车路协同环境下道路无信号交叉口防碰撞系统警示效果

为了验证车路协同环境下道路交叉口防碰撞系统(CCPS)的实际警示效果,尤其是深入理解其对驾驶人心理和习惯的影响,日本爱知县丰田市开展了大规模实车试验,检验经过无信号交叉口从支路左/右转弯进入主干道的车辆获取CCPS信息后的冲突风险变化情况。应用统计模型分析了驾驶人社会属性、交通环境、CCPS信息提示模式(包括不提供信息、同时提供早期预警信息和晚期警报、仅在紧急情况时提供警报3种模式)等因素对驾驶人实际选择规避碰撞时间的影响,进一步研究8种类型驾驶风格对CCPS警示效果的影响,比较了高龄/非高龄群体的差异。应用PraisWinsten面板校正标准误差的一阶自回归模型有效解决了驾驶人多次试验观测的序列相关问题,较好地解析了不同驾驶风格对规避碰撞时间的影响。结果表明:除了自信熟练型驾驶人和争分夺秒型驾驶人外,该系统对其他6种类型驾驶人都具有显著影响,不同的警示方式对高龄/非高龄驾驶人的警示效果具有显著差异;现有CCPS预警设置有可能增加有条不紊型高龄驾驶人、粗心烦躁型高龄驾驶人和身份体现型非高龄驾驶人的转弯风险;通过开展面向个人驾驶习惯的CCPS系统设计,有望改进CCPS的适应性和可靠性。     

网联环境下无信控交叉口行车避碰预警方法

为缓解无信控交叉口碰撞问题,提出了一种车联网环境下的避碰预警方法。首先,构建了一种车辆网联环境下的典型无信控平面交叉口行车场景;然后,结合车辆运动学模型和驾驶员模型提出了一种基于安全距离的避碰预警方法;最后,通过仿真测试验证了方法的有效性,并分析了网联车辆渗透率对提出的预警方法的影响。测试结果表明:提出的预警方法可以有效降低无信控交叉口的碰撞风险;随着网联车辆渗透率提升,平均旅行时间、平均碰撞比例和平均碰撞相对动能不断减小,网联车辆渗透率达到60%时,可认为该方法是可靠的。     

道路交叉口不同相序下车辆碰撞风险模型研究

道路交叉口具有车辆冲突交织、碰撞风险加剧的交通安全复杂性的特点,而道路信号交叉口中的相序设计是制约降低车辆碰撞风险、提高交叉口安全性的主要瓶颈。文中针对上述问题,以道路交叉口车辆轨迹的不同冲突点和碰撞风险概率作为切入点,提出了不同相序下左转车与直行车不同驾驶行为的碰撞风险模型。根据运动学理论考虑车辆运行特性,运用条件概率的思想求出碰撞概率来表征车辆碰撞风险,从安全的本质出发提出了碰撞风险的表述方法,建立密度函数模型,从而建立基于概率计算的动态碰撞风险模型,通过VISSIM微观仿真软件仿真车辆的运行场景,利用仿真输出的运行数据计算风险值。研究结果表明,根据碰撞风险估计值变化规律可以确定不同相序下不同驾驶行为的碰撞风险预警阈值,而且能较好地反映实际交通安全状况,比较两种相序预警阈值的大小,还可以为信号交叉口相序设计提供定量依据。     

交叉口左转与直行车辆动态碰撞风险估计模型

为改善交叉口安全状况,提高整个交叉口的交通安全水平,对交叉口碰撞类型之一的左转与直行车辆动态碰撞风险估计模型及警告阈值进行了研究。分析了交叉口左转与直行车辆的运行过程并基于风险内涵,提出了左转与直行车辆的动态碰撞风险估计模型;运用Vissim微观交通仿真软件仿真输出的车辆运行数据计算碰撞风险估计值。仿真结果表明,根据碰撞风险估计值变化规律可以确定出左转与直行车辆的碰撞预警阈值。     

