车辆跟驰行为建模的回顾与展望

系统地回顾了跟驰理论60年的发展历程,依据建模思想将跟驰行为模型分为交通工程角度和统计物理角度。交通工程角度的跟驰模型包括刺激-反应类、安全距离类、心理-生理类及人工智能类模型;统计物理角度的跟驰模型包括优化速度模型、智能驾驶模型和元胞自动机模型。针对各类模型分别阐述了其建模思路、模型结构、参数标定及其扩展研究。最后,展望了跟驰行为建模的发展趋势与研究方向,为建立适合中国交通流特点的跟驰模型提供参考。     

城市混合交通控制设计理念与方法

针对我国城市特有的混合交通特性,在分析城市路网特征和交通流运行特征的基础上,确立了混合交通控制系统设计的基本理念。基于混合交通流理论,建立了城市交通控制的方法体系,包括匝道控制、单点控制、干线协调控制、区域协调控制以及公交优先控制。运用此设计理念与方法开发出的混合交通控制系统（HiCON）,在北京、青岛、福州三地的应用表明：车辆平均延误减少10％～20％,平均行程时间降低5%-10％。     

提前右转组织方式及其影响分析

以可插车间隙理论和概率论为基础,建立了固定与可变交织区长度的提前右转组织方式下右转机动车通行能力计算模型与延长交织区所能够增加的通行能力的计算模型,提出了提前右转组织方式的适用条件。以平均延误为指标,对比分析了两种组织方式下右转机动车的运行效果,基于Webster信号配时方法,对实行提前右转方式的交叉口内直行和左转车流的通行能力进行了分析。分析结果表明:采用提前右转组织方式后交叉口直行和左转通行能力增加;在右转机动车提前右转能够满足通行能力时,提前右转可减小冲突区的面积,否则,可以通过延长交织区长度来增加通行能力,以减少右转车的平均延误。     

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实时精确的车流速度对于交通管理系统来说是至关重要的. 然而,最普遍的单线圈检测器却不能输出速度参数. 本文提出了一种新的单线圈检测器速度估计的贝叶斯网络方法. 在分析流量及时间占有率与速度之间的因果关系基础上,通过单线圈检测输出采样间隔内的流量和时间占用率数据,建立了速度估计的贝叶斯网络模型,采用高斯混合分布函数和EM算法进行模型表达及参数训练. 通过北京快速路实地数据对算法进行了验证,结果表明算法不同采样间隔、不同车道及不同交通状态下均具有较强的鲁棒性,与传统算法相比平均绝对误差减少2 km／h左右. 这一方法可以应用于交通管理系统速度的估计.     

基于自动车牌识别数据的混合交通流饱和流率实时估计

为解决混合交通流饱和流率测算的实时性和时变性问题,实时获得混合交通流的饱和流率用以信号配时,本文提出基于自动车牌识别数据(Automatic License Plate Recognition,ALPR)的混合交通流饱和流率实时自动估计方法。首先,分信号周期提取车头时距数据,在当前车和后车车辆类型确定时车头时距满足同一正态分布的假设基础上,构建车头时距的高斯混合模型并应用 EM(Expectation Maximization) 算 法 求 解 ;其 次 ,基 于 赤 池 信 息 准 则 (Akaike Information Criterion,AIC)选取高斯混合模型的最优个数,拟合数据得到高斯混合模型参数;最后,根据车头时距的高斯混合模型推算出混合交通流饱和流率。以杭州城市道路3条路段的ALPR数据为例,分析基于 ALPR 数据获取车头时距的采样误差,对模型进行验证,并与传统的 HCM(Highway Capacity Manual)方法进行对比。结果表明：基于ALPR数据的车头时距采样误差满足精度要求; 与HCM的实测法相比,模型所得的混合饱和交通流率相对误差小,结果准确;该方法与传统的标准车流饱和流率折算法效果相近,并考虑混合交通流时变特性,能自动部署实时计算,鲁棒性良好,有实际应用意义。     

考虑出发时刻调整的日变路网配流模型

为研究交通事件导致的非平衡态下日变交通网络流量的演化规律,考虑每日 出行中对出发时刻的调整,以准点到达概率最大为追逐目标,建立每日出发时刻流量转 移模型;以前景理论描述出行者有限理性,建立基于出行时间预算的路径到达前景值及 追逐前景值最大的路径流量转移模型.并依据先确定出发时刻再调整路径的行为机制建 立日变路网配流模型.最后以一个算例验证模型和算法.结果表明,路径流量在每日出行 中随时刻的分布均呈现凸函数特性,且随着出行天数的增加,各条路径上流量随时刻分 布趋于稳定;与不考虑时刻调整的模型结果相比,考虑出发时刻的情形下,路网稳定所需 时间更长,且趋于平衡的过程中,流量振幅更大,且能达到新的平衡状态.     

基于视频的车辆特征表达与分类算法

为实现车辆类型的高精度检测,提出了基于偏心矩向量的特征表达方法,将运动车辆轮廓点与重心之间的距离定义为偏心矩,构造特征向量实现车辆的标识.该特征向量具备旋转、平移、伸缩的不变性,能够克服目标运动状态和环境变化的影响.采用支持向量机构建多类最优分类超平面,实现运动车辆的多类别快速分类.实验结果表明,不同类别车辆特征区分明显,识别准确率可达94%以上.     

可变车道诱导方法研究

为寻求可变车道的诱导方法,提出基于双停车线的主、预信号诱导方法,对双停车线的布局方法和预信号的配时方法进行了研究.确定了主、预信号之间的距离;对主、预信号之间的配时关系进行了分析,确定了主预信号周期之间的关系、车道属性过渡过程中预信号的配时方案以及双停车线之间的距离对信号配时的影响.     

城市路网交通控制方案关联性分析

由于城市交通网络中交通流固有的时间和空间关联性,交叉口间的信号控制方案也具有一定的关联性。通过VISSIM仿真的方法,研究了周期、绿信比和饱和度对邻近交叉口控制方案的影响,这种影响可分为两个方面,对邻近交叉口控制效果的影响和邻近交叉口配时参数进行的调整。结果表明周期不会改变邻近交叉口的流量,但是绿信比和饱和度均会改变。3种因素都会显著地改变邻近交叉口的控制效果。而且流量的变化规律性较强,但控制效果的变化更复杂,难以事先预知。     

驾驶中拨打手机对驾驶人脑力负荷及驾驶行为的影响分析

基于驾驶模拟实验平台,选择高速公路、城市道路2种交通环境,对3名低龄驾驶人正常驾驶与拨打手机驾驶情况下的脑力负荷及驾驶行为表征指标进行了全程监测。每组实验时间约为15min。其中,脑力负荷评估采用心率变异性相关指标,驾驶行为表征采用后视镜使用、转向灯使用、档位变换及速度变化等指标。实验结果表明,相比于正常状态驾驶中拨打手机时心率变异性指标,出现了驾驶人LFNU指标增大、HFNU指标减小、LF/HF比值明显增大、TP增大的现象,规律明显。在排除驾驶疲劳对心电指标产生影响的可能后,可初步判定出现以上现象的原因是拨打手机引起了驾驶人脑力负荷的大幅增加。在驾驶人认知资源有限的情况下,脑力负荷的增大造成了驾驶人在信息获取、转向灯使用、档位变换和车速保持等方面的能力有不同程度的下降。综上所述,驾驶中拨打手机使得驾驶人脑力负荷大幅增加,进而对驾驶行为产生了诸多负面影响,给交通安全带来了隐患。因此,建议相关部门在法律、法规中对驾驶中拨打手机的行为加以限制,以减少交通事故风险。