基于NN的无信号混合交通交叉口自行车冲突避让行为建模仿真

在我国城市无信号交叉口,自行车与混合交通流的其他车辆(如机动车、自行车、行人)的冲突避让行为,难以通过传统数学方法建立准确的仿真模型.本文在以往交叉口自行车微观模型基础上,采用冲突车辆与自行车的相对位置矢量、相对速度矢量以及期望速度与实际速度相对矢量作为输入,自行车二维空间加速度矢量作为双输出的神经网络建立数学模型.利用实地采集自行车-机动车冲突、自行车-自行车冲突和自行车-行人冲突样本数据,进行神经网络训练和仿真验证,并对骑车者性别、冲突车辆类型和冲突速度进行了模型灵敏度分析.结果表明,模型能较好地反映无信号交叉口自行车与其他车辆及障碍物的冲突避让行为.     

前轮驱动自行车机器人直线运动的控制实现

提出一种无配重调节器的前轮驱动自行车机器人的欠驱动力学模型,重点讨论了仅靠前轮驱动和车把转动实现水平面直线平衡行走的控制方法.通过转弯半径分析推导出用前轮速度和车把速度表示的系统动能,采用拉格朗日方法建立系统的力学模型.以此为基础,将有驱动输入的前轮、车把转角线性化,将欠驱动的车架横滚角作为内部动态,设计出机器人的直线运动平衡控制器.仿真控制结果验证了控制策略的有效性.样机实验结果进一步证明了控制器可以在合理输入力矩下实现自行车机器人的直线平衡行走.     

信号交叉口自行车和行人混合交通流社会力模型

基于行人仿真的社会力模型,考虑自行车对行人过街的干扰,引入自行车与行人以及自行车与人行横道间的相互作用,提出了一种改进的自行车和行人混合交通流的社会力模型。通过数值模拟,分析了自行车道的设置对混合交通流事故数及到达率的影响,再现了自行车和行人混合交通流中自行车的跟随和分层现象。仿真结果表明:设置自行车道能够有效缓解行人和自行车之间的冲突,有助于减少行人和自行车的事故数并提高混合交通流的运行效率;根据自行车数量,设置合理的自行车道,能够保证自行车达到最大过街速度,从而提高自行车的过街效率;模型能够重现混合交通流的自组织等现象。     

基于组合模型的自行车微观仿真

为弥补社会力模型应用到自行车仿真领域的缺陷,解决模型应用时存在自行车之间相互接触的问题,建立更为细致真实的自行车微观仿真模型,基于社会力模型,引入骑行者生理感知空间并结合颗粒离散元的接触理论改进了接触力,同时考虑不同形式车道边界对自行车的影响改进了边界作用力,从而构建了自行车微观组合模型.从基本图、骑行现象、间距分析3个方面的验证结果表明,组合模型运行结果与实测数据具有良好的一致性,能较好地描述自行车交通情况.最后,应用该模型得到路侧停车、护栏、绿化带、路缘石4种边界形式的折减系数分别为0.901、0.928、0.940、0.965,可为自行车的运营管理、车道设施的设计及建设提供理论依据.     

自行车群时间长度计算方法

为了研究不同交通流之间的干扰和黏滞特性,通过分析自行车群空隙与自行车流量之间的定量关系,以自行车群中包含的自行车数量为自变量,建立自行车群时间长度计算模型,并通过实际调查数据对模型进行验证,结果表明模型可靠.通过该模型,只要观测某一自行车群中包含的自行车数量就可以计算该自行车群的时间长度,根据需要可以将其转换成空间距离.     

自行车换乘轨道交通行为机理及模型研究

自行车换乘轨道交通能够有效地扩大轨道交通服务范围,缓解城市交通问题并最终实现可持续绿色交通体系的有效途径.站点周边公交车及自行车换乘设施对自行车换乘有很大影响.现引入公交车换乘设施的满意度,以此作为logit模型的分组依据并利用SP问询调查数据和SPSS分析软件对模型的参数进行估计,定量的研究在不同组别中各自行车换乘设施对自行车换乘方式的影响.     

自平衡自行车机器人的运动学分析

针对一种自行车机器人进行了运动学分析,得到了自行车机器人横滚角度与倾倒角度和驱动速度之间的函数关系。从理论上给出了能够调整机器人稳定所需要的驱动速度的下界。只要驱动速度高于此临界值,就能够通过车把保持车体平衡。计算机仿真结果表明,当机器人具有不同横滚角度和车把转角的姿态时,要将其调整回平衡态所需的驱动速度处于以该临界值为下限的一个区间。基于这种运动学关系进行了自行车机器人的运动控制实验。通过将横滚角度理论计算值与自行车机器人的实验数据进行对比,发现这两者是基本一致的。从而通过实验验证了所提出的上述运动学分析的正确性。     

