人机混驾环境下无信号交叉口自动驾驶汽车左转运动规划研究

为了使自动驾驶汽车在人机混驾环境下能安全、高效地左转通过无信号交叉口，在借鉴人类驾驶人左转时会对周围车辆驾驶意图进行提前预判的基础上，提出了一种基于周围车辆驾驶意图预测的自动驾驶汽车左转运动规划模型。首先将无信号交叉口处周围车辆的驾驶意图分为左转、右转、直行3种类型，利用相关向量机预测周围车辆驾驶意图，以概率形式输出意图预测结果并实时更新，进一步界定自动驾驶汽车与周围车辆的潜在冲突区域并判断是否存在时空冲突；接着，在充分考虑他车速度、航向及车辆到达冲突区域边界距离的基础上建立基于部分可观测马尔可夫决策过程的自动驾驶汽车左转运动规划模型，生成一系列期望加速度；最后，基于Prescan-Simulink联合仿真平台搭建无信号交叉口仿真场景，对所提左转运动规划方法进行仿真验证，将基于博弈论的运动规划方法、基于人工势场理论的运动规划方法与所提出的方法进行比较，并选取行进比例达到1所用的时间和碰撞次数作为评价指标。研究结果表明：基于相关向量机的驾驶意图预测方法可在自动驾驶汽车到达交叉口之前准确预测出他车驾驶意图；基于部分可观测马尔可夫决策过程的左转运动规划方法能够通过速度调整策略实现人机混驾环境下自动驾驶汽车与周围车辆在无信号交叉口处的交互；不同算法对比效果表明，所提左转运动规划方法在自动驾驶汽车与不同数量周围车辆交互的仿真场景下均可有效避免碰撞事故发生并提高自动驾驶汽车左转通过无信号交叉口的效率。     

信号交叉口行人群集分类方法研究

以信号交叉口行人群体为研究对象,借鉴生物界群集研究的成果,给出了行人群集的定义,同时提出群集半径的概念和基于搜索的群集半径计算方法。通过对北京市信号交叉口60个小时视频资料的737个行人群集样本的分析,得到不同行人群集的特征参数值。研究结果表明,行人群集半径能够较好地评价我国城市信号交叉口人行横道的服务水平,可以为信号交叉口大量行人过街的控制算法和模型的研究奠定基础。     

城市道路交叉口精细化规划设计与控制管理

中国城市道路交叉口规划设计、控制管理普遍采用简单化处理方法,导致交通运行中的诸多问题。面向中国城市交叉口交通组成复杂、交通行为随意性和不确定性高的特点,指出有必要突破传统观念,区别化、具体化、人性化地处理交叉口各向、各类交通流,从而提高交通安全和运行效率。以交通岛以及导行线的设计为例,探讨交叉口规划设计的精细化。围绕通行能力校验和信号控制分析,阐述交叉口精细化控制管理的基本内容。最后,以四川省眉山市某交叉口为例,阐述复杂交叉口精细化处理的基本思路和设计要点。     

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为了量化道路交叉口机动车与行人的交通冲突,阐述了机动车与行人发生交通冲突的条件,选取机动车车头时距分布函数、行人穿越机动车临界间隙及行人占用冲突区域时长作为影响冲突概率的3个关键参数;应用摄影测量原理建立了行人数量与行人占用冲突区域时长的函数关系;比较了一定数量行人条件下,行人穿越机动车临界间隙与行人占用冲突区域时长的大小;分析了多排行人同时占用冲突区域的情形;建立了不同构型分布的行人与机动车交通冲突概率模型. 通过具体实例求得了二者冲突概率的具体数值. 结果表明,随着行人流量的增加,冲突概率呈上升的趋势,符合交通流运行的实际状态.     

