智能网联环境下信号交叉口车辆轨迹重构模型

车辆轨迹数据提供了大量的时空交通流信息,可用于各类交通研究.传统车辆轨迹模型多以人工驾驶环境为研究对象,普遍未考虑由常规车(RV)、网联人工驾驶车(CV)以及智能网联车(CAV)组成的混合交通流的影响.为解决该问题,构建智能网联环境下信号交叉口全样本车辆轨迹重构模型.首先,介绍并分析智能网联环境下城市道路交叉口处车辆组成及排队通过情况;然后,构建城市道路混合交通流轨迹数量估计模型,并针对前后车的排队情况提出虚拟车的概念,用于估计不同车辆的交通状态;最后,设计数值仿真实验分析交通流密度和网联车渗透率对模型的影响,并基于NGSIM数据进行实例验证.结果表明:轨迹重构模型的数量误差和位置误差均随着交通流密度和网联车渗透率的增大而减小,如交通流密度由20 veh/km增大至50 veh/km的过程中,模型数量误差和位置误差均呈现下降趋势,且最大误差分别不超过6.88%和8.02 m;与网联人工驾驶车渗透率相比,智能网联车的渗透率对模型结果影响更大.

基于规则的信号交叉口纯电动公交节能驾驶策略

为解决纯电动公交在通过信号交叉口时能耗较大的问题,本文提出一种旨在最小化电量消耗的基于规则的两阶段驾驶策略,能够实现通行策略场景的合理划分选择及充分优化加减速调整曲线凹凸性,同时,不牺牲乘客舒适度和通行时间。在策略第1阶段,结合车辆运行状态和通过车路协同技术获取的交叉口信号相位和时序信息,提出4种交叉口通行策略的划分与判断选择方式,包括匀速通过策略、加速通过策略、减速通过策略和制动停车策略;在策略第2阶段,利用基于XGBoost算法的能耗估算模型和基于加减速特征参数的曲线模型,优化策略场景中匀速过程、加速过程和减速过程的速度曲线;最后,结合VISSIM仿真验证4种通行策略的有效性。结果表明,所提出的策略可以有效减少电量消耗,在4种驾驶场景下,降低了29.8%~34.2%的能耗。此外,分析发现,在经济车速以上和以下的最佳速度节能曲线均为凹凸形曲线,因此,通过对比实验进行不同速度调整范围的最节能曲线凹凸性规律总结,该结论可以为纯电动公交车的节能驾驶提供更易于操作的驾驶引导。

老年人对信号交叉口行人服务水平评价建模与分析

为分析老年人在信号交叉口人行横道的过街需求,对老年行人在通行时的服务水平进行评估,建立了基于主观评价和交叉口交通特征的老年行人服务水平评价模型。首先,通过现场观测和视频分析获取了33条信号控制人行横道的交通特征参数,并采用截断式问卷调查得到同步情况下过街老年人对行人服务水平评价主观值,初步选用基于非线性、线性和模糊线性回归模型。其次,通过基于30条人行横道的数据分析,采用皮尔逊相关系数和斯皮尔曼相关系数识别出了影响老年人过街服务水平的关键因素。最后,以关键因素为输入,对比分析非线性、线性和模糊线性3种回归模型,结果表明:多元非线性回归的老年行人服务水平评价模型在拟合度和误差方面表现更优,且验证组的3条人行横道数据进一步证实了该模型的适用性。

