基于自然驾驶的山区高速公路行驶舒适性分析

为了掌握山区高速公路的行驶舒适性水平及其关键影响因素,开展了自然驾驶行为试验。采集了多款小客车的加速度数据,得到了不同轴向加速度的峰值累积频率曲线、特征分位值和均方根值。分析结果表明:(1)加速度的幅值和特征分位值略低于减速度,不同的道路对象和车型会导致轴向加(减)速度出现差别,但绝大部分数据都低于较舒适阈值,因此具有良好的纵向舒适性;(2)第85分位横向加速度在0.38~1.1 m/s~2分布,不同车型、不同道路的差别比较明显;总的来看山区高速公路具有良好的横向舒适性;(3)在竖向舒适性方面,仅三菱车在极少数位置上会有不适的感觉,路面震动表现和彩色路面并不会导致乘员不舒适;(4)各轴向加速度的幅值差异很小,三个轴向的加速度加权均方根值是在"舒适"和"稍有不适"区间内分布。     

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。     

基于移动监测的冬季路面温度数据处理

应用移动式交通气象环境监测系统对固定式交通气象监测站所在路段进行路面温度数据采集,研究不同天气条件下高速公路路面温度数据时空修正处理方法,绘制相对路面温度分布图,掌握路段中不同位置与监测站点的相对路面温度差异,推算得到监测站点以外同一时刻其他位置的路面温度,实现高速公路全路段路面温度的实时监测.提出适用于高速公路路面温度数据采集、融合处理、描述展现的流程和方法,允许误差在±1℃范围内,准确率达到92.31%.可为监测高速公路长距离路段的路面温度、辨识路面低温或易于结冰区域以及提升冬季结冰风险路段的高速公路运营管理、养护决策和应急服务水平提供技术参考.     

高速公路冰雪湿滑路面车辆换道越线时间生存分析

通过同济大学驾驶模拟器采集高速公路冰雪低摩阻路面换道驾驶行为数据,通过生存分析方法对换道越线时间(TLC)分布特征进行研究,定量分析潜在因素对越线时间的影响,并建立越线时间Cox比例风险模型。结果表明,路面摩阻系数每升高0.1或车速每提高1 km·h-1,车辆在该时刻完成越线的风险率分别提高为原来的1.14倍和1.02倍,处于跟驰状态下的车辆完成越线的风险概率提高为原来的1.29倍,越线时间相应缩短;而换道初始位置每远离目标车道1 m,风险率降低为原来的0.23倍,越线时间延长。此外,不同换道方向下的换道越线时间无显著性差异。     

基于舒适性考虑的波浪形减速路面设计方法研究

提出一种新型波浪形减速路面的减速设施,具有舒适和行车顺畅的特点.利用室内驾驶模拟舱设计了四种波浪形减速路面,进行不同速度下的驾驶实验,测定反映乘车舒适性的车辆振动加速度,得到加速度和平整度、速度的回归关系,提出不同限速要求的波浪形路面设计方法和设计指标.研究结果表明,波浪形路面具有较好的减速效果,根据限速要求,通过铺筑不同的波浪形路面可以达到驾驶员主动减速的目的.     

基于跟驰模型的雾天安全限速研究

为准确描述雾天交通流特性,挖掘交通流速度以及交通状态的关系,本文通过对不同气质的驾驶人在不同能见度下的驾驶行为进行问卷调查,分析雾天驾驶人的驾驶心理特性,在NaSch模型中引入加速概率,改变以往加速过程中的贪婪机制,构建考虑雾天驾驶心理的道路交通流模型。通过数值模拟,得到不同能见度水平下车流密度、车头间距、速度以及排队长度的变化趋势,并利用主成分分析法构建交通运行水平模型,为高速公路雾天不同能见度下选择合适的限速值和行车间距建议值提供辅助决策。     

基于跟驰模型的雾天安全限速模拟研究

为准确描述雾天交通流特性,挖掘交通流速度以及交通状态的关系,通过对不同气质的驾驶人在不同能见度下的驾驶行为进行问卷调查,分析雾天驾驶人的驾驶心理特性,在Na Sch模型中引入加速概率,改变以往加速过程中的贪婪机制,构建考虑雾天驾驶心理的道路交通流模型。通过数值模拟,得到不同能见度水平下车流密度、车头间距、速度以及排队长度的变化趋势,并利用主成分分析法构建交通运行水平模型,为高速公路雾天不同能见度下选择合适的限速值和行车间距建议值提供辅助决策。     

基于自然驾驶数据的高速公路出口区换道风险模型

依托上海自然驾驶实验数据,提取高速公路出口区的交通流特性数据和驾驶行为样本.以单向四车道高速公路出口为例,考虑不同道路交通环境和出匝换道路径因素,基于比例优势模型构建高速公路出口区换道风险模型.在该模型基础上生成换道风险图谱,解析高速公路出口区换道风险分布特征,为车流控制管理提供理论决策支持.     

