沈伯昭，張志清，于海臣，顧大鵬，劉曉?shī)?/p>

(1.北京市國(guó)道通公路設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，北京 100053；2.北京工業(yè)大學(xué)城市交通學(xué)院，北京 100124)

0 引言

2016-02-21中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》中提出：優(yōu)化街區(qū)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，樹(shù)立“窄馬路、密路網(wǎng)”的城市道路布局理念[1].在此背景下，北京、上海、重慶、廣州、南京、太原、南陽(yáng)等地積極響應(yīng)，開(kāi)始規(guī)劃建設(shè)街口間距在100～200 m的“宜居街區(qū)”.

變密后的路網(wǎng)緩解了主路的交通壓力，但大幅增加的交叉支路給“宜居街區(qū)”的行車(chē)安全帶來(lái)很多隱患.頻密的交叉支路，增加了沖突發(fā)生的可能性；行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)在小尺度的路口隨意穿行，給行車(chē)安全帶來(lái)隱患；為了方便過(guò)街，“宜居街區(qū)”多采用較小轉(zhuǎn)彎半徑，車(chē)輛經(jīng)常由于視距不足無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)前方支路來(lái)車(chē)，導(dǎo)致路口碰撞事故的發(fā)生.

交叉頻密路段特殊的道路交通環(huán)境，使得以往的交通管控方式不再適用.主要有3方面：①“宜居街區(qū)”相交道路間距小，若設(shè)置信號(hào)燈，頻密的信號(hào)管控不僅投入增大，且會(huì)大大降低路段的通行能力；②“宜居街區(qū)”支路車(chē)流量不大，若設(shè)置黃閃燈，較小的沖突概率以及過(guò)頻繁的黃閃警示，極易使司機(jī)產(chǎn)生警覺(jué)疲勞，無(wú)法達(dá)到警示效果；③“宜居街區(qū)”人車(chē)混行嚴(yán)重，先進(jìn)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)僅限于車(chē)-車(chē)間的相互協(xié)調(diào)，無(wú)法保證行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)的行車(chē)安全.

有效的交通安全防治不是事故發(fā)生后的補(bǔ)救，而是需要從根源上消解沖突.許多學(xué)者考慮將主動(dòng)安全技術(shù)應(yīng)用到行駛安全上，以避免事故的發(fā)生[2-3].Fuerstenberg[4]提出交叉口沖突預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)向有車(chē)載的車(chē)輛觸發(fā)沖突警告.Joyoung Leel等[5]提出交叉口車(chē)輛協(xié)同控制算法，試驗(yàn)表明該算法可有效減少停車(chē)次數(shù)和行程時(shí)間.明尼蘇達(dá)州交通局在整個(gè)州的雙車(chē)道公路停車(chē)控制交叉口安裝了碰撞預(yù)警系統(tǒng)，證實(shí)交叉口沖突預(yù)警系統(tǒng)對(duì)駕駛員停車(chē)間隙選擇和停車(chē)率有顯著影響[6].Silvestri M[7]提出了交叉口沖突預(yù)警系統(tǒng)(ICWSs)，得出沖突預(yù)警系統(tǒng)可幫助司機(jī)更早發(fā)現(xiàn)違規(guī)車(chē)輛，并采取更安全的制動(dòng)策略來(lái)避免沖突.ZHU Tong等[8]提出通過(guò)判斷概率是否大于某個(gè)閾值來(lái)決定是否發(fā)送預(yù)警.文獻(xiàn)[9]提出了交叉路口中利用DSRC通信技術(shù)共享信息的車(chē)輛碰撞預(yù)警算法.文獻(xiàn)[10]對(duì)車(chē)輛碰撞預(yù)警算法進(jìn)行改進(jìn)，提出了適用于變速的車(chē)輛協(xié)作式碰撞預(yù)警算法.文獻(xiàn)[11-12]利用兩車(chē)之間的相對(duì)速度與行駛方向來(lái)判斷是否會(huì)發(fā)生碰撞.

