基于碰撞时间的追尾风险分析

为了分析专业和非专业驾驶人在不同类型城市道路上以不同速度跟驰情况下的追尾风险,设计了基于实验车的实验方案,实现了在真实道路交通环境下对驾驶人跟驰行为特性的数据采集,并以实测数据为基础,得出专业和非专业驾驶人在城市快速路和主干路上稳定跟驰状态下碰撞时间的分布函数,再结合判断安全跟驰状态的碰撞时间标准,建立追尾风险概率模型,评估追尾风险.研究表明,随着车速、速度差的增加,车辆的追尾风险不断增大.对于不同类型的城市道路,在相同的速度条件下,主干路上非专业驾驶人面临的追尾风险概率高于专业驾驶人,但在快速路上,专业驾驶人面临的追尾风险却高于非专业驾驶人;对于不同类型的驾驶人,专业驾驶人在快速路上面临的追尾风险高于主干路;而非专业驾驶人在快速路上面临的追尾碰撞风险却低于主干路.     

雾天对弯道驾驶行为的影响研究

雾天环境下不良的视距条件使得驾驶员在驾驶过程中存在安全隐患.利用驾驶模拟器,选取雾天环境作为典型干预因素进行驾驶模拟实验,同时考虑驾驶人职业和性别作为可能的影响因素,实验设计直角弯道和S形连续弯道2种道路线形,从实验数据中抽取平均车速与车辆驶出弯道率作为关键变量,采用多变量方差分析、均值统计等方法分析雾天环境下驾驶人的驾驶速度和驶出弯道率,并建立Logistic回归模型分析各因素对车辆驶出弯道可能性的影响.实验结果表明,驾驶人在弯道雾天行驶时的平均车速要比无雾情况下略高,且职业驾驶人的平均车速较非职业驾驶人明显偏低;随着雾的浓度的增大,驾驶人在直角弯道处和S形连续弯道处驶出弯道的比例均显著增大.     

基于相对危险暴露量的驾驶人事故风险分析

为探究不同类型驾驶人的事故倾向性,以湖南省湘潭市2008—2017年间发生的交通事故为研究对象,采用相对危险暴露量方法计算了中国驾驶人在驾龄、年龄及其交互作用下的事故风险值,并针对不同交通环境,分析了高风险驾驶群体的3类碰撞事故风险.结果表明:相比25~45岁的壮年驾驶人,小于25岁的青年驾驶人在几乎所有环境下都更易发生追尾事故与刮擦事故;驾龄小于1年的新手驾驶人在复杂环境下更易发生追尾事故;中老年新手驾驶人是事故风险仅次于青年新手驾驶人的群体,并且其在恶劣天气下的事故风险甚至高于青年新手驾驶人.基于研究结果提出了针对青年新手驾驶人、中老年新手驾驶人和高驾龄驾驶人的安全改善对策.      

雾天对驾驶行为的影响研究——避撞驾驶行为

考虑雾天环境下不良视距对驾驶行为的影响,基于驾驶模拟器为实验平台,通过对46名实验人员在不同雾天实验场景下的测试来分析雾天对驾驶人紧急避撞行为的影响.选取一组非平衡重复测量数据,以刹车瞬时速度和刹车反应时间为因变量,将性别、职业作为固定效应,雾天作为重复测量变量建立线形混合效应模型,并采用SPSS求解.结果表明,在无雾、轻雾与浓雾环境下,驾驶人的平均刹车反应时间分别是1.22,1.26,1.56s,而平均刹车瞬时速度分别为68.10,45.53,48.85 km/h.与无雾环境相比,驾驶人在有雾环境下的可视距离受到限制,刹车反应时间分别增加了0.04 s和0.34s,刹车瞬时速度分别减少了22.57 km/h和19.25 km/h.     

