高速公路小客车专用单车道加速车道最小长度

为了填补客货分离式互通立体交叉设计上的空白,提供相关设计的理论支持,以小客车车辆行驶特征为基础,研究客货分离高速公路小客车专用单车道加速车道的最小长度。首先,在分析主线和匝道设计速度、小客车加速性能等因素对加速段长度影响以及汇入交通流车头时距特征、主线设计通行能力、车头时距最小值等对等待段长度影响的基础上,建立了小客车专用加速车道的加速段、等待段和三角渐变段长度计算模型。其次,通过分析国内外规范中合理的小客车特征速度、加速度等参数,确定小客车专用单车道加速车道最小长度计算模型中的关键指标,通过计算提出了单车道小客车专用匝道加速车道最小长度建议值。最后,分析不同纵坡坡度对小客车合流的影响,提出了上坡加速段纵坡坡度修正系数。研究结果表明:中国规范规定的加速车道最小长度值仅满足匝道设计速度大于或等于50 km/h时的长度要求,当匝道设计速度小于50 km/h时,规范规定值无法满足小客车安全汇流的要求,宜适当提高规范规定的最小长度;当加速车道位于上坡时,只需要对加速车道加速段的最小长度进行修正即可,不需要对整个加速车道长度进行修正;平行式加速车道较直接式加速车道三角渐变段更短,且随设计速度的提高,二者之差逐渐增大;从占地角度考虑,平行式加速车道更适用于小客车专用单车道加速车道。     

基于微观换道的高速公路双车道出口辅助车道长度研究

为研究辅助车道长度确定的基本原理和合理长度,采用无人机航拍视频及YOLOv3目标检测算法提取双车道出口辅助车道路段车辆的原始轨迹数据,通过卡尔曼滤波和Frenet坐标系转换,得到了车辆微观换道特性和速度分布特征。以修正双曲正切函数换道模型拟合换道轨迹,左、右换道拟合优度分别为97.48 %、97.62 %。根据路段车辆运行和微观换道特性,建立了双车道出口辅助车道长度计算模型,将辅助车道划分为右换道段、反应段、等待段和左换道段4个组成部分。研究表明：出口辅助车道长度中最主要的影响因素是换道长度,其与行驶速度正相关,和《路线规范》相比,明确了辅助车道最小长度的计算原理,界定了辅助车道的范围,为设计中灵活运用提供了参考。     

混行公交进口道长度设置

在研究混行公交进口道交通运行组织的基础上,对混行公交进口道长度组成要素进行了分析,将其分为交织段长度、减速段长度和存储段长度3部分.结合概率论相关知识,以转向车辆换道行驶距离为判断依据,建立了交织段最小长度模型.以渐变段长度和减速距离为限制条件,对减速段长度进行了研究.分析了直行、混行和左转进口车道排队长度计算方法,得...     

提示距离和初始速度对高速出口驾驶行为的影响

出口提示距离和初始速度对驾驶行为的影响直接关系到高速公路出口段的交通安全.为了分析二者的不同组合对驾驶行为的影响效应,在设计速度为100 km/h的山区高速公路服务区出口路段进行了3种出口提示距离(700、500和300 m)与3种初始速度(超速状态110 km/h、达速状态100 km/h和未达速状态90 km/h)组合条件下的驾驶行为实车试验,对减速车道渐变段起点处的断面行驶速度、最大减速度、变道初始位置等驾驶行为特征参数进行了采集和分析.试验分析结果表明:出口提示距离和初始速度均会对减速车道渐变段起点处的断面行驶速度造成显著影响,各种组合下减速车道渐变段起点断面行驶速度比主线设计速度降低8～18km/h;最大减速度受初始速度的影响显著,但是受出口提示距离的影响不显著,出口提示距离为700 m时达速和超速状态下车辆会出现不同于其他组合条件下的二次减速现象;出口提示距离是影响变道起始位置的关键因素,出口提示距离为300 m时,初始速度能够影响变道起始位置,随出口提示距离增大,初始速度对变道起始位置的影响变得不明显.文中试验结果可以为深入理解高速公路出口驾驶行为变化规律和优化出口设计提供参考.     

基于可靠度的高速公路加速车道长度

为克服现行规范计算高速公路加速车道长度采用确定性方法的缺点,提出了一种基于概率方法的加速车道长度计算模型.首先,获取6条加速车道上223辆小客车和86辆货车的时空分布数据,计算了车辆的速度和加速度,确定了车辆加速度随速度线性递减模型.然后根据车辆的速度与加速度特性,认为货车为计算加速车道长度的不利车型.基于货车的速度与加速度数据,建立了加速车道变速段长度的概率计算模型.结果表明,利用可靠度方法计算加速车道长度,比确定性方法计算加速车道长度更加接近车辆实际运行特性.当主线设计速度为100和120km/h时,加速车道需求长度分别为300和430 m.     

