低等级公路隧道轮廓带设置间距优化研究

低等级公路隧道行车环境具有半封闭、低照度、参照物少、养护清洗频率低等特征,导致普通视线诱导设施难以辨识,驾驶人距离感缺失,行车时易对前车及横向车距判断错误,极易造成追尾、碰撞等交通事故。基于车辆跟驰和驾驶人侧向有效视距对隧道车辆安全行驶的影响,进行轮廓带设置间距对车距、车道保持作用的研究,确定可有效提高驾驶人的距离感知能力和车道保持能力的轮廓带合理设置间距。     

公路行车视距分析与验证

针对中国行车视距测算的现状和存在的问题,基于数字仿真模型技术,提出以"视线棱体"为核心的新的空间视距测算模型,分析并建立"视线棱体"与公路模型相关面的视线通视判断标准,并以此原理研发了相应的应用软件技术,有效地提高了行车视距的计算精度;由于该计算模型和方法符合公路空间的实体关系,且其视距计算可考虑到路侧植物、护栏、标志牌等影响,因而测算结果更为准确。实际工程验证表明:"视线棱体"计算模型和方法的测算成果是可靠准确的;该方法和技术为公路尤其是双车道公路行车视距分析提供了科学而实用的技术手段,对公路安全设计与评价具有重要作用。     

道路虚线与实线间过渡标线长度影响因素分析

针对驾驶人因视距受限导致换道过程中压实线的问题,提出在道路虚线与实线间设置过渡标线的解决方案.基于车辆换道行为特征,定义过渡标线长度.通过驾驶模拟实验,分析车道宽度、车距及车速对过渡标线长度的影响.研究发现,车道宽度对过渡标线长度无显著影响,而车距和车速是影响过渡标线长度的关键变量,且过渡标线长度与车距呈负相关,与车速...     

双螺旋曲线隧道行车视距解决方案比较

行车视距是影响隧道行车安全的关键因素,它对隧道平曲线最小半径的确定起决定作用。笔者详细分析了影响视距的主要因素,提出了针对视距采取加大平曲线半径和加宽隧道内轮廓两种方案,并进行了技术经济比较。     

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。     

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。     

动态停车视距模型研究及应用

针对我国公路安全评价中停车视距检验只考虑路侧道路建筑设施或者跨线构造物等静态设施的现状,研究在公路弯道行车过程中由于道路平曲线曲率的存在而导致的相邻或者对向车道车辆遮挡驾驶员视线的情况,提出动态停车视距的概念。通过分析车辆实际行驶过程中的车辆位置、驾驶员视点位置、车身宽度、道路横断面宽度、圆曲线半径等因素,建立动态停车视距计算模型。并基于上述因素确定最不利和正常的驾驶情形,对双向四车道和双车道公路进行分类研究。根据《公路路线设计规范》(JTG D20-2006)中最小圆曲线半径的规定对各设计速度的公路动态停车视距进行安全评价,结果发现很多情况下不能满足安全行车的要求。最终,针对不同设计速度的公路提出最小圆曲线半径的建议值,并对不良路段提出安全改善措施。     

基于三维模型的高速公路中央分隔带外侧车道视距计算方法研究

基于高速公路的三维空间形态,提出了空间视距的概念,并通过空间两点通视原理,建立了空间视距计算和分析的数学模型。与早前的视距计算方法和研究相比,该方法对车道空间视距计算准确,能够计算和分析高速公路中央分隔带护栏对外侧车道视距的影响,为改进设计和安全评价提供了依据。     

