公路平曲线参数对车辆轨迹和速度的影响规律

为得到弯道几何参数对切弯时车辆轨迹和速度的影响,构建了切弯效用的量测指标———曲中速度增量和曲中轨迹半径增量,然后用"公路-驾驶人-车辆"仿真系统模拟了跟弯和切弯2种模式下的弯道行驶过程,得到了弯道转角、半径、路幅宽度、弯道长度与切弯效用之间的关系曲线,结果表明:①切弯效用在转角ΔA=20°时最大,然后随着ΔA增加而迅速衰减.②对于低于10°的小转角弯道,即使是跟弯行驶,轨迹半径仍大于弯道半径,只有ΔA>20°时,轨迹半径才会与弯道半径一致.③存在一个临界转角ΔA0C,当ΔA<ΔA0C时,路宽的增加才会提高切弯效用.④转角一定的情况下,切弯效用随弯道半径的增加而衰减,并且转角越大,衰减越迅速.⑤对于30m半径的急弯,不管路宽和转角取何值,切弯都可以提高通过速度.⑥切弯效用随弯道长度的增加而减小,弯道长度超过临界值时,切弯效用为零.     

K型线与回旋线在卵形曲线上行车稳定性分析

为研究K型线作为公路缓和曲线的可行性,对比分析K型线和回旋线在卵形曲线中车辆横向加速度、横摆角速度、横向荷载偏移率及横向加速度变化率4种指标的差异,分析车辆在K型线上行驶的行车稳定性。根据K型线数学模型和设置方法,求解K型线的逐桩坐标,并将其导入动力学仿真软件CarSim,建立小客车在K型线上行驶的仿真模型。通过改变缓和曲线起、终点曲率半径大小,从K型线和回旋线的线形变化情况,车辆操纵稳定性以及驾驶人舒适性3个方面对小客车在不同半径卵形曲线上的行驶状态进行了仿真试验。研究结果表明:在相同设计指标的情况下,K型线平面线形的弯曲程度稍缓于回旋线,且圆曲线半径越小,两者弯曲程度差异越大;车辆在K型线上的行驶轨迹曲率为均匀连续的非线性变化,可用作过渡2种不同的线形;K型线起、终点曲率半径比值越小,K型线扁平程度参数k值越大,K型线的曲率变化情况越接近于线性变化;车辆在K型线上的横向加速度变化率在曲线前半段小于回旋线,在后半段大于回旋线,当设计指标符合路线设计规范的规定时,其横向加速度变化率满足驾驶人舒适性要求;车辆在K型线上的稳定性参数始终小于回旋线,能够满足车辆稳定性要求,且稳定性更好。该研究证明K型线可作为缓和曲线引入公路卵形曲线线形设计,增加公路平面设计曲线类型,增加路线设计的多样性和灵活性。     

汽车弯道行驶经济性车速优化方法

道路曲率影响汽车的燃油经济性.以汽车弯道行驶燃油经济性为目标,提出了基于弯道曲率信息的经济性车速优化方法.通过建立BIT-TFCM瞬时燃油消耗模型和车辆动力学模型,得到单一曲率圆周道路下的稳态经济性车速.利用动态规划算法求得汽车驶入和驶离弯道两种工况下的经济性车速轨迹.Matlab/Simulink与CarSim联合仿真结果表明,与典型驾驶员弯道行驶模式相比,该算法可节油5.69%~15.91%.该技术可以明显提高传统汽车弯道行驶燃油经济性,也可为无人驾驶车辆弯道速度控制提供决策依据.      

基于Carsim的弯道路段行车轨迹研究

针对受驾驶人自身驾驶经验和习惯、视野、道路周边环境等因素影响的车辆行驶轨迹,探究了典型车辆行驶轨迹(正常轨迹、理想轨迹、切线轨迹、漂移轨迹、摇摆轨迹和修正轨迹)条件下的车辆动力学响应. 在Carsim环境中构建了以6种行车轨迹为道路中心线的弯道路段,并使车辆的左前轮始终沿道路中心线行驶,仿真过程中记录车辆动力学参数的时变曲线. 研究表明:车辆沿切线和正常轨迹行驶时,能够以安全、高效、舒适的理想状态通过弯道路段;而当车辆沿修正轨迹、摇摆轨迹等行驶时,行驶稳定性和舒适性较差.     