信号交叉口电动自行车多类别违规行为分析与建模

电动自行车违规行为对信号交叉口通行效率和安全具有显著的影响,是重要的安全管控对象。文中基于视频录像调查法获得的信号交叉口9726辆非机动车数据,对比分析了3类非机动车在骑行者个人属性和时空场景影响下的违规行为特征。以骑行者个人属性、信号交叉口特征和交通流特性3方面共14个因素作为协变量,构建基于多元Logistic回归的电动自行车多类别违规行为模型,以揭示信号交叉口电动自行车闯红灯骑行、占用机动车道骑行、越线等待和逆向骑行行为机理。研究结果表明:电动自行车在信号交叉口总体违规率为44.01%,是传统自行车的1.21倍;中老年电动自行车骑行者发生4种违规行为的可能性高于青年;女性骑行者更易发生越线等待和逆向骑行违规行为,男性骑行者更易发生占用机动车道骑行;增设协管员可有效降低电动自行车在信号交叉口的闯红灯、越线等待和逆向骑行行为,但同时会增加电动自行车占用机动车道骑行的可能性;设置左转专用相位能有效降低电动自行车占用机动车道骑行、越线等待和逆向骑行行为。

两相位信号交叉口右转车辆礼让行人特征分析

为了提高两相位信号交叉口右转车辆与过街行人的通行安全,构建了基于多元有序Logistic模型的礼让意向模型以寻找影响右转车辆礼让行人意向的因素。在现有研究因素是否对右转车辆礼让行为产生影响的基础上,将右转车辆的礼让方式进一步细分为“软礼让”和“硬礼让”,以“不礼让、硬礼让、软礼让”3种礼让程度作为因变量,选取12个因素作为自变量构建礼让意向模型。为分析不同因素对右转车辆礼让行人意向影响的差异性,构建自变量在礼让模型中的优势比k。结果表明:右转车辆车速、人行横道长度、行人过街规模等因素k值大于1,表明这些因素增加了右转车辆对行人主动实施礼让的意向;行人行走在11~20 m长度的人行横道上会在最大程度上促使右转车辆停车礼让行人。

车路协同下的无信号交叉口车辆通行调度策略

无信号交叉口车辆通行调度问题是智能交通领域的研究重点,由于车辆通行顺序决策问题的解空间随着车辆数增加而指数级增长,在保证实时性的同时找到较优通行顺序成为无信号交叉口通行调度的一大问题。针对该问题提出一种基于自适应蒙特卡罗树搜索算法的无信号交叉口车辆通行调度方法,采用分层式框架,上层集中式顺序决策,下层分布式轨迹规划。首先,建立基于冲突点的交叉口模型,将网联车加入到待搜索队列中,根据交叉口中的车辆通行特点设计通行顺序的蒙特卡罗树搜索流程,以总通行时间为指标建立评价函数,然后针对不同交通情景设计自适应探索系数及其他超参数,使算法在求解不同车辆数时以及搜索的不同时期保持最佳状态。轨迹规划环节以加速度二范数为目标函数,以速度、加速度以及始终点位置等为约束,建立最优控制命题求解车辆轨迹。最后,进行实验,结果表明该算法相较于其他算法在数值仿真和微缩平台实验中最大优化幅度分别达到33.42%和38.04%,为无信号交叉口车辆通行调度提供了一个有效解决方案。

无信号交叉口处基于深度强化学习的智能网联车辆运动规划

为了兼顾无信号交叉口处智能网联车辆通行效率和舒适性要求,提出基于深度强化学习的车辆运动规划算法.结合时间卷积网络(TCN)和Transformer算法构建周围车辆行驶意图预测模型,通过多层卷积和自注意力机制提高车辆运动特征捕捉能力;利用双延迟深度确定性策略梯度(TD3)强化学习算法构建车辆运动规划模型,综合考虑周围车辆行驶意图、驾驶风格、交互风险以及自车舒适性等因素设计状态空间和奖励函数以增强对动态环境的理解;通过延迟策略更新和平滑目标策略提高算法稳定性,实时输出期望加速度.实验结果表明,所提运动规划算法能够根据周围车辆的行驶意图实时感知潜在的交互风险,生成的运动规划策略满足通行效率、安全性和舒适性要求,且对不同风格的周围车辆和密集交互场景均有良好的适应能力,不同场景下成功率均高于92.1%.

