考虑换道风险影响的城市快速路出口影响区车道管理

为优化城市快速路出口影响区的交通组织,降低出匝车辆的换道风险,提高交通运行的安全性和高效性,依托上海自然驾驶实验数据,提取城市快速路出口影响区出匝车辆的轨迹数据样本,建立出口影响区换道风险评价方法及分级标准;针对三种常见的快速路出口,考虑人、车和路域环境方面的综合因素,利用二项Logistic模型构建换道风险模型,分析不同因素对换道风险的影响程度,以及一定条件下车辆存在换道风险的概率;在此基础上,根据出口影响区的车辆运行信息和换道风险模型,控制换道风险在合理范围内,得到出匝车辆的合理（最迟）换道位置,并提出相应的城市快速路出口影响区的车道管理方法。     

城市快速路交织区运行风险预测模型

为了探究城市快速路交织区交通特点,提出交织区运行风险预测分析方法.首先基于城市快速路交织区断面线圈数据及自然驾驶试验数据,分析城市快速路交织区运行特点,结果表明交织区车辆变道行为导致其运行风险增大;然后基于VISSIM仿真试验方法,分析交织区运行风险影响因素,建立运行风险预测模型,同时采用K均值聚类分析法提出风险分级标准;最后采用无人机采集的交通流数据进行运行风险预测模型误差分析.研究成果可为城市快速路的设计管理提供工具和参考.     

基于Agent的交叉口群微观交通仿真系统与应用

为了改善车辆在交叉口群的运行效率,缩短车辆排队长度和减少车辆起停次数,在对交叉口群微观交通仿真中车辆、交叉口、车道、信号灯实体进行Agent建模基础上,采用AgentSpeak语言设计了车辆Agent的跟驰行为、交叉口避撞与左转待转行为、以及换道行为等模块,实现了基于Agent的交叉口群微观交通仿真系统。以西安市小寨商圈交叉口群为例,车辆Agent分别按照随机速度行驶和最大限速行驶意图模型进行仿真试验。研究结果表明:采用最大限速行驶策略时,车辆在交叉口群的平均延误时间可降低25.7%,平均起停次数可降低35.8%,这为改进现有交叉口群车辆通行控制策略和管理措施提供了思路及评价手段。     

基于车间通信的换道策略研究

针对道路交通系统中换道行为产生的干扰作用,提出了基于车间通信的两阶段车辆换道策略。基于NGSIM数据对普通车辆换道行为进行分析,建立两阶段换道模型。模型第一阶段考虑影响换道的六个影响因素,构建二元Logit模型,估计车辆换道概率;第二阶段利用安全条件确定车辆换道行为是否实施。对于互联车,在换道模型第一阶段考虑更加精确的实时交通状态信息,设计了对应的换道策略。通过数值模拟,分析不同换道策略对交通流的影响。结果表明,基于车间通信的换道模型考虑了本道和目标车道更多车辆的速度及位置信息,效用函数使得车辆的换道行为考虑了更大范围内平均车速和平均车距的因素,而不仅仅局限于最近邻范围内交通状态的局部效用,从而抑制了换道的频率及其产生的干扰,增加了道路交通系统的通行效率。     

快速路匝道汇入方案优化及软件仿真

针对城市快速路交通压力日益增长,匝道汇入处经常形成拥堵、交通事故频发等现状,结合当前城市快速路现状,通过理论计算和仿真实验方法,对现有汇入方案进行分析和优化,提出了“限速增道”汇入方案.方案在匝道汇入处采取隔离和限制措施,适当减少主、匝道车道宽度,降低车辆速度,引主导、匝道车辆各行其道,减少相互干扰,最终达到提高汇入处通行能力的目的.仿真实验数据显示,方案的单位时间车流量、通行速度、排队长度等交通指标均明显优于其它方案,效果明显.“限速增道”方案在现有车道宽度较宽的城市快速路上可以采用.     

面向需求的城市快速环形路段入口匝道协调控制研究

以城市快速路为例,指出由于一些原因其存在着交通需求大于交通供给,以致出现交通拥堵现象。提出解决此问题的措施是考虑入口匝道处车辆对城市快速路优先使用权的需求,给出了面向需求的定义。在此基础上提出了面向交通需求的入口匝道控制策略,即在交通高峰期让等级较高的车辆优先进入城市快速路,并研究了面向交通需求的城市快速环形路段算法,给出算例。把交通管理措施运用到入口匝道控制上,通过限制等级较低的车辆进入,高效地利用了道路的使用权。     

成都三环快速路匝道交通特性仿真分析

随着交通量迅猛增长,城市快速路已出现不同程度的拥挤,匝道作为快速路的瓶颈,分析其交通特性,对解决因匝道引起的快速路拥挤具有重要的意义。以实测数据为依据,利用微观交通仿真软件,建立仿真模型,分析城市快速路匝道、辅路交织区交通特性,为匝道管理控制提供理论依据。     

