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

本发明专利技术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，本发明专利技术采用的技术方案是，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。本发明专利技术主要应用于图像传感器的设计制造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及道路交通设计
，具体讲，涉及。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术采取的技术方案是，: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。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)<vc (t+1) < vLF(t)+pLF(t)-pc(t)；L2 vLB (t+1) = vLB(t)+l, vLF (t+1) = (t)，此情况下车辆 LB 加速行驶，LF 匀速行驶，可进行换道的条件为Vvc(/ +l)e &(/ + 1) , PLB (t)+vLB (t)+l-pc (t) < vc (t+1)<VLF(t)+pLF(t)-pc(t);L3 vLB(t+l) = vLB (t), vLF (t+1) = Vlp (t) _1，此情况下车辆 LB 勻速行驶,LF 减速行驶，可进行换道的条件为Vvc(/ + I) G Sc(t +1),使得Plb⑴+Vlb⑴-P。⑴+1〈 Vc (t+1)<Vlf (t)+pLF (t)-Pc (t)-1 ；L4 vLB(t+1) = vLB(t)+l, vLF(t+1) = vLF(t)-1o 此情况下车辆 LB 加速行驶，LF减速行驶，可进行换道的条件为Vvc(/ + l)e5c(/ + l) ，Plb(t) +vLB (t) -pc(t) +1<vc (t+1) < vLF (t) +pLF (t) -pc (t)-1。换道规则生成和选择模块中的换道规则中的目标函数为令Vn(k，xc)表示驾驶员类型k在位置X。的换道意愿，X。位置向\方向移动，换道意愿逐渐增强，对vn(k，x。)进行标定，从Xs开始依次设置三个特征区域，分别用表示为Ltl，Lt2, Lt3,当上述LI，L2, L3, L4四种状态中，不同特征区域设置的换道条件为区域Ltl驾驶员满足LI条件，区域Lt2驾驶员满足LI，L2, L3中任意一种，区域Lt3驾驶员在上述4种条件下换道均可进行。本专利技术的技术特点及效果本专利技术通过场景输入模块、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，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，所得到的方案准确无误，能够用于评价各种设计方案。附图说明图1面向大型车辆安全性的地下道路分合流区仿真及设计框架。图2分流区示意图。图3合流区示意图。图4分流区元胞划分。图5合流区元胞划分。图6相邻车辆感知点位置。图7车辆接近道路交叉口的换道示意图(a) t时刻，(b) t+Ι时刻。图8合流区特征点。图9模拟场景I。图10模拟场景2。图11仿真实验I交通流时空图。图12仿真实验2交通流时空图。图13仿真实验3交通流时空图。图14仿真实验4交通流时空图。图15仿真实验5交通流时空图。图16仿真实验6交通流时空图。图17不同仿真实验下的交通冲突数量。具体实施例方式本专利技术基于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，采用的评本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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)...

【专利技术属性】
技术研发人员：白子建，王海燕，王晓华，苑中丹，杨凯，刘大欢，柯水平，马红伟，赵巍，郑利，林建新，
申请(专利权)人：天津市市政工程设计研究院，
类型：发明
国别省市：