基于多用户驾驶模拟平台的雾天高速公路跟驰模型参数标定及验证

高速公路连环追尾事故多发生在雾天环境下,且容易造成严重的事故人员伤亡。当前的跟驰及追尾风险研究多集中于两车跟驰,缺乏对雾天情况下车队跟驰的研究。利用雾天环境下车队跟驰轨迹数据对传统主流跟驰模型进行标定验证,基于多用户驾驶模拟平台设计了8个不同雾天等级和限速组合的高速公路虚拟场景,开展驾驶模拟试验并采集数据。试验招募了8名男性驾驶人并通过随机调整他们在车队中的位置顺序来获得足够的车队跟驰轨迹数据,根据判定标准筛选合适的车队跟驰轨迹数据,按照2:1的原则分配标定和验证阶段的数据组。选取Newell、Gipps和IDM三个主流跟车模型进行参数标定和验证,以时间序列的车头间距和相对均方根误差(RMSPE)分别作为性能指标参数和拟合优度函数,使用遗传算法搜寻目标函数最小值以标定跟驰模型参数,并用车辆轨迹完整性(CVT)和RMSPE评价验证阶段的仿真结果。结果表明:在标定阶段,Newell、Gipps和IDM三个模型的RMSPE整体平均值分别为30.1%、18.6%和27.7%,各个试验条件下Gipps模型的RMSPE值均小于另外2个模型,说明Gipps模型能更好地拟合试验数据;在验证阶段,Gipps模型的RMSPE整体平均值为21.2%,远小于另外2个模型,可见Gipps模型在局部精确度上的鲁棒性要优于Newell模型和IDM模型;Gipps模型的CVT整体平均值和波动幅度分别为98.1%和2.0%,均是3个模型中的最小值,说明Gipps模型在整体轨迹上的鲁棒性也优于另外2个模型。雾天环境下,Gipps模型具备更好的拟合能力和鲁棒性,因此推荐仿真软件使用Gipps模型模拟雾天环境下车队跟驰行为,不同雾天等级及限速下的Gipps模型参数可参考该研究标定的参数。     

面向人机协同共驾的驾驶行为短时预测方法研究

通过实时感知交通场景下的汽车相对运动状态和行车安全信息,对驾驶人的操纵行为进行短时预测,进而为人机协同驾驶中主权切换的模式与方法提供依据.基于线性最优二次型方法建立了典型驾驶意图下的驾驶操纵序贯链优化目标函数,通过求解目标函数得到驾驶人操纵行为对车辆运动状态的改变量,并结合运动学CA模型提出了驾驶操纵行为短时预测模型.运用统计检验分析实车试验和所提出的模型得到的仿真试验驾驶输入之间的差异程度.实车实验的统计检验结果表明,不同驾驶工况下的驾驶输入差值的配对样本T检验的T统计量分别为1.96,0.1,1.36,均小于其T临界检验值.所提出的模型能较好的模拟实际驾驶操纵行为特征,并能对驾驶人操纵行为进行准确的短时预测.      

车辆横向辅助系统关键技术发展综述

车辆横向辅助系统可以提前预知车辆行驶风险、辅助驾驶人决策、必要时接替驾驶人操纵,进而降低行车事故风险。文章基于国内外车辆横向辅助系统关键技术进行分析,并对未来发展进行了阐述与展望。     

基于驾驶人心理风险场模型的个性化换道决策方法

行驶环境中交互车辆的运动行为会对驾驶人心理产生刺激,引起驾驶人心理状态的变化,进而影响其换道决策行为。为此提出了1种基于驾驶人心理风险场模型的个性化换道决策方法。基于单向3车道快速路交通场景,通过交互式多模型分析车辆的横向速度与横向位移,引入可变横向速度相关的转移概率矩阵,预测交互车辆的目标车道选择;建立驾驶人心理风险场模型,量化行驶环境与交互车辆的运动行为对驾驶人心理风险造成的影响;利用高仿真驾驶模拟器联合SUMO试验平台开展287人次的模拟驾驶试验,通过建立混合交通仿真场景采集驾驶人的换道数据,并选取平均碰撞时间与驾驶人心理风险因子2个特征参数,使用K-means算法进行驾驶风格聚类,将驾驶人分为保守型、正常型和激进型这3类,并进一步确定不同风格的驾驶人在换道初始时刻所能接受的心理风险阈值。在此基础上,实现车辆的个性化安全换道决策。驾驶模拟器试验验证结果表明：对应于保守型、正常型和激进型的驾驶人,实际最小换道决策时间分别为3.48,6.29,11.33 s,实际最大换道决策时间分别为4.65,7.45,12.52 s,理论换道决策时间分别为4.09,6.83,11.95 s,所建立...     