预警时间对信控交叉口避撞驾驶行为的影响研究

研究不同预警信息发布时间下,不同性别驾驶人对于交叉口迎头侧面避撞情景驾驶行为影响规律,为提高车辆避撞预警系统功效性提供理论依据.基于汽车驾驶模拟器设计实验,招募具有稳定驾驶能力的驾驶人45名,采集7种预警信息发布时间(2.5～5.5 s),将无预警作为控制组,采用C#编程提取能够表征驾驶行为的变量.用方差分析和线性回归方法分析在交叉口迎头侧面碰撞情景下不同预警信息发布时间对驾驶人的制动时间、最大减速度、测试车辆与冲突车辆的最小距离的影响.结果表明,预警信息发布越早,驾驶人的制动时间越长,最大减速度越小,说明较早发布预警信息可以减缓驾驶人采取制动措施的剧烈程度.同时,预警信息发布较早,可以增大车辆间的最小间距,降低碰撞事故发生的可能性.此外,女性驾驶人的驾驶行为比男性驾驶人更加保守.     

邻车切入工况下前撞预警系统的驾驶人依赖特性

为提升邻车切入工况下的行车安全,基于驾驶模拟实验平台,研究了驾驶人对前撞预警系统的依赖特性评价方法以改进预警系统的设计。以预警时机(即碰时间TTC)为研究变量,采集了12名驾驶人的实验数据,以制动依赖指数、次任务评分为2项客观指标,以危险度评分、信任度评分为2项主观指标,建立了评价体系模型,实现了对驾驶人系统依赖程度的量化评价。设计了L9(34)正交实验,建立了依赖特性评价回归模型。结果表明:预警时机(TTC)对依赖特性的影响最为显著:过晚的预警时机(TTC=2.4 s)降低系统的有效性;过早的预警时机(TTC=1.2 s)易导致驾驶人对系统过度依赖。因而,适度推迟预警时机(TTC=1.8 s)可以抑制依赖性的产生,提升系统的安全性。     

基于长短期记忆模型的跟车距离预测研究

当前不少前向碰撞预警系统以预警距离作为预警的特征量对驾驶人进行预警,因此,提高对跟车距离的预测准度能够直观有效提高该前向碰撞预警系统的预警能力。研究通过驾驶模拟器构建跟车场景,收集了41名驾驶员的跟车行为数据,按照3:1的比例将试验数据划分为训练集和测试集。将驾驶人的跟车距离与速度作为长短期记忆模型的输入,跟车距离作为模型的输出,对驾驶人的跟车距离进行了预测分析研究。结果表明,利用该数据集的模型能够很好的预测驾驶人的跟车行为,泛化性能较好,没有过度拟合现象。并且通过输入不同时间窗口长度的测试集发现,随着测试集长度的降低,预测结果的误差会更大。能够为提高前向碰撞预警系统的精准度提供理论支持,从而增加驾驶员对预警系统的接受度。     

基于驾驶员避撞行为的行车风险判别方法的仿真研究

提出了一种基于驾驶员避撞行为的行车风险状态分类方法,并综合考虑驾驶员驾驶行为、道路和环境因素对行车风险状态变化的影响,运用支持向量机(SVM)建立不同行车模式下行车风险判别算法。基于美国弗吉尼亚理工大学"100-car"自然驾驶数据对预测算法进行了训练和验证,结果表明,在进行行车风险状态预测建模时考虑驾驶员行为、道路和环境因素的差异(特别是驾驶员分心状态)将有利于提高预测模型的准确率;另外,在满足假正率低于5%的条件下,本文构建的预测算法对未来行车过程中的高风险状态预测具有较高的准确率,有助于对临近危险状态的驾驶员给予及时的警告或辅助纠正,为防撞预警策略和控制方法的研究提供了新的思路。     

基于风险矩阵的城市道路交叉口交通安全研究

为探寻城市道路交叉口交通事故预防重点,更好地预防城市道路交叉口交通事故,提取交通事故双方交通方式、行驶方向、碰撞方式三要素,将城市道路交叉口因交通参与者之间发生交通冲突导致的交通事故细化为3个大类、18个小类,并制定命名规则分别对18种事故类型进行命名;分别以事故实际发生频率和事故危险性作为风险矩阵中风险概率和风险影响的定量衡量指标,提出一种将风险矩阵方法与有序样品聚类方法相结合的事故风险分级方法,分别对无信号控制交叉口和信号控制交叉口18种事故类型的风险进行分级,梳理出无信号控制交叉口6种中等风险以上交通事故类型、信号控制交叉口3种中等风险以上交通事故类型,并分别提出相应预防对策。     