以提高服务水平为目标的自行车网络参数优化

以提高服务水平为目标,在已知特定区域自行车出行交通起止点(origin destination,OD)分布的条件下,提出城市自行车网络参数(主要为自行车专用道间距和自行车道宽度)优化方法。采用关键设计参数的不同组合建立多个测试场景,运用Cube仿真模型进行测试分析,得出出行总时间、平均速度、道路饱和度等服务水平测度指标,对比其结果可得出推荐的关键设计参数。通过多元方差分析比较两个关键参数的影响效应,发现增加车道宽度可以显著提高自行车网络服务水平。最后,给出了有利于改善自行车出行条件的规划设计策略。     

自行车自动变速器设计

针对普通自行车手动变速器使用繁琐、保养困难的缺陷,设计了基于单片机的自行车自动变速装置,自动检测自行车时速,并依据使用者的舒适度对自行车设置自动变速.该装置根据单片机采集的自行车发电前花鼓产生的交流电频率来判断车速,与自行车当前的换挡设置进行比较,进而控制安装在车架上的直线步进电机,推动自行车后轮内置式变速器的变速杆达到变速目的.自行车自动变速装置实现了轻松骑行,无需手动换挡,可以适应不同用户的变速设置要求.     

自行车干扰下的城市干路路段通行能力与服务水平

为给城市道路规划与设计提供参考依据,通过开展路侧自行车干扰条件下城市干路路段交通调查分析,给出了路侧自行车数量对其邻近机动车道平均行程车速、小客车饱和车头时距的影响规律,采用回归分析方法分别构建了相应的关系模型.基于所建理论模型,给出了城市干路路段实际通行能力计算的路侧自行车数量修正系数建议,并进行了实例验证;提出了路侧自行车干扰下的城市干路路段服务水平评价指标与分级建议,基于服务水平分析给出了设置机非分隔设施的路侧自行车数量阈值建议.研究表明:随着自行车数量的增加,平均行程车速降低,而饱和车头时距增加,均满足二次函数关系;路侧自行车数量越多、设计速度越高、实际通行能力的路侧自行行车数量修正系数越小,说明其对通行能力的影响越大;在服务水平相同的情况下,设计速度越高,对应的路侧自行车数量阈值越小,说明设计速度高的城市道路路段交通运行受路侧自行车干扰的影响更大.     

基于元胞自动机的交通流分析

结合元胞自动机的理论,对车辆运行建立了交通流数学模型.通过C++软件描述了运行车辆除超车之外靠右行规则下,交通流量随换道概率变化的情况;通过Matlab软件进行仿真模拟,揭示了交通密度在右行规则控制下所形成的交通流的规律性.结果表明:在靠右行驶规则下,适当的转向概率和车速有利于交通流量的提升.     

城市道路机非冲突分析与自行车道宽度计算方法

为了给自行车道设计提供参考依据,通过开展城市道路路侧自行车与机动车冲突调查,分析给出了路侧自行车数量对机非冲突的影响规律,采用回归分析方法分别构建了主、次干路及支路单车道路侧自行车数量与机非冲突次数的关系模型.基于机非冲突与事故数量的关系,分别以周和月均事故一次作为阈值,将机非冲突划分为轻微冲突、一般冲突与严重冲突.基于所建理论模型,结合机非冲突等级划分,给出城市道路自行车道宽度计算方法,并进行实例分析.研究结果表明:随着单车道路侧自行车数量的增加,自行车与邻近车道机动车的冲突次数随之增长,主干路、支路满足二次函数关系,次干路满足幂函数关系;建议在机非冲突次数达到严重等级时拓宽自行车道,以增加自行车道数量,降低单车道自行车数量,从而减少机非冲突次数,保障自行车行车安全.     

基于决策机理与支持向量机的车辆换道决策模型

驾驶决策机制是保障自动驾驶车辆驾驶安全的关键技术,而换道研究是其重要课题. 然而,在复杂的动态环境下行驶时,使智能车辆做出安全、符合要求的换道决策仍然是一个难点. 为此,首先分析了车辆自由换道的影响因素,采用传统的数理模型建立了基于换道收益、安全和必要性的车辆换道规则模型. 其次,针对在不同的驾驶工况换道决策考虑的因素不同,提出从基于物理状态的特征、基于交互感知的特征以及基于道路结构的特征三个方面提取决策变量,使换道模型决策时考虑的因素更加全面. 然后,针对自由换道决策过程中存在的多参数和非线性问题,提出了基于贝叶斯优化算法（BOA）的支持向量机（SVM）决策模型. 最后,所提出的模型在NGSIM数据集上进行验证,对比试验表明:建立的BOA Gaussian-SVM模型具有较高的综合预测性能,对换道行为的识别准确率可达到92.97%,超越了其他模型并远高于规则模型. 同时在Airsim平台上进行了仿真实验,实验结果进一步证明了BOA Gaussian-SVM决策模型的有效性,说明此模型可进一步应用到自动驾驶和辅助驾驶系统开发中.     