关于公路停车视距横净距计算公式修正的探讨

《公路路线设计规范》(JTGD20-2017)自2018年1月1日开始实施,相对于前几个版本规范,现行规范在条文说明中对停车视距的障碍物目标点位置进行了明确规定,即位于"路面两侧对应的车道边缘线[1]",因而,其位置与前几各版本规范出现了明显的不同,障碍物目标点与车辆行驶轨迹线(视点轨迹线)不在同一轨迹线上。目前,由于现行规范未再修订或更新停车视距最小横净距计算公式,在实际路线设计、安全评价过程中,仍沿用1994年版路线设计规范中的老公式进行相关计算,其计算结果误差较大,很明显,原计算公式已不适用,为保障行车安全,需要对相关公式进行修正。本文采用三角形正、余弦定理对横净距计算公式进行了推导修正,并用修正公式计算了满足规范小汽车停车视距的最小曲线半径,并与老规范计算结果进行了比较分析,同时,以特定项目为例,计算了满足对应运行速度条件下小汽车停车视距的最小曲线半径,以便于设计阶段路线指标把控。另外,并简要提出了横净距不足时的处理方法。     

双路拱道路行车舒适性和安全性研究

通过行车轨迹线方法,建立车辆变换车道轨迹模型,分析双路拱及单路拱横坡面在不同设计速度、行车轨迹线半径条件下,舒适性和安全性指标的变化情况。结果表明双路拱及单路拱行车条件结果相当,某些指标双路拱占优,多车道道路采用双路拱是完全可行的,重视对舒适性和安全性指标的实践研究对于行车安全非常重要。根据计算,提出了冰雪、雨天等特殊气候条件下车辆变换车道所需安全时间要求。     

Reduction of preview distance in lane-keeping control

Lane marker detection is indispensable for a lane-keeping-control algorithm. However, it is impossible to detect lane markers when the curvature of the lane the vehicle is travelling on is large or when there is another car in front of the vehicle with short distance. For lane marker detection, it is desirable to set a preview point close to the vehicle. Therefore, by analyzing the block diagram of driver-vehicle system, we propose a method to reduce preview distance without lane tracking performance deterioration by increasing preview points from the conventional one point to two points. Furthermore, it is revealed that driving along a corner with constant curvature without steady-state deviation and arbitrary design of tracking dynamic characteristics become possible by increasing preview points.     

多车道高速公路路侧交通标志遮挡概率研究

为了计算不同交通量、不同运行车速情况下,多车道高速公路路侧交通标志视认中大型车对小型车的动态遮挡概率,将内侧车道小型车与外侧车道大型车车头间的垂直距离作为判断路侧交通标志遮挡的依据,根据视距几何关系确定多车道高速公路驾驶人在视认区域内视线被遮挡的最大和最小临界距离;建立路侧交通标志遮挡模型,根据视认距离确定内侧及外侧车道仿真路段长度,以0.1 s为仿真步长,借助VISSIM交通仿真软件获取车辆车头坐标、与前车跟车距离等动态基础数据,实现高速公路交通标志遮挡概率计算过程的动态化。结果表明：外侧车道的车型、交通量、视认距离以及大小车运行速度都对路侧交通标志遮挡率有一定的影响;在交通量一定的情况下,驾驶人视线被遮挡的概率随着外侧车道大型车数量的增加而增大;在外侧车道大型车数量一定的情况下,驾驶人视线被遮挡概率随着小型车数量的增加而增大;在小型车速度一定的情况下,驾驶人视线被遮挡概率随着大型车速度的增大呈降低趋势;小型车速度增大时,驾驶人视线被遮挡的概率会有所提高。     

