基于随机森林的雨天车辆跟驰风险行为研究

为降低雨天车辆跟驰行为风险,建立了一种基于随机森林的雨天车辆跟驰风险水平判定模型.通过引入降雨条件和安全距离,同时解决跟驰风险不易被量化分析及准确判定的问题,对传统驾驶风险判别模型进行修正,从而提取降雨条件下车辆运行跟驰风险特征,判定当前状态下的车辆跟驰风险.利用UC-winRoad驾驶模拟器仿真实验输出的降雨条件(包括降雨等级、路面水膜厚度、路面附着系数)和车辆运行数据(包括纵向车速、加速度、安全距离)进行验证,构建了引入风险熵的风险水平判定模型;通过随机森林算法对模型进行训练,并对风险特征进行提取,输出风险水平的判定结果.结果表明,该模型获取的风险水平误差小于1级,相比人工神经网络和支持向量机,平均相对误差分别降低了10.36%和4.54%.所提出模型可作为实用工具判定雨天车辆跟驰风险水平.      

考虑道路因素的智能车辆纵向运动决策与控制研究

针对智能车辆纵向运动时的交通道路适应性问题,考虑路面附着系数和前车运动速度等因素,研究了智能车辆纵向运动决策与控制方法。论文研究了基于车头时距的纵向运动决策方法并建立不同驾驶行为的目标车速模型,运用变论域模糊推理算法设计了目标加速度模型。基于纵向动力学模型,运用自适应反演滑模控制算法建立了驱动控制器和制动控制器。对高附着系数路面和低附着系数路面的行驶工况进行仿真试验验证,结果表明,在不同的附着系数路面和前车变速行驶条件下,智能车辆能实时、合理地决策目标车速、目标加速度,实现安全、高效、稳定的跟驰。     

基于支持向量机的车辆制动距离研究

车辆的制动距离对汽车的主动安全性尤为重要,以制动时的初始速度和路面附着系数作为影响制动距离的主要因素,在TruckSim中搭建了某款客车的模型后进行制动仿真实验,获得了176组在不同的路面附着系数和不同制动初始速度下的制动距离,在MATLAB中基于支持向量机进行分析,利用其中的140组数据组成训练集对模型进行训练,用剩余的36组数据组成测试集进行交叉验证,结果显示预测的相对误差在8.3×10~(-5)以内,拟合优度判定系数在0.99978以上,表明预测精度较高。因此,基于支持向量机可以对车辆的制动距离进行精确预测。     

重型汽车低附着路面制动稳定性的仿真研究

文章利用trucksim重型汽车动力学仿真软件,对六轮双轴重型汽车在低附着路面左右车轮附着系数不一致情况下进行紧急制动的行驶工况进行了仿真研究。研究结果表明在低附着路面进行紧急制动时,对制动轮进行制动压力控制,有ABS控制的重型汽车比没有ABS控制的重型汽车具有更好地行驶稳定性。但在低附着路面上,有ABS控制的重型汽车比没有ABS控制的重型汽车的制动距离增加了很多,这对重型汽车的行车安全性非常不利。     

结合改进跟驰模型的交通流元胞自动机模型

为更好地分析交通流运行规律,实现有效的交通控制和优化,提出结合改进跟驰模型的交通流元胞自动机(cellular Automata,CA)仿真模型.首先在分析正比于速度的间距倒数模型和Bierley模型特点的基础上,改进得到更符合实际的跟驰模型,进而创建的CA模型结合改进跟驰模型计算并离散化得到的加速度,进行车辆及整条车道的状态更新.通过模型仿真,得到速度差灵敏度系数λ、车辆间距灵敏度系数k和安全距离参数α不同取值时的交通流基本图和X-t时空状态图.通过仿真发现,λ,k的取值很大程度影响图形形状,而α的影响较小,同时模型仿真再现了交通流状态的动态衍化过程.通过试验验证,该模型仿真得到的Q-ρ关系曲线和实际交通流一致,且可模拟再现实际交通流的失稳、阻塞演化、走走停停等非线性交通流现象.     

