[發明專利]快速路出口匝道上游車載指路信息優化設計方法

有效

• 申請號: 201710304954.5
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN106997678B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 云美萍;趙堅真;翁旭艷;劉心雨;袁帥
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G08G1/0967
• 分類號: G08G1/0967
• 代理公司: 31290 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 葉鳳

1.一種基于駕駛模擬實驗平臺的快速路出口匝道上游車載指路信息設置優化方法，該方法技術方案表征為：

包括以下步驟：

S1、根據本領域已有知識，暫選取以換道位置、插車間隙作為指標來表征對快速路出口匝道上游交織區車輛的駕駛行為和換道行為的特性；

S2、通過實地視頻拍攝采集S1中的兩個數據指標；然后按照實際路網構建駕駛模擬器中的仿真路網，并通過實驗同樣獲取S1中的兩個數據指標；

S3、將S2中實地獲取的數據與實驗獲取的數據進行對比，不斷調整駕駛模擬器參數，直到誤差在可接受范圍內，即表示駕駛模擬器實驗場景構建完成并且具有可行性；

S4、在S3的基礎上分路側指路信息和車載指路信息進行實驗，然后對比分析不同指路信息提供方式下的駕駛行為和換道行為的差異，用換道和非換道車輛速度、換道車輛減速度和目標車道后隨車減速度為表征駕駛行為的指標；同時以換道車輛位置、換道車輛轉向角、換道插車間隙和換道時間為表征換道行為的指標；歸納出從效率和安全兩個方面進行評價分析，

效率指標包括：換道延誤、換道速度降低率、通行能力；

安全指標包括:換道集中度、換道轉向角、換道車輛減速度、換道插車間隙、目標車道后隨車輛減速度和最小安全換道距離；

其中效率指標中通行能力的效率有3個指標：

換道延誤T_d:非換道時間與換道時間的差，秒；

T_d＝T_n-T_c (1)

式中：

T_c：換道時間；

T_n：非換道時間；

換道速度降低率S_d:衡量由換道而引起通行能力下降程度的指標，如下式

式中：

S_c：換道速度；

S_n：非換道速度；

通行能力：

k＝m₁+m₂*VR+m₃*N+m₄*V, (4)

b＝n₁+n₂*VR+n₃*N+n₄*V (5)

式中:

k、b:影響通行能力的參數；

C_w：交織區通行能力(pcu/h)；

L_w:交織長度(m)；

N：交織區車道數；

VR：交織比，即交織流量與交織段總流量之比；

V：自由流車速(km/h)；

m₁,m₂,m₃,m₄,n₁,n₂,n₃,n₄:回歸系數；

上式中的回歸系數m₁,m₂,m₃,m₄,n₁,n₂,n₃,n₄是根據HCM2000原表(EXHIBIT24-8)中各組數據擬合獲得；

所述的換道和非換道車輛速度根據公式(2)獲得換道速度降低率；

所述的換道車輛位置，由換道位置的標準差表示換道位置的集中程度；其中安全性有6個指標：

換道集中度：指換道位置的集中程度，由換道位置的標準差表示；

統計換道位置即可得到，而換道位置可由駕駛模擬器直接得出

換道轉向角β：換道過程中，換道車輛的轉向角，度；

可由駕駛模擬器直接得出

換道車輛減速度a1：從決定換道時刻起至完成換道過程中，換道車輛的減速度變化；

可由駕駛模擬器直接得出

換道插車間隙L：換道時，目標車道前后車輛的車頭間距，米；

可由駕駛模擬器直接得出

目標車道后隨車輛減速度a2：目標車道跟隨車輛因換道車輛換道而減速運動的減速度變化情況；

由實驗過程進行拍攝中估算得出

最小安全換道距離S(0)：指換道車輛與目標車道后隨車輛之間的臨界安全距離，米；

假設換道開始時刻為t₀,換道過程所需時間為t₁，經過分析得到最小安全距離模型：

式中：

t₁時段內L_O車所行駛的縱向距離；

S_M：t₁時段內M車所行駛的縱向距離；

L：車長，通常取5m；

β：車輛與道路標線的水平夾角；

由于在不同交通流狀態下，車輛換道過程的運動過程不同，因此下面分別闡述；

低密度下：

則本車M與目標車道后隨車輛L_O車的最小換道安全距離為：

中密度下：

則本車M與目標車道后隨車輛L_O車的最小換道安全距離為：

高密度下：

則本車M與目標車道后隨車輛L_O車的最小換道安全距離為：

式中：

t₁時段內L_O車所行駛的縱向速度；

V_M：t₁時段內M車所行駛的縱向速度；

t₁時段內L_O車所行駛的縱向加速度；

a_M：t₁時段內M車所行駛的縱向加速度；

模型中的參數均可通過駕駛模擬器得到；

所述的換道時間根據公式(7)、(8)、(9)獲得最小安全換道距離；

S5、通過計算S4中的指標，選出效率高，安全性好的最佳車載指路信息設置方案。