基于混行跟驰仿真的CAV专用进口道动态设置方法

信号交叉口是影响交通系统运行安全和效率的关键。在国家新基建战略的提出以及车路协同技术不断发展的环境下,合理设置网联自动驾驶车辆(Connected and Autonomous Vehicle,CAV)专用进口道,对信号交叉口进口道处不同网联类型的车辆进行科学的交通组织,能够提高交叉口的通行能力,降低行车延误,促进城市交通系统效率与安全的双提升。建立协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control,CACC)车辆跟驰模型和GM (General Motor)模型分别描述混行环境下网联车辆与非网联车的跟驰行为,以提高进口道通行能力、降低延误和油耗为优化目标,采取敏感度分析方法,提出不同CAV比例、进口道车道数、交通量和信号配时方案组合情况下CAV专用进口道的动态设置条件,适用于不同交通状况的信号交叉口,具有较强的普适性。数值仿真结果表明：采用该方法设置CAV专用进口道能够提高混行信号交叉口的通行能力、降低延误和车均油耗;在实际应用时,可视交叉口类型和交通智能化程度灵活选取CAV专用进口道设置方式,为混行交通流环境下交叉口进口道的交通组织优化提供理论依据和模型支持,对车路协同系统的相关研究具有参考意义。     

混合交通环境下网联交叉口车辆协同诱导策略及仿真测试

在由智能网联汽车(CAV)与网联人工驾驶汽车(CHV)组成的混合交通环境下,以提升网联信控交叉口的行车效率、降低燃油消耗量为目标,设计了网联信控交叉口场景,在完成车辆运动学、跟驰及油耗建模的基础上,提出了一种基于车辆编队的网联车辆协同诱导策略,以平均行驶延误时间和平均燃油消耗量为评价指标,基于SUMO平台完成仿真测试。测试结果表明:在稀疏、欠饱和及过饱和交通流量条件下,随CAV渗透率的提升,通行效率和燃油经济性不断提高;在CAV渗透率低于60%时,CHV驾驶员服从度对协同行车诱导策略性能的影响更为显著。     

网联自动驾驶车辆通过信号交叉口的速度轨迹优化

以网联自动驾驶汽车(Connected Autonomous Vehicle,CAV)为研究对象,研究了CAV车队通过城市信号交叉口的速度轨迹优化控制策略.基于最优控制理论,采用CAV的自动驾驶模型描述车间相互作用,以所有CAV车辆在行驶过程中的总油耗为优化目标,根据信号灯的配时信息建立模型约束,通过优化CAV头车的速...     

智能网联环境下CAV专用道对道路通行能力的影响

智能网联汽车(Connected-Automated Vehicle,CAV)市场推广的过程中,与人工驾驶汽车混合行驶的环境将长期存在。高速公路CAV专用车道可以在当前技术条件下为CAV提供一个更为安全的行车环境。本文基于传统的元胞自动机模型和CAV跟驰模型构建了一个混合交通流的数值仿真模型,并在单向四车道高速公路的两种CAV专用道的仿真场景下,研究了流量随CAV比例的变化情况。然后,对CAV失去通信能力后的退化情况进行了仿真实验比较。研究结果表明,在CAV比例高于30%时,设置CAV专用车道能够有效提升道路通行能力并降低CAV退化率,为CAV提供了平稳安全的行驶环境。     