基于Trucksim的下坡路段制动距离仿真与分析

为探究道路附着系数和车辆载重与坡度的交互作用对载重货车制动距离的影响,以下坡路段为研究对象,通过Trucksim建立人—车—路耦合系统,进行了不同工况的仿真实验,采用最小二乘法建立了坡度路段制动距离预测模型。最后,在某特定工况下验证了该模型的合理性。结果表明:与传统理论模型相比,该模型计算结果趋于保守,以此作为坡度路段最小跟驰距离更有利于行车安全。     

基于轮边驱动电动汽车轮胎力估计的路面附着系数估算

为了能够实时准确的获得当前车轮的轮胎力及路面附着系数以提高汽车主动安全性能,提出一种轮边驱动电动汽车状态估计与路面附着系数估计相结合的估计方法。根据车载传感器及七自由度非线性车辆动力学模型,采用扩展卡尔曼滤波算法(EKF)进行车辆状态及轮胎力的估计。结合EKF估算结果和轮胎模型,采用递归最小二乘法(RLS)实时估计不同路面的附着系数。仿真结果表明:该方法可以在较为复杂工况下估计出不同的路面附着系数,估计精度较高,实时性较好。     

基于改进安全距离模型的人机协同纵向避撞研究

针对车辆纵向跟驰过程中的避撞问题,基于车辆运动状态和路面附着系数等因素,提出了一种改进的安全距离模型。针对驾驶员和主动制动系统的协调控制问题,采用可拓决策的方法,以两车实际间距和碰撞时间为参考变量建立二维可拓集合,划分动态安全边界,不同域中分别采用自由驾驶模式、协调制动模式和主动制动模式。基于避撞模型,对被选为主动制动控制器的径向基神经网络的模型进行训练,得出理想制动压力。通过软件仿真和台架硬件在环仿真,对所提控制策略进行验证,结果表明所提策略能有效避免车辆纵向碰撞,改善了制动平稳性和安全性。     

车联网关键指标对车辆安全影响仿真测试方法

提出了一种用于分析车联网关键指标对车辆安全影响的仿真测试方法。首先,基于微观交通流仿真软件设计了危险跟驰、换道等基础仿真场景;然后,分析了基于高斯分布的定位误差模型和单跳通信延误模型,并建立了定位误差、通信延误和渗透率在仿真过程中的执行策略;接着,基于车辆最小安全距离跟驰模型和车辆非线性分段制动模型分别提出了车辆危险跟驰预警和危险换道预警方法;最后,通过建立基于HLA(high level architecture)的车联网仿真平台对不同定位误差、通信延误和渗透率对车辆安全的影响进行了仿真测试。结果表明,在危险跟驰场景中,在注入了基于高斯分布的定位误差后,预警成功率为88%,预警成功率随着预警策略中减速度的减小而增大;在危险换道场景中,在注入了单跳通信延误后,预警成功率达100%;成功预警数随着OD(origin destination)取值和渗透率的增大而增大,并且受渗透率影响更加明显。     

基于自然驾驶数据的跨江大桥小客车跟驰特性研究

为明确跨江大桥的跟驰行为特征以及驾驶模式,在重庆菜园坝大桥展开了30位被试的小客车实车驾驶试验,使用华测航姿测量系统和前视碰撞预警系统Mobileye 630采集自然驾驶状态下汽车的连续行驶速度、车头时距和车头间距等数据。通过筛选得到了725条有效跟驰轨迹数据,对比分析发现跨江大桥与城市一般道路的跟驰行为存在一定差异性,明确了菜园坝大桥车头时距和车头间距的分布特征,并且对强跟驰(小于1.6 s)、过渡区间(1.6~2.6 s之间)以及弱跟驰(大于2.6 s)3种跟驰状态和驾驶人性别差异下的跟驰数据进行了分析。结果表明:桥梁段车头时距分布集中在1.6 s处,车头间距分布集中在18 m处;超过1/3的跟驰轨迹处于强跟驰状态,此状态下前车驾驶行为对跟驰车辆具有较强制约性;当车辆处于弱跟驰状态时,前车对于后车的约束性会随车头时距的增大而快速降低;过渡区间的设立更好地揭示了强/弱跟驰状态之间的转变并不是只有一个临界值,而是存在一个转换过程,并且其间车辆跟驰特性的变化与驾驶人本身的操作行为存在较大关联;驾驶人的性别差异对跟驰距离几乎没有影响,但男性驾驶人往往会采取更加冒险的驾驶行为,平均车头时距、车头间距以及相对速度均高于女性驾驶人。     