混合交通交叉口混行程度分析与分类方法

大多数发展中城市的道路交通都具有机非混合交通特点,但不同城市或同一城市不同区域的机非混行程度不尽相同,不同的混行程度对交通组织方法与管控方案的要求也不尽一致.本文主要研究城市道路平面交叉口混合交通环境的识别以及基于这种识别的混合交通交叉口分类方法.首先根据混合交通环境下与纯机动交通环境下车辆通过交叉口所用时间的差异,确定交叉口范围内非机动车与行人对机动车干扰的差异,然后在此基础上实现对不同混行程度的定量描述.研究表明,机动车所受到的干扰总体上随行人与非机动车流量的增长而增强,但当行人与非机动车流量达到一定水平后,机动车所受干扰将趋于稳定;对于不同交叉口来说,车辆所受干扰的差异比较明显.最后,介绍了依据混行程度(干扰差异)对混合交通交叉口进行分类的方法.以北京市道路交叉口实际运行数据为基础,利用该方法得出北京市道路交叉口一种新的分类方案建议.     

基于遗传算法的交通信号优化控制研究

通过对信号交叉口延误模型的研究,提出了一种新的相位配时优化算法。此算法是将遗传算法引入到延误模型中,以信号交叉口车辆的平均延误最小为目标,考虑交叉口服务水平等多方面的限制,建立新的模型算法,并将其应用于常州市的典型交叉口,获得较好的优化结果。     

公路平面交叉口驾驶行为研究

面对目前公路平面交叉口交通事故严重的现状,为了公路平面交叉口交通事故致因分析和加深对交叉口驾驶行为的了解程度,探讨了公路平面交叉口驾驶行为理论,总结了目前道路交通系统交通事故原因及其导致事故所占比例,分析了交叉口交通系统,给出了影响交叉口驾驶行为的具体因素。在驾驶行为三阶段基础上,研究了交叉口驾驶行为模型,分析了交叉口驾驶行为特征和交叉口驾驶行为与交通事故发生的一般关系。并针对驾驶失误和不安全驾驶行为给出了防止措施,以减少交叉口交通事故。     

单向交通条件下信号交叉口通行能力计算方法

为科学合理地指导单向交通的规划和设置,对单向交通条件下信号交叉口通行能力的计算问题进行探讨。在进行单向交通对交叉口交通影响分析的基础上,对不同信号相位、不同单向交通设置形式进行分类讨论并给出计算公式。最后通过具体实例的计算比较,证实给出的计算公式具有较高精度,可为行业标准及规范的制定提供参考。     

Hierarchical distributed coordination strategy of connected and automated vehicles at multiple intersections

In this paper, we present a hierarchical distributed coordination strategy for connected and automated vehicles (CAVs) that are travelling through multiple unsignalized intersections. The control strategy focuses on the improvement of vehicle fuel efficiency and system mobility. In presence of wireless communication among the involved CAVs and the intersection controllers, our coordination strategy focuses on leading the CAVs travel through a road network without conventional traffic light control and ensuring collision avoidance at the intersection areas. We propose a three-layered coordination strategy in this paper. First, we evaluate the road desired average velocity considering both upstream and downstream traffic to speed up the traffic density balance. Second, the intersection controllers optimally assign reference velocity to each vehicle based on the minimization of velocity deviation from its current velocity and collision avoidance at the intersections. Finally, fast model predictive control (F-MPC) is applied for each vehicle to track their reference velocity in a computationally efficient manner. Two simulation scenarios with different difficulty levels have been implemented on a two-interconnected intersection network. Simulation results indicate the feasibility and scalability of the proposed method, as well as vehicle fuel efficiency and system mobility improvement.     

信号控制交叉口自行车流运行特征模型

为科学合理地解决城市道路信号控制交叉口自行车交通流通行能力的计算问题,在分析大量实测数据的基础上,对信号控制交叉口自行车交通流的运行特征进行了分析,得出自行车停车排队密度随交叉口自行车道宽度增加而线性递减的关系。根据自行车在启动后匀加速到匀速行驶的特征,建立了自行车交通流启动时间-速度、时间-距离模型;根据实测数据,标定了自行车流排队膨胀模型;根据绿灯时间自行车流量与车道宽度之间明显存在的线性关系,建立了交叉口自行车饱和流量和通行能力计算模型,为形成交叉口自行车通行空间设计、混合交通流信号控制理论奠定了基础。