高速公路弯坡组合路段载重车最小安全车距模型

为降低高速公路弯坡组合路段载重车追尾碰撞风险,通过研究不同平纵组合下高速公路弯坡类型,界定弯坡组合路段参数范围,选取具有较强代表性的车型,针对现有最小安全车距模型的缺陷,建立基于载重车制动减速系统且满足驾驶人驾驶行为特性的弯坡组合路段安全车距计算模型并对其参数进行标定;利用载重车仿真软件TruckSim 2016建立弯坡段双车跟驰模型,分析小半径平曲线下载重车爬坡与下坡行车状态时车辆滑移率、行驶速度、车间距等指标,验证该最小安全车距模型的有效性。     

基于线性路径跟踪控制的换道避撞控制策略研究

为实现车辆自主避撞,改善道路交通安全状况,提出一种基于线性路径跟踪控制的换道避撞控制策略。为实时确定制动和换道时机,获取跟车状态下自车和前车车速、加速度、相对距离以及驾驶人制动反应时间计算制动安全距离和换道安全距离,并在此基础上分别引入制动危险系数B和换道危险系数S评估制动与换道风险,使得车辆发生追尾碰撞的危险程度和主动干预阈值更直观。根据车辆期望横向加速度和期望横向位移的变化特性,采用5次多项式法规划符合驾驶人换道避撞特性的避撞路径。为保证换道避撞过程中驾驶人的安全舒适,采用最大横向加速度约束换道避撞轨迹。为实现对换道避撞路径的线性跟踪控制,保证车辆的操纵稳定性和横摆稳定性,基于车辆稳态动力学模型建立前馈控制,结合线性反馈控制消除换道路径的位置和横摆角偏差,修正参考路径实现直车道场景追尾避撞控制。仿真和实车交叉验证试验表明：根据车辆期望横向加速度和期望横向位移建立的符合驾驶人换道避撞特性的五次多项式换道路径与驾驶人实际换道避撞路径基本吻合,结合碰撞时间和车间时距的制动避撞控制策略能够在保证车辆行驶安全舒适性的同时有效避免车辆追尾碰撞,减少交通事故的发生。     

雾天环境下高速公路可变限速控制方法研究

针对雾天环境下高速公路能见度下降导致交通安全和效率降低的问题,提出了一套雾天环境下高速公路的可变限速(VSL)控制方法,包括系统布置、工作流程和可变限速控制策略等,可以根据检测到的实时道路能见度和交通流数据,考虑最大安全车速、交通流运行状态和驾驶员遵从度等因素的条件下,综合确定目标路段的限速值.利用G4高速公路实测数据,在Vissim软件中进行了2组对比仿真实验,结果表明,与无可变限速控制相比,实施可变限速控制的1组,最低车速在平流雾(团雾)环境下提高了27.24%(28.54%),同一控制周期下相邻路段的最大车速差减少了26.42%(41.91%).提出的可变限速控制方法在雾天环境下能更有效地保障高速公路行车的安全和效率.      

雾环境下高速公路驾驶人跟驰行为研究

雾环境下驾驶人行车与正常天气相比，在低能见度下视觉参照物较少，驾驶人更倾向于跟驰行驶。为研究雾环境下高速公路驾驶人跟驰行为，以真实雾环境下实车试验方式，选择多条高速公路作为试验路段，以Smart Eye眼动仪获取车辆在雾环境下高速公路驾驶人视觉参数，包含驾驶人注视区域、注视角度、注视持续时间、瞳孔直径、扫视速度以及扫视幅度等，以归一化方法对驾驶人注视重心进行分析，研究不同能见度下驾驶人的跟驰需求，并通过对雾环境下上述视觉参数进行规律总结。对雾环境下驾驶人跟驰特性进行统计及分类，将跟驰行为划分为主动、半主动、半被动以及全被动跟驰；通过分析雾区低能见度下驾驶人跟驰行驶条件，引入多维偏好理论及后悔理论，进行驾驶人跟驰决策模型构建，并基于差分法对模型进行参数标定及验证。研究结果表明：驾驶人在1次跟驰动态过程中，正常车道保持时驾驶人扫视速度较低，而当处于车道调整时，驾驶人扫视速度存在较大波动，且平均扫视速度较高，低能见度下驾驶人注视点转移速度27.0 （°）·s^-1明显低于晴好天气的52.0 （°）·s^-1；驾驶人在跟驰过程中，能见度对驾驶人跟驰时的视觉特征有显著影响，通过跟驰模型构建可为后续雾环境下车辆跟驰前后车距及车速预测提供理论支撑。     

Development of a rear-end collision avoidance system with automatic brake control

We have studied active safety technologies from the standpoint of “collision avoidance”. This paper describes a rear-end collision avoidance system with automatic brake control, which avoids a collision to the vehicle in front caused by inadvertent human errors using automatic emergency braking. The system is comprised of four key technological elements, headway distance measurement using scanning laser radar, path estimation algorithm with vehicle dynamics, collision prediction to the vehicle in front by a safe/danger decision algorithm, and longitudinal automatic brake control.     

