【摘要】：信號(hào)交叉口處兩難區(qū)的存在增加了交叉口沖突的可能。黃燈啟亮?xí)r，陷入兩難區(qū)的車輛既無法在紅燈啟亮前通過交叉口，也無法在停車線前安全停車，由此導(dǎo)致車輛緊急制動(dòng)或闖紅燈，進(jìn)而可能引發(fā)車輛追尾、側(cè)向碰撞等交通沖突。從本質(zhì)上講，車輛陷入兩難區(qū)的原因主要包括兩點(diǎn)：兩難區(qū)的邊界范圍受諸如駕駛員、車輛、交叉口、信號(hào)控制方案等因素的影響，導(dǎo)致兩難區(qū)客觀存在并具有動(dòng)態(tài)變化性；臨近交叉口時(shí)，，駕駛員可能會(huì)做出錯(cuò)誤的選擇或決策，并且無法確定后續(xù)行駛行為是否會(huì)陷入兩難區(qū)。為了應(yīng)對(duì)兩難區(qū)問題，提升道路行車安全，延長黃燈信號(hào)時(shí)長、安裝警示標(biāo)志、布設(shè)綠燈延長系統(tǒng)、應(yīng)用車載預(yù)警系統(tǒng)等多種兩難區(qū)規(guī)避方法相繼被提出。雖然這些方法在很大程度上減少了陷入兩難區(qū)的車輛數(shù)量，但仍存在不足，主要體現(xiàn)在：現(xiàn)有兩難區(qū)規(guī)避方法沒有充分考慮兩難區(qū)的動(dòng)態(tài)變化性及其影響因素（如信號(hào)控制方案），導(dǎo)致車輛在黃燈啟亮?xí)r仍可能陷入兩難區(qū)。 黃燈啟亮前，如果能夠?yàn)檐囕v提供合理的引導(dǎo)，確定車輛后續(xù)的行駛行為，將會(huì)有效地規(guī)避車輛陷入兩難區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)。鑒于此，本文以車輛陷入兩難區(qū)的主要原因?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，圍繞如何為車輛提供具體且可行的引導(dǎo)這一問題展開研究工作，構(gòu)建了一種基于提前引導(dǎo)的兩難區(qū)規(guī)避系統(tǒng)，并對(duì)其中的引導(dǎo)算法、系統(tǒng)激活時(shí)間的確定等關(guān)鍵問題進(jìn)行了重點(diǎn)研究。本文完成的主要研究工作包括： （1）對(duì)兩難區(qū)問題與規(guī)避方法進(jìn)行了分析與總結(jié)。分別從物理位置和停車概率的角度，闡述了兩類兩難區(qū)的定義及邊界范圍的確定方式�；谂R界通行距離和臨界停車距離，分析了信號(hào)交叉口處的車輛行駛行為及其影響因素。指出了兩難區(qū)規(guī)避方法的發(fā)展趨勢，并總結(jié)了現(xiàn)有規(guī)避方法的不足。 （2）構(gòu)建了基于提前引導(dǎo)的兩難區(qū)規(guī)避引導(dǎo)系統(tǒng)。首先，給出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，明確了系統(tǒng)所需的車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息和行駛環(huán)境中的時(shí)空狀態(tài)信息，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)前車的存在情況和行駛行為，確定了系統(tǒng)提供的引導(dǎo)方式，包括：制定引導(dǎo)策略和生成預(yù)警信息，并給出了車路協(xié)同環(huán)境中系統(tǒng)的工作流程。其次，考慮到確定準(zhǔn)確的兩難區(qū)邊界范圍是系統(tǒng)提供可靠引導(dǎo)的前提，為此，根據(jù)不同的信號(hào)控制方案，提出了存在全紅信號(hào)（All-Red Phase）與不存在全紅信號(hào)時(shí)兩難區(qū)邊界范圍的計(jì)算方法，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果，分析了車輛初始的兩難區(qū)狀態(tài)，為后續(xù)引導(dǎo)策略的制定提供了依據(jù)。