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。     

城市快速路匝道合流区车辆交互行为模式

在城市快速路匝道合流区,驾驶任务难度主要来自于车辆与其周边车辆之间的动态交互,目前对这种交互行为的特征和机理的认识还不十分清楚。基于从无人机视频中提取的高精度车辆轨迹数据,提取出表征车辆交互行为的指标TTC和GAP,并结合速度、加速度、车道位置等其他指标,对车辆的交互过程加以刻画,从中获得了大量交互行为实例,并在此基础上归纳总结出9种典型的车辆交互行为模式。通过分析各模式特征发现：即使在相同的外部环境下,车辆交互行为模式也可能存在差异,这表明交互行为不仅与车辆之间的相对位置、时空距离、速度状态等环境因素有关,还与驾驶人的应对能力、动机及风险意识等认知心理有关;另外,不同的交互模式面临的风险不同,并且该风险既可能是周边车辆行为发生改变而被迫卷入,也可能是驾驶人自身主动寻求的结果;9种不同类型的交互行为模式,构成了驾驶人自行感知的4种风险状态互相转换的具体实现形式;在驾驶过程中,驾驶人努力寻找契机并选择某种交互行为模式在各个风险状态之间来回切换,并非仅由心理压力较大的危险态向压力较小的自由态转换,也会发生反向转换,前者主要由降低事故风险和减少认知努力的动机驱动,后者旨在追求行车效率,但同时驾驶人会付出更多的认知努力以对抗风险的增加,这充分反映了驾驶人试图在行车效率、事故风险与认知努力三方面取得平衡。研究成果对深化理解驾驶行为及其背后的决策机制具有积极意义。     

驾驶行为安全性评价研究综述

研究驾驶行为与事故倾向之间的关系,探索影响驾驶风险的有效因子,可以量化评估个人驾驶行为的安全性并将其作为事故风险的评价指标,实现对驾驶风险的有效预测,并有助于区分安全的驾驶人和不安全的驾驶人。由于驾驶行为数据采集的多样性,驾驶行为安全性评估的研究还没有达成一致的框架。因此,综述国内外驾驶行为安全性评价的相关研究对提升交通安全具有重要意义。将驾驶行为安全性评价的研究方法分为基于驾驶行为与事故风险关联规则的驾驶行为安全性评价、基于驾驶行为分析的驾驶行为安全性评价和其他驾驶安全性评价方法,对每种研究方法的具体思路和相关研究成果进行了归纳总结,并探讨了驾驶行为安全性评价研究的发展方向。得益于智能化和信息化的发展,基于大数据和便携设备的实时驾驶行为安全性评价研究将会是一个趋势。     

车路协同无信号交叉口的矩形冲突检测及消解

针对车路协同环境下的冲突问题，建立了以系统反应时间代替驾驶员反应时间的自动驾驶车辆制动距离模型，以此作为安全距离改进了矩形冲突检测模型，并根据轨迹优化的研究思路，提出了以矩形冲突检测模型为基础的冲突消解算法，对非通行优先权车辆进行速度引导，避免车辆冲突。在车联网开源框架 Veins 的基础上，将交通仿真器 SUMO和网络仿真器 OMNeT++双向耦合，并对冲突检测模型与消解模型进行验证。仿真结果显示，该冲突检测及消解模型具有可行性，与传统无信号交叉口四路停车让行规则相比，模型中的速度引导方案能减少合流冲突车辆 8.6%的平均行驶时间，减少交叉冲突车辆 8.3%的平均行驶时间；合流冲突和交叉冲突中车辆的平均速度分别提高了61.4%和105.0%。在实际应用中，冲突消解模型可以为不同速度范围内的自动驾驶车辆提供速度参考，降低无信号交叉口车辆发生碰撞的概率，提高无信号交叉口的通行效率。     

基于轨迹预测的智能汽车行驶风险评估方法

提出了基于预测轨迹的行车风险评估方法，首先建立了沿预测轨迹两侧具有渐变高斯截面特征的驾驶风险域DRF以表征驾驶员行为的不确定性，然后考虑车辆与周围静态、动态障碍物处于特定状态的风险后果建立环境事件成本，得到适应复杂行车场景不确定性的量化感知风险，并基于贝叶斯理论融合预测区间内的量化感知风险时间序列，实现了对于未来行车潜在碰撞风险的预测。实车轨迹和仿真实验结果表明，相比于经典TTC指标方法，基于融合未来一段时间内自车与周边环境交互信息的DRF的风险评估方法可以更快、更准确地辨识复杂交通场景的行车风险变化，为研究周边多车复杂场景下车辆碰撞风险问题提供了参考。     

