基于驾驶员行为特性的八车道高速公路出口安全距离研究

摘要

随着我国经济的快速发展，城市化机动化水平不断提高，越来越多的高速公路交通量日趋饱和，原有高速已不能满足日益增高的交通需求，现有部分双向四车道高速公路计划或已改扩建至双向八车道高速公路。然而在八车道项目大力向前推进的同时，相应的交通安全问题也伴随出现，最为严重的即是匝道口事故多发问题。多是由于八车道高速公路的特殊车道限速策略及车道横断面较宽，导致车辆在变道过程中安全隐患增加，尤其是高速出口前内侧车道期望驶出车辆未在合理位置采取变道行为，因驾驶员紧急变道增加交通冲突从而引发一系列的安全问题，如追尾碰撞、违法停车、违法倒车等，针对八车道高速公路出口路段安全设施的合理设置研究已变得非常紧迫。因此，论文提出基于驾驶员行为特性的八车道高速公路出口安全距离研究，旨在改善道路相关辅助设施、提高行车安全水平。本研究对发展车辆变道理论、交通流理论，甚至无人驾驶具有重要的理论意义和应用价值。
　　论文以解决八车道高速公路普适化的出口预告标志距离为目标，充分结合现有高速公路交通特性因素，及驾驶员行为特性影响因素进行研究，通过交通采集仪器进行八车道高速公路基础数据采集与分析，设计实车实验采集八车道高速公路驾驶员驾驶行为特性数据展开研究，建立出口安全距离模型，并用实例分析论证其可行性。具体内容如下：
　　论文结合实际道路，基于事故时间、事故形态和事故原因对八车道高速公路事故进行分析，利用累积频率曲线法和基于合理分段的事故多发段鉴别法得到道路事故黑点多分布于匝道出入口，并对其事故致因进行分析；同时，通过交通流量特征、速度特征和车头时距特征研究八车道高速公路交通流特性影响因素，针对各项分布不能精确拟合的各车道上较小的车头时距概率密度，提出前端指数拟合方法，得出拟合函数及各车道下拟合函数中的相关参数值及拟合优度值。
　　论文基于驾驶员心理、生理及行为特性，设计实验展开研究。得出驾驶员对车辆运行速度的主观判断均高于实际速度，并且随着行驶距离增长，主观判断误差增大；驾驶员对车头间距的主观判断与实际距离均有偏差，随着行驶距离增长，主观判断误差基本呈上升趋势；基于Dikablis眼动追踪系统在八车道高速公路不同车道进行实地场景实验分析驾驶员行驶过程中对出口预告标志的眼动特征，得到驾驶员的视认角度、视认时长及决策时长随车道变化的分布和规律，建立八车道高速公路出口预告标志驾驶员可视距离模型，得到不同车道下路侧标志和门架标志的可视距离、觉察距离、认读距离及决策距离；利用VBOX速度仪在八车道高速公路的不同车道进行实地场景实验得到驾驶员在距离出口较远时有先变道后减速的变道行为，在距离出口较近时有先减速同时进行连续减速和变道的行为，这种变道过程的速度差值较前者更大，距离更短；基于驾驶员变道行为实验中自由变道情况分析车辆变道过程所需目标车道的安全车头时距，构建目标车道临界安全时距模型，采用SGompertz模型拟合车辆在不同车道变道时目标车道车头时距累积概率分布，为车辆变道理论奠定基础。
　　论文基于交通流运行效率中的延误最小化，提出将出口变道距离分为在车辆变道过程中没有速度折损的蓝区和为寻求更多变道机会而必须减速行驶的红区，构建八车道高速公路驾驶员变道的复杂距离模型，得出不同交通流状态下的车辆合理变道点，给出模型最优解的计算机辅助求解逻辑。
　　论文结合八车道高速公路交通流特性及驾驶员行为特性，基于交通流参数及驾驶员可视距离模型、决策距离模型及变道延误模型，构建了八车道高速公路出口预告标志安全距离模型；并结合实际道路进行实例分析验证模型的可行性。
　　通过以上研究，本文建立了更为人性化、合理化、普适化的出口预告标志设置方案，以期丰富交通流理论，完善我国现有交通标志设置标准。

目录

声明

第一章 绪论

1.1选题背景

1.2国内外研究概述

1.3研究目的及意义

1.4研究内容

1.5研究方法及技术路线

第二章 八车道高速公路交通特性分析

2.1八车道高速公路交通安全分析

2.2八车道高速公路交通流特性分析

2.3本章小结

第三章 八车道高速公路匝道口驾驶员行为特性分析

3.1八车道高速公路匝道口驾驶员心理特性影响分析

3.2 八车道高速公路出口预告标志驾驶员视觉特性分析

3.3八车道高速公路匝道口驾驶员变道行为特性分析

3.4本章小结

第四章 基于交通流运行效率的车辆变道延误模型研究

4.1模型的提出

4.2模型的假设及依据

4.3八车道高速公路车辆变道概率及交通流模型

4.4 BLC交通流特性研究与模型构建

4.5 RELC交通流特性研究与模型构建

4.6 模型的求解

4.7 本章小结

第五章 八车道高速公路出口预告标志安全距离模型及实例验证

5.1八车道高速公路出口预告标志安全距离模型

5.2实例验证

5.3 本章小结

结论与展望

主要研究结论

主要创新点

研究展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