无信号交叉口网联车辆协同碰撞预警研究进展

为明晰无信号交叉口网联车辆协同碰撞预警研究的局限性及发展方向,系统梳理了协作式交叉口碰撞预警(CICW)的研究进展。首先,分类梳理了现有交叉口行车冲突检测方法的优势与不足;其次,总结了不同预警级别、机制和模式的适用性;再次,归纳了CICW有效性及安全性评价指标,对比了仿真、实车以及虚实融合测试的技术特征;然后,分析了驾驶人不确定性与通信不可靠对CICW的影响及优化思路;最后,对CICW的发展方向进行了展望。结果表明:行车风险场模型是解决现有CICW冲突检测方法中综合交通风险、冲突严重程度表征问题的可行方案,但仍需进一步研究适当的环境参数、风险指标及阈值的设定;CICW应用场景下的驾驶人驾驶特征的建模、预测和在线识别,以及CICW预警模式的自适应构建是设计可靠有效CICW应用的可行解决思路;实现对CICW的全方面客观评估,有赖于研究搭建综合评价机制及大规模试验平台;车联网通信不可靠严重影响CICW的有效性,需要进一步研究信道拥塞控制机制与基于通信故障/失效预测的CICW容错机制。

货运停车场出口与信号交叉口合理间距计算及拥堵改善措施

货运停车场出口与相邻信号交叉口距离过短容易造成主路的交通堵塞与货车的出行困难,该问题在物流园区出入口等货车占比较大的接入口也十分常见。为探究并减小货运停车场出口出行车辆对主路交通的影响,运用排队理论,参考无信号T型交叉口交通特征,建立货运停车场出入口与相邻信号交叉口合理距离计算模型,模型考虑货车车身长度、转弯半径等货车特征,对货车占比较大的接入口有更好的适用性。在实际场景中评价出入口与相邻信号交叉口距离的合理性,并对模型有效性进行验证,结果表明:构建模型的评价结果与场景实际情况均较为吻合,且能够较好地计算出货运停车场出口与相邻信号交叉口合理距离,实际场景中不能满足合理距离要求的货运停车场出口常出现货车出行困难,主路交通拥堵等不良交通状况。研究针对实际场景中出现的不良交通状况提出了相应改善措施。研究成果可为货运停车场出口接入管理提供理论指导。

信号交叉口跟驰模型及其参数标定研究

为了更好地运用跟驰模型描述车辆在信号交叉口的通行过程,提出一种考虑信号灯变化对车流瞬时冲击的交叉口全速度差和加速度(full velocity difference and acceleration at intersection,FVDA-I)模型,并根据车辆轨迹数据标定了跟驰模型参数。首先,构建位置-时间临界轨迹来判断车辆能否在绿灯时间内通过交叉口,并提出转弯车辆优化速度。然后,使用S-G滤波器对车辆位置进行平滑拟合,结合期望最大化(expectation maximum,EM)算法标定模型参数。最后,运用FVDA-I模型估计车辆在交叉口的通行时间以验证模型的有效性。仿真结果表明:相较于改进全速度差(full velocity difference,FVD)模型,FVDA-I模型具有头车启动舒适缓慢、跟随车辆启动快、车队总通行时间短的特点,通行效率提高了11.3%,车辆的通行时间与实际采样轨迹的估计时间对比误差小于10%。

基于VISSIM仿真的城市信号交叉口优化设计

信号交叉口是限制车流消散的主要瓶颈,是导致城市道路交通拥堵的主要节点,对其优化设计逐渐成为研究热点。针对南京市中央路-湖南路交叉口存在的转弯半径过小、交通流量饱和、路口间距过短等问题,提出渠化车道、增加禁止掉头标志、增加相邻路口右转信号控制、增加相邻路口相位的优化方案,运用韦伯斯特模型计算各相位的信号配时方案,使用VISSIM仿真软件对设计方案实施前后的效果进行对比。结果表明:实施优化方案后,平均排队长度由12.96 m减少为11.3 m,减少12.81%;车辆平均延误由44.36 s减少到39.48 s,减少11%;平均停车次数由1.15次减少到0.96次,减少16.52%。对南京市中央路-湖南路交叉口提出的优化方案是合理的、有效的,研究结果对方案落地实施具有指导作用。

