碰撞；当相邻车道前车与主车纵向间距不满足换道安全距离约束时，避撞控制系统进入紧急制动模式，最大制动减速度达到-0.8g（g为重力加速度），实际最小车间距为5.1 m；通过转向和制动的协调动作，充分发挥了车辆的避撞潜力；ξ和T^-1_TC指标的融合，可以更好地评估碰撞风险并实现不同控制模式的转换，在保证行车安全的同时可避免过分制动给乘客造成的紧张感。     

城市道路交叉口借道右转车道设置方法

为了弥补交叉口空间布局中对借道右转车道研究的不足,分析了借道右转车辆在两相邻交叉口间的运行过程,将两交叉口间距分为四部分。采用波动理论、考虑驾驶员的操作顺适性以及采用概率论方法,建立了借道右转的右转车道适宜开口位置模型、借道右转的绿化带开口长度模型和路段右转车辆的合流段长度模型,在此基础上得到了实施借道右转的两交叉口最小间距模型。实例分析表明,所得模型符合两相邻交叉口间的交通流运行实际,对于判断两相邻交叉口是否适合于设置借道右转,以及设置借道右转时如何对各构成部分进行分析具有指导意义。     

高速公路左侧路肩设置必要性研究

尽管<公路工程技术标准>(JTG B01-2003)中规定八车道的高速公路应当设置2.5 m的左侧硬路肩,但国内几条刚刚改建完成的八车道高速公路中没有一条设置了左侧硬路肩,甚至没有宽于0.75 m的路缘带.研究运用可接受间隙理论计算了不同流量和车道数条件下车辆从最内侧车道穿插变道停驶到右侧路肩这一过程的概率和所需距离,并通过交通事故数据调研,分析了左侧路肩设置对提高交通安全的影响,从运行效率和交通安全两个方面定性和定量分析了左侧路肩设置的必要性.     

基于前车轨迹预测的高速智能车运动规划

针对现有运动规划算法大多只考虑障碍车当前状态,本文中提出一种基于前车运动轨迹预测的高速车辆运动规划算法。首先,融合考虑驾驶意图与基于车辆运动模型的方法对前车轨迹进行预测;然后,采用贝塞尔曲线(Bezier)规划主车运动轨迹,结合避撞过程中与前车碰撞风险概率,高速避撞车辆速度变化特点以及车辆运动稳定性等因素建立目标函数,并考虑车辆动力学与运动学约束,使用序列二次规划(SQP)方法对Bezier曲线的控制点和主车运动目标点位置进行优化求解,得到最优避撞运动轨迹;最后,以前车直行和换道两种工况为例,对主车的避撞运动轨迹进行规划,分析不同工况下主车避撞过程中的运动状态变化以及与前车碰撞风险概率变化。结果表明,所提出的运动规划算法能够保证车辆的避撞安全性与运动稳定性。     

考虑服务交通量的加速车道长度设置方法

高速公路加速车道的设置长度不仅取决于主路及匝道的设计速度,还与主路及匝道的交通量有关。本文给出了不同主路服务交通量下的匝道通行能力,建立了在主路不同交通负荷下的匝道车辆可直接汇入的概率计算模型。最后给出了在一定的匝道车辆汇入概率和主路服务交通量下的加速车道长度设置方法,以及不同主路、匝道设计速度和服务交通量下的加速车道长度的推荐值。