從上述研究可知，通過(guò)車(chē)輛間的相互協(xié)調(diào)，可使交通系統(tǒng)資源被充分利用，大幅提升車(chē)輛通行安全和行車(chē)效率.但這些研究?jī)H考慮了車(chē)-車(chē)沖突，且均需要車(chē)載系統(tǒng)的支持，我國(guó)車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)并未成熟，且行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)無(wú)法進(jìn)入聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，僅靠車(chē)輛間的相互協(xié)調(diào)，無(wú)法保證交叉口的通行效率與行車(chē)安全.因此，本文應(yīng)用主動(dòng)安全的思想，研究交叉頻密路段沖突消解策略，在確保安全的同時(shí)，減少交叉口延誤，實(shí)現(xiàn)交叉口車(chē)輛的平穩(wěn)運(yùn)行.

1 沖突消解策略邏輯框架

沖突消解策略邏輯框架為：數(shù)據(jù)采集、環(huán)境感知、危險(xiǎn)評(píng)估、決策執(zhí)行(圖1).具體步驟方法如下.

圖1 沖突消解策略基本框架

1)數(shù)據(jù)采集.安裝在交叉口兩側(cè)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備實(shí)時(shí)采集主路和支路靠近交叉口車(chē)輛/行人的位置和速度信息.

2)環(huán)境感知.當(dāng)在兩條道路上同時(shí)檢測(cè)到移動(dòng)物體時(shí)，路車(chē)單元將計(jì)算車(chē)輛或行人到達(dá)沖突點(diǎn)所需的時(shí)間(TTC)，確定車(chē)輛的沖突發(fā)生閾值.

3)危險(xiǎn)評(píng)估.通過(guò)沖突發(fā)生閾值，評(píng)估車(chē)輛是否有沖突可能性.一旦預(yù)測(cè)到潛在的沖突，會(huì)啟動(dòng)計(jì)算道路的優(yōu)先權(quán)算法，判定那條道路車(chē)輛具有優(yōu)先權(quán).

4)決策執(zhí)行.依據(jù)路權(quán)分配結(jié)果，確定對(duì)主路還是支路發(fā)出預(yù)警信號(hào).在算法確認(rèn)道路安全之前，預(yù)警信號(hào)不會(huì)被解除.

2 沖突消解策略邏輯算法

2.1 數(shù)據(jù)采集

在主路支路兩方向指定位置分別設(shè)置車(chē)輛檢測(cè)器，如圖2所示，實(shí)時(shí)檢測(cè)主路和支路車(chē)輛、行人的速度及位置信息.為了量化車(chē)輛間的相對(duì)位置關(guān)系，以沖突點(diǎn)為原點(diǎn)，以主路為X軸，支路為Y軸，建立直角坐標(biāo)系，并設(shè)定檢測(cè)區(qū)域范圍.

圖2 沖突檢測(cè)設(shè)備布設(shè)位置示意圖

由圖3幾何位置關(guān)系可得：

X=L0cosφ+X0

(1)

(2)

式中：X為車(chē)輛距沖突點(diǎn)的距離；X0為檢測(cè)器距沖突點(diǎn)的距離；H為檢測(cè)器設(shè)置高度；φ為檢測(cè)線與水平面間的夾角；L0為雷達(dá)檢測(cè)線的長(zhǎng)度.

圖3 沖突檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)形式示意圖

由于檢測(cè)器高度H=5.5 m，車(chē)輛檢測(cè)范圍LX∈(30 m,150 m)，得檢測(cè)線的水平距離L∈(35.43 m,155.10 m)，由幾何關(guān)系計(jì)算得，φ∈(2°,9°).

道路的檢測(cè)區(qū)域?yàn)檩椛鋱?chǎng)在道路上的投影區(qū)，按照雷達(dá)檢測(cè)器放置高度H=5.5 m，對(duì)主路檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行計(jì)算：帶入β=7°，H=5.5 m，X0=-5 m，DX=3.75 m，X2=150 m，得θ=5.5°，X1=28.7 m，α=6°.因此，主路檢測(cè)區(qū)域?yàn)榫嘟徊婵?50～30 m范圍.同理，得支路檢測(cè)區(qū)域?yàn)榫嘟徊婵?20～40 m范圍.