公路无信号交叉口行人过街主动安全预警技术研究应用

农村公路的本质决定了其接入干线公路存在“点多、面广、分布散”的特征。而现状交叉口普遍存在视认性差、视距不足、缺乏接入管理和交通管制、安全设施不完善、交通参与者安全意识相对薄弱、交通行为的盲目性和随意性大等问题,给道路交通安全埋下了安全隐患,一直是农村公路交通安全管理中的痛点和难点。近年来,针对农村公路交叉口警示的建设越来越多,管理的投入也越来越大,但很多都是常规的静态警示功能。传统静态防范手段无法感知判断道路交通参与者的运行信息,仅通过静态信息放大的方式往往会给驾驶员带来信息疲劳,无法达到及时提醒的目的。文章通过利用智能感知、计算机等技术,研究开发公路无信号交叉口行人过街主动安全预警技术,对交叉口的人、车进行主动探测、提前预警,提高交叉口的交通安全。

信号交叉口直行非机动车膨胀特性分析与风险评估

随着信号交叉口的非机动车流量激增,非机动车通过交叉口时的膨胀特性也进一步凸显。针对该现象所带来的冲突问题,在分析非机动车膨胀特性的基础上,提出信号交叉口直行非机动车冲突风险实时评估方法。选取天津市4个典型城市交叉口,通过视频分析软件,获取非机动车的行驶行为数据,分析膨胀特性下直行非机动车行驶行为特征。在此基础上,通过K-means聚类分析将直行非机动车的行驶区域划分为释放区、膨胀区和汇入区这3个区域。构建以直行非机动车不同行驶区域为一级指标,不同区域内的行驶行为特征为二级指标的信号交叉口直行非机动车冲突风险评价体系,提出基于改进熵权法的非机动车冲突风险熵计算方法。以天津市围堤道交叉口为例进行风险评估,结果表明,其冲突风险主要集中于车辆超车与并行行为频发的地带,风险点变化和分布与车辆膨胀过程中风险变化趋势一致,可以为信号交叉口非机动车冲突风险研究提供一定的参考。

相邻无信号交叉口车辆协同调度方法研究

随着车辆拥堵现象日益严重,如何提高交叉口的通行效率已经得到学术界的广泛关注。为充分地利用交叉口有限的物理空间资源,提出了一种相邻无信号交叉口车辆协同调度方法。首先,将交叉口划分为互不相交的物理空间资源,进而把交叉口车辆通行控制问题转化成资源调度问题。然后,基于Petri网构建了一个交叉口资源调度模型。为了避免车辆相撞,模型要求同一物理空间资源在同一时刻只能被一辆车占用。实验结果表明:到达率较低时,与采用传统信号灯的控制方式相比,无信号控制方式能有效提高通行效率;到达率较高时,交叉口发生拥堵。但与无协同的控制模式相比,相邻交叉口协同控制模式可以更好地缓解拥堵现象。

信号交叉口右转渠化岛区域非机动车过街冲突

为科学评价信号交叉口右转渠化岛设置给非机动车过街带来的交通安全风险,实地采集了南昌市5个信号交叉口的视频,并提取了各交叉口右转渠化岛区域机非冲突数据、交叉口几何设计特征、交叉口渠化方式以及交通流特性等数据;采用改进型距离碰撞时间(time to collision,TTC)对交通冲突进行判定,共得到304起冲突事件;基于贝叶斯方法构建了考虑不同交叉口间异质性的随机效应冲突模型,对比了固定效应与随机效应负二项模型的拟合优度并分析了显著影响因素;基于随机效应模型,确定了期望机非冲突数计算公式,绘制了不同交通流情况下信号交叉口渠化岛设置标准曲线并提供了案例说明。研究表明:相比于固定效应模型,随机效应模型对机非冲突有更好的拟合效果;相比于无渠化岛交叉口,软渠化岛和硬渠化岛的设置会导致交通冲突分别增加38%和61.4%;右转机动车交通量、过街非机动车交通量和非机动车违法行驶数量每增加1%,将导致机非冲突分别增加0.85%、0.44%和0.18%;右转机动车平均速度每增加1%,将导致机非冲突减少2.5%。研究成果为定量化分析交通冲突影响要素提供了有效思路,可为右转渠化岛交通设计提供理论支撑。

