[发明专利]快速路出口匝道上游车载指路信息优化设计方法

权利要求书

1.一种基于驾驶模拟实验平台的快速路出口匝道上游车载指路信息设置优化方法，该方法技术方案表征为：

包括以下步骤：

S1、根据本领域已有知识，暂选取以换道位置、插车间隙作为指标来表征对快速路出口匝道上游交织区车辆的驾驶行为和换道行为的特性；

S2、通过实地视频拍摄采集S1中的两个数据指标；然后按照实际路网构建驾驶模拟器中的仿真路网，并通过实验同样获取S1中的两个数据指标；

S3、将S2中实地获取的数据与实验获取的数据进行对比，不断调整驾驶模拟器参数，直到误差在可接受范围内，即表示驾驶模拟器实验场景构建完成并且具有可行性；

S4、在S3的基础上分路侧指路信息和车载指路信息进行实验，然后对比分析不同指路信息提供方式下的驾驶行为和换道行为的差异，用换道和非换道车辆速度、换道车辆减速度和目标车道后随车减速度为表征驾驶行为的指标；同时以换道车辆位置、换道车辆转向角、换道插车间隙和换道时间为表征换道行为的指标；归纳出从效率和安全两个方面进行评价分析，

效率指标包括：换道延误、换道速度降低率、通行能力；

安全指标包括:换道集中度、换道转向角、换道车辆减速度、换道插车间隙、目标车道后随车辆减速度和最小安全换道距离；

其中效率指标中通行能力的效率有3个指标：

换道延误T_d:非换道时间与换道时间的差，秒；

T_d＝T_n-T_c (1)

式中：

T_c：换道时间；

T_n：非换道时间；

换道速度降低率S_d:衡量由换道而引起通行能力下降程度的指标，如下式

式中：

S_c：换道速度；

S_n：非换道速度；

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:影响通行能力的参数；

C_w：交织区通行能力(pcu/h)；

L_w:交织长度(m)；

N：交织区车道数；

VR：交织比，即交织流量与交织段总流量之比；

V：自由流车速(km/h)；

m₁,m₂,m₃,m₄,n₁,n₂,n₃,n₄:回归系数；

上式中的回归系数m₁,m₂,m₃,m₄,n₁,n₂,n₃,n₄是根据HCM2000原表(EXHIBIT24-8)中各组数据拟合获得；

所述的换道和非换道车辆速度根据公式(2)获得换道速度降低率；

所述的换道车辆位置，由换道位置的标准差表示换道位置的集中程度；其中安全性有6个指标：

换道集中度：指换道位置的集中程度，由换道位置的标准差表示；

统计换道位置即可得到，而换道位置可由驾驶模拟器直接得出

换道转向角β：换道过程中，换道车辆的转向角，度；

可由驾驶模拟器直接得出

换道车辆减速度a1：从决定换道时刻起至完成换道过程中，换道车辆的减速度变化；

可由驾驶模拟器直接得出

换道插车间隙L：换道时，目标车道前后车辆的车头间距，米；

可由驾驶模拟器直接得出

目标车道后随车辆减速度a2：目标车道跟随车辆因换道车辆换道而减速运动的减速度变化情况；

由实验过程进行拍摄中估算得出

最小安全换道距离S(0)：指换道车辆与目标车道后随车辆之间的临界安全距离，米；

假设换道开始时刻为t₀,换道过程所需时间为t₁，经过分析得到最小安全距离模型：

式中：

t₁时段内L_O车所行驶的纵向距离；

S_M：t₁时段内M车所行驶的纵向距离；

L：车长，通常取5m；

β：车辆与道路标线的水平夹角；

由于在不同交通流状态下，车辆换道过程的运动过程不同，因此下面分别阐述；

低密度下：

则本车M与目标车道后随车辆L_O车的最小换道安全距离为：

中密度下：

则本车M与目标车道后随车辆L_O车的最小换道安全距离为：

高密度下：

则本车M与目标车道后随车辆L_O车的最小换道安全距离为：

式中：

t₁时段内L_O车所行驶的纵向速度；

V_M：t₁时段内M车所行驶的纵向速度；

t₁时段内L_O车所行驶的纵向加速度；

a_M：t₁时段内M车所行驶的纵向加速度；

模型中的参数均可通过驾驶模拟器得到；

所述的换道时间根据公式(7)、(8)、(9)获得最小安全换道距离；

S5、通过计算S4中的指标，选出效率高，安全性好的最佳车载指路信息设置方案。