面向大型车辆安全性的地下道路分合流区交通设计方法.docx

面向大型车辆安全性的地下道路分合流区交通设计方法专利名称：面向大型车辆安全性的地下道路分合流区交通设计方法技术领域：本发明涉及道路交通设计技术领域，具体讲，涉及面向大型车辆安全性的地下道路分合流区交通设计方法背景技术：分、合流区是地下道路基本组成部分之一，分、合流区的设计是影响地下道路安全性和通行能力的重要因素，而分、合流影响区的通行能力更是制约分、合流区安全性和通行能力的关键所在在地下道路系统中，由于施工难度大、费用高，使得出入口间距一般较小，加上地下道路视距交差，特别是在大型车辆较多的条件下，这种影响就更为明显，因此，对上述条件下地下道路分合流区进行优化设计具有极其重要的意义发明内容本发明旨在克服现有技术的不足，提出面向大型车辆安全性的地下道路分合流区进行交通仿真及优化设计方法，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，面向大型车辆安全性的地下道路分合流区交通设计方法:包含场景输入模块、感知模块、换道规则生成和选择模块、行为及动作产生模块以及交通评价模块5个部分；其中场景输入模块包含可变场景和静态场景；驾驶员感知模块是驾驶员感知外界环境并形成反应的交互通道，主要感知车道交通拥堵状况，相邻车辆位置，相邻车辆速度，相邻车辆信号，交通标志；换道规则生成和选择模块是根据现状交通状况、驾驶员类型和驾驶目标生成可能的换道规则并进行选择，此模块的输出直接决定了驾驶动作的选择；动作产生模块是驾驶行为的直接输出，主要包括跟驰、换道、超车行为，这些行为涉及的动作主要是加速、减速和转向；仿真评价模块是在对一定分合流区设计方案前提下，根据一定的评价指标对仿真结果进行评价模块，采用的评价指标主要包括分合流区通行能力、交通冲突和平均车速，根据不同的优化目标采用不同的指标进行评价。

感知模块的感知位置表述为:C表示当前车辆，LB, LF, F，分别表示位于当前车辆左后、左前、前位置的相邻车辆；设元胞长度Iy，道路允许的最大车速为Vmax，将车辆速度离散为Nv个区间，NV = vmax/ly，则每个感知点速度的等级数为队个，分别表示的实际车速范围为[(k-l)ly，kly]，k = 1，2，...，Νν换道规则生成和选择模块中的换道规则为:设t时刻对应位置C，LB, LF, F的车辆速度分别为 Vc (t)，Vlb (t)，Vlf (t)，Vf (t),其所在元胞位置分别为 Pc (t)，Plb (t)，pLF (t)，pF (t),换道不发生碰撞需要满足的条件为Vc(t+l)-\B(t+l)>PM(t)-pc(t)，Vuj (t+1)-Vc (t+1) >pc(t)-Pu(t),驾驶员可加减速已满足换道条件，即 vc (t+1) e Sc(t+1) OSc (t+1) = {\(0-1，\(0，\(0+1}，考虑其它车辆行驶速度，换道时存在以下几种状态:LI: vLB (t+1) ( vLB (t), vLF (t+1)彡 vLF (t),此情况下车辆 LB 减速或勻速行驶，，LF加速或匀速行驶，可进行换道的条件为Vvr(, + I) G ,Sr0 + 1).M#PLB(t)+vLB(t)-pc(t)具体实施例方式本发明基于STCA模型构建多智能体仿真模型，提出面向大型车辆安全性的地下道路分合流区进行交通仿真及优化设计方法。