基于跟驰行为谱的跟驰风险状态预测

跟驰风险状态反映车辆跟驰行驶过程中的危险程度。为了实时预测跟驰风险状态,基于跟驰行为谱,提取碰撞时间倒数、横向摆动系数、速度不稳定系数3种跟驰风险状态指标,并确定状态划分阈值。采用精确决策树、提升树、线性回归拟合、支持向量机、K-近邻、集成树6种机器学习预测模型进行跟驰风险状态预测,选取准确率、四级风险状态召回率、平均召回率对模型预测效果进行评价,对不同预测时长和不同特征指标序列时长下的预测效果进行对比。基于驾驶模拟器采集的不同道路类型和交通状态组合下6种典型跟驰场景驾驶行为数据进行分析,结果表明,精确决策树预测跟驰风险状态效果最佳;拥挤交通流下支路跟驰的预测效果显著好于其他场景,其他5种场景下的预测效果无显著差异;通过增加特征指标序列时长,可缓解预测效果因预测时长增大而变差的问题。可为车辆主动安全预警与防控提供技术支撑。     

苜蓿叶形互通立交进/出口的纵向驾驶行为特征

为明确苜蓿叶形互通立交进/出口的车辆运行过程,修正驾驶行为假定,在3座立交上开展了实车驾驶试验.利用车载航姿测量系统采集了自然驾驶状态下的小客车连续行驶速度和加速度数据,基于行驶速度变化特征将环形匝道连续行驶过程划分成了5个阶段,分析了立交进/出口区域的纵向驾驶行为特征,确定了减速长度和加速长度的起/止点分布.结果表明:在立交出口,第85百分位减速起点位于交织段,终点位于分流点之前,还有不低于15%的减速行为在分流鼻后结束;在立交进口,驾驶人在合流点前观察主线交通流,普遍采取减速操作并持续至加速段、渐变段甚至交织段.不同驾驶人减速行为的分布区域存在交织,导致车辆间出现纵向冲突,增加了事故风险.立交出口的减速长度主要分布在30～60 m,第85百分位减速度为0.55 m/s~2;入口区域的减速长度主要分布在20～60 m,第85百分位减速度为0.63 m/s~2;匝道坡向对驾驶行为的影响不显著.     

不同形式路面表面功能对比研究

为改善路面行车舒适性与安全性,采用手动铺砂法、动态摩擦测试仪法、车载声强(OBSI)轮胎/路面噪声测试法对于横向刻槽、纵向刻槽、露石、金刚石研磨水泥混凝土路面、开级配沥青混凝土路面的构造深度、动态摩擦系数、轮胎/路面噪声进行了对比研究。结果表明:纵向刻槽水泥混凝土路面构造深度大于露石、金刚石研磨、横向刻槽水泥混凝土路面。车速增加,路面动态摩擦系数不断减小,其中纵向刻槽路面的动态摩擦系数稍高于横向刻槽及金刚石研磨路面。同时开级配沥青混凝土路面比刻槽、金刚石研磨、露石的混凝土4个形式路面的噪声水平降低5~10 d B,其降噪效果良好。     

山区高速公路紧急避险车道辅助车道设置

通过对8处紧急避险车道主线外侧车道车头时距的收集与分析,运用拟合分析和卡方检验,发现当外侧车道交通流小于500veh·h-1时,车头时距符合负指数分布.考虑主线外侧车道交通流量、失控车辆的速度与失控车辆汇入的临界间隙,应用微分法求导得到失控车辆汇入主线外侧车道的汇入概率模型.通过分析失控车辆汇入主线外侧车道的换车道驾驶行为,得到了不同路面状况下车辆汇入临界间隙.在保证失控车辆95%的汇入成功率条件下,计算不同路面状况、主线外侧交通流量与驶入速度下的辅助车道长度设置值.     

重载货车挂档下坡速度变化特征仿真

为提高长大下坡道路大型车辆行车安全,建立了重载货车整车模型和道路模型,分析了载重量、挂档档位、路面坡度与挂档车速之间的关联和影响,探讨了挂档车速的波动特性及挂档机理,得到了不同坡度各档位挂档车速变化范围,提出了在挂档决策基础上结合驾驶人操纵行为特征谱的新型仿真模式。仿真结果表明:在挂档决策基础上结合驾驶人操纵行为特征谱分析长大下坡车辆行驶安全更具可靠性,从而为驾驶人挂档决策、道路行驶安全研究提供依据。     

基于滑模观测器的电动汽车最大牵引力估计

为实现双电机四轮驱动电动车在不同路面的最大驱动力, 提出了基于LuGre摩擦动力学模型和滑模观测器(SMO： Sliding Mode Observer)的牵引力控制策略。利用LuGre动力学模型中反应路面条件的参数θ, 实现路面条件在线辨识。通过SMO对电动汽车在纵向行车工况下、 轮胎小滑移率时, 主动估计路面条件参数θ, 进而估算其最佳滑移率, 获得路面可提供的最大牵引力。同时采用动态饱和非线性控制策略限制电机的最大输出力矩, 保证电动车在不同路面条件下防滑行驶。仿真实验表明, 基于滑模观测器的最佳滑移率估计方法可在不同路面条件下提供电动汽车最大牵引力, 对汽车行驶的主动安全性有重要意义。     