信号交叉口基于出发时刻预测的生态驾驶方法

在城市道路交通中,信号交叉口区域内车辆频繁停车启动的现象,加剧了整体交通流的能源消耗、污染排放与车辆延误。为了减少信号交叉口启停波现象对整体交通流产生的负面影响,以面向未来人工驾驶车辆(HDV)/智能网联车辆(CAV)混合构成的新型混合交通环境为基础,提出了一种基于出发时刻预测的生态驾驶方法,通过优化CAV的驾驶轨迹,减少交叉口区域的车辆延误和能源消耗。首先,对混合交通流的基本图模型进行了分析,根据启停波影响范围,划分CAV通过交叉口的驾驶场景;然后,建立了子区渗透率对饱和车头时距的影响关系,预测了CAV以当前饱和车头时距通过交叉口的时间;最后,结合车辆与交叉口的距离,利用分段三角函数模型,生成其通过交叉口的速度限制曲线,并将优化速度嵌入到智能车辆的跟驰模型中作为限制速度,从而使CAV在无法通过当前绿灯窗口的条件下,实现提前减速,在通过交叉口区域后解除速度限制,切换回自身的跟驰模型。此外,还提出了平均综合效能这一指标来综合评价驾驶策略在效率和能耗2个方面的性能,并将提出的基于出发时刻预测的生态驾驶方法与传统网联车辆控制方法、经典交叉口节能控制方法进行了对比。研究结果表明:提出的出发时刻预测方法可以精确预测CAV在交叉口的出发时刻,有效减少车辆的能源消耗与污染排放,同时提高信号交叉口的通行效率;在渗透率大于60%情况下,该方法对系统效能的提高达到12%左右,在10%渗透率条件下也可以达到6%的效能增益;在交通饱和流率在0.5~0.9的范围内时,系统的效能增益较明显。     

智能网联混合交通流交叉口控制：研究进展与前沿

交叉口是城市道路交通运行的瓶颈点，是造成交通拥堵的问题所在。交通控制是调控交通流、预防和缓解交通拥堵的关键策略，在效费比上具有较大优势。智能网联、自动驾驶技术的发展催生了常规车辆(Regular Vehicle, RV)、网联车辆(Connected Vehicle, CV)和智能网联车辆(Connected and Automated Vehicle, CAV)组成的智能网联新型混合交通流，推动着城市道路交通控制对象、数据环境和控制手段的变革，为交通控制提出巨大挑战的同时，也为交通控制理论方法的创新发展创造了新的条件。智能网联混合交通流交叉口控制已成为国内外研究热点，尚处于研究起步阶段。根据路权特征，先从单点交叉口、干线交叉口和路网多交叉口3个层面梳理智能网联混合交通流环境下的共用设施交叉口控制研究，包括交通信号配时、车辆轨迹/路径规划以及车辆轨迹-信号配时协同控制。然后介绍自动驾驶专用设施交叉口控制研究，包括CAV专用车道、CAV专用路段、CAV专用区域和快速公交-CAV混合专用车道。通过对现有成果的梳理发现：虽然新型混合交通流交叉口控制研究取得了部分进展，但RV驾驶行为的随机性、...     

面向交叉口主动安全的车路协同辅助决策系统设计

针对交叉口红灯启亮前10 s,驾驶行为不稳定造成的交通秩序混乱、安全性差和效率低等问题,为控制交叉口处的行驶车速,辅助驾驶员准确决策,开发了一种面向交叉口主动安全的车路协同辅助决策系统.采用系统分层模块化设计,将系统分为信息采集、决策控制、智能埋地灯3个模块;根据交叉口信号相位、驶近车辆的速度信息,在分析两难区动态特性...     

智能网联环境下城市路网通行能力分析

为了探究城市路网中混有智能网联车辆(CAV)的交通流特性,研究CAV不同渗透率分布下对路网通行能力的影响。应用智能驾驶模型(IDM)和协同自适应巡航控制模型(CACC)分别作为人工驾驶车辆(HDV)和智能网联车辆的纵向速度更新规则,并建立考虑车辆到信号交叉口距离影响的横向换道规则。推导基于各渗透率等级路段占路网长度比例下的混合交通宏观基本图模型(MFD),通过SUMO仿真验证模型有效性。最后针对模型中的比例参数进行敏感性分析。结果表明：混合交通MFD可以用于异质交通流组成的城市路网宏观交通状态的有效估计与通行能力分析。当CAV渗透率均匀时,在路段渗透率高于30%时,路网通行能力提升显著;当CAV渗透率非均匀时,异质路网的通行能力随着渗透率等级较高路段比例的增加而逐渐提高,100%CAV路段比例的影响尤为显著。混合交通MFD为混有CAV的城市交通调控和CAV在路网中的路径规划提供理论参考。     

变带速干线协调控制模型研究

建立了以绿波带宽度为目标函数、以时差为决策变量的变带速干线协调控制的数学模型。模型中以各交叉口可以为绿波带提供的绿时最大为分解目标,以各交叉口间上下行实测自由行驶时间代替以平均车速计算的交叉口间行驶时间,大大地提高了绿波控制的效率。     