公路线形的操纵负荷分析及设计控制

以路线-驾驶者-车辆仿真系统为行车试验手段,根据行驶过程中方向盘角输入和转速的时域变化,分析了多条路线的操纵负荷特性,试验路线的设计车速Vd为20～120km/h,含长大圆曲线、卵型、凸型、回头曲线等组合.结果表明:在Vd≥80km/h的山岭区高速公路上操纵车辆是非常容易的;当曲线半径大到一定程度时,曲线行驶和直线行驶已经不存在差别,但仍需要方向干预;当行驶速度偏离设计车速不多时,二、三级公路的操纵负荷虽比高速公路大,但还不至于造成驾驶者紧张,不过三级公路可能会使快速车辆操纵困难;卵型线是一种有利于操纵的组合形式,因为可以在中插回旋线上调整方向盘转角;相邻同向曲线的圆直点 (YZ)和直缓点(ZH)共点时,YZ/ZH点处的曲率跳跃会导致操纵困难,建议处理成卵型;回头曲线使四级公路上的车辆操纵变得困难,省略回旋线会造成驾驶者紧张,为此应提供至少25 m的回旋线.     

山区双车道公路弯道路段小型车左右行速度特性

为研究山区双车道公路弯道路段小型车左右行速度特性,选取了8个弯道作为研究对象,使用无人机航拍获取小型车通过弯道路段的视频资料。使用图像识别技术及AE等软件获取车辆在弯道路段的左右行速度,分析其左右行速度总体差异,并借助Matlab拟合右行与左行速度差值与半径及坡度多项式关系。结果发现:左右行速度变化在入弯-出弯过程中均呈现减速-加速趋势;弯道半径大于30m时,右行速度始终大于左行速度,小于30 m时,左右行速度变化曲线交叉,右行速度先大后小,且变化曲线可近似看成以曲中所在线为对称轴对称;左右行速度差值与半径及坡度满足多项关系式,坡度越小,半径越大,速度差值越大,可对差值较大的弯道左右行方向设置不同限速值。     

基于Lorenz散点图的低等级道路驾驶安全评价

通过驾驶模拟实验采集22名驾驶人低等级道路行驶数据，借助Lorenz散点图提出驾驶波动指标，得到切向加速度、横向加速度和方向盘转动角速度的失稳波动阈值，分别为0.993、1.322和0.669。最后，利用模糊逻辑理论综合3项指标，完成对安全状态的分级。结果表明：切向和横向加速度的波动受天气场景和弯道半径的交互作用，在结冰路段的15 m弯道上最易发生危险失稳；方向盘转动角速度的失稳只受弯道半径影响，随着弯道半径增大逐渐加强。     

考虑车辆性能差异的高速路施工区层级限速措施

为提高高速公路施工区的通行能力,降低交通冲突率,本文结合不同车辆的动力特性、运行速度、加速度等参数,对鹅公岌隧道上盖工程施工期间的拟建施工疏散道路提出5种速度管理措施,利用Vissim软件进行仿真模拟和对比分析,并结合仿真数据对拟建施工疏散道路的设计和速度管理方案进行了评价和改进。改进方案中将原来的三车道并在一起,转弯半径由15m增大至100m,弯道限速值由20 km/h增大至40 km/h。结果表明：对施工区道路采取层级限速措施可有效降低车辆在施工路段的行程时间、延误、排队长度和冲突率;采用三级限速措施可使拟建疏散道路两个行驶方向的冲突率均降低0.6次.米^-1;改进方案中80%以上的车入口弯道之前将车速控制在40km/h左右。可见,针对不同车型采用不同的限速值可以缩短车辆在施工路段的行程时间,并有效减少车辆的平均延误。     