高速公路部分苜蓿叶型立交环形匝道事故形成机理与防治

事故调查数据发现红花湾枢纽互通在小半径匝道上发生的事故率显著高于其他位置的事故率,车辆经常撞击曲线外侧波形梁护栏并偶有货车发生侧翻。为研究此处事故的形成原因,使用车辆动力学软件CarSim和TruckSim进行不同仿真工况的试验分析,得到了小半径匝道上车辆侧滑、侧翻的影响因素以及事故的形成机理,研究结果表明：(1)小客车行驶速度对小半径匝道的行驶稳定性、侧向偏移量及驾驶员舒适性有显著影响,当匝道半径值为60~65m时,为保证弯道上的驾驶安全性与舒适性,车速应不超过50km/h;(2)为了保证行驶安全性,应在小半径匝道圆曲线之前的长直线段设置减速标线,并保障缓和曲长度;(3)车速越大,路面附着系数越小,车辆的侧滑情况越严重,为减少侧滑风险,应在该立交匝道上增设彩色防滑路面以提高路面附着系数;(4)货车以限速值40km/h入弯时,轮胎载荷转移率最小,轮胎载荷转移率随道路超高和路面附着系数的增大而减小,随载重量和质心高度的增大而增大。     

互通立交单车道入口小客车运行速度模型

为了确定高速公路互通式立交单车道入口小客车运行速度特征,计算小客车在高速公路互通式立交入口处的运行速度模型,确保车辆在衔接段运行速度之间的协调,使车辆安全运行,在分析高速公路互通立交单车道入口处小客车运行速度实测数据基础上,得出小客车在入口处运行规律。使用链式开普勒雷达测速仪对入口处小客车速度进行实时采集,选取8条匝道特征点(合流鼻、合流点以及加速车道终点)处自由流状态下小客车速度作为分析样本,采用K-S检验对所取样本进行正态分布检验,在满足检验要求并分析三角区段和加速换道段速度及加速度特性后,确定自变量参数。最后利用SPSS软件进行回归分析,分别建立了小客车在合流点及加速车道终点处运行速度预测模型,并用4条匝道对模型进行了验证。研究结果表明:合流点处车辆运行速度与合流鼻速度及三角区段长度呈正相关,与平曲线半径倒数呈负相关;加速车道终点处运行速度与合流鼻速度及加速换道段长度呈正相关,与平曲线半径倒数呈负相关;模型通过了回归等式及回归参数显著性和平均相对误差检验,模型预测值与实测值相对误差平均值均小于10%,所建模型满足精度要求。研究结果对《公路项目安全性评价规范》(JTG B05—2015)中车辆运行速度相关规定进行补充说明,为高速公路安全性评价及设计提供理论支撑与参考。     

二级公路隧道照明设计中采用40km/h设计速度的重要性及可行性分析

结合某隧道照明设计实例,通过对隧道照明在60km/h、40km/h设计速度下,灯具、过渡段长度等的不同配置进行分析比较,得出二级公路隧道照明设计采用40km/h设计速度的重要性及可行性。     

基于轨迹数据的高速公路养护维修作业区车辆换道特性研究

为了确保高速公路养护维修作业区人车安全、科学制定交通组织和管控措施,基于无人机航拍行车风险区域内高质量交通流视频,提取车辆运行轨迹数据以研究车辆换道特性.为克服将开启转向灯作为车辆换道起始点的不合理之处,提出根据车辆运行轨迹线与车道线之间的几何关系确定车辆换道起始点、结束点的方法;提出利用行车风险区各车道换道频数、频率热力图描述换道起始点空间分布的方法;建立二次回归模型,刻画分车道的车辆换道长度与换道起始点的关系.研究结果表明:封闭车道上的车辆需要全部换道,可通行车道上部分车辆也存在换道行为,且距封闭车道越近受影响越大,车辆换道率越高;各车道车辆换道行为存在横向延迟扩散现象,距离封闭车道越远的可通行车道上车辆换道频率高的区域出现越晚;随着换道起始点越来越靠近工作区,行车风险区域内车辆换道长度呈下降趋势,并且距封闭车道越远的可通行车道上车辆换道长度下降越明显.     