智能网联环境下基于安全势场理论的车辆换道模型

为有效刻画未来智能网联环境下车辆在换道过程中面临的驾驶风险,保证车辆执行更加安全的换道决策,建立基于安全势场理论的车辆换道模型。首先针对车辆换道过程中所遇到的驾驶风险进行评估,利用势场理论给出车辆行驶过程中不同运动状态下安全势场的空间分布。其次根据换道过程中相关车辆不同安全势场分布情况计算出换道结束时的车间临界距离,相比于传统的车间临界距离计算模型,提出方法能够动态刻画出车辆在不同速度、加速度条件下临界距离的变化趋势,并且能够根据车辆不同的运动状态,动态表达出车辆间临界距离的变化。在此基础上,根据智能网联环境下车辆各类运动状态能够被实时感知的特点,总结出车辆各类运动状态下需要的换道安全临界时间,最终建立基于安全势场理论的最小安全距离换道模型。最后,对模型进行数值仿真分析,仿真结果表明：车辆换道所需要的最小纵向安全距离与换道车辆以及其周围车辆的运动状态有着直接关系。在今后趋于成熟的智能网联环境下,该模型可以进一步进行扩展,利用安全势场的分布情况,对车辆换道过程进行动态实时干涉,能够为今后智能网联环境下车辆协同换道、车辆自动驾驶以及车辆群体优化控制等相关研究提供一定的理论支撑。     

基于地空信息融合的无人机交通状态感知方法研究

现有的无人机（UAV）交通状态感知方法，主要针对宏观交通状态参数的获取，同时尚未克服UAV自运动对交通参数检测精度的影响，难以满足智能交通系统对于高精度微观交通参数的应用需求。为此，提出一种基于地空信息融合的UAV交通状态感知方法，该方法包括：地空信息融合模型、道路关键点（IKP）检测及跟踪、车辆目标检测及追踪算法和交通状态参数提取及估计。其中，地空信息融合模型利用地基信息（IKP世界坐标）与空基信息（IKP像素坐标）进行最优化融合，并通过自适应IKP追踪算法与自适应UAV位置偏移判断算法实时更新模型参数，以此克服UAV自运动对车辆轨迹精度的影响，进而获取可靠的车辆级（瞬时速度、车头间距和车头时距）与车道级（车道动态密度、车道流量和空间平均车速）交通状态参数。利用提出的感知方法获取实地拍摄视频的车辆级交通参数并进行了分布检验，同时比较了基于不同交通流模型的车道级参数估算方法。结果表明：该方法在车辆检测的mAP@0.5指数超过90%，同时提取的车辆轨迹相对完整，获取的车辆级和车道级交通状态参数也符合实际交通流状况。最后，将该模型应用于实地道路的交通拥堵检测及交通事件检测，该研究结果为UAV在现代交通感知和管理中的应用提供了一种理论和技术参考。     

基于线性诱导的公路隧道入口区域交通安全优化研究

为达到驾驶人早发现隧道洞门、早适应环境变化、早决策驾驶行为的目的，通过分析隧道入口区域行车环境下的视距视区与交通安全问题，借鉴常见的线条形视线诱导设施（如反光环、反光条、弹性交通柱等），构建隧道线性诱导系统，并提出基于线性诱导的隧道入口区域改善方法。另外，通过室内模拟试验，采集白天与夜间环境下注视点的位置数据； 将注视区域分为5类，并分析注视点在各区域的视觉转移特性，评价隧道入口区域改善前后的效果。结果表明： 1）隧道线性诱导系统具备形式多样、较大尺寸、可以勾勒轮廓、发光分散等特点，同时可以以低成本提升隧道光环境的安全性。2）隧道入口区域改善前，驾驶人的注视点以较大概率出现在前方近处。3）改善后，驾驶人的注视点以较大的概率出现在前方远处，表明改善方案使得驾驶人的视距充足； 改善后注视点在主要分布区域的注视概率变动比改善前更为缓和，表明驾驶人的视区变化得到缓解。     

高速公路圆曲线外侧超车道停车视距分析

该文分析了停车视距计算参数的取值,并计算了高速公路圆曲线外侧超车道在不同设计速度下能够提供的横净距。通过示例分别计算了三种不同参数取值下的停车视距和横净距。     

高速公路ETC交易耗时估计与车道分区设计

大多数高速公路ETC车道的长度都是以停车视距计算方法为设计依据的,但这忽视了各省市ETC交易耗时的差异,且此依据与ETC系统可实现不停车自动收费的目标相矛盾。不合理的车道长度会导致部分车辆因时间不足而无法完成交易,或出现跟车干扰等现象,降低收费站服务水平。以陕西省170多万条交易数据为样本,采用随机过程与数理统计方法,对交易耗时进行数字特征分析和参数估计,并提出ETC车道划分为交易区和安全控制区,将置信度为99.9%的交易耗时估计结果和停车制动距离应用于区域长度设计中。陕西全省ETC系统建设实践证明,该方法提高了ETC车辆通过率,保障了行车安全,取得了良好效果。     