结构化道路下基于层次分析法的智能车避障轨迹规划

为实现结构化道路下智能车最优避障轨迹的规划,设计了基于层次分析法的轨迹择优体系。首先,以三次B样条曲线为路径规划器,生成满足曲率连续且曲率最值受控的路径,并以此构造路径簇;其次,为实现主客观指标的量化表达,以平滑性和经济性为准则,以路径长度、曲率和、曲率变化率和以及偏离目标点的距离为子准则,构造AHP路径择优体系,筛选出最优的路径;然后,采用三次多项式表征速度相对时间的变化,以满足速度、加速度、加速度导数的连续;最后,参考国家标准设计测试场景,验证方法的稳定性与算法的实时性。经5 000次循环仿真测试表明:算法具有较高的实时性,0.1 s内能规划出可行轨迹的概率在94%,0.16 s内则能100%规划出可行轨迹;规划的轨迹便于车辆跟踪,方法具有较高的稳定性,实车峰值横向误差小于0.21 m,峰值车速误差小于0.42 m/s,平均车速误差小于0.11 m/s,总体呈收敛的趋势。     

公路平曲线超高优化设计在工程实际中的运用

公路平曲线超高设计,是使弯道过小的半径通过设置超高而达到快速、安全、舒适、美观的目的.文章结合工程实际,对回旋线过长而超高渐变率较小的弯道进行超高优化设计,从而能使行车安全平顺、利于排水、路容美观、并减少征地和节约造价.     

驾驶人员风险驾驶行为分析及相关因素研究

对驾驶人员风险驾驶行为的结构进行分析,同时研究影响风险驾驶行为的因素以及驾驶行为和交通事故的关系。用探索性因素分析对驾驶行为问卷进行分析,得到4个因素:一般性违规、攻击性违规、无害性失误和危险性失误。还研究了驾驶经验、人格、驾驶态度、以及驾驶技术与驾驶行为的关系。     

驾驶人员风险驾驶行为分析及相关因素研究

对驾驶人员风险驾驶行为的结构进行分析,同时研究影响风险驾驶行为的因素以及驾驶行为和交通事故的关系。用探索性因素分析对驾驶行为问卷进行分析,得到4个因素：一般性违规、攻击性违规、无害性失误和危险性失误。还研究了驾驶经验、人格、驾驶态度、以及驾驶技术与驾驶行为的关系。     

雾天环境下S型弯道驾驶行为特性

为了研究雾天环境对驾驶员在S型弯道车辆控制能力的影响,借助驾驶模拟器,选取46名驾驶员在雾天条件下进行S型路段驾驶试验。采集直线段、过渡段、曲线段的驾驶试验数据进行多变量方差和卡方检验分析能见度、驾驶经验、性别对驾驶速度、减速距离和偏离次数的影响。结果表明,能见度条件对3个阶段的车辆控制能力均有显著性影响,尤其在过渡阶段影响最为明显,驾驶员的减速距离、偏离次数均有显著性差异;专业驾驶员相对于非专业驾驶员在曲线通过过程中更倾向于谨慎型驾驶风格;女性驾驶员在曲线驾驶中车辆控制能力明显低于男性驾驶员,且非专业女驾驶员在曲线驾驶中是最容易受伤害的群体。     

风-车-桥耦合作用下大跨桥梁驾驶模拟实验方法

为了对大跨桥梁上的行车安全进行精细化研究,基于风-车-桥耦合作用理论,计算3种风速下的桥梁振动作用,建立同时考虑侧风作用和振动作用的大跨桥梁驾驶模拟实验场景.将20名驾驶员根据驾驶经验的不同分成两组,开展驾驶模拟实验.研究结果表明:在侧风作用的后期,受到桥梁振动影响的车辆横向偏移和偏航角速度的波动比无振动情况下大.桥梁振动作用会对驾驶员产生积极的警示作用和不利的干扰作用,对经验相对欠缺的驾驶员,侧风和振动共同作用对行车安全更不利.     