最后，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮的其它要素進(jìn)行了說明，包括：加速度與減速度的約定、車輛跟馳模型的選擇以及縱向控制系統(tǒng)的應(yīng)用，以使得兩難區(qū)規(guī)避引導(dǎo)系統(tǒng)符合實(shí)際的行駛環(huán)境。 （3）為了制定具體的引導(dǎo)策略，提出了兩難區(qū)引導(dǎo)算法。給出了算法的適用范圍和設(shè)計(jì)思路，并分別描述了車輛即將陷入兩難區(qū)、位于可停車區(qū)和可通行區(qū)時(shí)的算法流程。以滿足駕駛員舒適性、車輛跟馳安全及路段限速為前提，重點(diǎn)討論了即將陷入兩難區(qū)的車輛，在不同信號(hào)控制方案下規(guī)避兩難區(qū)并通過交叉口所需最小加速度的計(jì)算方法；針對(duì)車輛能夠勻速通過交叉口和需要緊急制動(dòng)的情形，給出了前車存在條件下滿足跟馳安全的加速度和減速度的計(jì)算方法。 （4）考慮到兩難區(qū)規(guī)避引導(dǎo)系統(tǒng)在黃燈啟亮前某一時(shí)刻被激活，且人為設(shè)置系統(tǒng)激活時(shí)間存在弊端，提出了兩難區(qū)規(guī)避引導(dǎo)系統(tǒng)激活時(shí)間的確定方法。以車輛陷入兩難區(qū)為前提，綜合分析了激活時(shí)間對(duì)車輛應(yīng)用加速引導(dǎo)和減速引導(dǎo)規(guī)避兩難區(qū)的影響�；诖嬖诤筒淮嬖谌t的信號(hào)控制方案，通過建立系統(tǒng)激活時(shí)間與車輛接近速度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，給出了即將陷入兩難區(qū)的車輛執(zhí)行引導(dǎo)策略通過交叉口或減速停車所需激活時(shí)間的確定方法。 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新之處在于： （1）提出了一種提前為車輛提供具體引導(dǎo)解決兩難區(qū)問題的思路，構(gòu)建了基于提前引導(dǎo)的兩難區(qū)規(guī)避系統(tǒng)，在應(yīng)對(duì)兩難區(qū)動(dòng)態(tài)變化性的基礎(chǔ)上，避免了車輛陷入第一類或第二類兩難區(qū)的窘境。 （2）基于黃燈和全紅信號(hào)對(duì)車輛通行權(quán)的限制條件，對(duì)具有不同接近速度的車輛，明確了存在全紅信號(hào)時(shí)兩難區(qū)的邊界范圍。 （3）將車輛跟馳理論引入到兩難區(qū)規(guī)避方法的設(shè)計(jì)過程中，充分考慮跟馳安全對(duì)車輛應(yīng)用引導(dǎo)策略規(guī)避兩難區(qū)的影響，分別針對(duì)即將陷入兩難區(qū)、能夠勻速通過交叉口以及需要緊急制動(dòng)的車輛，提出了相應(yīng)的規(guī)避兩難區(qū)所需加減速度的計(jì)算方法。 （4）基于存在和不存在全紅的信號(hào)控制方案，通過建立系統(tǒng)激活時(shí)間與車輛接近速度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，給出了即將陷入兩難區(qū)的車輛執(zhí)行引導(dǎo)策略通過交叉口或減速停車所需激活時(shí)間的確定方法。 本文的研究致力于解決如何為車輛提供具體且可行的引導(dǎo)以規(guī)避黃燈啟亮?xí)r陷入兩難區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)，提出的方法在豐富兩難區(qū)既有理論的同時(shí)，還為兩難區(qū)規(guī)避方法的研究提供了新的思路與借鑒手段。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U491

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2370283