2.2 環(huán)境感知

當(dāng)主路和支路檢測(cè)區(qū)域同時(shí)有車(chē)輛出現(xiàn)時(shí)，分別計(jì)算主路、支路車(chē)輛進(jìn)出沖突區(qū)所需的時(shí)間.

1)到達(dá)沖突點(diǎn)時(shí)間(TTC)

假設(shè)車(chē)輛的速度按照減速度為0(勻速)～1.11(穩(wěn)定勻減速)運(yùn)行.設(shè)檢測(cè)距沖突點(diǎn)X米處車(chē)輛速度為vx，X∈(30,150).

則，當(dāng)按勻速行駛時(shí)，車(chē)輛到?jīng)_突點(diǎn)所需時(shí)間TTCn1為：

(3)

當(dāng)按穩(wěn)定勻減速行駛時(shí)，車(chē)輛到交叉口所需時(shí)間TTCn2為：

(4)

2)停車(chē)視距(SSD)

停車(chē)視距由反應(yīng)距離S1、制動(dòng)距離S2、安全距離S33部分組成[13].具體表達(dá)式見(jiàn)式(5).

SSD=S1+S2+S3

(5)

反應(yīng)距離S1與制動(dòng)距離S2的表達(dá)式如式(6)(7)所示.

(6)

(7)

式中：v為車(chē)輛運(yùn)行速度(km/h)；t為駕駛員的感知反應(yīng)時(shí)間，通常為2.5 s[14]；φ為附著系數(shù)，量綱為1，通常選取較差的潮濕路面，一般取值為0.31～0.44；ψ為道路阻力系數(shù)，量綱為1，ψ=滾動(dòng)阻力系數(shù)f+道路縱坡度i.則，停車(chē)視距可表示為：

(8)

考慮到行車(chē)的安全性，S3取值為5 m.φ取值依據(jù)設(shè)計(jì)車(chē)速60 km/h，選取在路面潮濕狀況下的摩阻系數(shù)，取值為0.33；坡度i按照平坡<3%計(jì)算.故對(duì)停車(chē)視距可進(jìn)行簡(jiǎn)化.

SSD≈1.25v

(9)

據(jù)調(diào)查，交叉頻密路段主路的行車(chē)速度為40～60 km/h，按照60 km/h計(jì)算，則主路車(chē)輛從看到障礙物起到安全停止所需的時(shí)間TSSDx=SSD3.6/60=4.5 s.

3)沖突危險(xiǎn)區(qū)域定義

依據(jù)主路直行車(chē)輛和支路左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、直行3種工況下車(chē)輛的運(yùn)行軌跡，定義沖突危險(xiǎn)區(qū)域?yàn)榫匦蜛BCD，如圖4所示.為了確保安全，擴(kuò)大主路和支路的危險(xiǎn)區(qū)域在最小安全距離S3外，并保證在支路車(chē)輛到達(dá)危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，主路車(chē)輛距交叉口距離滿足停車(chē)視距.

圖4 交叉口沖突區(qū)域

4)進(jìn)出沖突區(qū)時(shí)間

當(dāng)預(yù)測(cè)到兩車(chē)同時(shí)到達(dá)沖突區(qū)域時(shí)，就有可能發(fā)生沖突.車(chē)輛進(jìn)入和離開(kāi)沖突區(qū)所需的時(shí)間可通過(guò)式(10)(11)計(jì)算：

進(jìn)入沖突區(qū)時(shí)間：

(10)

(11)

式中：Tx1、Ty1分別為主路和支路車(chē)輛到達(dá)沖突區(qū)所需時(shí)間；TTCx、TTCy分別為主路和支路車(chē)輛到達(dá)沖突點(diǎn)所需時(shí)間；Sc1為左轉(zhuǎn)沖突區(qū)邊界距沖突點(diǎn)的距離；S3為車(chē)輛間的最小安全距離，通常為3～5 m；W為車(chē)輛寬度，通常為1.6～1.8 m.