基于实时数据的信号交叉口评价指标模型优化研究——基于上海市浦东世纪公园周边区域的实证研究

基于实时采集的信号控制交叉口进口道运行数据,分析交叉口评价指标数学模型的准确性。通过对模型参数与指标误差的拟合关系来优化高饱和度下的数学模型,并使用不同路口的真实数据进行验证,旨在提高信号控制交叉口的评价模型精度,为智慧交通研判中的信号控制方案优化工作提供数据参考。

公路隧道出口与信号交叉口最小净距及改善措施分析

公路隧道出口与信号交叉口的最小间距与工程规模、行车安全等密切相关,而国内现行规范对其未做具体规定。文章将公路隧道出口与信号交叉口间的净距分为5段,并基于道路纵坡对停车视距进行修正,得出各设计速度下对应的停车视距和最小净距,最后针对条件受限情况提出改善措施,计算结果及措施可供类似工程项目设计参考与借鉴。

公路交通指南标记对信号交叉口饱和流速的影响研究

探讨公路交通指南标记对信号交叉口饱和流速的影响。研究人员采用了调整因子模型,通过对多个交叉口的实际交通流数据进行观测和分析,对不同类型指南标记,在交叉口流速中的差异进行研究,并考虑不同转向角情境下的影响。通过对交叉口饱和流速的模拟和对比分析,研究人员得出结论:某些特定类型的指南标记对流速产生显著影响,可能导致饱和流率的提高或降低。同时,转向角度对指南标记的影响存在一定的规律,研究发现在某些角度下,指南标记对流速的调节效果更为显著。对优化信号交叉口设计、提高交叉口通行效率具有重要意义,为交通规划者提供了实用的指导,有助于合理设置公路交通指南标记,以最大程度地提升交叉口的运行效率。

车路协同无信号交叉口的矩形冲突检测及消解

针对车路协同环境下的冲突问题,建立了以系统反应时间代替驾驶员反应时间的自动驾驶车辆制动距离模型,以此作为安全距离改进了矩形冲突检测模型,并根据轨迹优化的研究思路,提出了以矩形冲突检测模型为基础的冲突消解算法,对非通行优先权车辆进行速度引导,避免车辆冲突。在车联网开源框架Veins的基础上,将交通仿真器SUMO和网络仿真器OMNeT++双向耦合,并对冲突检测模型与消解模型进行验证。仿真结果显示,该冲突检测及消解模型具有可行性,与传统无信号交叉口四路停车让行规则相比,模型中的速度引导方案能减少合流冲突车辆8.6%的平均行驶时间,减少交叉冲突车辆8.3%的平均行驶时间;合流冲突和交叉冲突中车辆的平均速度分别提高了61.4%和105.0%。在实际应用中,冲突消解模型可以为不同速度范围内的自动驾驶车辆提供速度参考,降低无信号交叉口车辆发生碰撞的概率,提高无信号交叉口的通行效率。

两相位信号交叉口直左机动车冲突特性研究

为更好研究交叉口冲突特性,以两相位信号控制交叉口发生冲突频率较高的直左冲突为研究对象,对长春市典型的两相位交叉口进行数据的采集和定量分析,以冲突率和冲突数为指标表征冲突特性,建立直左冲突中左转车占比与冲突率模型和左转车辆数、对向直行车辆数与冲突数模型。结论表明,左转车和对向直行车对冲突数有明显影响,左转车辆数越多,产生冲突的数量越多。研究结果可为两相位交叉口的渠化与信号配时优化提供参考。