信號(hào)交叉口黃燈兩難區(qū)邊界建模及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法研究.pdf

1、黃燈兩難區(qū)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)兩難區(qū))是指信號(hào)交叉口進(jìn)口道上的一段區(qū)域，陷入其中的駕駛?cè)嗣鎸?duì)黃燈信號(hào)時(shí)將經(jīng)歷選擇停車(chē)或繼續(xù)行駛決策的猶豫不決。正因如此，兩難區(qū)增大了信號(hào)交叉口處發(fā)生追尾和側(cè)面碰撞事故的可能性?，F(xiàn)存相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)兩難區(qū)分布、黃燈啟亮?xí)r駕駛?cè)诵袨?、兩難區(qū)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避等方面進(jìn)行了廣泛地探究，相繼提出了一些兩難區(qū)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避措施，但對(duì)兩難區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究較少，且絕大多數(shù)所提出的兩難區(qū)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避措施效果十分有限。究其根本原因在于未充分考慮駕駛?cè)说膫€(gè)體隨機(jī)

2、性及交通信號(hào)影響因素(如信號(hào)倒計(jì)時(shí))。特別地，我國(guó)城市道路中大量的信號(hào)交叉口安裝了倒計(jì)時(shí)，勢(shì)必影響黃燈啟亮?xí)r駕駛?cè)诵袨?，?dǎo)致兩難區(qū)分布及風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生變化。因此，論文以有無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口處觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從分析黃燈期間首停車(chē)和末行車(chē)行駛參數(shù)入手，構(gòu)建兩難區(qū)邊界模型，提出兩難區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及規(guī)避方法，探討倒計(jì)時(shí)對(duì)兩難區(qū)分布及風(fēng)險(xiǎn)的影響，旨在改善信號(hào)交叉口交通安全水平。
　　由于黃燈期間直行車(chē)道上首停車(chē)和末行車(chē)最有可能陷入兩難區(qū)，故設(shè)計(jì)視頻觀(guān)

3、測(cè)方案，以有無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口為調(diào)查點(diǎn)而展開(kāi)視頻觀(guān)測(cè)，采集黃燈期間首停車(chē)行駛參數(shù)(黃燈啟亮?xí)r至停車(chē)線(xiàn)距離及速度、感知反應(yīng)時(shí)間、減速度)，末行車(chē)行駛參數(shù)(黃燈啟亮?xí)r至停車(chē)線(xiàn)距離及速度、進(jìn)入時(shí)間、加速度)，以及道路交通條件等數(shù)據(jù)。
　　以觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)分析了有無(wú)倒計(jì)時(shí)條件下黃燈期間首停車(chē)及末行車(chē)行駛參數(shù)的描述統(tǒng)計(jì)值和擬合分布。統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果表明，倒計(jì)時(shí)對(duì)首停車(chē)速度及感知反應(yīng)時(shí)間有顯著影響，但對(duì)首停車(chē)至停車(chē)線(xiàn)距離和減速度無(wú)顯著影響；倒計(jì)時(shí)

4、對(duì)末行車(chē)至停車(chē)線(xiàn)距離和進(jìn)入時(shí)間有顯著影響，但對(duì)末行車(chē)速度及加速度無(wú)顯著影響。Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)結(jié)果顯示，有無(wú)倒計(jì)時(shí)條件下首停車(chē)及末行車(chē)行駛參數(shù)的最佳擬合分布各異，為兩難區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估奠定基礎(chǔ)。
　　在觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上確定了最小感知反應(yīng)時(shí)間、最大減速度、最大加速度的關(guān)鍵影響因素均為黃燈啟亮?xí)r速度，分別構(gòu)建了最小感知反應(yīng)時(shí)間、最大減速度、最大加速度與黃燈啟亮?xí)r速度間的關(guān)系模型，通過(guò)實(shí)例分析驗(yàn)證了模型的精度，進(jìn)而分別構(gòu)

