基于驾驶行为分析的城市道路车辆换道模型研究

发布时间：2020-10-31 20:20

　　 随着国民经济的发展、居民生活水平的提高,有限的道路资源已无法满足日益增长的交通需求,由此产生了交通拥堵、交通事故频发等一系列交通问题,给人们带来诸多不便,同时也严重制约着城市发展。车辆跟驰行为和换道行为是车辆运行的两种基本行为,但车辆换道行为因其运行环境复杂,所涉及的交通因素较多,且执行过程中容易产生交通冲突,引发道路交通事故,从而降低道路交通系统的安全性。因此,有必要明确道路系统中车辆换道行为的动态特性及其对车流运行的影响机理,从而寻找解决措施并加以正确地引导。论文首先系统描述了车辆换道原因和换道基本形式,从驾驶员交通特性、车辆因素、道路因素和交通环境四个方面对影响驾驶员换道的因素进行了分析。在定量分析的基础上,通过视频录像法和问卷调查法,收集了哈尔滨市不同路段、不同换道形式的交通流数据,并结合问卷数据对驾驶员驾驶特性进行了划分,对不同类型驾驶员的换道意愿及其目的做了统计。针对现有元胞自动机模型中存在的略前车速度、将车辆的换道行为视为瞬时完成的驾驶行为以及换道规则过于单一等问题,在明确模糊控制理论在车辆换道行为决策描述方面的适用性的前提下,建立了基于模糊控制理论的驾驶员主观换道模型和强制换道模型。主观换道模型和强制换道模型均是从驾驶员换道意图的产生以及后车驾驶员是否接受换道请求两个层面进行模糊推理建模,并通过MATLAB仿真平台对所建模型进行仿真验证。通过将系统输出的流量、换道次数等数据与实测数据相对比,并计算误差,验证模型模拟驾驶员换道决策过程的有效性。通过本文的研究,分析得到了城市道路车辆换道行为的发生条件及其分类,给出了影响驾驶员换道的主要因素;通过对哈尔滨市不同路段交通量数据的统计,量化了交通量、车道位置、车道密度差对不同类型换道行为的影响;最后基于两种不同形式换道行为的特征,分别建立了驾驶员主观换道模型和强制换道模型,仿真结果表明,模拟能有效模拟驾驶员换道决策过程以及该种换道策略下的交通流运行状态。本文研究成果可为管理部门规范驾驶员驾驶行为、制定缓解交通拥堵、提高交通流运行效率与安全性的管理措施提供理论依据,也可以为开发驾驶员换道辅助系统提供技术支持。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U491
【部分图文】：

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文第1章 绪 论1.1 研究背景和意义1.1.1 研究背景在汽车保有量不断增加，GDP 不断增长的情况下，城市道路交通拥堵问题已经成为当今社会最受关注的问题之一，其发生的频率之高，持续的时间之长，已经对人们的正常生活、出行效率造成较为严重的影响。由高德地图发布的《2017 年度中国主要城市交通分析报告》[1]中指出，与 2016 年相比，有 22%的城市拥堵问题出现上涨趋势；另外对于北京、上海、天津、南京这些一线城市，交通拥堵问题开始由中心城区向外围扩散。呼和浩特、合肥以及长春首次进入年度前十，图 1-1给出了 2017 年度城市交通拥堵前 10 名。

为了定量分析交通流对换道行为的影响，本章进行了换道行为基本参数的采集。通过数据分析，得出自由换道和强制换道过程中关键参数的特征及差异。数据采集包括两部分内容，第一类为基础的交通流数据，即交通量、车辆平均运行速度和交通流密度。第二类为换道特征数据，包括车辆的运行速度、换道频率以及换道时间、换道前后两车道的密度变化情况等。3.1 调查方案与数据提取3.1.1 调查方法本文数据获取的主要方法为视频采集法。通过在天桥上架设摄像机，对准所要调查的路段进行拍摄获取视频数据。与传统的人工观测相比，视频采集法能在一定程度上节省人力物力，并且可以结合视频处理软件反复对视频数据进行观测，从而获得较为精确的数据。视频采集法还可以连续长时间记录较大范围内的交通流运行特性以及单个车辆的微观行为特性（如跟驰、换道、超车等）。本文在哈尔滨市三大动力路天桥上以及黄河路至文昌高架路段天桥上分别架设摄像机对路段上的车辆进行拍摄。图 3-1 给出了视频采集法摄像机架设示意图。

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文为双向四车道，主路与与辅路有绿化带隔离，所选路段无出入口，可以认为车辆在该段道路上的换道行为驾驶员主观换道行为。所选黄河路为城市主干道，双向六车道，该路段中有的车辆需要通过换道上高架，有的车辆需要通过换道进入地面道路因此可以将该段道路的车辆变道行为看成强制换道（由于目的地驱使）。调查路段情况如图 3-2 所示。
【参考文献】

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本文编号：2864458