基于车路协同交叉口两难区保护控制方法研究

发布时间：2020-08-27 08:19

【摘要】：为了探究车辆行驶行为对两难区分布的影响,本文通过视频观测实验,将最易陷入两难区的首停车与末行车作为研究对象,获取车辆的行驶轨迹,进一步提取车辆黄灯启亮时的速度、至停止线的距离、加速度、减速度、反应时间等车辆行驶参数并对其进行描述性统计分析与样本总体分布拟合分析。通过对比首停车与末行车的行驶速度、与车辆至停止线距离是否存在显著性差异,得出速度与距离要素对车辆行驶决策及行为可能存在一定影响的推论。为建立包含车辆行驶行为因素的动态两难区边界模型,首先提出与两难区边界模型中的关键车辆行驶参数反应时间、加速度、减速度,相关的影响因素。通过实验观测与分析将车辆运行速度、车辆至停止线距离、车辆运行至停止线所需时间作为影响反应时间、加速度、减速度的假定相关因素,并分别建立了反应时间、加速度、减速度与上述因素相关的假设。通过提取的车辆行驶行为数据对提出的假设进行验证,表明车辆运行速度是所有假设因素中,唯一对车辆行驶参数有显著影响的因素。基于速度对反应时间、加速度、减速度有显著性影响的结论,利用曲线拟合回归,分别建立速度与反应时间、减速度、加速度的数学关系模型,并对模型进行误差验证分析。最后,通过对车辆最大安全通过距离与最小安全停车距离进行分析建模,利用两难区形成机理确立了动态两难区边界模型。在动态两难区模型与车路协同系统技术的基础上,提出了针对个体车辆的两难区问题的保护控制算法,包括对车辆的行驶轨迹判断方法、车辆规避两难区的引导算法、以及针对陷入两难区车辆的动态延长绿灯时间保护算法。最后,通过对VISSIM中的车辆行驶参数、信号配时、车辆输入等实验参数,依据实验数据分别予以标定,模拟非车路协同环境下的平峰时段、与高峰时段交通运行状态。同时,通过PYTHON编程实现模拟内置两难区保护控制算法的车路协同环境并通过对比平峰时段与高峰时段,红灯启亮后车辆仍位于交叉口的数目,可以得出基于车路协同环境与动态两难区提出的保护方法,能够显著降低车辆陷入两难区的概率,并且平峰时段的保护效用大于高峰时段的结论。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U491.23
【图文】：

示意图,示意图,交叉口,车辆

两难区定义1960 年 Gazis，Herman 以及 Maradudin[5]等国外学者发现并正式提出了交区域（以下简称两难区）的概念。自此两难区问题作为影响交叉口运行安大议题开始受到研究人员的重视[6,7,8]。车辆在交叉口某个区域内黄灯启亮时，驾驶员即无法顺利驶过交叉口，又全舒适的停车，这个区域被称为第一类两难区[9]。第一类两难区的分布范围与车辆能够安全停下的最小距离ox 与车辆在黄灯能够通过的最大距离cx 相关。当 >o cx x 时如图 1-1 所示，位于该区域的车辆在黄灯时间间隔无法安全口同时又无法安全停车，从而形成了第一类两难区。

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图 1-2 选择区示意图选择区的车辆理论上既具备安全停车，又具备驶过交叉口的条件可以消除了两难区对车辆产生的风险。实际上位于选择区的车辆为面对黄灯时，产生驾驶决策选择的犹豫，形成一种决策困境。样会增加车辆形成侧向碰撞和追尾的概率[16]。4 年 Parsonson[17]正式提出了第二类两难区的概念（又称犹豫区）

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图 2-1 实验路段示意图.2 观测实验准备第一步，实验器材准备，由于实验通过视频录制的方式采集数据，提前实验器材包括：1) 摄像机(SONY)，一台；2) 摄像机三脚架，一副；3) 卷尺（5 米），一个；4) 粉笔，2 盒。第二步，由于实验数据的采集需要通过视频回放观察车辆轨迹，并对车中移动的距离进行测量，因此在选定交叉口通过标定参考点的方式实现辆移动距离与现实距离的换算。标定参考点的方法是在视频采集前，利备的粉笔在道路两侧的路缘石上以停止线为起点，沿进口道每隔五米标考点，即在距离停止线 5m，10m，15m…的位置标定参考点，延伸至进

【参考文献】