[发明专利]港区道路交叉口最小间距确定方法

摘要

本发明属于道路设计技术领域，涉及一种港区道路交叉口最小间距确定方法，该方法对与交叉口相连的港区道路的换道频繁区域以及交叉口进行二维元胞划分，其它部分采用一维元胞，构建交叉口附近港区道路的元胞模型，包括下列的步骤：(1)构建驾驶员感知模块(2)构建行为模块(3)设定各种车型在主路上出现的比例、速度及各种车辆发车频率，在不同交叉口间距和发车频率条件下进行仿真实验，通过分析仿真得到交通流时空图和车辆延误数据，得到不同交通条件下合适的交叉口最小间距。本发明能够较为精确地反映交叉口间距对港区道路通行能力的影响，从而为不同条件下的港区道路交叉口间距的确定提供方法。

主权项

1.一种港区道路交叉口最小间距确定方法，其特征在于，该方法对与交叉口相连的港区道路的换道频繁区域以及交叉口进行二维元胞划分，其它部分采用一维元胞，构建交叉口附近港区道路的元胞模型，包括下列的步骤：(1)构建驾驶员感知模块1)前方车道的拥堵感知将不同范围内的拥堵对感知的影响采用权重来表示，并对其进行标定，通过车辆占有元胞占感知范围元胞总数的比例来计算前方各车道的感知道路占有率，具体方法如下：设l_r表示驾驶员的感知-反应距离；表示第i个感知范围的长度；l_v表示视距半径，则驾驶员i在t时刻车道l的感知交通拥堵程度p(i，l，t)可表示为S_ls表示车道l感知范围的分段数量；ω_lj表示车道l第j个感知范围的对总体感知的影响权重；o_lj表示车道l第j个感知范围的估计占有率；如果p(i，l，t)-p(i，l-1，t)＞ω_left，则h_w(i，t+1)＝h_w(i，t)+δ_hr；如果p(i，l，t)-p(i，l+1，t)＞ω_right，则h_w(i，t+1)：＝h_w(i，t)+δ_rr，其中，ω_left，ω_right表示由于拥堵而产生的向左、向右换道意愿的阈值，h_w(i，t)表示第i个驾驶员t时刻的换道意愿，δ_hr表示拥堵对r类驾驶员换道的影响系数，：＝表示利用符号右侧的参数对左侧变量进行替换；2)信号灯的感知1)如果驾驶员在视距范围内看到的当前车道的信号灯为红灯，如果ξ≤p_r(r)，则h_w(i，t+1)：＝h_w(i，t)+δ_rr，其中p_r(r)表示红灯对r类驾驶员换道意愿的影响概率，δ_rr表示红灯对r类驾驶员换道的影响系数。2)如果驾驶员在视距范围内看到当前车道的信号灯为黄闪状态，则如果ξ≤p_y(r)，则v(i，t+1)：＝v(i，t)+a_r，p_y(r)表示黄闪对r类驾驶员加速意愿的影响概率，v(i，t)表示第i辆车t时刻的速度，a_r表示黄闪对r类驾驶员加速的影响系数。3)相邻车辆状态设C表示当前车辆，LB，LF，F，RB，RF分别表示位于当前车辆左后、左前、前、右后、右前位置的相邻车辆，元胞长度l_c，道路允许的最大车速为v_max，将车辆速度离散为N_v＝v_max/l_c个区间，则每个感知点速度的等级数为N_v个，分别表示的实际车速范围为[(k-1)l_c，kl_c]，k＝1，2，...，N_v；(2)行为模块1)建立跟驰行为规则2)建立换道行为规则设t时刻对应位置C，LB，LF，F，RB，RF的车辆速度分别为v_C(t)，v_LB(t)，v_LF(t)，v_F(t)，v_RB(t)，v_RF(t)，其所在元胞位置分别为p_C(t)，p_LB(t)，p_LF(t)，p_F(t)，p_RB(t)，p_RF(t)，则向左换道时不发生碰撞需要满足的条件为v_C(t+1)-v_LB(t+1)＞p_LB(t)-p_C(t)，v_LF(t+1)-v_C(t+1)＞p_C(t)-p_LF(t)，驾驶员可加减速以满足换道条件，即v_C(t+1)∈S_C(t+1)，S_C(t+1)＝{v_C(t)-1，v_C(t)，v_C(t)+1}，考虑其它车辆行驶速度，当前车换道时存在以下几种状态：L1：车辆LB减速或匀速行驶，，LF加速或匀速行驶，进行换道的条件为使得p_LB(t)+v_LB(t)-p_c(t)＜v_C(t+1)＜v_LF(t)+p_LF(t)-p_c(t)；L2：车辆LB加速行驶，LF匀速行驶，可进行换道的条件为：使得p_LB(t)+v_LB(t)+1-p_c(t)＜v_C(t+1)＜v_LF(t)+p_LF(t)-p_c(t)；L3：车辆LB匀速行驶，LF减速行驶，可进行换道的条件为：使得p_LB(t)+v_LB(t)-p_c(t)+1＜v_C(t+1)＜v_LF(t)+p_LF(t)-p_c(t)-1；L4：车辆LB加速行驶，LF减速行驶，可进行换道的条件为：使得p_LB(t)+v_LB(t)-p_c(t)+1＜v_C(t+1)＜v_LF(t)+p_LF(t)-p_c(t)-1；港区驾驶员的换道意愿的产生公式：hw(i,t+1):=hw(i,t)+Σk∈Hlδk,r+δr,]]>式中δ_k，r表示第k类换道规则对r类驾驶员换道的影响系数，H_l表示满足的换道条件集合。2)超车行为将超车行为模拟为两次换道行为，设当前车所在车道为A车道，发生超车的车道为B车道，则将超车行为分解为从A车道到B车道的换道行为和从B车道到A车道的换道行为，每一个换道行为按照上述的换道行为来描述。3)牵引车-半挂车左转和直行相互行为设C2为通过交叉口时直行的车辆，C1为正在左转并与C2发生相互影响的牵引车-半挂车，当直行车辆刹车时，会影响左转车辆的正常行驶轨迹，C1必须采用紧急制动措施来避免与C2发生碰撞，此时C1沿与C2轨迹成β角度的方向行驶，制动后行进到与车辆C2碰撞的最长距离式中，v₀表示直行车辆初速度；t₂表示开始踏下踏板到直行车辆上出现制动力所经过的时间，t₃表示制动力增长时间，j_max表示汽车最大制动减速度，t₂、t₃、j_max可以通过不同类型车辆的动态特性实验得到；(3)设定除了牵引车-半挂车之外的仿真车型的元胞长度及各种车型在主路上出现的比例、速度及各种车辆发车频率，在不同交叉口间距和发车频率条件下进行仿真实验，通过分析仿真得到交通流时空图和车辆延误数据，得到不同交通条件下合适的交叉口最小间距。