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摘 要:駕駛人的駕駛經驗差異不僅導致跟馳行為的差異,也對道路通行能力產生影響。將試驗車采集的跟馳數據按非專業、專業駕駛人和二車道、三車道車道數分為四類,將觀測數據按相關公式轉換成所需數據。從數據的速度分布情況發現車道數的增加削弱了兩類駕駛人的差異,對兩種車道數情況下的車輛間距進行雙樣本K-S檢驗發現兩類駕駛人的車輛間距在0.05水平下具有顯著差異,進一步提出基于速度的駕駛人修正因子f并標定。得出以下結論:基于速度的駕駛人修正因子可以有效的將計算得到的道路通行能力進行合理修正;車道數相同情況下,駕駛人的駕駛經驗與影響通行能力的程度成負相關,但車道數的增加會增加駕駛經驗的影響程度。
關鍵詞:跟馳行為;駕駛經驗;道路通行能力;修正因子
隨著社會的快速發展和經濟的迅速增長,汽車保有量不斷增加,使道路交通流開始變得復雜,而駕駛人的駕駛行為直接影響到交通流,對駕駛行為的研究在交通流分析和模擬的多個領域中發揮著重要作用[1]。
建立模擬私人汽車駕駛員的駕駛行為模型[2-5]有助于證實駕駛行為對交通流的影響,但需要建立在已知關系的基礎上才有建模意義。許多學者對影響駕駛行為的因素進行研究[6-8],認為駕駛經驗、駕駛人情緒、道路情況等都會對駕駛行為起到一定的影響。CHRISTINA等[9]認為與駕駛經驗不足的司機相比,經驗更為豐富的司機更能適應復雜的道路環境,并采取降低車速的方式調整駕駛行為以增加駕駛安全性;朱興林等[10]的研究表明穩定跟車狀態下,駕駛員累計駕駛里程對跟車行為是有影響的。研究表明,駕駛人的類型可能會影響道路通行能力。RONG等[11]為了研究駕駛行為對通行能力的影響,開發了一種將駕駛模擬器與交通仿真相結合的方法,結果發現更激進的駕駛員的交通流更加不穩定。
道路通行能力代表道路的最大容量,對道路規劃和管理中起到了重要作用,也是交通流特征參數中研究和應用最頻繁的參數之一,受到許多專家學者的關注。各國研究專家們對道路通行能力進行研究的目的是根據各國實際情況因地制宜,制定出適合本國的通行能力的計算方法和規范要求,為路網規劃、道路建設和交通管理中的相關內容提供幫助。
最早對道路通行能力進行了系統研究的國家是美國,1950年美國道路運輸研究委員會(transportation research board)出版的第一版《公路通行能力手冊》(the highway capacity manual, HCM)是第一本對公路交通設施的規劃、設計、分析和運行制定標準的手冊,書中提出通行能力這一概念并提供了計算方法。受道路實際情況的發展和改變,之后在1965、1985、2000和2010年分別修訂出版了第二版、第三版、第四版和第五版。在美國之后,其他發達國家也陸續開始相關方面的研究[1],并相繼出版了類似的手冊和規范:1984年,加拿大出版了《加拿大信號交叉口通行能力規程》;1984年,日本出版了《高速公路容量》;1994年,德國出版了《德國公路通行能力手冊》。1991年,我國交通部頒布的《城市道路設計規范》對我國城市道路的基本通行能力做出了規定。
分析現有研究發現,直接對駕駛行為和道路通行能力之間關系進行的研究卻較少。本文考慮了直接影響駕駛行為的駕駛人客觀因素——駕駛經驗,根據實測數據分析駕駛人的駕駛經驗與道路通行能力之間的關系,以及車道數對兩者關系的影響。提出基于速度的駕駛人修正因子f,將非專業駕駛參數計算的道路通行能力折算成專業駕駛計算值,使用f修正產生的折算誤差在可接受范圍內。
1 數據觀測和處理
試驗需要用到的儀器包括全球定位系統(global positioning system,GPS)定位儀和脈沖法激光測距儀,試驗車輛為手動擋操作的北京現代索納塔,車身長4.8 m,最大加速度為2.78 m/s2,試驗時間選擇早上8點到11點,下午1點到6點。根據駕駛經驗的豐富程度和駕駛年限,將參與試驗的駕駛人分為兩類:專業駕駛人和非專業駕駛人[12];根據路線中的四條道路的車道數,將道路分為兩類:二車道道路和三車道道路。
本文研究對象是從行駛軌跡中提取出的跟馳數據,其中非專業二車道的有效數據為13 445個,專業二車道的有效數據為11 511個,非專業三車道的有效數據為15 157個,專業三車道的有效數據為16 686個。
2 駕駛人的跟馳行為特性
2.1 跟馳特性
跟馳理論中一般認為,跟馳狀態是車輛隊列中車輛的行駛會受到前車的制約時的車輛非自由行駛狀態,跟馳狀態的車輛隊列都具有以下三個跟馳特性。
2.1.1 制約性
跟馳狀態的制約性體現在車速條件、間距條件和緊隨要求三個方面。車速條件是指車輛處于跟馳狀態時,速度不是始終等于一個數值,而是和前車的速度有關,在前車速度一定范圍內來回浮動;而且處于跟馳狀態的車輛隊列中連續兩輛車之間一定保持著安全車距,這是間距條件;緊隨要求表達了跟馳狀態的車輛隊列中車輛駕駛人在無法超車的情況下會緊跟前車的特點。
2.1.2 延遲性
延遲性又稱滯后性。延遲性是指處于跟馳狀態的后車在前車影響下改變速度的時間要晚于前車改變速度的時間,這兩個時間的差值叫做延遲時間,是后車駕駛人對前車狀態改變這一事實做出接收-反應-動作所需的反應時間和車輛實現速度改變的反應時間之和。
2.1.3 傳遞性
傳遞性是指跟馳狀態的車輛隊列中前車會對后車的行駛狀態產生制約,而且會沿車隊一直向后傳遞。但這種制約性的傳遞類似脈沖信號,具有不連續的特性,兩次傳遞之間會有間隔的存在。
2.2 跟馳行為特性參數
本文根據駕駛人的駕駛經驗的差距將駕駛人分為非專業駕駛人和專業駕駛人,其中非專業駕駛人是駕駛年齡小于7年或者累積駕駛里程小于10萬千米的短期駕駛經驗人員;專業駕駛人是駕駛年齡不小于7年并且累積駕駛里程大于等于10萬千米的長期駕駛人員。選取的駕駛人員包括了多種職業,多種年齡段和平衡的性別比例。文中對駕駛人的差異性研究主要是通過駕齡和累計行程體現出來的駕駛經驗是否豐富,沒有駕駛人的性格差異的相關研究,對駕駛人的性格和駕駛行為的研究可以參考吳超仲等[13]和MACHIN等[14]的相關研究成果。
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