高速公路加速车道上车辆的汇入模型

为了揭示高速公路合流区加速车道上车辆的运行规律，利用摄像机等观测仪器对中国许多省市高速公路合流区匝道车辆的汇入特征数据进行了大量调查。在对大量调查数据进行分析处理的基础上运用微分法建立了匝道车辆的汇入模型和行驶距离模型。该模型不但解释了调查结果，而且对高速公路规划设计、控制管理等工程实践有重要的指导意义。     

高速公路加速车道长度设计与车辆汇入模型研究

为了探讨加速车道长度对高速公路主线交通流的影响,利用可接受间隙理论,分析上匝道合流区通行特性和通行能力;基于最小车头时距,研究了加速车道上车辆汇入高速公路主线的概率;以高速公路主线和加速车道的车流量、最小车头时距等参数为基础,优化了高速公路加速车道长度设计方法,获得了入口匝道交通流控制模型.结果表明:运用该方法设计高速公路加速车道长度,控制入口匝道交通流,在高速公路主线车流量不变的情况下,入口匝道车流量比传统方法增加了近1倍.     

智能网联车辆加速车道类人化汇入控制研究

为研究智能网联车辆(Intelligent Connected Vehicle, ICV)与高速公路主线传统人工驾驶车辆(Human-driven Vehicle, HDV)交互时通过高速公路加速车道的汇入控制算法,提出了一种融合随机森林(Random Forest, RF)算法和深度Q网络(Deep Q-network, DQN)算法的ICV汇入控制模型(DQN-RF)。首先,建立路侧数据采集平台,采集了中国G70高速公路加速车道汇入区域HDV的真实汇入过程数据。其次,考虑汇入环境车辆历史数据流和汇入车在加速车道的汇入紧迫度,建立了基于RF算法的类人化汇入决策模型。采用城市交通仿真(Simulation of Urban Mobility, SUMO)平台搭建了高速公路加速车道ICV汇入场景,并基于Python语言建立了ICV汇入控制深度强化学习测试脚本环境,建立了基于DQN的纵向加速度控制算法。最后,将RF汇入决策模型嵌入DQN纵向加速度控制算法中,实现了ICV汇入决策和纵向加速度控制的融合。将SUMO内置的LC2013换道模型与DQN模型融合为DQN-LC2013模型,作为基线模...     

道路车辆不良汇入驾驶行为的模型构建

针对当前国内关于不良汇入驾驶行为模型研究的空白,从概率统计和博弈论角度量化分析该行为。基于哈尔滨市高峰和平峰时段的定点视频调查数据,分析了汽车不良汇入驾驶行为的基本统计特性,给出了累计频率分布模型。研究结果表明当临界汇入间隙时间不足4S时,车辆汇入行为可界定为不良行为。进而,引入双人混合战略模型,从纳什均衡角度分析了支路汇入主路不良行为的发生概率。     

快速路入口匝道车辆汇入决策模型研究

快速路合流区交通行为复杂,车辆行驶轨迹不固定,导致车辆行为难以预测.为了深入研究入口匝道车辆汇入决策发生条件,在不做任何理想化假设的情况下,对平峰、高峰期间快速路合流区汇入车辆行驶数据进行全区域采集.通过统计合流区车辆汇入间隙频率分布来分析汇入行为发生条件.发现高峰与平峰汇入间隙差别明显,初步判断外侧车道高峰临界间隙约为3s,平峰临界间隙约为2s.在此基础上,梳理高峰期间数据,筛选出对车辆汇入决策影响较重要的变量,建立高峰匝道车辆汇入决策Fisher判别[1]模型.最后,对所建立模型进行交叉验证,发现模型准确率可达87％.     

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。     

高速公路作业区汇入提示标志设置研究

考虑驾驶员在作业区上游过渡车道上行驶的过程中,车辆可汇入相邻车道的临界间隙的变化情况,减少作业区警告区末端由于汇入产生的冲突,提出设置汇入提示标志。利用M3分布模型与间隙接受理论,通过微分方法得到次车道上车辆的汇入概率模型。利用该概率模型,得到了在不同交通流状态下的汇入提示标志设置距离,同时对影响汇入概率的交通流参数进行了分析。计算结果表明：当自由流比例及车速均相同时,设置距离随交通流量增大而增大;而当车速与交通流量均相同时,设置距离随自由流比例增大而减小;当自由流比例与交通流量均相同时,设置距离随车速增大而增大。因此应结合作业区的限速值进行汇入提示标志的设置。     