離開(kāi)沖突區(qū)時(shí)間：

(12)

(13)

式中，Tx2、Ty2分別為主路和支路車(chē)輛離開(kāi)沖突區(qū)所需時(shí)間；Sc2為右轉(zhuǎn)沖突區(qū)邊界距沖突點(diǎn)的距離；L為車(chē)輛長(zhǎng)度，通常為3.8～4.3 m；δ為左右轉(zhuǎn)偏差系數(shù)，取值為0～3 s.

2.3 危險(xiǎn)評(píng)估

當(dāng)兩方向車(chē)輛進(jìn)出沖突區(qū)所需時(shí)間滿足以下兩中情況時(shí)，車(chē)輛有發(fā)生沖突的可能性：

1)Tx1≤Ty1≤Tx2

主路車(chē)輛先到達(dá)沖突區(qū)域，在支路車(chē)輛到達(dá)沖突區(qū)域時(shí)，主路車(chē)輛未能完全離開(kāi).其計(jì)算公式為：

(14)

(15)

即，當(dāng)主路和支路車(chē)輛速度位置關(guān)系滿足式(15)，即認(rèn)為有沖突發(fā)生的可能性.

2)Ty1≤Tx1≤Ty2

支路車(chē)輛先到達(dá)沖突區(qū)域，在主路車(chē)輛到達(dá)沖突區(qū)域時(shí)，支路車(chē)輛未能完全離開(kāi).其計(jì)算式為式(16)：

(16)

取δ=3 s，SSD=1.25vx，化簡(jiǎn)得沖突發(fā)生閾值計(jì)算公式：

(17)

當(dāng)主路和支路車(chē)輛速度位置關(guān)系滿足式(17)時(shí)，即認(rèn)為有沖突發(fā)生的可能性.

通過(guò)簡(jiǎn)化和整合式(15)(17)，得到?jīng)_突發(fā)生閾值公式為：

(18)

當(dāng)滿足式(18)時(shí)，兩方向車(chē)輛有沖突的可能性.

2.4 決策執(zhí)行

決策執(zhí)行即當(dāng)確定兩方向車(chē)輛有沖突可能性后，判斷對(duì)主路還是支路車(chē)輛進(jìn)行預(yù)警.首先需要對(duì)道路優(yōu)先權(quán)進(jìn)行計(jì)算.

總結(jié)交叉口沖突車(chē)輛間的時(shí)空分布情況，主要有以下3種可能性：

圖5 交叉口警示燈布設(shè)位置及結(jié)構(gòu)示意圖

1)主路車(chē)輛先到達(dá)沖突區(qū)域

車(chē)輛到達(dá)沖突區(qū)時(shí)間關(guān)系滿足式(19)：

TTCx1-TTCy1<0

(19)

該情況為主路車(chē)輛優(yōu)先，需要對(duì)支路車(chē)輛進(jìn)行預(yù)警，使支路車(chē)輛提前減速，以避讓主路來(lái)車(chē).

2)支路車(chē)輛先到達(dá)沖突區(qū)域，但不滿足穿越主路的臨界間隙

車(chē)輛到達(dá)沖突區(qū)時(shí)間關(guān)系滿足式(20)：

0

(20)

式中：Tc為支路車(chē)輛可穿越間隙，為了保證安全，定義以左轉(zhuǎn)車(chē)輛穿越交叉口所需可穿越間隙5.77 s作為臨界間隙[15].

該情況為主路車(chē)輛優(yōu)先，需要對(duì)支路車(chē)輛進(jìn)行預(yù)警，使支路車(chē)輛提前減速，以避讓主路來(lái)車(chē).