基于效用理论的车辆换道交互行为及决策模型

研究分析道路交通环境下的车辆换道交互行为,客观反映车辆微观行为特性及宏观车流运行规律。通过分析车辆换道微观驾驶行为,构建Logit模型定量分析驾驶人换道行为决策过程,基于“效用理论”思想,实现驾驶人决策效用最大化。选取青岛市杭鞍快速路实际交通流为研究背景,标定模型相关参数;进一步仿真验证了分层Logit模型的准确性。研究成果可为智能网联交通环境下的车车交互、车路协同和自动驾驶系统提供理论支撑和方法依据。     

优先放行的环形快速路入口匝道控制

针对城市快速路因交通需求大于交通供给而出现的交通拥堵现象,考虑入口匝道处车辆对城市快速路优先使用权的需求,通过分析优先放行的效益,提出了优先放行的入口匝道控制策略,即在交通高峰期让等级较高的车辆优先进入城市快速路.文中还研究了优先放行的城市快速环形路段算法,并给出了具体的算例.结果表明:将该策略运用到入口匝道控制上,能限制等级较低的车辆进入,提高道路的使用效率.     

车联网环境下匝道汇入区瓶颈换道优化

高快速路汇入区（即合流区）瓶颈是交通流运行的咽喉，汇入瓶颈交通流失效会加剧拥堵，诱发交通振荡以及事故率上升等一系列问题。与现有研究大都通过调节匝道汇入车辆行为或主线车辆速度进而试图改善汇入区交通流问题不同，该研究聚焦于瓶颈汇入区上游主线车辆，通过动态调节汇入区上游主线车道车辆分布，提升汇入区通行能力。具体而言，研究提出一种可以对网联车（CV）进行双向换道建议的混合整数线性规划模型，该方法不依赖于交通流基本图设定的临界密度，通过实时计算每一辆个体CV的向左、向右或保持车道决策以优化车道流量分布，减少汇入车辆干扰，提升汇入效率。基于VISSIM交通仿真软件，通过二次开发搭建了汇入区瓶颈换道优化实时仿真评估系统，并对该方法进行了验证，测试不同流量组合和不同CV渗透率下算法的有效性。各车道时空轨迹表明该换道建议优化方法可以有效减小汇入车辆冲突，车均延误分析结果表明在单车道平均流量1 550 ~1 800 veh·h^-1区间，即汇入瓶颈失效关键流量区段，换道建议优化方案相比原方案能显著改善汇入区的运行效率，车均延误可降低10 %~50 %左右。CV渗透率敏感性分析表明，在较低的0.2~0.5渗透率下即可达到减小延误的目标。     

基于路由选择的城市道路车辆转向换道区域设置

为了减少因随机换道产生的延误,提出基于路由选择的车辆换道区域设置,即通过设置城市路段固定换道区域及制定车辆可变限速策略,将其转化为基于路由选择的车辆静态路径规划问题.利用VISSIM仿真软件,初建车辆换道场景,设计试验分析换道区域设置对城市道路车辆运行情况的影响;汇总数据并借助MATLAB进行数据拟合,得出在不同速度、...     

信号交叉口上游路段网联车换道博弈特性及模型

为提高网联驾驶车辆在信号交叉口上游路段与驾驶员车辆换道博弈的主动性,以左转网联驾驶车辆为研究对象分析该路段的强制换道博弈特性。首先,通过分析信号交叉口上游路段车辆的行驶意图和换道行为,设定驾驶人期望函数来客观反映车辆的行驶需求,以车辆的安全和行驶效率为收益并进行量化,在完全信息的假设下通过博弈均衡解得到最优换道决策来实现换道收益最大化;其次,为提高换道的舒适性,以五次多项式规划换道轨迹并实现网联驾驶车辆对驾驶员车辆博弈换道的过程;最后,利用仿真试验对模型进行验证,分析不同换道位置和绿灯剩余时间等因素对网联驾驶车辆决策的影响。研究结果表明,在信号交叉口上游非合作博弈强制换道过程中,随单位换道位置增加换道概率平均增加0.69%,随单位绿灯剩余时间增加车辆换道概率平均降低0.82%。通过仿真分析信号交叉口上游路段车辆的博弈换道特性和决策倾向,有利于为网联驾驶车辆换道提供决策引导。     

一种网络攻击下网联自动车的改进换道模型

网联自动车被认为可以提升交通效率、保证行车安全并节约能源,但是由于无线通信系统的开放性,网联自动车很容易受到网络攻击的威胁。现有的研究主要集中于网络攻击的种类及过程,并评估该攻击对车辆纵向行为的影响。本文旨在研究网络攻击对车辆横向行为的影响,即对网络攻击下的换道行为进行研究。通过对经典的跟驰模型智能驾驶员模型（Intelligent Driver Model, IDM）和经典的换道模型最小化换道总制动模型（Minimizing Overall Braking Induced by Lane changes, MOBIL）进行改进,提出了一种扩展换道模型（Extended Lane-Changing model, ELC）,来对网络攻击影响下的车辆换道行为进行建模分析。最后通过仿真实验,说明了不同的恶意网络攻击对车辆换道行为的影响。结果表明,网络攻击会显著影响车辆的换道决策,并导致异常驾驶行为。     