基于UP-Alinea的重庆市多车道汇入智能控制算法研究

作为山地城市的典型代表,重庆市道路具有桥隧比高、道路线形差、畸形交叉口多等特点。为缓解部分路段多车道汇入节点交通拥堵严重的问题,文中以重庆市公园立交多车道汇入路口为例开展信号灯交通控制对比研究。获取该路口的车道数量、走向等几何线位参数,并分析各条汇入车道的交通流时空特性;在明确汇入路口交通需求的基础上,分别开展无信号控制、固定信号控制、UP-Alinea动态信号控制的VISSIM仿真计算,提取主路交通效率、匝道交通状态等参数对3类控制方案进行评价。结果表明,采用UP-Alinea动态信号控制与固定信号控制方案,路网的平均延误比无信号灯控制时分别降低17%、11.6%,控制效果优于无信号控制。     

微观仿真自主性车道变换模型

车道变换是一种复杂的刺激-反应行为,为了准确表示车辆变换车道的决策过程,克服现有模型的不足,重点考虑驾驶员特征和车辆类型对车道变换的影响,并将车道变换过程可划分为3个阶段,即车辆挟道意图的产生、换道可行性分析和换道的执行;引入随机效用理论描述换道需求的产生,建立了基于车道效用选择的自主性车道变换模型,利用视频处理软件获取大量车辆运行轨迹微观数据,采用极大似然估计法对构建的自主性车道变换模型进行了标定;最后,基于换道次数的仿真值与实测值,选取均方根偏差、均方根百分比偏差2个评价指标对车道变换模型的有效性进行了验证,误差指标小于10％,表明建立的自主性车道变换模型可以较好地描述车道变换复杂的运行行为.     

高速公路施工区信号汇入控制研究

为减少高速公路施工区由于车道封闭而形成的局部瓶颈路段,使得行驶车辆安全平稳通过施工区,在国内外高速公路施工区汇入控制策略研究的基础上,结合交通流理论对信号汇入控制进行分析和优化,并利用交通仿真技术对比分析常规汇入控制和信号汇入控制效果,研究发现信号汇入控制可以显著提高施工区单位时间的交通通过量,降低每辆车的平均延误和平...     

理想条件下路网临界车头间距的研究

基于经典的跟驰理论，建立理想条件下车辆稳定跟驰行驶时的车头间距模型。并且利用高精度的车载GPS系统在北京市路网上采集的数据对该模型进行标定。同时根据最优化的相关理论确定出北京市路网达到其理想容量时车辆的临界行驶速度及临界车头间距，从而为确定理想路网容量奠定基础。     

高速公路加减速车道合流分流特征分析

根据实际调查，分析在高速公路加减速车道的合流（分流）区车辆的速度、加速度、减速度、合流点分布、汇入间隙等交通特征。为高速公路加减速车道长度的设置、出入口控制策略的制定，提出分析基础。     

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。     

混合交通状态下交叉口排队机动车流启动车头时距研究和应用

研究的主要内容包括:信号灯控制道路交叉口红灯周期形成的排队车辆,在放行后不同车型的启动时间和不同车型组成的混合机动车流车头时距的分布研究;混合交通状态下机动车启动通过交叉口时受到干扰后的延误时间研究;利用上述研究成果对混合交通状态下交叉口排队车辆的放行绿灯时间进行估算。课题以现实交通数据为基础,通过统计分析结果最终建立放行绿灯时间估算表,对混合交通状态下道路交叉口信号灯的配时起到指导意义。     

极限工况下周期转向汽车侧向动力稳定性及分岔分析

将汽车在极限工况下的转向操作建模为周期转向激励的非线性振动系统的响应,结合打靶法和Floquet理论分析了周期转向的稳定性和分岔行为.应用Poincare映射分析了不同的质心位置和不同的车速对极限工况下汽车转向频率特性的影响.结果表明,汽车周期转向时可能发生鞍结分岔和倍周期分岔,发生鞍结分岔还常伴有跳跃现象;极限工况下汽车的转向频率特性与常规工况有很大的不同,转向频率对汽车的稳定性有显著影响,必须采用非线性分析方法.     

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.     

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,...     

用于车道识别的分段切换车道模型

为了使得车道模型既能准确地描述车道形状,又不影响车道识别算法的实时性,提出了一种分段切换车道模型。对近视场区域使用直线模型匹配车道线,对远视场区域则在直线模型和二次曲线模型之间进行切换,以适应有曲率和无曲率道路的识别要求。试验表明,使用分段切换车道模型的车道识别算法能够很好地匹配各种形状道路,并能满足实时性要求。     

车辆排队间距对交叉口通行能力的影响

对交叉口车辆队列的启动离去过程建立运动学方程,研究交叉口等待车辆的车间距与通过时间的相互关系,进一步分析影响交叉口通行能力的其他因素.分析发现:车辆队列的间距过小或过大均可导致交叉口通行能力下降.最后,通过理论分析和仿真试验表明,当问距在4～8 m之间时,可有效降低等待队列长度及车辆通过交叉口的启动延时时间,从而最大可能提高交叉口通行能力.