快速路出口匝道衔接段交通特性与安全分析

为了探究快速路出口匝道与下游交叉口衔接段的驾驶行为与安全特性,结合实测换道车辆轨迹数据,分析匝道衔接段车辆轨迹特性和换道位置特性. 利用交通冲突技术,以后侵入时间（PET）为指标对车辆换道风险展开分析,建立有序概率模型识别冲突严重程度的影响因素. 结果显示,用Lorentz分布模型拟合车辆换道位置效果较好,换道类型与跨越车道数对车辆换道位置有显著影响,在强制换道与跨越多车道时换道位置更靠近衔接段始端;相较于普通衔接段,匝道衔接段行车风险更高,主要冲突类型为交叉冲突;衔接段饱和度、换道位置、交叉冲突、强制换道以及违章换道与冲突严重程度显著相关. 匝道衔接段释放车辆的车头时距稳定性差,交织区排队车辆的释放受换道干扰严重.     

毗邻互通立交特长隧道交通组织方法

为响应毗邻互通立交特长隧道换道通行的客观需求,解决交通组织中车道控制方式和控制路段长度问题,通过防侧滑和防侧翻临界安全状态分析,建立了基于最小车头时距的车辆变道最小安全距离模型,测算特长隧道洞内或连接段变道最小安全距离.针对单向3条车道及以上特长隧道存在二次变道的实际情况,以保证前后车保持安全距离变道为目标,构建了单次...     

微观交通仿真中的驾驶员模型

阐述了微观交通仿真中跟驰模型和换道模型在国内外的发展历程和现状,分析了各种跟驰模型各自的特点和存在的不足,介绍了换道模型的可接受间隙法,总结了国内外的研究成果,并提出了新的研究思路.     

采用梯度提升决策树的车辆换道融合决策模型

车辆在执行换道行为时,由于受到较多环境因素影响,难以准确进行换道识别和预测. 为解决这一问题,提出一种基于梯度提升决策树（GBDT）进行特征变换的融合换道决策模型,以仿真驾驶员在高速公路上自由换道时的决策行为. 采用主体车辆与目标车道后车的碰撞时间 t_lag 及车辆周围交通状态变量进行车辆换道行为的建模分析,在NGSIM数据集上对建立的融合换道决策模型进行参数标定和模型测试. 实验结果表明：融合换道决策模型以95.45%的预测准确率超越支持向量机、随机森林和GBDT等单一的换道决策模型,获得了最突出的表现. 变量分析结果表明：新引入的换道决策变量 t_lag 对车辆换道行为具有重要影响. 提出的融合换道决策模型能够进一步减少因换道决策误判而导致的交通事故.     

基于路边停车的路段通行能力研究

路边停车（指占用道路红线范围内的停车）会占用道路资源,对道路实际通行能力有一定影响。在分析路边停车对道路交通流影响的基础上,建立了基于平行式路边停车的路段通行能力模型,并对模型中的停车后剩余车道数、车道宽度及侧向净宽、车辆进出泊位三个对通行能力的修正系数进行了详细分析,提出了路边停车剩余车道数的修正系数模型,通过公式推导构建了车辆进出泊位对通行能力的修正系数模型,最后给出了考虑路边停车时提高通行能力的措施建议。以上研究可以为路边停车的设计和管理、道路通行能力的研究和设计提供一定的理论依据,也可以为其他的路段虚拟瓶颈对道路通行能力的影响分析提供借鉴。     

基于元胞自动机的基本路段行程时间研究

以城市基本路段上的行程时间为研究对象,研究了多车道、含渠化区、信号控制影响下的行程时间.通过对驾驶员基本移动规则、换道特性、信号控制反应的描述,基于NaSch模型建立了基本路段上的元胞自动机模型CAUB,并利用CAUB对行程时间进行了研究.结果表明,基本路段上的行程时间与流量和信号设置有关,也同转向流量比例有关,且呈现突变的特性.     

基于双五次多项式的智能汽车换道路径规划研究

快速准确地进行换道路径规划、有效跟踪期望路径以及换道过程中保持车辆的操纵稳定性,是保障智能汽车主动安全的核心技术.针对智能汽车主动换道过程中的路径规划问题,引入中转位置,提出基于双五次多项式的路径规划策略,以提高换道路径的平滑性,保证车辆换道安全性,满足换道实时性要求.对主动换道场景进行分析,确定换道初始及目标位置;基于车辆换道过程中的临界碰撞点,提出双五次多项式换道路径规划策略;建立联合仿真模型,针对不同道路状态进行主动换道仿真试验.结果表明：由于引入了中转点,利用双五次多项式规划方法得到的换道路径在临界碰撞状态前有更明显的侧向位移,能避开前方障碍车保证了换道安全性;换道中转位置处车辆最大侧向加速度不超过2 m/s²,保证了换道过程中车辆操纵稳定性;在干燥路面与湿润路面工况下,换道所需纵向安全距离减小20 m左右,保障了换道过程的纵向碰撞的安全性.研究结果可以为智能汽车主动换道路径规划提供理论及实践依据.