信號交叉口黃燈兩難區(qū)邊界建模及風(fēng)險評估方法研究.pdf

1、黃燈兩難區(qū)(以下簡稱兩難區(qū))是指信號交叉口進口道上的一段區(qū)域，陷入其中的駕駛?cè)嗣鎸S燈信號時將經(jīng)歷選擇停車或繼續(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)文獻對兩難區(qū)分布、黃燈啟亮?xí)r駕駛?cè)诵袨?、兩難區(qū)風(fēng)險規(guī)避等方面進行了廣泛地探究，相繼提出了一些兩難區(qū)風(fēng)險規(guī)避措施，但對兩難區(qū)風(fēng)險評估的研究較少，且絕大多數(shù)所提出的兩難區(qū)風(fēng)險規(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€體隨機

2、性及交通信號影響因素(如信號倒計時)。特別地，我國城市道路中大量的信號交叉口安裝了倒計時，勢必影響黃燈啟亮?xí)r駕駛?cè)诵袨椋瑢?dǎo)致兩難區(qū)分布及風(fēng)險發(fā)生變化。因此，論文以有無倒計時信號交叉口處觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從分析黃燈期間首停車和末行車行駛參數(shù)入手，構(gòu)建兩難區(qū)邊界模型，提出兩難區(qū)風(fēng)險評估及規(guī)避方法，探討倒計時對兩難區(qū)分布及風(fēng)險的影響，旨在改善信號交叉口交通安全水平。
　　由于黃燈期間直行車道上首停車和末行車最有可能陷入兩難區(qū)，故設(shè)計視頻觀

3、測方案，以有無倒計時信號交叉口為調(diào)查點而展開視頻觀測，采集黃燈期間首停車行駛參數(shù)(黃燈啟亮?xí)r至停車線距離及速度、感知反應(yīng)時間、減速度)，末行車行駛參數(shù)(黃燈啟亮?xí)r至停車線距離及速度、進入時間、加速度)，以及道路交通條件等數(shù)據(jù)。
　　以觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)分析了有無倒計時條件下黃燈期間首停車及末行車行駛參數(shù)的描述統(tǒng)計值和擬合分布。統(tǒng)計檢驗結(jié)果表明，倒計時對首停車速度及感知反應(yīng)時間有顯著影響，但對首停車至停車線距離和減速度無顯著影響；倒計時

4、對末行車至停車線距離和進入時間有顯著影響，但對末行車速度及加速度無顯著影響。Kolmogorov-Smirnov檢驗結(jié)果顯示，有無倒計時條件下首停車及末行車行駛參數(shù)的最佳擬合分布各異，為兩難區(qū)風(fēng)險評估奠定基礎(chǔ)。
　　在觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上確定了最小感知反應(yīng)時間、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，通過實例分析驗證了模型的精度，進而分別構(gòu)

5、建了最小停車距離模型和最大通過距離模型，并探討了有無倒計時和不同黃燈時長條件下第一類兩難區(qū)分布。對比分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)黃燈時長為4 s時，無論是否存在倒計時，均不能形成第一類兩難區(qū)；當(dāng)黃燈時長為3 s時，倒計時的存在將導(dǎo)致第一類兩難區(qū)的形成，但其范圍較小。
　　根據(jù)觀測數(shù)據(jù)分析了黃燈啟亮?xí)r車輛行駛行為決策，構(gòu)建了黃燈啟亮?xí)r車輛行駛行為二元logistic選擇模型，該模型表明黃燈啟亮?xí)r速度、至停車線距離、過街行人和倒計時顯著影響黃燈啟亮?xí)r

6、駕駛?cè)诉x擇停車的決策。據(jù)此模型推導(dǎo)了黃燈啟亮?xí)r停車概率模型，構(gòu)建了第二類兩難區(qū)邊界模型，并探討了有無倒計時及過街行人條件下第二類兩難區(qū)分布。對比分析可知，無論是否存在過街行人，倒計時均不改變第二類兩難區(qū)的長度，但會使其位置更靠近停車線。
　　鑒于第二類兩難區(qū)包含第一類兩難區(qū)(或選擇區(qū))，且不考慮車輛與過街行人間的沖突，對第二類兩難區(qū)內(nèi)車輛碰撞風(fēng)險展開深入研究?？紤]黃燈啟亮?xí)r車輛行駛行為決策，分析了單車、兩車情形下兩難區(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)險發(fā)生概率估算模型，并進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)險發(fā)生的概率遠大于追尾碰撞風(fēng)險，并且后者發(fā)生的概率很??；倒計時明顯增大兩難區(qū)追尾和側(cè)面碰撞風(fēng)險發(fā)生的概率。
　　針對兩難區(qū)側(cè)面碰撞風(fēng)險突出的問題，提出了基于動態(tài)全紅控制的兩難區(qū)風(fēng)險規(guī)避方法。設(shè)計了動態(tài)全紅控制的基本框架及流程，其包括三個環(huán)節(jié)：利用智能傳感器采集車輛行駛參數(shù)，依據(jù)臨界減速度和至停車線距離判別闖黃

8、燈車輛，以及通過黃燈時長確定所需全紅時長。以觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，多次重復(fù)動態(tài)全紅控制流程，驗證了其預(yù)期效果。最后，在觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上評價了動態(tài)全紅控制的利與弊，結(jié)果顯示動態(tài)全紅控制在規(guī)避兩難區(qū)側(cè)面碰撞風(fēng)險的安全效益遠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)前對兩難區(qū)邊界建模和兩難區(qū)風(fēng)險評估研究的理論體系，為兩難區(qū)風(fēng)險規(guī)避措施效果評價提供了新的理論支撐，同時擴充了兩難區(qū)風(fēng)險規(guī)避的方法庫；另一方面，所構(gòu)建的兩難區(qū)