3)支路車(chē)輛先到達(dá)沖突區(qū)域，且滿足穿越主路的臨界間隙

車(chē)輛到達(dá)沖突區(qū)時(shí)間關(guān)系滿足式(21).

TTCx1-TTCy1≥Tc

(21)

該情況為支路車(chē)輛優(yōu)先，需要對(duì)主路車(chē)輛進(jìn)行預(yù)警，使主路車(chē)輛提前減速，以避讓前方來(lái)車(chē).

綜上，分別得主路和支路優(yōu)先權(quán)判定公式：

TTCx1-TTCy1

(22)

Tc

(23)

即當(dāng)主路和支路車(chē)輛到達(dá)沖突區(qū)時(shí)間滿足式(22)時(shí)，主路車(chē)輛具有優(yōu)先權(quán)；當(dāng)滿足式(23)時(shí)，支路車(chē)輛具有優(yōu)先權(quán).

主路和支路分別設(shè)有帶感應(yīng)黃閃警示燈，如圖5所示.依據(jù)路權(quán)分配結(jié)果，對(duì)沒(méi)有優(yōu)先權(quán)的道路發(fā)出預(yù)警信號(hào).通過(guò)路口警示燈傳遞給沒(méi)有優(yōu)先權(quán)道路的車(chē)輛，該方向警示燈啟亮并持續(xù)閃爍，提示駕駛員前方路口將有車(chē)駛?cè)耄柚?jǐn)慎行駛；當(dāng)判斷路口無(wú)沖突風(fēng)險(xiǎn)后，警示燈關(guān)閉，駕駛員可放心通過(guò)路口.

3 沖突消解策略實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了確保算法在不同沖突工況下的可靠性，采用CarSim &Simulink聯(lián)合仿真，對(duì)主路和支路車(chē)輛不同緊急工況下的沖突避讓情況進(jìn)行仿真驗(yàn)證.

3.1 實(shí)驗(yàn)方法

3.1.1 CarSim仿真

1)建立道路仿真模型.依據(jù)實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)，在CarSim道路建模中分別對(duì)道路平面線形、縱斷面線形、橫斷面線形以及路面摩擦系數(shù)進(jìn)行設(shè)定，設(shè)置摩擦滾動(dòng)系數(shù)為0.85、滾動(dòng)阻力值為1.

2)建立車(chē)輛仿真模型.本實(shí)驗(yàn)路段為交叉頻密路段，建好道路模型后，依據(jù)具體調(diào)查情況選取不同車(chē)型，設(shè)置車(chē)輛的幾何尺寸，并完全仿真真實(shí)車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)狀況對(duì)車(chē)輛的剎車(chē)油門(mén)功效以及ABS防抱死系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定.

3)建立駕駛員仿真模型.在CarSim仿真軟件中，用預(yù)瞄時(shí)間來(lái)反應(yīng)駕駛員的這種提前感知的特性.設(shè)定預(yù)瞄時(shí)間為1.5 s，反應(yīng)時(shí)間為0.15 s.在無(wú)預(yù)警條件下，駕駛員剎車(chē)最大制動(dòng)加速度范圍控制在[0,1.11]；在預(yù)警條件下，駕駛員剎車(chē)制動(dòng)加速度趨勢(shì)采用通過(guò)駕駛模擬實(shí)驗(yàn)得出的交叉頻密路段交叉口速度預(yù)測(cè)模型[16]，使其反映真實(shí)狀況下駕駛員對(duì)預(yù)警信號(hào)的車(chē)速變化狀態(tài).

3.1.2 Simulink控制

通過(guò)CarSim的“Send to Simulink”，將CarSim的所有信息封裝在S-Function中導(dǎo)入到Simulink，并在其中建立控制器，將2節(jié)提出的沖突消解策略轉(zhuǎn)換成Simulink 邏輯圖(圖6)，通過(guò)控制不同工況下車(chē)輛的剎車(chē)油門(mén)力度，仿真駕駛員的沖突決策過(guò)程.