半挂汽车列车高速公路弯道下坡路段运行安全研究

为提升半挂汽车列车在高速公路弯道下坡路段的运行安全,采用TruckSim仿真软件,构建了车辆模型、道路模型和驾驶人动力学仿真模型;基于蒙特卡罗可靠性分析法,分别建立了半挂汽车列车发生侧滑失效、侧翻失效、折叠失效和系统失效的功能函数,并选取设计速度80 km·h~(-1)的高速公路为研究路段,通过进行大量车辆动力学仿真试验,对不同圆曲线半径、纵坡坡度、路面附着系数、车速和车辆总质量对半挂汽车列车的运行安全的影响进行了数值分析。研究结果表明:半挂汽车列车发生侧滑和侧翻的概率随着圆曲线半径的增加而显著降低,在一般最小半径400 m的情况下,半挂汽车列车发生侧滑失效和侧翻失效的概率趋近于0;随着下坡坡度的增加,半挂汽车列车发生侧滑失效和侧翻失效的概率基本呈线性增长趋势;车速对于半挂汽车列车运行安全的影响尤为显著,当车速均值由60 km·h~(-1)增加到90 km·h~(-1)时,发生侧滑失效和侧翻失效的概率分别增加了634倍和336倍;车辆总质量的增加对半挂汽车列车侧翻有显著影响;在路面附着系数较低的条件下,半挂汽车列车的主要事故形态为侧滑和折叠,在路面附着系数较高的情况下,半挂汽车列车的主要事故形态为侧翻。因此,在道路设计中,应避免极限最小半径与陡坡组合,严格限速和限载可确保半挂汽车列车的运行安全性能。     

基于最小安全距离的车辆跟驰模型研究

在传统的基于车头时距的安全距离模型和基于制动过程的安全距离模型的研究基础上,针对前导车分别处于静止、匀速和匀减速等不同行驶状态,相应地建立了单车道跟驰状态下跟随车与前导车不发生追尾碰撞的最小安全距离模型,并充分考虑了车辆制动过程中减速度渐变的过程,避免了以往模型中采用制动减速度突变的问题。最后,通过M atlab仿真系统对改进模型和传统模型进行了同等条件下的仿真,仿真数据从理论上验证了改进模型能够很好地解决传统模型计算的安全距离存在较大偏差的问题,可为今后研究跟驰模型提供一定的参考。     

考虑横向干扰的交叉跟驰模型研究

在传统跟驰模型的基础上,对车辆横向位置分布进行了实地调查,分析了周边交通场景对跟随车的横向干扰特性。引入最大转移速度和疏散路程参数,建立了交叉跟驰模型并进行了交通仿真。统计分析结果表明:行驶车辆横向位置分布基本符合正态分布,跟随车的行为变化与车辆偏离中心线的距离大小有关,交叉跟驰模型可以更加准确地反映实际道路交通场景。此模型的建立能够揭示车辆微观交互行为,对保障车辆运行安全和交通流稳定性具有重要的现实意义。     

可变附着系数路面上的自动紧急制动避撞安全策略研究

针对路面条件变化时紧急制动系统易出现的制动时机决策失准问题,提出基于车辆运动学的动态决策增强安全模型的紧急制动策略。首先,依据目标车加减速状态细化工况,基于车辆速度与加速度建立动态决策安全模型,以提高极端工况下控制策略对车辆动态行驶速度的适应性。接着,以无迹卡尔曼滤波(UKF)算法连续辨识获得道路附着系数,通过系列道路条件下对实车和模型的制动性能试验建立路况与车辆减速能力的关系,根据道路条件实时更新模型依赖的极限减速度参数,进一步增强控制策略安全性和对动态道路条件的适应性。最后,通过附着系数连续多变路面工况试验和中国新车评价规程(C-NCAP)测试工况试验,对控制策略进行验证。结果表明,滤波算法具备精准的辨识效果;而自动紧急制动策略可在变化附着系数路面上实现对制动时机的准确决断。     

货车挂挡下坡速度变化特征仿真研究

为使驾驶员在长大下坡时能根据货车负荷和路况合理利用发动机制动,减少因制动器失效导致的事故多发现象,开展货车挂挡下坡速度变化特征仿真研究,通过Trucksim建立车辆模型和不同道路场景,对挡位、载重量、路面附着系数、道路坡度与货车挂挡下坡速度之间的关系及影响机理进行分析。结果表明,坡度、挡位、载重量与货车挂挡下坡速度成正相关,其中挡位的正相关性最强;货车挂挡下坡速度与路面附着系数通过地面给轮胎的反切向力发挥作用,低路面附着系数与货车挂挡下坡速度成负相关,货车空载时表现更显著。     

