基于匝道控制的快速路合流区通行能力分析

对快速路合流区交通运行特性进行了研究,由交通调查数据得出合流影响区汇入车辆数与主线车道交通量的关系.通过研究合流区通行能力及其影响因素,由交通运行特性及运营管理的需要,给出了合流影响区通行能力定义;用实地调查数据并借助交通仿真技术对分析需要数据进行补充,得出主线到达流率、汇入流量和合流影响区通行能力三者间的关系.应用回归分析方法得出快速路合流影响区通行能力计算模型,并借鉴RWS-C控制策略提出基于影响区通行能力的匝道控制方法.     

考虑分心驾驶行为的高速公路合流区安全性评价方法

现有的公路项目安全性评价主要基于车辆运行速度的协调性,并未考虑交通状况和驾驶人可能出现的注意力不集中情况。考虑驾驶人分心驾驶和交通状况,提出一种高速公路合流区安全性评价方法：将驾驶行为、交通流及合流区几何设计等因素纳入到安全评价模型中,构建高速公路合流区的Vissim仿真模型,通过设置临时走神的持续时长和发生概率这两个参数实现对分心驾驶行为的模拟;采用灰色聚类方法综合评价高速公路合流区的交通安全性,构建入口匝道合流区的风险预测模型,并应用该模型预测依托工程高速公路入口匝道合流区的交通安全风险。研究发现入口匝道合流区的风险预测值符合多元线性回归,在相似的交通流状态下随着走神时间、走神概率的增加而单调递增。除了驾驶行为因素,交通量、主线与匝道运行速度差是影响合流区交通安全的另外两个主要因素。当高速公路主线交通量较大时,合理的限速可以降低合流区的风险水平。提出的考虑分心驾驶行为的安全性评价方法可快速、全面地评价合流区的风险水平,为制定合理的交通管制措施、改善公路合流区交通安全提供理论依据。     

左进地下快速路合流区交通流特征研究

分析左进快速路合流区交通流特征,对于城市交通有效管理有着重要的意义.在实测数据基础上,对比了左进与右进快速路合流区的交通流基本图,分析了两者在通行能力、临界占有率、自由流车速等方面的差异.采用车速标准差作为指标分析两者的车速离散性,对比了车道利用情况.结果表明,左进快速路合流区的通行能力、临界占有率分别为5 250 veh/h,0.18,明显低于右进快速路合流区的值6 210 veh/h,0.27;在不同占有率下,左进快速路合流区车速离散程度高于右进快速路合流区,当占有率达到0.18时,车速标准差值增大至11.47,即行车安全性显著降低;在车道利用情况上,左进快速路合流区中间车道利用率的增加,使匝道车流汇入难度加大.对左进快速路合流区的交通管控应与右进快速路合流区有所区分,合理设置交通控制参数,加强安全管理,提高行车安全.     

双向八车道高速公路合流区交通特性与交通冲突特性研究

车辆合流行为是干扰高速公路主线交通运行的主要原因。文中以交通流参数调查为基础,应用统计分析方法,对高速公路合流区的交通量及组成、车速和车头时距进行分析,提出了基于后侵入时间(PET)的冲突严重性判别方法,建立了基于负二项分布的交通冲突预测模型,并结合交通冲突数和冲突率对合流区的安全性进行分析。结果表明,合流区各车道的车头时距与爱尔朗分布拟合较好,外侧2条车道的车速服从正态分布;严重冲突、一般冲突和轻微冲突对应的PET阈值分别为1.23、2.50和4.44s;合流区交通冲突的发生与交通量、大型车比例、速度差及车道位置等显著相关;根据安全水平可将合流区划分为安全、危险及两者之间3组。     

高速公路合流区车辆换算系数研究

车辆换算系数是道路通行能力研究的重要组成部分,合流区内的车辆运行特性与基本路段有着显著差异,其车辆换算系数也应和基本路段有所差异。通过对实测交通流数据的处理分析,以车辆瞬时占用道路时间和车身长度为指标进行聚类,将高速公路合流区车型划分为4种,进一步计算了4种车型之间所形成的16种车头时距,并以车头时距为基础推导了车辆换算系数的计算模型,根据实测数据计算得出了高速公路合流区各车型车辆换算系数。采用饱和车头时距法和流量车速法分别对得到的车辆换算系数进行了验证,结果表明,计算的车辆换算系数具有一定的实用性。     

先入后出型城市快速路匝道组合的最佳间距

以上海市某先入后出型匝道组合为例,利用校验后的仿真软件TSIS研究了匝道间距与交织区平均速度的变化关系.结果表明,随着匝道间距的增加,交织区平均速度呈先增加后趋于稳定的趋势,且匝道间距对主线最外侧车道的影响程度远远高于对内侧车道的影响.借助统计软件SPSS分析了主线设计速度分别为60、80、100 km/h时匝道间距、流量、汇入比、分流比与交织区平均速度的关系并建立了相应的定量模型.结果表明,主线设计速度不同时,影响交织区平均速度的因素也有所变化.根据定量模型分别计算了不同设计速度和交织区平均速度条件下的匝道间距,并根据实际情况对计算值进行了修正,最终给出了合理的推荐值,并与《城市快速路设计规程》(CJJ129-2009)中的推荐值进行了对比.结果表明,定量统计模型计算值较为合理,且更加详细,便于工程应用.     

