基于熟悉度的人机混驾交通流车辆换道模型构建

网联自动驾驶车辆(Connected and Autonomous Vehicles,CAV)与普通车辆(Human-driven Vehicles,HV)的车辆性能、驾驶行为均有较大差异,考虑HV驾驶员对CAV的熟悉度与CAV驾驶协同行为,构建人机混驾交通流换道模型,可更准确地反映CAV混入对宏观交通流的影响,对人机混驾交通流管理意义重大.本文引入额外车间距离参数量化HV驾驶员对CAV的心理反应,改进Gipps安全距离模型,并计算不同目标车道车辆类型下车辆换道最小安全间隙;考虑CAV协同驾驶行为将换道场景分为目标车道空间条件满足换道要求时的自由换道与空间条件不满足换道要求时的协同换道;应用元胞自动机(Cellular Automata,CA)理论构建人机混驾环境下基于HV驾驶员熟悉度与CAV驾驶协同行为的车辆换道行为模型;结合Matlab进行换道场景仿真以验证所建模型有效性,并分析CAV混入对道路交通流速度波动的影响.研究结果表明:考虑驾驶员熟悉度情况下,道路最大流量较传统模型平均降低1.32%,在CAV渗透率P=0.6时降低3.31%;同时CAV的协同驾驶行为可以显著提高道路最大流量,最大流量的提升比例随CAV渗透率的增大而不断增高,渗透率P=1时,纯CAV交通流环境下最大流量提升约10.49%;CAV的混入能够有效降低交通流速度波动,车辆密度40 veh/(km·ln)状态下,CAV渗透率P>0.8时交通流速度波动平均值较纯HV交通流降低28%以上.

智能车辆自由换道模型研究

针对传统的车辆换道模型在换道过程中存在着侧向加速度过大或产生跃变、轨迹曲率不连续以及换道过程起始时刻侧向加速度不为零的问题,以四段式车道变换理论为基础,提出一种新的车辆自由换道轨迹函数,并引入B样条理论对换道轨迹进行再规划,进而建立一种新的高速公路车辆自由换道模型。该模型能够较好的解决传统车道变换模型存在的上述缺陷。给定车辆换道轨迹性能评价参数,利用Matlab仿真计算得到新模型产生的换道轨迹,并与另外两种换道模型产生的轨迹进行对比分析。分析结果验证了该模型的正确性及有效性。

基于动态重复博弈的车辆换道模型

在对车辆换道行为分析的基础上,提出了一种应用动态重复博弈原理建立车辆换道模型的方法,对每个阶段车辆的博弈过程以及车辆行为策略进行了描述,并利用速度期望的值作为车辆不同行为决策概率,在此基础上,考虑影响车辆速度期望的各个因素来对车辆速度期望的获得进行了分析。通过对不同交通流条件下实际调查的车辆换道次数与仿真值进行比较,表明了所提出模型的有效性。

交通流微观仿真中的换道模型

通过分析车辆换道时车辆之间的竞争与合作关系 ,结合多智能体系统 ,提出一种新的换道模型。

车路协同下基于行车指引的改进STCA双车道换道模型

为提供一种车路协同交通环境可采用的换道规则,提出了一种基于行车指引的改进STCA双车道换道模型STCA-M.首先,对车路协同交通环境中的车辆间关系进行分析,根据位置、速度、加速度等需交互的基本信息构造了威胁评价函数;其次,根据动态安全距离和路段实时拥堵状态建立双车道车辆行车指引函数,提供诱导车速和换道指引.最后,在数值分析中,分别与STCA、STCA-I、STCA-S模型以及混合双车道交通流模型在不同车辆密度下的平均速度、平均流量、换道频率以及时空斑图进行对比.结果表明,STCA-M模型的换道频率较STCA-S模型提高了约6.91%,最大平均流量较STCA-I和STCA-S模型分别提高了约21.21%和7.28%.车路协同下的协同换道模型STCA-M能够有效调节双车道路段微观交通对象的运动趋势,提高车辆换道和道路使用效率.

微观交通仿真的安全换道模型研究

换道模型对车辆换道过程模拟的精确程度直接影响着微观交通仿真的精度。以往的微观交通仿真系统采用匀加速度的换道模型,无法模拟车辆实施换道动态调整纵向加速度的行为。该文分析了换道过程中车辆间的相互影响,将换道过程分为4个独立的阶段,并允许车辆在不同阶段使用不同的纵向加速度。通过分析由环境参数导致的各阶段时间顺序的变化,提出了通用的安全换道模型,并给出换道自适应加速度的约束表达式。仿真结果显示,该模型能提高微观交通仿真系统的精度,并提供更准确的安全换道距离,换道成功率更高。

考虑与跟驰模型结合的自由换道模型及仿真

考虑跟驰过程与换道过程的结合,在车辆换道过程的具体实施过程中引入跟驰模型,以全速度差模型为基础,对换道过程中的换道加速度进行确定,并通过对天津市视频录像换道时间的统计分析,建立了换道距离与换道时车头偏角之间的关系.最后利用Netlogo平台对模型进行了实现与仿真分析,结果表明:该模型很好地体现了实际换道的特点.