基于最小安全距离的车辆换道模型研究

通过对车辆换道时车辆的运动轨迹的分析,以最小安全距离MSD(minimum safety distance)作为安全换道的目标,以避免车辆发生碰撞的临界条件为前提,分别建立了双车道环境下换道车辆与其周围车辆之间的最小安全距离换道模型.在车辆换道过程中,对与换道相关联车辆的运动状态进行了详细的分析,给出了换道车辆与关联车辆之间各种可能的碰撞形式,并充分考虑了换道车辆完成换道后的跟驰安全性,既能够较好地保障车辆换道的安全性,又能提高道路的使用效率.最后,借助Matlab仿真软件,以最小安全距离换道模型为理论基础,结合实际例子进行仿真分析,仿真结果表明在车辆换道过程中,最小安全换道距离与换道车辆的加速度、换道时间和换道车辆与周围车辆间的相对速度等有关.     

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.     

公交进站换道行为对车头时距的影响

公交车进站换道行为属于城市道路上的常发性、强制性换道行为.为了探寻因其导致的公交站上游交通组织状态混乱的影响因素,定性分析了公交车进站换道行为的过程,并且借助实际调查数据,定量分析换道耗时、换道次数、离站路程、穿越车道数和交通量这5个因素与车头时距的关系.基于主成分分析法,建立了车头时距与上述5个因素的多元线性回归模型,模型检验效果良好,效果优于经验回归模型.结果表明:公交进站换道对车头时距的影响过程,第1主成分主要反映换道耗时,而换道次数不满足主成分要求,对车头时距影响相对不明显;除了离站路程与车头时距成反比,其余4个因素与车头时距均成正比,即在高峰时期,公交车进站换道位置离站越远,较少的换道耗时、换道次数、穿越车道数或交通量都有助于改善公交站上游车辆交通状况.     

基于分层logit模型的车辆换道行为研究

研究分析复杂交通场景中车辆换道行为,揭示车辆运行特性及其规律。基于效用理论方法,以实现驾驶行为决策效用最大化为目标,建立车辆换道分层Logit模型。系统分析影响车辆行为变化的因素,建立各层次参数变量相关模型。仿真分析表明:较一般的车辆行为模型,车辆换道分层Logit模型更能准确地描述实际交通场景中车辆换道的行为决策过程,有效提高车辆运行效率。研究结果为智能车路协同与交互行为、车辆可变限速技术、自适应巡航控制技术等提供理论依据和技术支撑。     

基于定点检测数据的城市干道车辆轨迹重构

针对我国城市干道实际交通数据条件,通过融合定点检测器和交通信号配时数据,基于交通波动理论和交通仿真的思想,开发了一种新的车辆轨迹重构方法,克服了现有方法依赖于高频率的浮动车数据以及未考虑车辆变道和路侧出入口进出车辆干扰的缺陷,并以青岛市一条信控干道的实证数据验证了该方法的有效性.     

基于元胞自动机的施工区道路车辆换道点研究

为了研究城市道路施工区车辆的运行状态,结合施工区的特点,以元胞自动机NaSch模型为基础,加入跟驰规则及换道模型,模拟车辆在城市道路上行驶遇到施工区之后的换道行为,分析车辆在不同换道点换道所引起的施工区道路交通状况变化,以及高、低峰时段车辆对换道点的最佳选择。Matlab仿真结果表明,低峰时段车辆总密度较低,此时换道成功率高,车辆换道不宜过早;车流密度达到一定程度后,车辆的最佳换道点应随着车流密度的增加而逐渐提前,这可在一定程度上减少车辆拥堵时间;高峰时段车辆密集,车辆总密度过高,此时换道成功率低,换道点提前已无法缓解拥堵,车辆需绕道而行。     

基于V2V的高速换道轨迹多目标规划

为了解决传感器式智能车辆换道灵活性差和安全性低等问题,提出一种V2V模式下的高速换道模型.在换道起始时刻,通过V2V获取周围交通车的状况,确定与周围交通车在换道前应该保持最小的安全换道距离,判断换道的可行性.换道条件允许的情况下,采用多项式函数对车辆的换道轨迹进行描述.并建立了权衡换道舒适性和效率的目标函数对轨迹进行多目标规划,为车辆规划出该交通环境下的最优换道轨迹.结果表明:与非V2V换道模型相比,在换道空间不够充裕的情况下,通过V2V规划出来的轨迹,在换道过程中与周围车辆保持着更大的安全车距;CarSim仿真中车辆轨迹跟踪误差和动力学参数都控制在合理的范围内,进一步说明多目标优化的轨迹可以综合提升换道的效果,使得车辆能够适应不同交通环境.