城市平面交叉口左转车辆规避效应特性

城市道路交叉口交通隔离栏侵入内侧车道建筑限界,导致车辆横向偏移,增加行车风险。为了解城市平面交叉口交通隔离栏对左转车辆规避行为的影响,通过无人机采集3个设有交通隔离栏的平面交叉口车辆视频,提取车辆轨迹、速度、加速度等参数。分析交叉口出口不同车道车辆偏移和速度的分布特性,研究左转车辆规避特性。结果表明：(1)两侧车道上行驶的车辆更倾向于向中间车道偏移,中间车道行驶轨迹则较为稳定;(2)20 m的行程可供驾驶人稳定行驶方向,保持与交通隔离栏的安全横向距离;(3)左侧车道上85%以上车辆远离交通隔离栏行驶,平均偏移距离为0.278 m;右侧车道上60%左右车辆远离右侧行驶,平均偏移距离为0.116 m。(4)左转车辆在出口不同车道的速度分布存在显著差异,其中左侧车道和右侧车道上左转车辆速度分布峰值、横向加速度均值、纵向加速度均值均小于中间车道。以此提出城市道路交叉口的改善方法：(1)增加中分带宽度,提升路侧净距,实现左侧车道名义路权宽度与实际路权宽度一致;(2)增大硬质设施与驾驶人的横向距离;(3)开口段硬质设施优化为柔性,减弱设施心理冲击,降低驾驶负荷;(4)增设路面导流线和反光设施,保证...     

信号交叉口车路协同诱导策略下ACC车辆控制模式研究

信号控制交叉口是城市道路交通网络中的基本节点,车辆在通过交叉口时频繁地启停和加减速等严重降低了交叉口的通行效率,并产生了更高的燃料消耗和污染物排放。无人驾驶技术中的车路协同技术和自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control, ACC)技术为缓解交叉口处的交通拥堵和提高节能减排水平带来了新的契机。ACC车辆可以通过车载检测设备和传感器技术等实时获取自身与前车的行驶状态,并通过ACC控制系统做出比人类驾驶员更精确、稳定和安全的决策判断。根据ACC车辆在信号交叉口车路协同诱导策略下的行驶工况信息,考虑了ACC车辆在信号交叉口车路协同诱导策略下的控制模式,利用诱导策略对ACC车辆的控制模式进行了划分。在智能驾驶模型(IDM)的基础上建立了不同控制模式下的加速度算法,利用MATLAB对信号交叉口车路协同诱导策略下的ACC车辆的交通特性进行仿真模拟,对比分析了传统ACC车辆和车路协同诱导策略下的ACC车辆在通过交叉口时的平均延误、平均燃油消耗和平均污染物排放。仿真结果表明,车路协同诱导策略下的ACC车辆在不同等级车流密度下均能够降低交叉口的延误,并减少车辆的燃油消耗与污染物排放量。     

信号交叉口自行车交通组织方法研究

由于自行车交通的大量存在,我国城市交叉口的交通特性非常复杂,混合行驶、相互干扰现象特别严重,使得交叉口的通行效率大大降低,所以组织好自行车交通对于提高通行能力和通行秩序意义重大。文中以目前存在较多的单点信号交叉口为研究对象,总结了信号交叉口自行车交通组织模式,提出了信号交叉口自行车交通组织流程,并以实际案例进行验证,为信号交叉口的自行车交通组织提供借鉴。     

基于VISSIM仿真的改进型环形平面交叉口研究

该文系统分析了环形平面交叉口的交通特性,以常规环形平面交叉口设计方法为基础,基于VISSIM交通仿真,采用交通冲突率和平均延误作为评价指标,对环形平面交叉口出入口几何线形进行优化,提出了改进型环形平面交叉口的设计方法。旨在改善环形平面交叉口的通行效率和安全性,有效解决环形平面交叉口拥堵严重、事故频发等问题。试验结果表明:入口曲线半径为R=16m、出口曲线半径为R=130(80)m的改进型环形平面交叉口在通行安全和效率方面优于常规环形平面交叉口。     

畸形交叉口安全行车视距研究

公路畸形交叉口某些象限的安全视距较难以满足.为了确保车辆行驶安全,针对主次明显和主次不明显的两类交叉道路的几何特征和交通运行特征进行分析,分别给出基于冲突点前安全停车距离和基于次要道路交通流可穿插临界间隙的交叉口视距分析模型,并给出各计算模型相关计算参数的确定方法.此外结合畸形交叉口安全视距难以满足的特点,给出某些工程...     