5、建了最小停車(chē)距離模型和最大通過(guò)距離模型，并探討了有無(wú)倒計(jì)時(shí)和不同黃燈時(shí)長(zhǎng)條件下第一類(lèi)兩難區(qū)分布。對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)黃燈時(shí)長(zhǎng)為4 s時(shí)，無(wú)論是否存在倒計(jì)時(shí)，均不能形成第一類(lèi)兩難區(qū)；當(dāng)黃燈時(shí)長(zhǎng)為3 s時(shí)，倒計(jì)時(shí)的存在將導(dǎo)致第一類(lèi)兩難區(qū)的形成，但其范圍較小。
　　根據(jù)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)分析了黃燈啟亮?xí)r車(chē)輛行駛行為決策，構(gòu)建了黃燈啟亮?xí)r車(chē)輛行駛行為二元logistic選擇模型，該模型表明黃燈啟亮?xí)r速度、至停車(chē)線(xiàn)距離、過(guò)街行人和倒計(jì)時(shí)顯著影響黃燈啟亮?xí)r

6、駕駛?cè)诉x擇停車(chē)的決策。據(jù)此模型推導(dǎo)了黃燈啟亮?xí)r停車(chē)概率模型，構(gòu)建了第二類(lèi)兩難區(qū)邊界模型，并探討了有無(wú)倒計(jì)時(shí)及過(guò)街行人條件下第二類(lèi)兩難區(qū)分布。對(duì)比分析可知，無(wú)論是否存在過(guò)街行人，倒計(jì)時(shí)均不改變第二類(lèi)兩難區(qū)的長(zhǎng)度，但會(huì)使其位置更靠近停車(chē)線(xiàn)。
　　鑒于第二類(lèi)兩難區(qū)包含第一類(lèi)兩難區(qū)(或選擇區(qū))，且不考慮車(chē)輛與過(guò)街行人間的沖突，對(duì)第二類(lèi)兩難區(qū)內(nèi)車(chē)輛碰撞風(fēng)險(xiǎn)展開(kāi)深入研究?？紤]黃燈啟亮?xí)r車(chē)輛行駛行為決策，分析了單車(chē)、兩車(chē)情形下兩難區(qū)潛在交通沖突

7、(包括追尾和側(cè)面碰撞)，構(gòu)建了兩難區(qū)追尾和側(cè)面碰撞風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率估算模型，并進(jìn)行了蒙特卡洛模擬分析。結(jié)果表明，兩難區(qū)側(cè)面碰撞風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率遠(yuǎn)大于追尾碰撞風(fēng)險(xiǎn)，并且后者發(fā)生的概率很小；倒計(jì)時(shí)明顯增大兩難區(qū)追尾和側(cè)面碰撞風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率。
　　針對(duì)兩難區(qū)側(cè)面碰撞風(fēng)險(xiǎn)突出的問(wèn)題，提出了基于動(dòng)態(tài)全紅控制的兩難區(qū)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避方法。設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)全紅控制的基本框架及流程，其包括三個(gè)環(huán)節(jié)：利用智能傳感器采集車(chē)輛行駛參數(shù)，依據(jù)臨界減速度和至停車(chē)線(xiàn)距離判別闖黃

8、燈車(chē)輛，以及通過(guò)黃燈時(shí)長(zhǎng)確定所需全紅時(shí)長(zhǎng)。以觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，多次重復(fù)動(dòng)態(tài)全紅控制流程，驗(yàn)證了其預(yù)期效果。最后，在觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)了動(dòng)態(tài)全紅控制的利與弊，結(jié)果顯示動(dòng)態(tài)全紅控制在規(guī)避兩難區(qū)側(cè)面碰撞風(fēng)險(xiǎn)的安全效益遠(yuǎn)大于其給沖突方向交通增加的延誤成本。
　　論文研究成果一方面豐富當(dāng)前對(duì)兩難區(qū)邊界建模和兩難區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究的理論體系，為兩難區(qū)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避措施效果評(píng)價(jià)提供了新的理論支撐，同時(shí)擴(kuò)充了兩難區(qū)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避的方法庫(kù)；另一方面，所構(gòu)建的兩難區(qū)