自然驾驶状态下使用手机对驾驶控制行为的影响

研究基于上海市自然驾驶项目,共计提取了296个驾驶人使用手机的行为样本,并基于动态时窗构建了表征驾驶人控制行为的特征指标,针对使用手机的5种操作行为:拨打、接听、通话、挂断和查看信息,分别分析了各操作过程中驾驶人纵向、横向控制活动的强弱情况,执行控制操作的灵敏程度以及车辆控制状态的稳定性.研究表明驾驶过程中使用手机的部分操作会导致驾驶人控制活动有所减弱,控制操作更加迟缓,且大多数分心操作对纵向控制稳定性产生了显著影响.这些发现有助于更好地了解驾驶人使用手机时的自然行为变化,为交通安全管控提供指引.     

基于驾驶模拟器的车联网环境搭建及对驾驶行为的影响

为研究网联环境下车载设备对驾驶行为的影响,设计了车载终端人机交互界面,搭建了基于驾驶模拟仓的车、车通信环境,并开展模拟驾驶实验,采集了4个场景下车辆运行数据。通过对速度、加速度、跟车间距、超速驾驶员比例等驾驶行为数据以及人口学的统计分析,研究不同交通状态下,是否配备车载终端对驾驶行为影响的差异性。实验数据表明,实时提供前车运行状态的车载终端能够提高车辆运行效率和安全性。     

基于驾驶适宜性检测的驾驶技能评价方法研究

为了研究不同驾驶员个体之间的驾驶适宜性差异,基于驾驶适宜性检测数据,研究了驾驶技能评价方法。通过驾驶员驾驶适宜性检测试验,筛选出有效试验样本54例。研究了各项驾驶适宜性检测指标评价结果的等级划分方法和和驾驶技能评价方法。研究结果表明:基于驾驶适宜性检测可将驾驶员划分为优秀、良好、一般、较差和差5类;通过对54例试验样本的驾驶适宜性检测,得出优秀、良好、一般、较差和差5类驾驶员分别占比为38.89%、22.22%、20.37%、12.96%和5.56%。     

基于决策树的驾驶疲劳等级分析与判定

为了提高疲劳检测的精度,通过驾驶模拟试验采集了15位中青年有经验驾驶员的车辆横向位置、方向盘操控、眼动等多源数据并计算疲劳特征指标,同时采集驾驶员主观疲劳程度并通过视频回放进行校核,在此基础上建立疲劳等级与特征指标的决策树模型,结果表明,对于区别疲劳等级最显著的变量有闭眼时间比例(percentage of eye closure,PERCLOS)、车道偏移标准差、越线时空面积、方向盘反转率,且上述变量与疲劳等级呈正相关;PERCLOS为最优的疲劳等级划分变量,并获取了2个重要阈值:当PERCLOS小于2.8%时,驾驶员处于严重疲劳状态的比例为零;当PERCLOS大于21.9%时,驾驶员处于未疲劳状态的比例为零;该模型预测的总正确率为64.31%.为了校验模型,从15位驾驶员中随机选取了4位进行模型校验试验.校核结果表明该模型的正确率达63.22%.模型在2次试验中都未发现将严重疲劳识别为未疲劳的情况.     

Driver Drowsiness Recognition Based on Computer Vision Technology

Driver drowsiness is one of the major causes of traffic accidents. This paper presents a nonintrusive drowsiness recognition method using eye-tracking and image processing. A robust eye detection algorithm is introduced to address the problems caused by changes in illumination and driver posture. Six measures are calculated with percentage of eyelid closure, maximum closure duration, blink frequency, average opening level of the eyes, opening velocity of the eyes, and closing velocity of the eyes. These measures are combined using Fisher’s linear discriminant functions using a stepwise method to reduce the correlations and extract an independent index. Results with six participants in driving simulator experiments demonstrate the feasibility of this video-based drowsiness recognition method that provided 86% accuracy.     

语音预警对降低闯红灯交通事故的功效研究

为解决信号交叉口处闯红灯车辆常常引发交通事故的问题,利用北京交通大学驾驶模拟器,采用语音预警的方法对驾驶员避撞行为进行研究,通过实验得到了事故发生概率和碰撞严重程度两个结果分析语音信息的功效. 研究结果表明,语音信息能够减少事故发生的概率和碰撞的平均严重程度,是降低道路交叉口闯红灯交通事故发生的重要措施.