信号交叉口行车风险场建立及车辆通行行为优化

随着汽车逐步向智能化、网联化发展,智能网联车辆逐步进入实际应用阶段。进行智能网联车辆的通行行为优化,对提升驾驶安全性和行车效率,避免事故发生和交通拥堵至关重要。车辆在通过交叉口时将受到很多环境及运动因素的影响,而现有的通行优化模型难以准确表达各类因素共同作用下的行驶环境。为此,基于风险场理论建立由环境场和运动场组成的信号交叉口行车风险场,表征信号交叉口中每点的实时行车风险程度,从而引导车辆驶向风险值低点,并提供下一步长的位移及速度指引,实现车辆的动态轨迹优化及速度控制。典型场景下的仿真结果表明：在优化模型的控制下单车的信号交叉口通行效率明显提升,其中直行方向车辆单车平均通行效率提升最高,平均提升6.35%,通过对交叉口面积内所有车辆进行通行行为优化,交叉口通行效率提升了9.3%,这表明所建模型可以准确表达交叉口行车环境并优化车辆通行行为。研究结论可应用于自动驾驶车辆的交叉口通行控制,并为网联环境下的行车环境表达和安全驾驶控制提供模型基础。     

全向交叉口适用性研究

建立一个经济效益模型,在兼顾安全和效率2方面的情况下,在传统交叉口和全向交叉口中,建立一个定量的标准来选择交叉口设置模式.在安全经济效益模型中,通过基于交通冲突技术的潜在人车冲突数和行人违章行为的建模,以此评估安全效益;在效率经济效益模型中,分别考虑人、车延误这2方面,以此评估交叉口的运行效率.在整合模型中,将效率和安全指标转化为货币值,在给定输入条件下,利用遗传算法获得最优信号配时参数,从而选择更为适用于目标交叉口的交叉口模式.该方法有助于交通专业人员选择正确的信号交叉口模式进行设置.     

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。     

蝴蝶领结型交叉口交通组织与几何参数计算

为消除平面交叉口左转交通对交叉口的瓶颈作用，采用蝴蝶领结型交叉口交通组织方式，禁止交叉口车辆左转，将左转车流引至次要道路的环岛处进行掉头，将左转车流变成直行车流，并根据车速、道路和交通条件推导了掉头环岛与交叉口的距离、半径和车道宽度的计算模型。经过蝴蝶领结型交叉口交通组织以后，使交叉口的车辆禁止向左行驶，促使冲突点减少且信号控制只需两个相位，能够将交叉口信号灯的利用率提升，对交叉口运行效率具有显著提升效果。     

基于车辆变道行为与排队论的交叉口进口道优化设计

城市信号交叉口进口道处的车辆行驶情况对于交叉口的安全与否起着至关重要的作用,为此,有必要根据车辆在交叉路口行驶的具体情况对进口道线进行具有针对性的设计.本文从车辆排队的角度出发,将车辆的到达与交叉口的信号配时视为一个完整的排队服务系统,在考虑了车辆从变道开始至制动结束进入排队系统的运行特征的基础上,对信号交叉口进口道线长度的设计提出了新的模型,并以北京市某交叉口北进口道为例进行计算,结果表明进口道线长度适宜范围为37~43 m.该模型对交叉路口的规划和评价具有一定的指导作用.     

城市道路减速丘交叉口的运行速度变化

使用视频采集技术对通过平乐园南路口减速丘的车辆运行速度数据进行调查。运用插值分析法,建立了车辆行驶速度和距交叉口距离的关系;利用单因素方差分析法,对距交叉口的距离与机动车行驶速度进行显著性分析,研究了城市道路交叉口设置减速丘后机动车的减速效果。结果表明,城市道路交叉口设置减速丘后机动车速度衰减了42.87%,且距交叉口的距离对于机动车行驶速度是有显著影响的。在交叉口进口道16 m范围内,机动车在行驶据交叉口3.5 m处时,其行驶速度会有显著变化,3.5 m处显著性水平为0.01<α=0.05。