本發(fā)明涉及基于駕駛模擬實驗的交通設計和交通控制管理研究。

背景技術：

國內雖也有許多指路信息相關的研究與探索，但尚未有從微觀的駕駛行為和換道行為出發(fā)，針對路側指路信息設計方法的研究，影響了指路信息的實施效果。

出口匝道上游交織區(qū)存在著大量的交織換道行為，不當?shù)膿Q道將導致堵塞和安全事故，若缺乏科學合理的誘導控制管理，將成為整個快速路系統(tǒng)中的最薄弱環(huán)節(jié)，因此合理有效地設置路側指路信息提示牌是出口匝道上游交織區(qū)順暢運行的基礎。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提出基于駕駛模擬實驗平臺的路側指路信息優(yōu)化設計方法。

在總結相關國內外研究現(xiàn)狀和成果的基礎上，提取能夠表征出口匝道上游交織區(qū)交通流特征的指標(換道位置、換道插車間隙等)，分別通過實際視頻采集和駕駛模擬實驗獲取上述指標值，通過不斷調整駕駛模擬器的各項參數(shù)使實驗指標取值與實際視頻指標取值的誤差在可接受范圍內。在此基礎上進行實驗，分析路側指路信息在不同設計方法對通行效率和安全性的影響，從而得到最優(yōu)設計方案。

本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：

首先，本發(fā)明選取能夠表征快速路出口匝道上游交通流運行特性的指標，通過實際觀察和視頻拍攝，為進一步矯正駕駛模擬實驗平臺參數(shù)提供數(shù)據(jù)基礎。

其次，針對駕駛模擬實驗平臺能采集微觀駕駛行為和換道行為數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，結合實際調查的數(shù)據(jù)進行駕駛模擬實驗平臺的搭建。主要分為實驗路網(wǎng)搭建和實驗場景構建。路網(wǎng)的建立包括3dmax背景(駕駛員所能看到的景象)和邏輯路網(wǎng)(駕駛員在模擬器中可駕駛的路網(wǎng))兩部分。第一步，將3dmax中的背景導入駕駛模擬器軟件scanerstudio，然后在terrain中根據(jù)背景中的路網(wǎng)畫出邏輯路網(wǎng)，構建出駕駛模擬實驗路網(wǎng)。第二步，通過駕駛模擬器軟件scanerstudio的scenario建立場景，包括添加車輛、環(huán)境以及設置所需要提取的指標等。完成路網(wǎng)和場景的建立之后，進入simulation中進行模擬仿真實驗，將視頻采集得到的換道位置和換道插車間隙與模擬仿真得到的指標進行比較，檢驗兩種情況下的指標分布是否有顯著差異，如有，則需要重新調整駕駛模擬器參數(shù)，直到無顯著差異為止。

最后，本發(fā)明從微觀的駕駛行為和換道行為出發(fā)，利用駕駛模擬實驗平臺采集表征通行效率和安全性的微觀評價指標，并進一步構建交織區(qū)通行效率和安全性評價模型。對比分析不同指路信息場景下通行能力和安全性，確定快速路出口匝道上游路側指路信息設置的最佳方案。所述的總體評價模型、通行效率評價模型和安全性評價模型分別如表達式1、2、3所示：

scorei＝λescoreei+λsscoresi(表達式1)

其中：

scorei為第i個方案的得分(0‐100)，分數(shù)越高，說明該方案越好；

scoreei為第i個方案的通行效率得分；

scoresi為第i個方案的安全性得分；

λe、λs為通行效率和安全性占總分的權重，λe+λs＝1，推薦值為λe＝0.6，λs＝0.4；

tdmax為相同交通流狀態(tài)下，換道延誤td的最大值；

tdmin為相同交通流狀態(tài)下，換道延誤td的最小值；

tdi為第i個方案的換道延誤，其它指標同理。

各個指標的解釋如下：

1.換道延誤td：通行效率指標，指正常行駛(不換道)所需時間與換道所需時間的差，秒(s)。換道所需時間可由駕駛模擬器直接得出，正常行駛所需時間可以由視頻(實驗過程進行拍攝)中進行估算。

2.換道速度降低率sd：通行效率指標，指由于換道而引起的通行能力下降程度，％。如下式所示：

換道速度和正常行駛速度均可由駕駛模擬器直接得出。

3.交織區(qū)通行能力cw：通行效率指標，標準車/小時(pcu/h)。如下式所示：

k＝m1+m2·vr+m3·n+m4·v(表達式6)

b＝n1+n2·vr+n3·n+n4·v(表達式7)

式中：

k、b：影響通行能力的參數(shù)；

cw：交織區(qū)通行能力(pcu/h)；

lw：交織長度(m)；

n：交織區(qū)車道數(shù)；

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(shù)，是根據(jù)《hcm2000》原表(exhibit24‐8)中各組數(shù)據(jù)擬合獲得。