AYC系统基于多传感器数据融合的路面附着系数估计

为提高车辆行驶安全性,研究适用于车辆稳定性控制系统的实时路面附着系数估计算法。利用多传感器数据融合综合车辆稳定性控制系统的各传感器数据,从中提取轮胎-路面附着系数得到充分利用的特征信息。根据路面附着系数充分利用时的侧向加速度估算路面附着系数。通过15自由度硬件在环仿真平台以及实车试验两种方式对算法进行验证。一定条件下的仿真结果表明算法的最大估算误差不超过0.04,车辆双移线实车试验的通过率从25%提高到100%。     

基于逆反射系数衰减的隧道路面文字视认效果

为探究高速公路隧道内路面指示文字逆反射系数衰减程度对驾驶人视认效果的影响﹐以认知心理学原理和驾驶人对路面指示文字的视认反应特性为基础,通过室内模拟驾驶试验采集了32名被试的视认数据和车辆运行特征数据,分析了在不同逆反射系数衰减程度下熟悉与不熟悉路况的驾驶人对路面指示文字的视认特性。结果表明：驾驶人的视认次数与路面指示文字的逆反射系数衰减程度呈反比,且熟悉与不熟悉路况的驾驶人的视认次数差值也在相应减少;随着逆反射系数衰减程度增加,驾驶人的视认准确率均有所降低,特别是当逆反射系数衰减程度为40%时,视认准确率下降幅度较大;加速度的波动频率与逆反射系数的衰减程度呈反比,且不熟悉路况驾驶人的加速度波动幅度值较熟悉路况驾驶人的值大。     

基于Elman神经网络的路面附着系数识别

准确、高效地识别路面附着系数为汽车主动安全系统提供了重要输入参数。笔者提出了基于Elman神经网络识别路面附着系数方法,采用Carsim/Simulink联合仿真,获取了某车辆的63个行驶工况,共20个重要动力学响应。构建了Elman神经网络的路面附着系数识别模型,对附着系数为0.2～0.9的路面进行了识别,识别平均绝对百分比误差为4.92%,准确率为91.22%。相对于传统的BP神经网络方法,该方法使路面附着系数的识别平均绝对百分比误差降低了2.24%,准确率提升了9.82%,并且在潮湿沥青路面以及干燥沥青路面进行了实车实验,验证了该方法的有效性、可行性。     

杭州湾大桥进出口加减速车道运行速度模型

通过驾驶模拟实验,对在灾害性天气下的杭州湾大桥进出口加减速车道的运行速度进行了试验研究,建立了加减速车道的自回归与时间序列运行速度模型,该模型主要用于高速公路安全运行速度控制标准的制定,研究成果已在杭州湾跨海大桥上得以应用.     

高速公路超长爬坡路段重载车辆行驶状态安全稳定性分析研究

准确分析重载车辆在高速公路超长爬坡路段的行驶状态,能够保证车辆的主动安全控制,当前车辆形式状态安全稳定性分析大多采用单一集中卡尔曼滤波方法,存在容错性差的弊端,稳定性和可靠性不高。为此,从新的角度对高速公路超长爬坡路段重载车辆行驶状态安全稳定性进行分析,通过失稳角对行驶状态安全稳定性进行分析,依据弯道路段事故特征分析重载车辆出现侧翻与侧滑的现象,得出高速公路路面情况、坡度和转弯半径对重载车辆行驶状态安全稳定性有影响的结论。引入加速度干扰概念,以更加有效的分析重载车辆行驶安全稳定性。实验结果表明,所提方法能准确分析重载车辆行驶状态的安全稳定性。     

老年驾驶人的应激操作反应特性分析

随着年龄的增长,老年驾驶人的感知认知能力、判断决策能力及操作反应能力均出现衰退,进而导致其交通风险感知和应激反应能力发生变化。为了研究风险情景下老年驾驶人的应激操作反应特性,设计并搭建了行人与机动车、非机动车与机动车、机动车与机动车冲突的道路交叉口风险虚拟试验场景;分别招募了15名中青年与老年驾驶人进行了驾驶模拟试验,采集驾驶过程中驾驶人的操作行为及车辆运行数据,选取相关的指标对试验进行分析。结果表明,老年驾驶人在各风险情境下的反应时间与制动踏板行程总体上比中青年驾驶人长;而在高风险驾驶场景下,老年驾驶人的纵向加速度的波动幅度比中青年驾驶人大,其中有10名老年驾驶人发生了碰撞事故,占所有受试者的比例为33.3%。研究结果为交通安全政策制定者的措施制定提供一些提高老年驾驶人驾驶安全性的理论依据。