双车道公路平曲线段行车轨迹偏移实验研究

双车道公路弯道处行车轨迹是车辆自由行驶时的重要特征,通过对行车轨迹及运行速度综合效应的分析,得出双车道公路自由行驶的车辆在弯道上行驶时行车轨迹偏移规律,并建立了自由行驶状态下道路线形与行车轨迹和速度之间的相关模型.据此可对弯道处行驶时的驾驶行为及行车安全进行分析,并对道路弯道处线形和断面进行改善.     

基于状态空间采样的高速公路智能网联车辆轨迹动态规划

为实现智能网联车辆在高速公路动态行车环境下的轨迹实时规划，提出一种基于状态空间采样的轨迹动态规划方法。首先，以安全性为原则选取主车当前行驶的理想车道。基于Frenet坐标与笛卡尔坐标的转换关系，建立车辆运动横、纵向解耦的独立积分系统。将高速公路常见的行驶状态分为车道保持与定速巡航、变道以及前车跟随3类，预测主车行驶车道并针对3类行驶状态分别设计轨迹终端的目标配置方法。然后，利用多项式函数生成连接初始配置和目标配置的多条待选轨迹。构建考虑轨迹偏离理想车道程度、始末速度变化、规划周期和轨迹舒适性的综合损失函数，结合速度、加速度、曲率检查来评价各条待选轨迹的成本并进行排序。最后，预测车辆的横、纵向运动轨迹并构建一种胶囊形的车辆虚拟安全边界，通过碰撞检测，确定主车的最优轨迹，设置动态规划触发条件及时更新最优轨迹并避免过度规划浪费资源。研究结果表明：提出的算法能满足高速公路场景的动态规划需求；通过对轨迹规划周期、虚拟安全边界、动态规划时间间隔等关键参数的分析与优化，主车的横摆角速度范围稳定在-0.1~0.15 (°)·s^-1，横向加速度范围稳定在-0.16~0.32 m·s^-2，跟踪参考轨迹的最大误差不超过0.022 m，提出的算法能规划出具有高安全性、稳定性和舒适性的轨迹。     

双路拱变换车道安全性分析

基于芜合高速公路改扩建工程中利用既有道路出现的双路拱设计的需求,从车辆运行的力学原理以及一般驾驶行为习惯,结合国内外研究成果、通过理论模型及最不利情况分析,以及工程计算对双向路拱道路车辆运行安全性进行分析,为单侧加宽利用老路路拱的行车安全性评价做技术参考。     

重庆鹅公岩轨道专用悬索桥船撞作用下行车安全性与舒适性研究

为研究重庆鹅公岩轨道专用悬索桥在遭受船舶撞击作用下,轨道车辆行车安全性与舒适性,采用桥梁结构分析软件BANSYS建立有限元模型,对桥梁在船撞力作用下的动力特性及车-桥耦合振动进行分析计算,并根据分析结果对行车安全性和舒适性作出评价。结果表明:船撞力的作用大幅增加了桥梁在横向的振动响应,并一定程度地增大了车辆的响应;但船撞力对车辆响应的影响远小于其对桥梁响应的影响,且列车的行车安全性和舒适性指标均满足要求。     

高速公路行车安全的道路设计因素探讨

行车安全是高速公路设计的重要因素,道路设计合理性直接决定行车的舒适性和安全性。探讨了道路相关设计因素对高速公路行车安全的影响,对道路平曲线、竖曲线和坡度等线形因素,道路横断面车道布置以及道路辅助安保设施等进行了分析,研究了行车安全与这些因素的内在关系,并对道路的设计提出了要求,以形成高质量的高速公路设计方法,保障车辆的行车安全,并尽可能降低交通事故的发生。     

汽车驾驶员车道内行车特点分析

基于图像传感器获得的车辆位置信息,提出一种分析汽车驾驶员驾驶特性的新方法。建立基于模糊机制的驾驶员车道内行驶安全评价模型,以数据库的观点对车辆行驶过程数据进行描述,通过分时间段采样的方式记录行驶车辆距道路标识线的横向距离,根据采样数据特征的统计分析结果确定车道内行车的安全评价模糊隶属度,以此评估驾驶员车道内行车的安全性,分析驾驶员的行车特点。车辆行驶试验表明,该方法能够准确分析驾驶员的行车状态,并评判驾驶员车道内行驶的安全特性。     

基于车轴图谱的城市道路汽车运行轨迹特性分析

为探究城市道路行车轨迹与路侧之间的横向距离对车辆运行的影响,提高驾驶员行车安全,在某市滨海路进行汽车运行轨迹样本采集试验,使用AxleLight RLU11系列路侧交通数据采集系统分车道采集试验路段汽车运行轨迹样本,利用SPSS Statistics对试验路段不同车道车辆运行轨迹样本进行数据处理,绘制不同行车道运行车辆横向距离的累积频率曲线,计算得到汽车运行轨迹与路侧的横向距离D85,通过绘制行驶车辆距路侧的横向距离直方图,得到不同车道的车辆分布规律。结果显示,驾驶员大多数偏向选择在内侧车道运行。根据试验路段内外2条车道车辆横向距离和运行轨迹特性,可为城市道路交通安全设施的设置提供理论依据,以期提高城市道路交通运行安全。     

