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信号交叉口两难区风险评估与规避方法研究
| 论文题名： | 信号交叉口两难区风险评估与规避方法研究 |
| 关键词： | 信号交叉口;动态边界建模;半参数加性logistic模型;隐马尔可夫模型;事故风险评估 |
| 摘要： | 两难区为信号交叉口进口道上的一段区域，陷入其中的车辆面临黄灯信号时，既无法在信号灯显示为红灯前舒适地停止于停车线前、又无法完全通过交叉口。两难区问题的存在，增加了驾驶员犹豫不决的行为和发生交通事故的风险。为此，论文通过构建动态两难区边界模型，评估两难区追尾和侧向碰撞风险，提出了基于车路协同技术的动态两难区风险规避方法，旨在提高信号交叉口的交通安全水平。 首先，对信号交叉口进行拍摄，利用间接的观测计算方式提取首停车和末行车的行驶参数，并进行统计分析和独立样本T检验。结果显示：倒计时对首停车速度和反应时间，以及末行车至停车线距离和加速度均有显著影响。 其次，分别建立两难区驾驶员反应时间、首停车减速度、末行车加速度与黄灯启亮时车速之间的函数模型，结合实例检验模型的精度，据此建立最小停车距离模型与最大通过距离模型，体现了两难区边界的动态变化性。进而分析黄灯时长和倒计时对两难区分布的影响，并量化了是否存在倒计时和黄灯时长分别为2s和3s时车辆陷入两难区的概率。对比分析发现：车速较大时倒计时的存在增加了两难区的边界范围；随着黄灯时长的延长，两难区边界范围逐渐缩小，选择区范围逐渐扩大。 然后，通过相关性分析、信息价值和多重共线性检验筛选影响两难区驾驶行为决策的因素，构建了考虑连续变量非线性影响的基于半参数加性logistic的驾驶行为决策模型；以及以黄灯结束前5s内车速的时间序列为观测变量的基于HMM的驾驶行为决策模型。基于此，建立了考虑两难区驾驶行为决策、倒计时以及冲突临界条件的事故风险计算模型，并利用MonteCarlo对两难区风险进行数值模拟。结果表明：两难区侧向碰撞风险发生的概率高于追尾风险；倒计时的存在增加了追尾风险，但对侧向碰撞风险在进口道不同范围的作用有所差异。 最后，设计了基于车路协同技术的动态两难区风险规避算法，包括信息检测模块、车辆与两难区位置判别模块、信号控制模块与车速引导模块。基于VISSIM平台搭建仿真实验的基本场景，并通过VISSIM提供的COM组件的API，采用Python编程语言进行二次开发，实现了基于车速引导和绿灯时间延长的动态两难区风险规避算法。结合仿真实验对比分析，验证了该方法可以显著降低车辆陷入两难区的比率。 |
| 作者： | 赵欢 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 龙雪琴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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