冰雪条件下城市快速路限速研究

为了提高冰雪条件下城市快速路车辆行驶的安全性,通过视频录像和人工调查等方式获得哈尔滨市部分快速路在不同冰雪条件下的交通流基础数据,分析车流量、大小车型、车道位置等因素对运行速度的影响,并基于车辆追尾时的临界条件以及车辆的跟驰特性,建立与道路附着系数、交通量等参数相关的安全限速模型,并利用不同冰雪路面附着系数对模型中的路面参数进行标定,重点研究了冰雪环境对城市快速路车辆限速的影响,提出按交通量分级限速管理的方法。研究表明:冰雪条件下模型确定的限速值可以满足快速路上车辆的行驶安全;车辆在松雪、冰雪、冰膜路面上的限速值依次降低,在除雪作业后,限速值可以提高10~20km/h;城市快速路在冰雪条件下的限速值需分车道分车型进行设置,相邻车道大、小型车限速值相差5~10km/h;冰雪条件下的限速应根据交通量小于800pcu/h、800~1 500pcu/h、大于1 500pcu/h采用分级限速管理措施,以提高快速路的运输效率。     

典型跟驰模型的特征与性能分析

为对比分析传统的跟驰模型在描述车辆行驶特性中的应用特征,从模型形式和基本特征两方面对典型的刺激-反应类GM模型、安全距离类Gipps模型、优化速度类FVD模型进行了对比分析。为验证以上理论分析结果,对3种跟驰模型分别进行了数值仿真分析,并分别对前后车之间的速度变化关系以及位置变化关系进行了对比分析。实验结果表明,相较于GM模型与Gipps模型,FVD模型在应用中更符合实际情况,能够较为准确地描述单一车辆加速或减速的行驶特性。     

冬奥延庆赛区复杂山地公路路面附着系数研究

由于地形的限制,冬奥延庆赛区的山地公路设计中大纵坡小半径路段较多,境内现有的标准、规范未能全面覆盖,为保障运行安全,需进行路面附着系数的研究。根据实际运营状况,利用摆式仪测量路面常温干燥、低温干燥、低温潮湿、融雪等状态下,普通轮胎、雪地轮胎分别与普通路面、防滑路面组合的附着系数值。研究发现,在所有路面上,普通轮胎的附着系数随温度的升高先减小后增大、而雪地胎的值持续增大至稳定;两种轮胎的值随水膜厚度的增加先减小后增大,雪地胎的值始终高于普通轮胎。最优组合为刻槽路面和雪地胎,低温干燥的值为0.806,低温潮湿的值为0.75,雪水混合物状态下的值为0.436。文章可为理论计算和仿真安全评价提供关键参数支持。     

基于横向安全距离模型的主动避障算法

现有的安全距离模型是基于纵向相对车速或减速度值建立的,没有考虑移动目标的横向运动特性。本文利用移动目标横穿马路的速度、相对位置,建立横向安全距离模型,并提出一种基于横向安全距离模型的主动避障算法。首先,根据横向移动目标横穿马路的速度、相对位置和自车的制动距离建立横向安全距离模型,设计主动避障算法。接着,为计及路面条件对制动效果的影响,引入当前行驶路面估算的附着系数峰值估算最大制动减速度,约束目标避障减速度,并调整制动强度,以适应不同路况的安全避障行驶。最后,以典型横向移动目标骑行者作为研究对象,通过PreScan/Simulink/CarSim联合仿真验证避障算法的有效性。结果表明:基于横向安全距离模型的主动避障算法能有效避免与骑行者碰撞,提高行车的主动安全性。     

面向汽车纵向安全辅助系统的路面附着系数估计方法

文中通过仿真研究探索了一种基于车轮滑移率的路面附着系数识别方法.首先讨论了有效估计驱动轮滑移率和利用附着系数的途径,然后在此基础上,提出了基于贝叶斯原理的路面附着系数估计迭代算法,并利用车辆动力学软件veDYNA对该算法进行仿真分析.结果表明,在滑移率大于代表不同路面的最小滑移率阈值的工况下,该方法能够快速、准确地捕获路面特征,满足汽车纵向安全辅助系统调整安全策略的需要.