融合改善型可行性检验模型的换道跟踪方法

现有的最小安全距离换道可行性检验模型通常默认周围车辆处于车道保持状态,且只考虑本车道和目标车道车辆对本车换道的影响,未讨论周围车辆处于车道变换状态或者相间车道车辆变道的影响。为建立更加安全、全面的换道可行性检验模型,实现安全自主换道,分析了车道变换的逻辑架构,重点研究了一种全面考虑周围（包括相邻车道和相间车道）车辆处于车道变换和车道保持状态的改善型换道可行性检验模型,保障车辆换道过程中不与周围车辆发生碰撞。使用基于模型预测控制（MPC）方法实现换道轨迹跟踪控制,设计仿真对比试验,通过PreScan和Simulink联合仿真对所研究的模型和方法进行验证。仿真结果表明提出的改善型换道可行性检验模型比对比模型更加安全高效,MPC控制方法的横向轨迹跟踪误差在1 cm以内,具有很高的跟踪精度。     

高速出口前置指路标志的安全距离设置模型

为提高高速出口前置指路标志(AGS)对分流区的安全性能,根据分流区特性和驾驶员的视认-驶离行为,在分析车道变换行驶距离计算模式的基础上,建立了前置指路标志的安全距离设置模型.该模型揭示了交通流量、设计时速、车道数对分流区变道行为的影响.TSIS-CORSIM模拟显示,对主线设计时速超过110 km/h的三车道高速公路而言,当AGS设置距离为700m时,分流区内车辆的变道次数最少且变道次数均衡分散,其安全性能最好.     

城市快速路互通立交环形匝道自由流速度研究

根据车辆的行驶特性和驾驶员及乘客的心理,分析了理论自由流速度模型,在大量数据调查的基础上,通过统计分析得到了实测自由流速度,并将理论分析自由流速度和实测统计得到的自由流速度对比.对比结果证明:当横向力系数为0.16时,理论自由流速度与实测自由流速度基本一致,因此可以根据实际的半径、超高,在横向力系数取0.16的情况下确定环形匝道的自由流速度.     

基于重载车辆性能的高速公路长大纵坡临界坡长确定

针对由山区高速公路纵坡坡度和坡长组合设置不合理,导致长大纵坡路段交通事故频发的问题,通过分析重型车辆上下坡运行速度特性及受力情况,以陕汽生产的F3000重载汽车为例,通过理论推导构建重型车辆公路纵坡爬坡及下坡车速与坡长理论模型,模拟不同比功率重型车辆上、下坡运行速度与坡长的变化关系,并确定高速公路合理的上下坡临界坡长。研究中假设工况为高速公路坡度1%～6%,上坡车辆最高初速度和最低末速分别为80、50 km/h,下坡最低初速度和最高末速度为0、80 km/h。使用MATLAB模拟计算其坡度与车速的变化规律。研究结果表明:上坡过程中,以80 km/h的初速度为例,稳定车速为45～61 km/h;当坡度一定时,比功率越大的车型速度降低的越快,稳定行驶速度越大,达到稳定行驶车速的平衡坡长越长。下坡过程中,当坡度一定时比功率越大的车型,车速增大越多,稳定行驶速度越大,达到稳定行驶车速的平衡坡长就越短。在坡度为1%～3%时,无须设置爬坡车道;当坡度大于3%时,比功率较低的车型,爬坡性能较差,车速下降较快,需要设置爬坡车道。重型车辆在4%、5%、6%的坡度行驶时,设置避险车道的坡长阈值分别为5.5、4、3 km。研究成果可为山区公路线形的合理设计、道路的安全防护以及爬坡车道与避险车道的设置提供理论依据,从而提高山区高速公路重型车辆的行车安全。     

四轮独立转向无人车辆斜向行驶轨迹跟踪控制方法

针对四轮独立转向电动汽车转向系统成本高、但功能开发程度低的问题,提出一种车辆斜向行驶控制策略,优化四轮独立转向电动汽车换道过程中的行驶稳定性. 基于四轮独立转向电动汽车横向、纵向二自由度车辆模型,提出一种横纵向耦合轨迹跟踪控制方法,该方法基于线性时变模型采用模型预测控制（MPC）算法,对横向偏差、航向角偏差及纵向速度偏差进行闭环控制. 设计车辆稳定性控制器,包括横摆力矩控制器和转矩分配控制器,同时提高车辆轨迹跟踪精度和行驶稳定性. 最后搭建Simulink/Carsim/Prescan联合仿真平台,对四轮独立转向电动汽车双移线工况进行模拟换道仿真,仿真结果证明了斜向变道的可行性和横纵向耦合轨迹跟踪控制方法的有效性.      