圖6 Simulink邏輯圖

3.1.3 CarSim &Simulink聯(lián)合仿真

將Simulink輸出的由速度預(yù)測(cè)模型確定的剎車(chē)油門(mén)力度導(dǎo)入CarSim中，通過(guò)三維動(dòng)態(tài)分析，遍歷各種沖突情況，全面驗(yàn)證邏輯算法的準(zhǔn)確性.

3.2 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景

本次實(shí)驗(yàn)的仿真場(chǎng)景，設(shè)定了2種不同的駕駛環(huán)境：

1)場(chǎng)景1：無(wú)預(yù)警邏輯環(huán)境.主路支路兩方向車(chē)輛分別以恒定速度從指定位置出發(fā)，交叉口無(wú)預(yù)警設(shè)施.

2)場(chǎng)景2：?jiǎn)?dòng)預(yù)警邏輯環(huán)境.主路支路兩方向車(chē)輛分別從指定位置出發(fā)，主路車(chē)輛依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果確定是否采取減速措施，剎車(chē)力度由速度預(yù)測(cè)模型控制.

實(shí)驗(yàn)假定主路車(chē)輛從距離沖突點(diǎn)150 m處出發(fā)(X=150)，主路支路車(chē)輛的初始速度分別為30、40、50、60 km/h，根據(jù)2節(jié)提出的沖突發(fā)生閾值式(18)，計(jì)算出不同車(chē)速下，支路車(chē)輛的起點(diǎn)位置.表1統(tǒng)計(jì)了沖突閾值的邊界情況(Ymin，Ymax)和最危險(xiǎn)情況(Ydanger)下，支路車(chē)輛的起始位置.通過(guò)CarSim &Simulink聯(lián)合仿真，驗(yàn)證有、無(wú)預(yù)警邏輯下，駕駛員是否可及時(shí)避讓沖突.

3.3 分析結(jié)果

對(duì)上述所列的沖突發(fā)生閾值的邊界情況以及最危險(xiǎn)情況進(jìn)行了逐一實(shí)驗(yàn)分析.

設(shè)定在0 s時(shí)，主路車(chē)輛正以60 km/h的速度，經(jīng)過(guò)距交叉口150 m的位置；支路車(chē)輛正以30 km/h速度，經(jīng)過(guò)指定的位置，以滿足如下情況：

1) 最危險(xiǎn)情況：兩車(chē)如不采取任何減速措施，將恰好在沖突點(diǎn)發(fā)生碰撞.

場(chǎng)景1：主路車(chē)輛保持初始速度并在9 s時(shí)與支路車(chē)輛發(fā)生碰撞，如圖7(a)所示.

場(chǎng)景2：路權(quán)判定結(jié)果是對(duì)支路預(yù)警.支路車(chē)輛收到預(yù)警信號(hào)，依據(jù)速度預(yù)測(cè)模型進(jìn)行油門(mén)競(jìng)爭(zhēng)，采取了提前減速停車(chē)措施，主路車(chē)速度不改變，如圖7(b)所示，兩車(chē)最小距離增加到9.5 m，避免了碰撞.

表1 支路車(chē)輛發(fā)車(chē)位置確定 m

圖7 最危險(xiǎn)情況仿真結(jié)果

圖8 沖突閾值左邊界仿真結(jié)果

2) 沖突閾值的左邊界：兩車(chē)如不采取減速措施，支路車(chē)輛恰好滿足穿越條件，安全駛過(guò).

場(chǎng)景1：支路車(chē)輛先抵達(dá)沖突點(diǎn).如圖8(a)所示，兩輛車(chē)之間的最小距離為45.4 m，兩輛車(chē)沒(méi)有碰撞風(fēng)險(xiǎn).

場(chǎng)景2：路權(quán)判定結(jié)果是對(duì)主路預(yù)警.主路車(chē)輛收到預(yù)警信號(hào)后，開(kāi)始采取提前減速措施.當(dāng)主路車(chē)輛速度還未顯著減小時(shí)，支路車(chē)輛已經(jīng)到達(dá)路口，警告信號(hào)被解除.因此，該預(yù)警對(duì)主路車(chē)輛的速度未造成顯著影響，如圖8(b)所示.