基于动态风险饱和度的高速公路交通安全分析

为了反映高速公路运营安全状况,提出了动态风险饱和度理论,构建了动态风险饱和度模型和计算方法。依据路段不同交通饱和度下车辆的驾驶行为,以路段交通安全为约束,研究了跟车行驶和换道行驶2种驾驶状态下,考虑车速变化及雾天等特殊天气条件影响的路段平均最小安全车头时距计算方法,利用建立的安全车头时距与安全流量之间的转换关系,得到不同驾驶状态下的路段安全流量。在不同车辆驾驶状态切换阈值下,计算路段实际交通流量与路段安全流量的比值得到高速公路路段动态风险饱和度值。以G3高速公路某改扩建路段所在路网为例进行验证,计算得到了路网中各路段不同切换阈值下的动态风险饱和度值。动态风险饱和度随着交通饱和度的增大,呈现稳定的先增大后减小的规律,且在换道行驶状态时达到最大,在跟车行驶状态时开始下降,与现有交通安全状态分析相吻合。相较于交通饱和度,动态风险饱和度更能够反应出高速公路路段交通安全动态变化的规律。      

基于毫米波雷达的雾天行车安全系统设计

针对雾天能见度较低的情况,本文通过利用毫米波雷达对前方道路进行探测,识别其他车辆的行驶状态以及位置,采用可视化显示方式将探测结果向驾驶员进行提示,提高驾驶员对于前方道路的把握程度,保障车辆的安全运行。     

考虑预碰撞时间的自动紧急制动系统分层控制策略研究

为提升汽车的主动安全,对车辆自动紧急制动系统控制策略进行研究。利用分层控制的思想对控制策略进行建模,上层控制器为对车辆制动减速度进行决策的预碰撞时间模型,根据汽车追尾事故深度调查的驾驶员紧急制动数据分析制动系统的制动减速度,在考虑舒适性的条件下确定预碰撞时间阈值。下层控制器按照上层控制器输出的制动减速度,分析车辆轮胎模型和制动系统的关系,通过PID控制调节制动压力对车辆进行控制。在安全评价规程标准工况下验证控制策略的可靠性,通过追尾事故场景的重建来验证控制策略的有效性。仿真结果表明:设计的控制策略在相对车速65km/h以内时能有效避撞,而高于65km/h时能最大程度地降低碰撞车速,减小伤害。     

智能网联车辆交通流优化对交通安全的改善

为改善常规驾驶车辆交通流追尾碰撞交通安全状况,提出智能网联车辆（Connected and Automated Vehicles,CAV）与常规车辆构成的混合交通流车队稳定性优化控制方法。基于全速度差模型,应用集成速度与加速度的多前车反馈构建CAV跟驰模型,考虑CAV混合交通流车辆空间分布的随机性,将各类型局部车队稳定性作为优化目标,以局部车队头车速度扰动为系统输入,以尾车速度扰动为系统输出,应用经典控制理论领域的传递函数法推导局部车队稳定性约束条件;分析关于平衡态速度与CAV反馈系数的车队稳定域,以各类型局部车队能够在任意平衡态速度下均稳定为控制目标,对CAV反馈系数输出进行优化控制;设计高速公路上匝道交通瓶颈数值仿真试验,在不同CAV比例等多种条件下,分析CAV混合交通流优化控制对交通流车辆追尾碰撞风险的影响。研究结果表明：CAV混合交通流优化控制可降低车辆追尾碰撞风险,在碰撞时间阈值小于2 s时,100%比例的CAV交通流可将交通流的车辆追尾碰撞风险降低85.81%以上;在碰撞时间阈值大于2 s时,追尾碰撞风险可降低48.22%～78.80%。所提优化控制方法可有效降低CAV车队优化控制的复杂性,为大规模CAV背景下的混合交通流优化控制以及车辆追尾碰撞交通安全提升策略提供直接理论参考。     

不良天气下驾驶行为研究综述

不良天气会对城市交通的运行和安全造成较大影响.事实上,不良天气条件下驾驶员驾驶行为的变化是造成交通拥堵和事故发生的根本原因.针对不良天气下的驾驶行为进行综述,对研究不良天气条件下的交通拥堵及事故具有积极意义.面向国内外不良天气条件下驾驶行为研究的进展,从雨、雪、雾3种常见的不良天气出发,对不良天气条件下环境变化及其对驾驶行为的影响进行分析,并对不良天气条件下驾驶行为的研究方向进行探讨.相关研究发现,不同等级的雨、雪、雾天气下驾驶员选择的车速、车头时距等驾驶行为参数以及反应时间、车辆启动延迟均存在较大差异.