基于模糊推理的驾驶员换道模型

以换道过程中目标车道跟随车为研究对象,对跟随车与换道车之间的交互行为进行分析,采用模糊推理技术进行建模;选取相对间距、相对速度、最迟换道距离、驾驶员性格等作为模糊推理系统输入变量,换道支持度为输出,构造3类不同换道方式的模糊规则,建立基于模糊推理的车辆换道模型。结果表明:根据模糊推理的特点设计的换道模型能够反映车辆驾驶行为的自主特性;通过改变交通流密度进行数值模拟分析发现,相比于强制换道和对称双车道元胞自动机模型,协作换道模糊推理模型提高了整个路段的交通流平均速度,减少了路段交通拥挤。

任意性换道模型的比较与选择

与跟驰行为相比,换道行为需要考虑的车辆更多,司机的决策过程更加复杂,也更难于描述,目前跟驰模型的研究已趋于成熟,而换道模型的研究则相对滞后.首先对应用较多的几种任意性换道模型进行简单综述,然后从多个角度对其进行比较,并给出了换道模型的选择原则,最后还对这一研究进行了展望.期望能对换道模型的选择、改进等相关研究起到一定的参考和借鉴作用.

基于元胞自动机的强制换道模型研究

介绍了元胞自动机的原理及其在换道模型建立中的应用。用模糊控制原理模拟车道变换过程中的判断过程,分析现有的模糊控制强制换道模型的不足之处,考虑到实际交通情况的多样性,提出了更为细致的基于元胞自动机的强制换道模型,并验证了新模型更能符合现实情形。

基于安全及人为因素的高速公路换道模型设计

合理的超车换道模型设计是提高高速公路路段运载能力的重要途径。本文在基于安全因素及左右均可变道的条件下先后对经典的基于流体动力学的换道模型进行优化。在基于安全因素的优化过程中,通行能力饱和度在接近0.9左右仍能提高约3.36%;在引入左右均可换道规则后,通行能力饱和度进一步提高了2.54%。随后的基于统计的模型有效性检验表明两个优化的模型置信度达95%以上。

基于元胞自动机的竞争型换道模型

为研究车辆在换道过程中存在的互不相让、相互竞争的现象,运用元胞自动机理论,提出一种竞争型的换道模型。首先,将换道分为换道需求判断和换道实施过程两部分;然后,在需求判断中引入邻车道速度累积优势,在换道实施过程中引入竞争程度定义换道新规则;最后,在不同交通密度下对竞争换道模型进行仿真,并与自由换道和协作换道进行对比分析。结果表明:不同密度下协作换道模型得到的车流量和车辆平均速度均高于其他换道模型;在一定密度范围内,竞争换道得到的车流量和车辆速度比自由换道高;但当密度较高时,竞争换道对车辆的速度以及交通密度可能产生负面影响。这说明协作换道能提高车辆速度,有效缓解交通阻塞;而竞争换道对车辆速度的提升不明显,并且采用竞争换道对交通流有影响,有时可能会降低道路的通行能力。

基于VanetMobiSim/NS-2的车辆换道模型仿真

高速公路上驾驶人换道行为容易导致车辆碰撞事故。利用车载自组网(Vanet)车车通信提醒驾驶人在换道过程中可能遇到的危险,但在真实环境中测试车载自组网难度大,代价高。Vanet-MobiSim和NS-2分别是优秀的交通、网络仿真器,两者联合可以为车载自组网提供真实可靠的微观仿真平台。文中结合开源的VanetMobiSim中的智能驾驶人换道模型——IDM_LC设计Vanet环境下的车辆换道模型,仿真产生不同车密度、车道数下的移动车辆Trace文件。将Trace文件导入开源的NS-2中进行仿真分析。结果表明,采用VanetMobiSim/NS-2联合仿真平台可以很好的模拟设计的不同情景下的车辆换道模型,车辆换道时的车车通信将使得车辆换道效率和安全性都得到提高。

