多车道高速合流区车辆换道识别及轨迹分析

为了提高多车道高速公路合流交织区交通安全,研究车辆换道轨迹特征并识别换道意图。首先,利用无人机采集目标区域为单向两条车道以上的高速公路合流区域车辆自然状态下运行轨迹视频,经Tracker运动学轨迹软件提取每条轨迹的时间和位置等信息,获取车辆行驶轨迹,累计获得自然驾驶轨迹数,并且根据车头时距、车速、加速度数据得到跟驰和换道片段,并对两类驾驶行为的时长和距离分布进行了分析,得到车辆换道轨迹片段数据。其次,结合车辆速度、加速度和变加速度,通过K-means++聚类将驾驶风格分为“常规型”、“激进型”和“保守型”3种,确定了用随机森林模型对不同风格的驾驶人轨迹进行了识别,进而选取基于XGBoost,LightGBM两者的Stacking融合模型对车辆换道意图进行了识别。最后,构建机器学习CNN-LSTM模型进行轨迹的预测模型。结果表明:采用K-means++将驾驶风格聚类为3类模型的综合效果最优,选定其聚类结果为轨迹片段驾驶风格标签值,随机森林的准确率较好,选用Stacking融合模型的准确率适用于驾驶轨迹识别,从换道轨迹的预测准确角度判定R2处于0.62水平,并且当时间窗为2 s时,模型对预测换道轨迹能做出较为准确的预测;研究实现了通过驾驶行为识别预测轨迹,为实现车辆的实时碰撞风险识别应用提供理论基础,同时可以优化自动驾驶车辆的行驶轨迹,提高高速公路入口复杂交通流状态下的安全性。

公路大件运输空间可通行性评价方法

为提高公路大件运输安全性,有效评估公路大件运输的空间可通行性,融合查表、建模计算和仿真评价3种方法,提出公路大件运输空间可通行性评价方法。按照大件运输车辆典型的组合类型,以牵引车+长轴距挂车和牵引车+多轴多轮液压挂车2类挂车组合为研究对象,通过分析大件运输车辆的类型、转向原理及扫空空间、失效形式等影响因素,分别建立大件运输通行公路的平曲线、竖曲线可通行性评价模型和评价标准,计算满足公路大件运输空间可通行性的理论扫空宽度。同时,利用Auto TURN软件创建大件运输车辆通行环境,进行车辆转弯路径模拟仿真,获得大件运输车辆通行时的外廓安全轨迹最大宽度。依据大件运输车辆的宽度范围,将大件运输车辆外廓尺寸界定为5级,并对比分析了理论计算的扫空宽度和仿真模拟的外廓安全轨迹最大宽度的误差,根据公路技术指标极限值和满足大件运输车辆空间可通行性条件的车辆外廓尺寸阈值,反向计算出满足不同等级的大件运输车辆的推荐的空间可通行公路集。结果表明:平曲线和竖曲线可通行性理论计算与仿真模拟的误差均处于可接受范围内,提出的公路大件运输空间可通行性评价方法较为科学有效。

基于Vissim建模的高速公路作业区混合车辆上游过渡区空间安全性研究

为探究高速公路养护作业区的上游过渡区内部空间风险分布,基于Vissim建模的仿真建模分析方法,提出了速度、加速度的3个风险表征指标,风险表征指标分别为速度标准差、客货车速差和向后的加速度均值。针对三车道过渡至双车道和双车道过渡至单车道2种占道施工形式,分别设计了相应的数据采集断面位置,并收集和整理了在不同运行速度和货车率下的仿真试验数据。进而对风险表征指标进行了最大值化、无量纲化处理,对指标进行加权计算得到了综合评价得分指标。为研究货车率变化对于风险分布的影响趋势,提出了采用均值和平均标准偏差统计参数来表征整体分布和波动情况。试验结果表明:伴随着上游过渡区运行速度的增加,风险集中断面的位置逐渐从上游过渡区入口断面位置向出口断面位置转移,其中占道施工形式为双车道过渡至单车道时移动趋势更加显著;伴随着货车率的增加,综合评价指标的整体分布和波动情况会受到运行速度和占道施工形式的影响,其变化总体呈现出增加-降低-增加的趋势。研究成果可以为高速公路的养护作业上游过渡区的施工策略制订和防护方式选择提供参考,从而降低上游过渡区的作业风险。

高速公路隧道侧向宽度对大型车驾驶负荷的影响

高速公路主线向隧道过渡时,侧向宽度的压缩变化会造成驾驶人心理紧张等不良反应。为了研究高速公路隧道侧向宽度对大型车驾驶人的影响,设置了3种隧道右侧侧向宽度方案,利用眼动仪、心电仪等仪器在某高速试验场隧道进行实车试验,采集了30名被试人在不同隧道侧向宽度下的心率、动态视觉性能等数据。运用数理统计方法分析了不同方案下驾驶人心率均值、心率增长率、平均注视持续时间及平均扫视持续时间等指标的差异性变化。以心率均值及平均注视持续时间作为驾驶负荷的表征指标,统计分析了隧道不同侧向宽度下驾驶负荷的变化规律。结果表明:通过增加高速公路隧道右侧侧向宽度,可有效改善大型车驾驶人的心理负荷和视觉负荷,特别是在隧道出入口段,驾驶人心率指标明显下降;右侧侧向宽度从1.25 m增加至1.50 m时,驾驶人心率均值下降9.3%,平均注视持续时间下降9.8%;右侧侧向宽度从1.25 m增加至1.75 m时,驾驶人心率均值下降8.9%,平均注视持续时间下降10.8%;右侧侧向宽度从1.50 m增加至1.75 m时,驾驶人的驾驶负荷无显著差异;3种方案中,右侧侧向宽度为1.50 m时驾驶人心理负荷最小且更为稳定,视觉负荷也较小。