I仿真及设计框架如图1所示，在不同的地下道路分合流区设置方案和特定交通环境下，仿真不同属性驾驶员和车辆动特性通过分合流区的场景，通过对不同方案下通过该区域的交通流进行评价，得到优化的地下道路分合流区设计方案基于STCA模型的交通仿真框架主要包含场景输入模块、感知模块、换道规则生成和选择模块、行为及动作产生模块以及交通评价模块5个部分其中场景输入模块包含可变场景和静态场景，可变场景在本仿真中主要是地下道路分合流区设计方案的变化，如分合流匝道接入形式、出入口交通标志、匝道平纵线形和主线平纵线形的关系等，静态场景主要包括交通环境、交通状况等；驾驶员感知模块是驾驶员感知外界环境并形成反应的交互通道，主要感知车道交通拥堵状况，相邻车辆位置，相邻车辆速度，相邻车辆信号，交通标志等；换道规则生成和选择模块是根据现状交通状况、驾驶员类型和驾驶目标生成可能的换道规则并进行选择，此模块的输出直接决定了驾驶动作的选择，换道规则生成和选择模块中共包含8个规则，其中不同规则的组合对应不同类型的驾驶员和驾驶目标；动作产生模块是驾驶行为的直接输出，主要包括跟驰、换道、超车等行为，这些行为涉及的动作主要是加速、减速和转向；仿真评价模块是在对一定分合流区设计方案前提下，根据一定的评价指标对仿真结果进行评价模块，采用的评价指标主要包括分合流区通行能力、交通冲突和平均车速等，实际上这些指标是相互关联的，可根据不同的优化目标采用不同的指标进行评价。

2交通仿真模型构建2.1分合流区元胞设计地下道路分合流区示意图如2-5图所示，在分流区，车辆经过进入渐变段，通过分流匝道驶出，在合流区，车辆经过渐变段驶入加速车道，加速后并入主线，如图4-5所示，车辆转弯所在的区域为LI如图5所示，一维元胞设置的长度为8. 75米，二维元胞长宽各为1. 25米，I个一维元胞长度为7个二维元胞长度，采用这样的设置，能将一维和二维元胞进行较好的结合，既能保持较快的仿真速度，也能兼顾分合流区大型车辆的运行特征，能对驾驶员微观驾驶行为和车辆动特性进行较好的刻画2. 2分合流区驾驶感知位置Chowdhury提出的著名的STCA模型，STCA模型中定义了双车道换道规则为1)当前车辆加速或者保持限制车速后，前车阻碍了车辆的状态保持；2)当前车辆与相邻车道前车的距离能够满足当前车辆加速或保持限制车速的要求；3)当前车辆与相邻车道前后车的距离大于安全距离由于本场景下仅涉及的左转，因此采用3个感知点来描述相邻车辆状态，如图6所示如图6所示，无填充的方格表示各车道元胞，填充方格C表示当前车辆，填充方格LB, LF, F,分别表示位于当前车辆左后、左前、前位置的相邻车辆设元胞长度Iy，道路允许的最大车速为Vmax，将车辆速度离散为Nv个区间，Nv = vmax/ly，则每个感知点速度的等级数为Nv个,分别表示的实际车速范围为[(k-1) ly, kly], k = 1，2，…，Nv。

2.3换道规则如图7所示，方框中第一个字母表示车辆代号，第二个数字表示车辆速度如图7所示，车辆c以速度4向前行驶，由于c车前方无车辆阻挡，因此在STCA模型规则下，不可能产生换道意愿，另外，即使c4产生了换道意愿，由于在加速或者保持现状车速下，c车会与b车发生碰撞，因此也不可能换道成功然而在本研究的换道规则中，驾驶员会寻求减速的方式使得换道成功图7中，当车辆c减速后以速度3向左换道时，不会与b发生冲突，这是本研究场景中允许的换道行为设t时刻对应位置C，LB, LF, F的车辆速度分别为 Vc (t)，Vlb (t)，Vlf (t)，Vf (t),其所在元胞位置分别为 Pc (t)，Plb (t)，pLF (t)，pF (t),换道不发生碰撞需要满足的条件为 Vc (t+1) -Vlb (t+1) >pLB (t) -pc (t), Vlf (t+1) -Vc (t+1) >pc (t) -pLF (t),在本研究场景中，驾驶员可加减速已满足换道条件，即Vc(t+1) e Sc(t+1) 0 Sc(t+1)={vc (t)-1, vc (t)，vc (t) +1}，考虑其它车辆行驶速度，换道时存在以下几种状态:LI:vLB(t+l) ^ vLB(t), vLF(t+1)彡 VLF(t)。