基于道路线形的加速度干扰与行车舒适性分析

道路线形是行车安全舒适性的重要因素,在分析车辆行驶速度摆动大小对行车安全舒适性影响的基础上,提出了加速度干扰对舒适性的评价.根据道路平面线形的特点,建立了在直线、缓和曲线、圆曲线路段上的加速度干扰模型,通过仿真实例定量分析了加速度干扰在不同行驶速度、曲线半径情况下的变化趋势,以加速度干扰分析不同线形路段条件对行车舒适性...     

基于视频图像和RBF神经网络的疲劳驾驶监测系统

采用视频采集方式和神经网络方法实现了驾驶员疲劳驾驶的非接触式监测。应用车头前端和车厢内部双路视频摄像头分别采集车辆相对于车道线的行驶轨迹和驾驶员的睁闭眼状态,应用Radon变换提取5 s内车头与车道线间的最大和最小偏离、相邻2帧间车头与车道线的最大角度变化量和平均角度差,应用AdaBoost算法提取驾驶员眼睛闭合帧数比例,并将上述各参数作为RBF神经网络的输入来实现驾驶员疲劳状态的动态监测,实验数据表明监测效果良好。     

考虑驾驶人风格的换道轨迹规划与控制（双语出版）

基于自动换道控制技术中融合个性化驾驶人风格的研究,建立考虑驾驶人风格的车辆换道轨迹规划及控制模型以提高换道规划控制模型对不同风格驾驶人的适用性,在保证安全性的基础上进一步满足驾驶人的个性化需求。首先通过问卷调查的方式采集得到了212份驾驶人风格量表数据,采用主成分分析法和K均值（K-means）聚类分析法将驾驶人按驾驶风格分为激进型、普通型和谨慎型,并通过驾驶模拟器试验采集不同风格驾驶人分别在自车道前车、目标车道前车和目标车道后车影响下的换道行为数据。然后对椭圆车辆模型进行改进,以描述不同风格驾驶人的行车安全区域,并据此构建3种典型工况下不同风格驾驶人的换道最小安全距离模型,结合驾驶舒适性约束、车辆几何位置约束以及不同风格驾驶人的换道行为数据,以换道纵向位移最短为目标,实现适应驾驶人风格的换道轨迹规划。最后以基于预瞄的路径跟踪模型作为前馈量,设计基于动力学的线性二次型最优（LQR）反馈控制器,通过调节控制权重矩阵实现3种工况下不同驾驶人风格的换道轨迹跟踪。PreScan和MATLAB/Simulink联合仿真结果表明：所设计的考虑驾驶人风格的换道轨迹规划及跟踪控制模型能够实现不同驾驶风格的自动换道轨迹规划及跟踪控制,可满足驾驶人个性化换道需求。     

车道保持系统中轨迹跟踪算法的研究

车道保持辅助系统是先进的驾驶辅助系统中的重要组成部分,它能够显著提升驾驶的安全性和舒适性,其中轨迹跟踪算法是车道保持辅助系统开发的核心算法。本文介绍了一种全新的利用曲线拟合思路,令车辆轨迹和目标轨迹的曲率、航向角和横向偏移量相等,进而实现轨迹跟踪的算法。通过数值仿真和实车测试,验证了算法的可行性和有效性。     

面向车道变换的路径规划及模型预测轨迹跟踪

为解决智能车辆在车道变换过程中的路径规划和路径跟踪问题,首先,利用梯形加速度法设计了车道变换虚拟理想轨迹,该路径规划方法的适应性取决于车道变换时间、横向加速度及变化率等关键变量的约束条件,因而对各关键变量之间的数学关系进行了定量计算,并绘制了不同工况下的车道变换虚拟理想轨迹,用于分析各关键变量对路径规划的影响;其次,建立了线性离散的车辆动力学预测模型,综合分析了车辆模型的控制输入、状态变量以及道路结构参数等约束条件,构建了多约束模型预测控制（MMPC）系统用于车道变换路径跟踪,并基于Hildreth二次规划算法对其目标函数进行了求解,获得前轮转向角控制量,从而保证智能车辆在车道变换过程中的路径跟踪性能及操纵稳定性能;最后,利用MATLAB和Carsim软件对提出的多约束模型预测控制系统进行联合仿真,并构建单约束模型预测控制（SMPC）系统与其进行性能比较,分别对车道变换时间为3 s和6 s时的车道变换性能进行比较分析。结果表明：当车道变换时间为6 s时,2种控制系统都能较好地实现车道变换功能;当车道变换时间为3 s时,与SMPC控制系统相比较,MMPC控制系统能够在有效跟踪期望行驶路径的同时改善车辆的操纵稳定性,从而提高车辆在路径跟踪过程中的主动安全性能。     

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.     