城市快速路入口匝道与关联交叉口协调控制分析

为了提高快速路匝道与关联交叉口运行效率,以快速路-交叉口协调控制影响因素为关键,建立基于交通状态指数、匝道入口影响因子的匝道与关联交叉口协调控制模型。以实际区域进行仿真验证,结果显示,模型能够明显改善系统运行情况,匝道总通过交通量增加8.7%,交叉口延误降低11%。     

城市快速路出口分流区犹豫行为识别研究

为了探明城市快速路出口分流区的车辆犹豫行为特性,针对犹豫车辆的特征及其识别方法进行研究。采用无人机在230 m的高空对出口分流区进行拍摄,获取车辆运行视频数据,并利用Deepsort-Yolov3多目标追踪算法,提取犹豫车辆及周边车辆的行驶轨迹数据。根据车辆轨迹特征的差异,将其分为变道型及迟缓型两类。通过对滞后系数、距出口距离、最大瞬时速度差等特征指标的分析,得出：两类犹豫车辆的滞后系数均集中在20%～30%,显著大于正常车辆;变道型犹豫车辆距出口的距离集中在-10～70 m,显著小于正常变道车辆的100～130 m;迟缓型犹豫车辆的最大瞬时速度差集中在4～7 m·s^-1,显著大于正常直行车辆的0～2 m·s^-1。说明与正常行驶车辆相比,犹豫车辆在出口分流区减速幅度更大,变道型犹豫车辆变道时,距离出口过近,不利于后方车辆的跟驰,增加了出口区的冲突及安全风险。采用滞后系数与距出口距离作为变道型犹豫车辆的识别指标,采用滞后系数与最大瞬时速度差作为迟缓型犹豫车辆的识别指标,分别构建两类犹豫行为的样本集,并随机划分为训练集和测试集。根据训练集数据,基...     

城市快速路互通立交合流区交通量预测

分析了快速路互通立交主线总交通量、交织流量比和主线外侧第二车道大型车比例等3种因素对合流区端部主线最外侧车道交通量的影响,得出上述3种因素与合流区端部主线最外侧车道交通量具有非线性关系.在实际调查数据的基础上,采用广义神经网络对合流区主线最外侧车道的交通量进行了预测,并与实际调查数据对比,对比结果证明预测效果良好.     

快速路分、合流影响区交通特性及通行能力研究

分、合流区通行能力是影响快速路通行能力的重要因素之一,而分、合流影响区的通行能力是制约分、合流区通行能力的关键原因。文章从分析分、合流影响区内的车辆运行特性入手,根据北京、上海、广州等城市大量的实测数据,分别通过统计车头时距、速度-流量关系和饱和流时高频率出现的流率等方法推荐了快速路分、合流影响区的通行能力,为快速路分、合流区的交通规划和设计,交通组织和管理的改善提供了理论基础。     

基于BP神经网络的高速公路入口合流区域换道行为研究

为了应对高速公路入口合流区域并线事故频繁发生,在分析车辆并线行为影响因素的基础上,利用BP神经网络方法建立了车辆在该区域的决策模型,用来预测驾驶人的并线行为决策,保障车辆和驾驶人的安全.借助详细的车辆轨迹数据对模型进行了学习与测试,模型的测试结果表明:建立的BP神经网络模型用于预测驾驶人并线行为具有较高的准确度,并线车辆相对于目标车道前方车辆的相对速度是驾驶人并线时需要考虑的最重要因素.同时模型还可以进一步应用于交通仿真的研究以及驾驶人辅助系统的开发.     

