【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,車(chē)輛保有率增加,道路上的車(chē)輛之間的干擾增大,由此帶來(lái)的交通擁堵、事故頻發(fā)等問(wèn)題日益嚴(yán)重。跟馳和換道是車(chē)輛的兩種基本行為,其中車(chē)道變換的影響因素眾多、產(chǎn)生過(guò)程復(fù)雜,執(zhí)行過(guò)程中容易造成擁堵和交通流的局部紊流,進(jìn)而降低交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率。因此,有必要研究車(chē)道變換及換道過(guò)程中多車(chē)之間的交互特點(diǎn),從理論上掌握換道過(guò)程中多車(chē)之間的交互作用,為駕駛員決策和交通管控提供依據(jù),從而降低多車(chē)之間的相互干擾,提高交通系統(tǒng)運(yùn)行效率。本文首先介紹了車(chē)道變換的分類(lèi)及換道影響因素,分別描述了自由換道和強(qiáng)制換道的換道意圖產(chǎn)生過(guò)程。通過(guò)視頻數(shù)據(jù)獲取交通量、交通流密度,從宏觀因素的角度,分析了車(chē)道密度差、交通流平均速度對(duì)換道次數(shù)的影響;利用P3-DT北斗高精度定位測(cè)向機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)車(chē)換道實(shí)驗(yàn),獲取實(shí)驗(yàn)車(chē)瞬時(shí)車(chē)速、位置坐標(biāo)數(shù)據(jù),從微觀因素的角度,分析了車(chē)頭時(shí)距、速度差對(duì)換道時(shí)間的影響。然后分析了車(chē)輛在道路上行駛時(shí),多車(chē)之間的相互影響、博弈作用,類(lèi)比勢(shì)能場(chǎng)原理,提出了多車(chē)交互區(qū)域的概念,將車(chē)道變換的決策、換道車(chē)與周?chē)?chē)交互時(shí)的車(chē)速變化歸結(jié)為多車(chē)交互區(qū)域重疊面積的函數(shù)。結(jié)合元胞自動(dòng)機(jī)的更新規(guī)則,建立多車(chē)交互換道模型,將車(chē)輛的交互行為與交互區(qū)域重疊面積相關(guān)聯(lián),定量描述了交互車(chē)輛的速度變化。最后,在MATLAB R2014a環(huán)境下編寫(xiě)程序,在不同初始車(chē)速、不同初始車(chē)輛數(shù)下,模擬了換道次數(shù)與仿真時(shí)長(zhǎng)的關(guān)系,并將仿真程序輸出的結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了模型的有效性。通過(guò)本文的研究,得出了換道過(guò)程中,換道車(chē)與周?chē)换ボ?chē)輛的速度變化情況,并給出了目標(biāo)車(chē)道后車(chē)減速或變道避讓概率。模型中的部分參數(shù),依據(jù)城市主干路視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行了標(biāo)定,對(duì)于相同等級(jí)的其他城市道路亦有參考意義。本文研究成果可為交通管理部門(mén)制定相關(guān)措施提供理論依據(jù),也可以為車(chē)輛輔助駕駛、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、多車(chē)駕駛模擬器的開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持。
【圖文】：

第 2 章 換道車(chē)輛行為分析與實(shí)驗(yàn)車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中，，在滿(mǎn)足一定條件時(shí)會(huì)發(fā)生換道行為。換道車(chē)輛對(duì)周?chē)?chē)輛產(chǎn)生影響，造成交通流的局部擾動(dòng)，不恰當(dāng)?shù)膿Q道行為可能會(huì)造成交通擁堵。因此，進(jìn)行換道行為的影響，需先分析車(chē)輛的換道特征及其在多車(chē)交互下的演變規(guī)律。本章結(jié)合實(shí)驗(yàn)調(diào)查數(shù)據(jù)分析換道的過(guò)程、分類(lèi)及影響因素，是建立多車(chē)交互換道模型的基礎(chǔ)。2.1 換道類(lèi)型及影響因素2.1.1 換道過(guò)程圖 2-1 所示為常見(jiàn)的換道超車(chē)情形，記i 車(chē)為有換道意圖的車(chē)輛（下文稱(chēng)其為目標(biāo)車(chē)輛）， i 1車(chē)為目標(biāo)車(chē)所在車(chē)道（下文稱(chēng)其為當(dāng)前車(chē)道）的前車(chē)， i 1車(chē)為當(dāng)前車(chē)道后車(chē)， j 1車(chē)為目標(biāo)車(chē)完成換道后所在車(chē)道（下文稱(chēng)其為目標(biāo)車(chē)道）上的前車(chē)，j 車(chē)為目標(biāo)車(chē)道上的后車(chē)。目標(biāo)車(chē) i 換道過(guò)程為三個(gè)階段：換道意圖產(chǎn)生、換道決策、換道執(zhí)行。

3）目標(biāo)車(chē)行駛在超車(chē)道，為擺脫后車(chē)加速帶來(lái)的壓力而進(jìn)行換道。判斷自由換道意圖的產(chǎn)生，通常有速度判別法、效用函數(shù)判別法、概率判別法[38]。速度判別法是考慮當(dāng)前車(chē)道前車(chē)的約束，前車(chē)速度低至一定閾值之下時(shí)，目標(biāo)車(chē)產(chǎn)生換道意圖；效益函數(shù)判別法則是以車(chē)輛加速度作為輸入量，計(jì)算目標(biāo)車(chē)道在當(dāng)前車(chē)道和超車(chē)道上的行駛加速度，加速度越高表示行駛效益越高，當(dāng)目標(biāo)車(chē)道的行駛效益與當(dāng)前車(chē)道的行駛效益差值超過(guò)一定的閾值時(shí)，產(chǎn)生換道意圖。概率判別法[40]通過(guò)設(shè)定若干指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)駕駛員在當(dāng)前車(chē)道行駛的滿(mǎn)意程度，滿(mǎn)意程度較低時(shí)，通過(guò)概率分布來(lái)確定車(chē)輛的換道意圖。產(chǎn)生換道意圖后，判斷車(chē)輛是否可以安全進(jìn)行換道，一般有可接受間隙法和安全系數(shù)法�？山邮荛g隙法根據(jù)目標(biāo)車(chē)道前后車(chē)的間距（或車(chē)頭時(shí)距）是否安全來(lái)判斷換道的可行性。安全系數(shù)法則是根據(jù)換道臨界安全間距、車(chē)輛速度、間距等計(jì)算安全系數(shù)，當(dāng)該系數(shù)滿(mǎn)足要求時(shí)，可以進(jìn)行換道。（2）強(qiáng)制換道 強(qiáng)制換道行為是在目標(biāo)車(chē)輛遇到干擾時(shí)為了保持正常的行駛狀態(tài)而不得不采取的換道行為，或接近出入口或目標(biāo)車(chē)道時(shí)，按照交通規(guī)則或線(xiàn)路必須進(jìn)行的換道行為[41]。一般發(fā)生在交叉口轉(zhuǎn)向前、前方車(chē)道變窄或遇到障礙物等情形中。圖 2-2 和圖 2-3 為兩種常見(jiàn)的強(qiáng)制換道的場(chǎng)景。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U491

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6 郭明e

本文編號(hào)：2610838