高速公路大修期间中央分隔带开口长度研究

通过分析高速公路大修采用半幅封闭半幅通车施工方案时车辆的行驶轨迹特点,在建立中央分隔带开口车辆运行分析模型的基础上,推导了大修路段中央分隔带开口长度计算模型,并给出了在不同限制速度、中间带宽度、内侧车道宽度和超高情况下中央分隔带开口长度建议值。在铜(川)黄(陵)高速公路路面大修中的应用结果表明,采用推荐的中央分隔带开口长度值后,大修路段的通行能力和安全性均得到了明显改善。     

高速公路改扩建工程中央分隔带临时开口长度探究

高速公路改扩建是改变车辆通行负荷过大的主要方式之一。在改扩建过程中,为保证车辆通行,应设置主线中央分隔带临时开口或互通立交匝道临时开口,但我国现行规范对改扩建中央分隔带开口长度的规定较为笼统。基于车辆行驶轨迹特性和稳定性需求建立了主线中央分隔带在不同交通转换模式、不同线形条件下的开口长度计算模型;基于可接受间隙理论、二次减速理论等,建立互通立交出入口变速车道的临时开口长度计算模型。结合深圳至岑溪高速公路中山新隆至江门龙湾段改扩建的工程实际,运用该模型进行了计算分析。     

改扩建公路同分带开口交通仿真及安全特性评价

为了评估单侧拼宽改扩建高速公路老路同向分隔带开口处行车风险,以老路同向分隔带开口长度及主线流量为自变量,对行车安全进行了量化分析.基于Vissim微观仿真软件建立了典型的仿真场景;使用SSAM交通安全评估模型得出车辆运动轨迹,分析不同开口长度及主线流量下的车辆速度、车辆换道点的位置、THW以及TTC等指标;量化评价不同的同向分隔带开口长度以及流量对安全性的影响规律,以此得到合理的同向分隔带开口长度.结果表明,影响开口段车速的主要因素是流量,开口长度及流量对于车辆的最大纵向加速度均存在显著影响,但只有在开口长度大于1700 m时,开口长度对于最大减速度有显著影响.同时,只有当流量大于1680 pcu/h时,开口长度对第二次换道的位置有显著影响.主线流量和开口长度对于最小THW和最大TTCi均存在显著影响,但是当开口长度大于1200 m时,开口长度的增加对于最大TTCi影响会显著下降.此外,车辆发生碰撞风险较高的位置集中在开口段前半部分.      

双车道公路附加车道设置参数研究

为了给双车道公路附加车道设计与施工提供参考依据,开展了双车道公路附加车道设置长度、宽度及纵坡度研究。基于交通仿真数据,构建了双车道公路附加车道等宽段长度与交通量、行驶车速的关系模型,结合不同设计速度与地形条件下双车道公路设计通行能力分析,计算给出了对应不同设计速度与地形条件的双车道公路附加车道等宽段长度建议值。基于车辆行驶安全性分析,提出了双车道公路附加车道宽度的计算公式,根据驾驶人侧向车间距选择问卷调查统计结果,计算给出了对应不同设计速度的双车道公路附加车道宽度建议值。基于汽车上坡行驶时的受力分析,给出了坡长与纵坡度的简化关系式,并计算给出了对应不同设计速度与海拔高度的双车道公路附加车道最大纵坡度建议值。     

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。     

八车道高速公路改扩建工程安全适应性保障技术

我国即将迎来一个多车道高速公路扩建的高峰期,由于受扩建技术经验等限制,目前对多车道高速公路交通安全因素以及改扩建工程的实际需要考虑较少,安全适应性差,不能完全满足安全运行的需求.结合研究成果,以佛开高速公路改扩建工程为依托,针对同向分离式路基、超高缓和段、互通立交出口、中央分隔带开口防护和标志视认性等安全问题,提出了针对多车道高速公路改扩建工程安全适应性保障技术.     

双开口式逆流左转车道几何设计及信号配时优化

为解决单开口式（即仅有1个预信号开口）逆流左转车道（即通过预信号控制动态借用的出口车道）的长度与左转交通需求匹配效果不佳的问题,通过对单开口式逆流左转车道的设计进行分析,提出1种双开口式（即设置2个预信号开口）逆流左转车道的设计及控制方法。结合逆流左转车道的车辆运行规则,分析单开口式、双开口式逆流左转车道上车辆排队行为特征差异,构建逆流左转车道通行能力计算模型和延误计算模型。考虑主预信号协调控制、饱和度、交通波传递等约束条件,以车均延误最小为优化目标,采用0-1变量表示各个预信号开口是否启用,将常规设计、单开口式、双开口式信号配时整合到1个统一的混合整数非线性规划优化模型中,并给出逆流左转车道长度的设计依据。通过案例分析发现:①在逆流左转车道长度为80 m时,交叉口通行能力提升幅度最大;②当通行能力满足需求时,逆流左转车道长度越短,交叉口延误降低越明显;③若为保证通行能力而采用较长的逆流左转车道时,双开口式逆流左转车道通行效率优于单开口式;④综合考虑延误、通行能力等因素,单开口式逆流左转车道长度宜设置为40~60 m,而双开口式宜设置为80 m左右;⑤双开口式逆流左转车道可根据需要选择是否启用每个预信号开口,应用较为灵活,适用于各种流量场景。      

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。     

车道变换期望运行轨迹仿真

车道变换行为在实施过程中会产生交通冲突,降低道路系统的运行效率,严重时会引发交通事故.文中根据曲率的变化将车道变换过程划分为4个阶段,同时引入β样条曲线,在给定边界条件的基础上,确定β样条曲线的反求算法.在车辆转角、转角变化率及车辆的驾驶行为等约束条件下,确立车道变换运行速度与车道变换长度的关系,进而计算轨迹参数.以 Matlab 仿真计算轨迹曲线,并与实测数据对比,分析结果验证了模型的有效性.     