4.換道車輛最大減速度a1：安全性指標，從決定換道時刻起至完成換道過程中，換道車輛最大的減速度，米/秒²(m/s²)?？捎神{駛模擬器直接得出。

5.目標車道后車車輛減速度a2：安全性指標，目標車道跟隨車輛因換道車輛換道而減速的最大減速度，米/秒²(m/s²)?？捎梢曨l(實驗過程進行拍攝)中估算得出。

6.換道最大轉向角β：安全性指標，指換道過程中換道車輛最大的轉向角，度(°)?？捎神{駛模擬器直接得出。

7.換道插車間隙l：安全性指標，指換道時目標車道前后車輛的車頭間距，米(m)?？捎神{駛模擬器直接得出。

8.換道位置集中度c：安全性指標，指換道位置的集中程度，由換道位置的標準差表示，米(m)。統(tǒng)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。

附圖說明

圖1實驗路網(wǎng)搭建

圖2實驗場景構建

圖3路側指路信息優(yōu)化設計流程圖

具體實施方式

本發(fā)明基于駕駛模擬實驗平臺的快速路出口匝道上游路側指路信息優(yōu)化設計方法，其特征在于：通過駕駛模擬實驗平臺，觀測和分析不同路側指路信息設置方案下車輛的實際運行過程，其中整體運行效果最好的方案即最優(yōu)設計方案，實現(xiàn)交通設計的精準化，提高快速路的交通運行質量。

方法包括三個主要步驟，

一是選取交通流運行特征指標，控制實驗獲取和實際采集指標的誤差，以保證駕駛模擬實驗的可行性；

二是在此基礎上建立實驗方案，并采集各項參數(shù)；

三是從通行效率和安全性兩方面考慮路側指路信息的運行效果，得到最優(yōu)方案。

所述的基于駕駛模擬實驗平臺的快速路出口匝道上游路側指路信息優(yōu)化設計方法，其特征在于：采用換道位置和換道插車間隙這兩個指標表示快速路出口匝道上游交織區(qū)的交通流運行特征，調整駕駛模擬器參數(shù)，使實驗獲取與實際采集數(shù)據(jù)的指標取值誤差在一定范圍內。

所述的基于駕駛模擬實驗平臺的快速路出口匝道上游路側指路信息優(yōu)化設計方法，其特征在于：采集實驗參數(shù)包括駕駛行為和換道行為兩個方面，駕駛行為采集參數(shù)包括換道車輛和正常行駛(不換道)車輛的速度、換道車輛減速度、目標車道后隨車輛減速度，換道行為采集參數(shù)包括換道車輛位置、換道車輛轉向角、換道插車間隙、換道時間。

所述的基于駕駛模擬實驗平臺的快速路出口匝道上游路側指路信息優(yōu)化設計方法，其特征在于：通行效率主要通過換道延誤、換道速度降低率、通行能力這三個指標來體現(xiàn)；安全性主要通過換道集中度、換道轉向角、換道車輛減速度、換道插車間隙、目標車輛后隨車輛減速度這五個指標來體現(xiàn)。

以下結合附圖給出使用操作步驟。

本發(fā)明的具體使用方法，其使用步驟參考如下。

第一步，拍攝視頻，采集快速路出口匝道上游交織區(qū)車輛換道參數(shù)；

表1視頻采集參數(shù)

第二步，實驗準備，在駕駛模擬實驗平臺中搭建路網(wǎng)，設置場景，采集換道位置和換道插車間隙，通過anova檢驗其與視頻采集得到的換道位置和換道插車間隙指標是否有顯著差異，調整駕駛模擬器參數(shù)直到無顯著差異為止；

第三步，設計路側信息設置方案，將交通狀態(tài)劃分為低密度(<42.5pcu/km)、中密度(42.5pcu/km‐85pcu/km)和高密度(>85pcu/km)，設置路側指路信息起始提示位置分別在距出口匝道上游700m、1500m和2000m(由表達式8計算得到)，之后每隔500m設置一個提示牌，具體實驗場景如表2所示；

路側指路信息設置位置：

ls＝ld+(tr+td)·v(表達式8)

式中：

ls：駕駛員看到標志牌時距離標志牌的距離，m；

ld：駕駛員實施換道時距離標志牌的距離，取120m；

tr：駕駛員對標志牌的讀取時間，取2s；

td：駕駛員對標志牌的判斷時間，取1s；

v：車速，取80km/h，則ls為200m，即駕駛員從看到標志牌到換道完成至少需要提前200m。

表2實驗場景設置

第四步，采集實驗過程中車輛的駕駛行為參數(shù)和換道行為參數(shù)，計算不同交通流狀態(tài)(低密度、中密度、高密度)下，不同指路信息起始提示位置路側指路信息優(yōu)化設計方法的通行效率和安全性評價指標，并按照評價模型計算各方案的得分情況；

表3設計方案評價

以低密度下路側起始提示位置為距出口匝道上游2000m的方案為例，說明評價得分計算方法：

scorel1＝0.6·scorele1+0.4·scorels1(表達式9)

其中：

scorels1為低密度下路側起始提示位置距出口匝道上游2000m方案的總分；

scorele1為低密度下路側起始提示位置距出口匝道上游2000m方案的通行效率得分；

scorels1為低密度下路側起始提示位置距出口匝道上游2000m方案的安全性得分；

tldmax為低密度下三種方案的換道延誤最大值，tldmin為最小值，其余指標同理。

第五步，結合評價結果，分別選擇不同交通流狀態(tài)下的最優(yōu)設計方案。