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。     

城市高架快速路出入口匝道的优化设计

为进一步优化城市快速路的出入口匝道设计,分析了布置在高架快速路出入口匝道的交叉口交通特性,研究了合理化交织区设计、立体分离横向道路直行交通、均衡路网流量和分担疏解功能等空间布置策略,并提出了各种优化方案的适用条件。     

汽车驾驶模拟器在交通安全中的应用综述

汽车驾驶模拟器是1种研究“人‐车‐路‐环境”交通特性的重要工具,由于具有重现性好、安全性高、成本低等优势,被广泛应用于交通研究方面,尤其因其能够在危险场景中采集多种车辆数据,近年来汽车驾驶模拟器在交通安全方面的研究进展飞速。文中简要介绍了汽车驾驶模拟器的国内外发展历史,从驾驶分心、道路设计、交通设计、交通事故和驾驶疲劳5个方面梳理出汽车驾驶模拟器在交通安全领域的应用研究,并分析了这5个方面研究领域中驾驶模拟器实验的其中利弊,探讨了汽车驾驶模拟器在中国交通安全研究中的应用前景及存在的问题。      

基于轨迹数据的交叉口相位切换期间危险驾驶行为实证分析

基于交叉口相位切换期间的车辆轨迹数据,分别根据单车和跟车行驶状态,识别和分析了相位切换期间可能发生的危险驾驶行为。通过视频拍摄和图像处理的方式,提取了曹安公路沿线3个交叉口共312条单车状态和四平路-大连路交叉口共449条跟车状态的高精度车辆轨迹数据。针对交叉口相位切换期间的危险驾驶行为特征,利用速度、加减速度、减速度变化率、潜在碰撞时间（TTC）等指标,研究在此期间车辆发生危险驾驶行为的特点和类型。对于单车状态下行驶的车辆,按停止、通过分类,依据减速度、减速度变化率、减速度变化率的峰值差等指标将停止车辆的危险驾驶行为分为紧急减速型、增强减速型和持续急减型,依据过停车线时间、速度、加速度等指标将通过车辆分为闯红灯型、超速过线型、激进加速型和持续高速型。对于在跟车状态下行驶的车辆,按前、后车不同的停止、通过决策组合分类,依据连续5个时间间隔（0.12 s）的TTC分析前、后车的危险驾驶行为及发生追尾事故的危险程度。针对识别出的危险驾驶行为类型,讨论车辆的关键行为参数与危险驾驶行为之间的内在关联。研究结果表明：单车状态下有17%的车辆存在危险驾驶行为,其中53%为紧急减速行为;跟车状态下有19%的跟车行为是危险的,其中停止车辆的比例是通过车辆的2倍以上。研究成果可进一步应用于驾驶行为模型的参数标定、基于车辆轨迹的交叉口安全评价以及预防危险驾驶行为的主动安全控制策略等。     

快速路交织区交通流模型研究

为了再现快速路交织区交通流的运行特性,在跟驰模型中引入交通压力,并采用驾驶人心理制约条件对车辆换道模型进行改进,将二者结合起来提出了新的快速路交织区交通流模型;应用Java语言编写程序,针对不同的交通状态进行模拟再现。仿真结果表明:当交通量一定时,直行车辆和交织车辆的平均速度都会随着交织区长度的增加而增大;交织区长度增加为交织车辆的交织运行提供了较大空间,随着交织区长度的增加,交通量略有增加,交织区长度的增加可以有效抵消交通量的增加对直行车辆的干扰;在交通量较小时,车辆速度随着交织区长度的变化较小,高流量时,交织区长度对平均速度的影响较大,当交织区长度小于150 m时,外侧直行车辆车速大于交织车辆的车速,随着交织区长度增加,交织车辆的速度接近于直行车辆的速度,当交织区长度大于350 m后,变化就不明显。     

车-车协同下无人驾驶车辆的换道汇入控制方法

多车协同驾驶是智能车路系统领域的研究热点之一,可有效降低道路交通控制管理的复杂程度,减少环境污染的同时保障道路交通安全。基于多车协同驾驶控制结构,提出了一种无人驾驶车辆换道汇入的驾驶模型及策略,系统分析了多车协同运行状态的稳定条件。在综合分析无人驾驶车辆换道汇入的协作准则、安全性评估后,基于高阶多项式方法,结合车辆运行特性,通过引入乘坐舒适性的指标函数,设计得到无人驾驶车辆换道汇入的有效运动轨迹。通过研究汇入车辆与车队中汇入点前、后各车辆的运动关系,详细分析车辆发生碰撞的类型和影响因素,给出避免碰撞的条件准则,从而确保无人驾驶车辆汇入过程中多车行驶的安全性和稳定性。基于车辆运动学建立车辆位置误差模型,结合系统大范围渐进稳定的条件,选取线速度和角速度作为输入,应用李雅普诺夫稳定性理论和Backstepping非线性控制算法,设计了无人驾驶车辆换道汇入后的路径跟踪控制器。仿真试验和实车试验结果表明：所设计的换道汇入路径是可行、安全的,控制器具有良好的跟踪效果,纵向和横向的距离误差在15 cm以内,方向偏差的相对误差在10%以内。研究结果为智能车路系统中的多车状态变迁与协同驾驶研究提供了参考,可服务于未来道路交通安全设计和评价。