汽车自适应巡航与换道过程多目标协同控制

为提升自动驾驶汽车在自适应巡航跟车和车道切换联合工况下的纵向跟驰、横向稳定性能,针对加速跟随前车且同时换道这一特殊工况下的车辆行驶稳定性控制需求,提出了一种具有两层结构的协同控制策略.在分析跟车和换道联合工况控制需求基础上,建立了基于五次多项式的换道轨迹模型和固定车头时距跟车模型,设计了上层线性时变模型预测控制器,输出...     

网联混合车流车辆换道博弈行为及模型

车联网环境中,交通系统将长期呈现智能网联汽车和传统人工驾驶车辆混合共存的状况.针对智能网联交通环境下的新型混合车流,建立了车辆的换道行为决策模型.对于混合车辆交通流引入最小安全区域模型,自主车辆交通流基于博弈论的思想进行建模.自主车辆之间的换道被看作为1种非合作博弈行为,车辆以自身行驶状态为博弈收益,寻求行驶条件更优的车道.运用SUMO软件对提出的换道模型进行仿真验证分析.仿真结果表明,博弈换道模型相比于传统间隙阈值接受模型具有较高的车道利用率和安全稳定性.     

基于双车驾驶模拟的城市快速路驾驶人换道交互行为特征

为研究换道情境下换道车辆与目标车道后方车辆驾驶人间的交互行为,设计了城市快速路换道场景,搭建出双车驾驶模拟实验平台,招募40名驾驶人,开展了8种换道场景下的双车实验并进行驾驶风格问卷调查.基于换道阶段实验数据,分析对比了单、双车实验中两车驾驶人的交互行为特征和差异.利用多元Logistic回归模型,分析不同因素对换道交互决策的影响.结果表明：单、双车实验中,换道车辆和目标车道后方车辆的行为特征具有明显差异,从而验证了开展双车实验的必要性;不同的道路限速、换道方向、驾驶风格等因素下,两车驾驶人关键行为变量呈现差异性;道路限速、车辆初始速度、两车纵向位置差、横/纵速度差、纵向速度乘积等均对两车换道交互决策产生显著影响.     

城市道路渐变段长度推荐值的研究与探讨

目前我国渐变段长度的设计没有明确统一的标准,城市道路交叉口渐变段长度的设计主要依靠的是大量经验值,根据影响的主体因素不同,渐变段长度的推荐值也不相同。该文主要针对长春部分交叉口,从道路的等级、行车的速度、道路车道宽度变化等多个方面对渐变段长度进行研究与探讨,经过大量数据调查分析和仿真实验,优化渐变段长度推荐值,提出合理的长度取值。     

考虑操纵稳定性的自动驾驶汽车轨迹综合优化方法

针对自动驾驶汽车在局部轨迹规划上对车辆操纵稳定性考虑不足、对车辆模型过度简化和缺少对车辆舒适性客观评价的问题,建立了考虑车辆操纵稳定性的车辆三自由度模型,模拟自动驾驶汽车换道场景,根据输入车轮转角得到输出的换道轨迹,运算得到车辆换道行驶参数化方程和行驶轨迹特征.运用BP神经网络对行驶轨迹特征进行识别,得到自动驾驶汽车换道持续时间和横向偏移距离所对应的车轮转角变化关系.在不同换道车速下,根据不同换道持续时间和横向偏移距离,输入车轮转角得到换道优化轨迹簇和操纵稳定性参数.在只考虑行驶效率和安全的常规轨迹优化方法的基础上,构建轨迹综合优化目标函数,考虑表征车辆换道过程舒适性和操纵稳定性的(横摆、侧倾、侧向)加速度变化率均值,提出一种基于行驶效率、安全性、舒适性和操纵稳定性的轨迹综合优化方法.对轨迹综合优化目标函数进行求解得到最优换道行驶轨迹,联合仿真结果表明该方法优于常规轨迹优化方法且舒适性、操纵稳定性改善达20%以上.     

八车道高速公路互通式立交最小净距计算模型

为解决目前路线设计规范中互通式立交最小净距规定值不适应八车道高速公路的问题,避免因互通式立交间距设置过近造成的交通紊乱和交通安全问题,通过分析八车道高速公路小间距互通式立交间车辆的运行特征和变道行为,构建了八车道高速公路互通式立交最小净距计算模型;运用概率论、微积分、可接受间隙理论及运动学相结合的方法,从等待和追赶可插入间隙角度分析了车辆从外侧车道换道至内侧车道、从内侧车道换道至外侧车道所需的长度,并结合现场调查数据对模型的关键参数进行了界定。结果表明：八车道高速公路互通式立交最小净距值宜为2.2km。