微观交通仿真中换道模型的研究综述

与跟车行为相比,换道行为需要考虑的车辆更多,司机的决策过程更加复杂,也更难于描述,目前跟车模型的研究已趋于成熟,而换道模型的研究则相对滞后。针对多数交通仿真系统存在的算法内核封装性和保密性问题,对当前应用较多的几种换道模型进行了综述,介绍了几种模型的构建思想和算法,对这些模型的优缺点进行了评述和展望。期望能对换车道模型研究的深入化和精准化起到一定的参考和借鉴作用。

基于换道模型的高速公路隧道出口与主线分流点最小净距研究

通过对现有净距计算方法的讨论,提出了隧道出口与主线分流点最小净距的定义,并探究净距的组成部分。通过分析主线分流的构造形式、车道数对净距的影响,并基于明适应、标志视认、驾驶人的判断、换道和确认距离对净距的影响,根据换道模型建立了最不利情况下隧道出口与主线分流点的最小净距计算模型,提出了推荐值,并利用VISSIM对模型的合理性进行验证。研究结果表明:随着设计速度和车道数的增加,隧道出口与主线分流点的最小净距均增大;设置大型车专用匝道对于减小隧道出口与主线分流点的最小净距作用不明显。

考虑不同驾驶员类型左转车道右置的换道模型

实际中存在左转非常规设置的交叉口,针对其换道频繁,明显区别于常规左转设置的换道的交通现象,提出一种考虑驾驶员类型的基于元胞自动机的强制换道模型。将驾驶员类型划分为五类,针对驾驶员在越接近实线区域时换道压力越大的情况,研究不同类型的驾驶员在不同的情况下所表现出的不同行为。结果表明,在整个路段上,谨慎型驾驶员在平均车速的变化上较为稳定,判定系数R^(2)为99.2%;激进型驾驶员在停车率的变化上较为稳定,判定系数为99.6%。

高速公路弯道路段车辆紧急避撞安全换道模型

针对高速公路弯道路段安全换道问题,本文中基于侧向速度正态分布拟合方法,建立了考虑人车路相互作用的高速公路弯道路段车辆紧急避撞安全换道模型,并依据车辆安全避撞位置关系,提出了车辆弯道换道的安全性约束条件,获得了车辆制动换道方式下的车辆最小避撞安全距离。通过与传统模型和2自由度车辆动力学模型仿真对比,结果表明,该模型能较准确地描述车辆弯道路段换道运动轨迹和计算车辆避撞最小安全距离。车辆弯道避撞安全换道模型充分考虑了人、车、路之间的协同关系,为智能车辆与辅助驾驶的研究提供了参考。

微观交通仿真中的选择性换道模型研究

利用Agent理论对实际交通流中的选择性换道行为进行了模型的构建。从微观层次上分析了选择性换道需求产生的机理,提出了一种基于车道行驶满意度的综合评价法。通过对实际车辆单元换道轨迹的观测与换道执行时间的统计分析,建立了车辆换道转角与车速的函数关系。最后利用单个Agent包装类在VC.NET平台上实现了此模型。

基于元胞自动机的激进型驾驶行为换道模型

为研究实际高速路激进型驾驶行为对交通流的影响,对NGSIM中80号州际公路(I80)数据进行分析。通过对数据中车头间距、车辆换道等参数的分析,提出了针对激进型驾驶行为的换道模型。运用元胞自动机,在单车道VDR模型和双车道STCA模型基础之上采用动态换道概率并建立了ISTCA模型。通过对不同道路密度条件下换道行为进行模拟仿真,并与STCA模型进行对比分析。仿真分析表明,在一定密度范围内,ISTCA模型能有效提高道路的通行能力。

交叉口车辆跟驰换道模型构建及仿真

为了提高城市交叉口的通行能力、保障交通安全、研究车辆行驶规律,提出了一种新的与跟驰结合的换道概率实时判断模型。首先,从车辆运行状态出发,将交叉口车辆行驶过程分为跟驰-换道-再跟驰3个阶段;然后,在全速差跟驰模型(Full Velocity Difference Model,简称FVD模型)的基础上,将跟驰与换道模型相结合,根据3阶段建立换道概率模型,并利用实测数据进行参数标定;最后,通过模拟仿真交叉口路段,对模型影响因素进行分析。仿真结果显示,在靠近交叉口停车线过程中,车流速度浮动会趋于平稳;当离交叉口停车线距离、车辆分布情况均相同时,相同道路环境下,前方车辆中大型车辆的比例越高,车辆换道概率越大,大型车辆比例上升20%,车辆换道概率上升3%;当前方大车比例、车辆分布情况相同时,离停车线距离增加100m,车辆换道概率增加10%。这符合实际运行中车辆运行规律,可为探究其他影响因素提供参考。