减速车道的车流特征与设计对策

对车辆在分流和减速过程中的运行特征作了概略性的分析，进而论述了影响车辆安全和舒适性的主要因素，并且针对各种可能出现的不利行车状态，提出了相应的减速车道设计所应遵循的原则和几何设计对策。     

多车道高速公路出入口附近同向车道分隔带开口长度计算模型研究

通过分析同向分隔带开口处车辆行驶的特点,从行车安全角度考虑,提出了同向分隔带开口段车辆采用第1次变换车道、等待插入行驶、第2次变换车道的三阶段行驶模型;在此基础上推导出了多车道高速公路同向车道分隔带开口长度计算模型,并提出了在不同设计速度、分隔带宽度和超高情况下的开口长度建议值。     

1种基于平行直线对模型的车道检测方法

针对智能车辆安全辅助驾驶系统中利用单目视觉进行车道识别的问题,提出了1种基于平行直线对模型的车道检测方法。该方法根据高速公路图像特征构建平行直线对模型,在此基础上先利用 Hough变换提取直线,再由改进的级联 Hough变换检测出平行直线对的消失点,最后通过消失点和先验信息来提取当前车道线。使用M atlab对高速公路上不同路段、不同光照情况、不同车辆干扰下共150幅道路图像进行实验,检测精度达88.6%,平均检测时间为0.24 s。实验结果表明,这一方法在高速公路行驶环境下能较准确地检测出当前车道线,具有很好的光照适应性、抗车辆干扰性和一定的实时性。      

佛开高速公路改扩建工程安全服务特性分析及应用研究

高速公路以其高速、高效、安全、舒适等特点充分体现了大流量、高速度的优势,但随着当前高速公路建设里程和车辆数的不断增加,逐渐暴露了一系列道路交通的安全性问题.如何在大流量、高速度的前提下保证行车安全,充分发挥高速公路的经济社会效益,是当前亟需解决的问题.结合佛开高速公路谢边～三堡段改扩建工程交通安全设施工程和机电工程的总体设计方案,分析了高速公路改扩建设计施工阶段需要满足的各项安全服务特性和系统组成,并对八车道高速公路运营时期各项安全性指标进行研究分析,提出了相关应用改善对策.     

高密度交通流状态下行车安全性分析

在高密度交通流状态下,车辆行驶的自由度下降,相互影响逐渐增大,主要以跟驰行驶和换车道行驶为主。事故统计表明,高密度交通流状态是交通事故多发的主要原因之一。根据行车动力学原理和车辆运行特征,分别构建了跟驰行驶和换车道行驶的安全约束条件。根据不同交通状态下车辆安全制动的加速度,初步建立非线性的行车风险评价模型。借助交通仿真软件Vissim对某山区高速公路路段进行模拟实例分析,能有效地反映高密度交通流状态下车辆行驶的安全性。     

不均匀沉降条件下车-路相互作用及道路纵面设计分析

为了给高速公路大中修养护和改扩建工程纵面线形设计提供参考,采用五自由度车辆-道路相互作用分析模型,以微型车和客车为代表车型,根据Newmark-β法编制MATLAB程序进行求解,获得了车辆振动加速度。根据ISO 2631-1标准,以加权加速度均方根值为舒适性评价指标,分析了错台型、折线型和指数型不均匀沉降条件下车辆-道路的相互作用规律和坡长、坡差、竖曲线半径等道路纵面设计指标对行车舒适性的影响规律,最后结合杭甬高速公路改扩建工程实例进行了分析。研究结果表明:在相同条件下,车辆行驶速度越大,由道路不均匀沉降引起的振动加速度越大;行车舒适性随错台型沉降台阶高度、折线型和指数型沉降坡度的增大而降低,为保持舒适,高等级公路错台型的台阶高度不宜超过1cm,折线型的坡度变化不宜超过0.3%,指数型的控制标准应更严格;坡长和坡度大小并不直接影响行车舒适性,行车舒适性随坡差的减小、竖曲线半径的增大而提高;在改扩建公路工程中,当条件受限时,在满足视距的前提下,经论证,可适当突破公路路线设计规范对最小坡长的限制,按行车舒适性的要求进行纵面线形设计。     

新西海桥的振动特性及舒适性评价研究

以日本首座公路钢管混凝土拱桥——新西海桥为对象,进行该桥的自由振动特性分析,采用考虑路面不平整的桥梁与车辆相互作用力学模型,分析了在移动车辆作用下该桥的动力特性,包括冲击系数和舒适度评价。研究结果表明,在移动车辆作用下钢管混凝土拱桥主跨的拱肋和桥面冲击系数都较小,钢管混凝土拱肋的振动小于主桥桥面的振动。从振动舒适性的观点看,采用纵横梁格构桥道体系的新西海桥在车辆荷载作用下拱肋、桥面和人行桥均满足舒适性要求,具有较好的行车性能。