汽车操纵稳定性的理论预测与综合评价

本文建立了人-车-路闭环系统模型。计算了双移线及蛇行道路输入时14种车辆方案的理论综合评价指标。根据驾驶员的主观评价对其进行相关检验。利用本文提出的理论预测评价模型和综合评价指标。可对汽车结构设计参数和控制参数进行优化，改善汽车的操纵性能，提高汽车的主动安全性。     

制动与转向协调动作的车辆避撞控制研究（双语出版）

为了弥补现有汽车避撞控制策略以及碰撞风险评价指标单一的不足，提出转向和制动协调的主动避撞控制系统。首先规划了五次多项式换道路径，在对其理论分析的基础上得到转向临界避撞距离和与目标车道车辆的安全距离约束。其次，考虑道路附着系数和系统延迟的影响，基于制动过程给出制动临界避撞距离，并以纵向行驶安全系数ξ和碰撞时间倒数T^-1_TC划分安全行驶区域，利用驾驶人实车跟车数据标定稳态跟随/定速巡航区域的阈值。随后，通过转向/制动临界避撞距离的对比给出2种避撞方式的安全收益范围。最后搭建Simulink/CarSim联合仿真模型，并对其进行不同初始条件下的避撞仿真试验。研究结果表明：转向操作在制动距离不足时仍是有效的；当主车高速近距离接近静止前车时，主车可以顺利采取转向换道动作，而常规ACC系统在2.5 s处的车间相对距离为-0.76 m，事实上已经发生了碰撞；当相邻车道前车与主车纵向间距不满足换道安全距离约束时，避撞控制系统进入紧急制动模式，最大制动减速度达到-0.8g（g为重力加速度），实际最小车间距为5.1 m；通过转向和制动的协调动作，充分发挥了车辆的避撞潜力；ξ和T^-1_TC指标的融合，可以更好地评估碰撞风险并实现不同控制模式的转换，在保证行车安全的同时可避免过分制动给乘客造成的紧张感。     

面向动态避障的智能汽车滚动时域路径规划

为解决城市低速条件下智能汽车在避障过程中的路径规划问题，提出面向动态避障的智能汽车滚动时域路径规划方法。首先，划分车道可行区域，利用3次拉格朗日插值法拟合车道边界，并根据"车-路"的相对位置关系将车道区域进一步划分为车道间区域与车道内区域两部分。其次，以区域虚拟力场进行动态交通场景模拟，包括在障碍车周身沿车道方向的虚拟矩形区域斥力场，行驶目标位置的虚拟引力场和车道保持虚拟区域引力场3个部分，然后结合划分的车道区域确定各虚拟力场的作用区域。再次，建立主车动力学与运动学模型，障碍车运动学预测模型，把主车与障碍车无碰撞，主车行驶在车道内区域，趋向目标位置以及保证车辆稳定性作为优化目标，综合车辆模型的控制输入、状态变量等动力学约束条件，构建多目标的滚动时域控制器用于车辆避障路径规划，求解获得前轮转角作为控制量。最后，利用MATLAB和veDYNA软件对提出的路径规划控制系统分别在静态障碍和动态障碍工况下进行联合仿真。研究结果表明：该方法能够很好地解决躲避静态障碍和低速动态障碍车的问题，控制车辆驶向目标位置，并且在避障过程中满足车辆的动力学约束，同时又不会与道路边界发生碰撞，保证了车辆的安全性和稳定性。