老年驾驶人在交叉口的视觉特性

机动车驾驶人主要通过视觉搜索行为获取交通信息,为了分析老年驾驶人进入道路交叉口的视觉特性,建立了5个道路交叉口的虚拟场景,并进行了驾驶模拟试验,采集了21名老年驾驶人和17名中青年驾驶人进入交叉口的眼动数据。应用动态聚类法将驾驶人的视野平面划分为5个注视区域;在此基础上对比分析了2组驾驶人进入交叉口的注视特性、扫视特性、注视转移概率和注视平稳分布概率;并通过灰色关联度矩阵分析了影响注意转移行为的因素。分析结果表明:老年驾驶人对非行驶方向上的注视区域的注意都相对较差,2组驾驶人的注视持续时间、扫视幅度和扫视平均速度存在较大的差异,其中老年驾驶人的扫视幅度和扫视速度明显低于中青年驾驶人,而且老年驾驶人的注视点分布在车辆正前方区域的平稳分布概率为80.7%,比中青年驾驶人的69.3%高11.4%,并且具有显著性差异,说明老年驾驶人注视转移模式的灵活性相对中青年驾驶人较差。     

基于安全车速差的高速公路特长隧道环境驾驶人行为风险特性研究

为研究高速公路特长隧道环境下驾驶人行为风险特性,选取2座典型特长隧道进行实车试验,通过采集熟练驾驶人和非熟练驾驶人的速度数据,将此作为主观预期车速,结合道路行车环境的客观安全车速,构建基于安全车速差的驾驶人行为风险量化方法。在划分隧道路段为入口段、行车段和出口段的基础上,通过切分行车区间,对比分析出入口段2类驾驶人行为风险变化特性及整个隧道路段和普通高速路段的行为风险变化曲线。结果表明： 1)在隧道内部,相对于非熟练驾驶人,熟练驾驶人表现出更高的行为风险值;在隧道外部,则非熟练驾驶人的行为风险值更高一些。2)所有类型驾驶人在普通高速路段行为风险值最高,在隧道入口段的行为风险值最低。上述结果说明： 在隧道路段,熟悉试验道路的驾驶人车速行为并不安全,行为风险值相对较高。     

人-车-路交互下的驾驶人风险响应度建模

人机共驾中，共驾模式的选择和驾驶控制权的分配高度依赖于对驾驶人状态的正确识别。为了分析人机共驾中驾驶人的状态，对行车风险场模型进行重构，通过构建风险场力作用机制，建立包含驾驶人特性、自车特性和外部风险特性的人-车-路闭环系统中的驾驶人风险响应度模型，用于表征驾驶人对风险的认知能力和应对倾向。根据24位驾驶人在跟车和并道2个场景中的驾驶试验结果，对不同风险响应度下驾驶人的驾驶特性进行分析。研究结果表明：驾驶人风险响应度在驾驶过程中具有时变性，在驾驶人个体之间和不同驾驶场景间均存在差异性。在风险响应度分别为低、中、高的3类驾驶片段中，驾驶人在驾驶时的碰撞时间倒数T_TCi和加减速行为均具有显著差异（p<0.05）；风险响应度较高的保守型驾驶中，驾驶人行车时倾向于保持较小的T_TCi（均值为-0.48 s^-1，标准差为1.25 s^-1），单位时间内制动操作最多[均值为0.65次·（15 s）^-1]，总体驾驶风格倾向于规避风险；风险响应度较低的激进型驾驶中，驾驶人行车时倾向于保持最大的T_TCi（均值为0.28 s^-1，标准差为0.42 s^-1），相较于保守型驾驶，单位时间内加速操作较多[均值为0.48次·（15 s）^-1]，制动操作较少[均值为0.50次·（15 s）^-1]，总体驾驶风格倾向于追求行驶效率；风险响应度居中的平衡型驾驶中，驾驶人行车时所保持的T_TCi居中（均值为0.04 s^-1，标准差为0.36 s^-1），单位时间内加速操作[均值为0.23次·（15 s）^-1]和制动[均值为0.41次·（15 s）^-1]操作总数最少，对于行驶效率和行车安全的追求相对均衡。相较于以往将驾驶人作为孤立个体的驾驶人状态评估方法，所提出的驾驶人风险响应度模型可以依据驾驶人在人-车-路交互中的驾驶表现，更为全面地反映驾驶人的个性化驾驶状态。     