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.     

郑洛高速公路改扩建旧路中央分隔带开口方案设计

采用交通流理论分析旧路中央分隔带开口处车辆行驶特性,并据此计算中分带开口长度;分析中分带开口处车辆受力情况,并评价中分带开口单路拱断面能否满足车辆稳定性要求.     

微观交通仿真中的车道变换模型

将车道变换行为分为强制性车道变换和任意性车道变换两种类型，分析了两种车道变换类型的各种常见情形，建立了描述车辆车道变换意图的产生、车道变换可行性分析以及车道变换的实施等行为的车道变换模型。此外，作为一种特殊的车道变换行为，还建立了反映车辆在拥挤状态下的挤车变道行为的挤车变道模型。     

受中央分隔带影响的曲线外侧车道停车视距研究

高等级公路中央分隔带曲线外侧车道停车视距受分隔带内防眩设施的影响,易造成视距不良,影响行车安全。文中根据汽车在中央分隔带曲线外侧车道行驶的特点,计算满足停车视距要求的圆曲线最小半径,分析了曲线半径对横净距的影响,并提出了改善横净距的措施。     

减速车道平面线形设计探讨

文章根据车辆在减速过程中的行驶特征,分析了国内互通立交减速车道平面线形设计所存在的问题,提出主线减速段和匝道减速段的概念,明确了减速车道的界定,给出了减速车道长度的计算方法和取值表,并阐明了减速车道平面线形设计要点。     

可变临界间隙条件下的加速车道车辆汇入模型

考虑驾驶员在入口匝道加速车道上行驶过程中车辆汇入的临界间隙变化的情况,应用微分法推导求得加速车道上车辆的汇入概率模型。该模型更好地考虑了道路物理特征和主路交通状况对驾驶员汇入行为的影响,并揭示了加速车道长度、主路外侧车道车流量对于车辆汇入概率的影响规律。结果表明:当主路外侧车道流量较低时,车辆在加速车道始端较近距离内就可以寻找到可汇入间隙;而当主路流量较大时,车辆在加速车道始端汇入主路的概率大大降低。另外,随着加速车道长度的增加,驾驶员在加速车道上的汇入紧迫感下降,会导致相同位置汇入概率的降低。     

基于多智能主体系统的车道变换模型

为更加真实地反映车道变换行为,建立具有良好性能的车道变换模型,根据抽样调查结果分析了车道变换的基本条件。引入智能主体(Agent)理论,将Agent与车道变换行为联系起来,建立了基于多智能主体系统(Multi-Agent System,MAS)的车道变换模型框架;给出了车辆MAS的结构,抽象了各Agent成员的元组构成,给出了各Agent成员的工作原理与执行流程;基于多智能系统工程方法(Multi-Agent Systems Engineering Methodology,MASEM),给出了车道变换的仿真流程并得到仿真实例。研究结果表明:在2 km长的双向4车道高速公路上,在30 s时间内,利用提出的车道变换模型仿真得到的车道变换车辆次数与实际情况相差8%;在该时段内任意瞬间,正在执行车道变换的车辆数目与实际情况相差仅1.67%。     

道路平面交叉口展宽车道渐变段长度研究

为了研究道路平面交叉口车道展宽渐变段的长度,本文建立了满足交叉口车道渐变段车辆行驶特征的正弦函数与双曲正切函数加权换道模型,并对模型中的最大横向加速度等关键参数进行深入研究。根据平面交叉口的设计速度和超高计算得到了渐变段长度的推荐值,最后采用Truck Sim汽车动力学仿真软件对结果进行验证。仿真结果表明基于正弦函数与双曲正切函数加权换道模型提出的交叉口车道渐变段长度推荐值可以保证车辆沿特定最优的轨迹安全行驶,对日后平面交叉口的设计具有一定的参考意义。     

车道偏离预警算法研究

为提高车辆行驶的主动安全性,文章根据车辆偏离速度将TLC算法和FOD算法相结合,针对车道偏离预警系统提出了多模式车道偏离预警算法,并搭建Simulink模型,结合Carsim进行联合仿真实验。仿真结果表明,提出的算法能更好的进行车道偏离预警。     

车辆自适应车道偏离识别算法研究

针对车辆在行驶时由于车道线检测方法单一,导致对直道线和弯道线检测效果不一致,从而影响车道偏离识别效果的问题,基于摄像头采集到的图像信息,提出了1种自适应车道偏离识别算法。该算法对车辆在直道行驶时采用偏离判断基准线法,而在弯道行驶时采用基于触线时间阈值法,分别对行驶状态进行车道偏离判断,该算法既保证了计算速度,又保证了结果的准确性。为了验证所提出方法的有效性,采用仿真的方法,使用车道偏离识别算法获取的数据,通过比例-积分-微分(PID)算法对车辆行驶状态进行控制,得到车辆在预期车道内的行驶状况,以此证明了所提出的车道偏离识别算法的有效性。     

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。