此情况下车辆 LB 减速或勻速行驶,，LF加速或匀速行驶，可进行换道的条件为Vvr(/+ 1)^(, +1) ,j|!i#pLB(t)+vLB(t)-pc(t)权利要求1.一种面向大型车辆安全性的地下道路分合流区交通设计方法，其特征是，包含场景输入模块、感知模块、换道规则生成和选择模块、行为及动作产生模块以及交通评价模块5个部分；其中场景输入模块包含可变场景和静态场景；驾驶员感知模块是驾驶员感知外界环境并形成反应的交互通道，主要感知车道交通拥堵状况，相邻车辆位置，相邻车辆速度，相邻车辆信号，交通标志；换道规则生成和选择模块是根据现状交通状况、驾驶员类型和驾驶目标生成可能的换道规则并进行选择，此模块的输出直接决定了驾驶动作的选择；动作产生模块是驾驶行为的直接输出，主要包括跟驰、换道、超车行为，这些行为涉及的动作主要是加速、减速和转向；仿真评价模块是在对一定分合流区设计方案前提下，根据一定的评价指标对仿真结果进行评价模块，采用的评价指标主要包括分合流区通行能力、交通冲突和平均车速，根据不同的优化目标采用不同的指标进行评价2.如权利要求1所述的面向大型车辆安全性的地下道路分合流区交通设计方法，其特征是，感知模块的感知位置表述为:C表示当前车辆，LB，LF，F，分别表示位于当前车辆左后、左前、前位置的相邻车辆；设元胞长度Iy，道路允许的最大车速为Vmax，将车辆速度离散为Nv个区间，NV = vmax/ly，则每个感知点速度的等级数为队个，分别表示的实际车速范围为[(k-1) ly, kly]，k = 1，2，...，Nv。

3.如权利要求2所述的面向大型车辆安全性的地下道路分合流区交通设计方法，其特征是，换道规则生成和选择模块中的换道规则为:设t时刻对应位置C，LB, LF, F的车辆速度分别为 Vc (t)，Vu3 (t)，Vlf (t)，Vf (t),其所在元胞位置分别为 Pc(t), PLB(t), PLF(t), PF(t),换道不发生碰撞需要满足的条件为Vc(t+l)-\B(t+l)>PM(t)-pc(t)，Vy^t+D-vJt+lDpcW-pJt),驾驶员可加减速已满足换道条件，即vc(t+l) e Sc(t+1) OSc(t+1) = {\(0-1，\(0，\(0+1}，考虑其它车辆行驶速度，换道时存在以下几种状态: LI:vLB(t+l) ^ Vlb (t), Vlf (t+1)彡Vlf (t)，此情况下车辆LB减速或勻速行驶,，LF加速或匀速行驶，可进行换道的条件为'+ 1) e Sc(t +1),使得Ρ Β⑴+vLB (t) -pc (t) 全文摘要本发明涉及道路交通设计技术领域为提出面向大型车辆安全性的地下道路分合流区进行交通仿真及优化设计方法，本发明采用的技术方案是，面向大型车辆安全性的地下道路分合流区交通设计方法包含场景输入模块、感知模块、换道规则生成和选择模块、行为及动作产生模块以及交通评价模块5个部分；其中场景输入模块包含可变场景和静态场景；动作产生模块是驾驶行为的直接输出；仿真评价模块是在对一定分合流区设计方案前提下，根据一定的评价指标对仿真结果进行评价模块，采用的评价指标主要包括分合流区通行能力、交通冲突和平均车速，根据不同的优化目标采用不同的指标进行评价。

本发明主要应用于图像传感器的设计制造。