老年驾驶人在交叉口的视觉特性（双语出版）

机动车驾驶人主要通过视觉搜索行为获取交通信息,为了分析老年驾驶人进入道路交叉口的视觉特性,建立了5个道路交叉口的虚拟场景,并进行了驾驶模拟试验,采集了21名老年驾驶人和17名中青年驾驶人进入交叉口的眼动数据。应用动态聚类法将驾驶人的视野平面划分为5个注视区域;在此基础上对比分析了2组驾驶人进入交叉口的注视特性、扫视特性、注视转移概率和注视平稳分布概率;并通过灰色关联度矩阵分析了影响注意转移行为的因素。分析结果表明：老年驾驶人对非行驶方向上的注视区域的注意都相对较差,2组驾驶人的注视持续时间、扫视幅度和扫视平均速度存在较大的差异,其中老年驾驶人的扫视幅度和扫视速度明显低于中青年驾驶人,而且老年驾驶人的注视点分布在车辆正前方区域的平稳分布概率为80.7%,比中青年驾驶人的69.3%高11.4%,并且具有显著性差异,说明老年驾驶人注视转移模式的灵活性相对中青年驾驶人较差。     

手机操作类型对驾驶人跟车行为的影响（双语出版）

为了探究行车过程中手机使用模式对驾驶人跟车行为的影响,依据功能类型及使用模式将手机操作分为8类,利用驾驶模拟器开展试验,提取跟车速度、跟车间距、车头时距、横向偏移距离、方向盘转角5项指标表征车辆的横向、纵向运行状态,定义驾驶人的注视点分布信息熵、注视点区域分布比例、注视时长、扫视频率、扫视时长、眨眼频率、眨眼时长7项指标表征驾驶人眼动特性,分析驾驶人进行不同手机操作时的车辆运行特性与驾驶人视觉特性,并利用方差分析法验证上述指标作为驾驶人跟车行为衡量指标的有效性。应用灰色关联分析法对8类手机操作对驾驶人跟车行为的影响程度进行量化,并结合具体手机操作的分心内容、形式和动作时间,对具有相近功能的两两操作进行对比分析。结果表明：特定的手机操作行为对选取的各项车辆运行指标与驾驶人视觉特性指标有显著影响;对驾驶人跟车绩效影响由大到小的手机分心操作依次是发送文字信息、阅读文字信息、手持接听电话、发送语音信息、按键拨打电话、听取语音信息、语音拨打电话、免提接听电话,文字信息的编辑和阅读等操作对驾驶人跟车行为的影响大于其他手机操作;研究结果可帮助驾驶人明确不同手机操作对行车安全的危害程度。     

手机操作类型对驾驶人跟车行为的影响

为了探究行车过程中手机使用模式对驾驶人跟车行为的影响,依据功能类型及使用模式将手机操作分为8类,利用驾驶模拟器开展试验,提取跟车速度、跟车间距、车头时距、横向偏移距离、方向盘转角5项指标表征车辆的横向、纵向运行状态,定义驾驶人的注视点分布信息熵、注视点区域分布比例、注视时长、扫视频率、扫视时长、眨眼频率、眨眼时长7项指标表征驾驶人眼动特性,分析驾驶人进行不同手机操作时的车辆运行特性与驾驶人视觉特性,并利用方差分析法验证上述指标作为驾驶人跟车行为衡量指标的有效性。应用灰色关联分析法对8类手机操作对驾驶人跟车行为的影响程度进行量化,并结合具体手机操作的分心内容、形式和动作时间,对具有相近功能的两两操作进行对比分析。结果表明:特定的手机操作行为对选取的各项车辆运行指标与驾驶人视觉特性指标有显著影响;对驾驶人跟车绩效影响由大到小的手机分心操作依次是发送文字信息、阅读文字信息、手持接听电话、发送语音信息、按键拨打电话、听取语音信息、语音拨打电话、免提接听电话,文字信息的编辑和阅读等操作对驾驶人跟车行为的影响大于其他手机操作;研究结果可帮助驾驶人明确不同手机操作对行车安全的危害程度。