3) 沖突閾值的右邊界：兩車(chē)如不采取任何減速措施，主路車(chē)輛恰好安全駛過(guò)交叉口.

場(chǎng)景1：主路車(chē)輛先抵達(dá)沖突點(diǎn)，兩輛車(chē)之間的最小距離為7.2 m，沒(méi)有碰撞風(fēng)險(xiǎn)，如圖9(a)所示.

場(chǎng)景2：路權(quán)判定結(jié)果是對(duì)支路車(chē)輛預(yù)警.支路車(chē)輛收到預(yù)警信號(hào)后，開(kāi)始采取減速措施.在速度降低到13.2 km/h時(shí)，主路車(chē)通過(guò)交叉口，預(yù)警信號(hào)解除，支路車(chē)輛加速安全駛過(guò)交叉口，兩車(chē)間的最小距離為13.9 m.該預(yù)警信號(hào)未對(duì)支路車(chē)輛造成顯著交叉口延誤，如圖9(b)所示.

圖9 沖突閾值右邊界仿真結(jié)果

從仿真結(jié)果可看出，在沖突發(fā)生閾值的邊界條件(Ymin和Ymax)下，即使沒(méi)有預(yù)警，兩車(chē)也不會(huì)相互碰撞.因此，在沖突閾值以外，可保證主路和支路的運(yùn)行安全.同時(shí)，在最危險(xiǎn)情況下(Ydanger)，預(yù)警信息發(fā)出后，駕駛員可及時(shí)安全的避讓沖突，同時(shí)保證速度不發(fā)生急劇變化.

以上述方式，對(duì)所有可能的沖突工況進(jìn)行一一驗(yàn)證.實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，沖突消解邏輯算法可識(shí)別假設(shè)條件下幾乎所有潛在的沖突，保證交叉頻密路段的行車(chē)安全.同時(shí)，該算法可保證主路車(chē)輛的通行效率，減少剎車(chē)次數(shù)及交叉口延誤.

4 結(jié)論

本文結(jié)合交叉頻密路段支路流量小、小間距街區(qū)交叉路口多的特點(diǎn)，提出了基于主動(dòng)安全思想的沖突消解策略，研究成果具有較強(qiáng)的實(shí)用特性，為從智慧交通層面解決“宜居街區(qū)”的交通安全問(wèn)題提供了理論基礎(chǔ)和可行方案.

1) 提出包括數(shù)據(jù)采集、環(huán)境感知、危險(xiǎn)評(píng)估以及決策執(zhí)行4部分的沖突消解邏輯框架.

2)基于車(chē)輛主動(dòng)安全思想，定義沖突危險(xiǎn)區(qū)域，并通過(guò)預(yù)測(cè)車(chē)輛進(jìn)出沖突區(qū)的時(shí)間，量化交叉頻密路段沖突發(fā)生閾值.

3)充分考慮人因及環(huán)境因素，確定包括沖突閾值計(jì)算、車(chē)輛路權(quán)判斷以及預(yù)警信號(hào)發(fā)出3部分的沖突消解策略，并確定具體計(jì)算流程及方法.

4)通過(guò)CarSim &Simulink聯(lián)合仿真測(cè)試了不同預(yù)警設(shè)施、不同沖突緊急情況下的車(chē)輛運(yùn)行狀況.實(shí)驗(yàn)表明，所提出的算法能消解假設(shè)條件下所有潛在的沖突，保證交叉頻密路段的行車(chē)安全性，減少不必要的交叉口延誤.

本文提出的沖突消解策略彌補(bǔ)了小間距街區(qū)交叉口安全設(shè)計(jì)方面研究的不足，有較強(qiáng)的實(shí)用特性，為從智慧交通層面解決“宜居街區(qū)”的交通安全問(wèn)題提供了可行方案.