条件自动驾驶接管与高速公路出口小半径匝道平面线形匹配性研究

作     者：林子鉴 陈丰 马小翔 潘晓东 陈培焱 袁华智 LIN Zi-jian;CHEN Feng;MA Xiao-xiang;PAN Xiao-dong;CHEN Pei-yan;YUAN Hua-zhi

作者机构：同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 西南交通大学交通运输与物流学院四川成都611756 上海市园林设计研究总院有限公司建筑环境院上海200030 兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2024年第37卷第9期

页      面：236-249页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51978522,52362050) 云南省交通运输厅科技创新及示范项目(云交科(2019)16号) 

主　　题：交通工程 接管绩效 驾驶模拟试验 自动驾驶 道路线形 

摘      要：为了解自动驾驶接管后驾驶人行为与现有高速公路出口小半径匝道平面线形的匹配性,基于驾驶模拟仿真平台构建高速公路出口接管场景并进行驾驶模拟试验。以驾驶模式(手动驾驶,接管)、匝道圆曲线半径(50、70、90 m)与匝道交通流密度(每车道5、45 pcu·km^(-1))作为自变量,构建12种驾驶模拟场景。招募30名被试进行驾驶模拟试验,记录试验过程中驾驶人的眼动特征及车辆运动状态。选取瞳孔直径、水平视角分布标准差、垂向视角分布标准差、平均纵向速度变化率、横向偏移量标准差、最小碰撞时间(TTC)共6项指标,分析检验不同因素对各指标影响的显著性。依据检验结果选取指标构建匹配性模糊综合评价模型,对不同匝道半径与交通流密度组合下的接管匹配性进行评估。研究结果表明:相比手动驾驶场景,接管场景中驾驶人瞳孔直径变大,视点水平方向离散程度增加,车辆纵、横向行驶稳定性降低;随匝道半径增加、交通流密度减小,驾驶人瞳孔直径减小,车辆纵向行驶稳定性增加,匝道半径的变化对车辆运动状态的影响比对驾驶人视觉行为的影响更大。在交通流密度为每车道45 pcu·km^(-1)的场景中,增加匝道半径对接管匹配性的提升存在边际递减效应,且较小匝道半径与较高交通流密度的组合会放大各自对接管匹配性的不利影响。当交通流密度较低(每车道5 pcu·km^(-1))时,即使匝道半径取设计极限值,接管匹配性也可达到“高;而当交通流密度较高(每车道45 pcu·km^(-1))时,匝道半径需接近目前实际工程应用中的最高标准,方可使接管匹配性达到“高。基于接管匹配性分级,从人、车、路多角度进行考虑提出接管策略优化建议,以提升驾驶人的接管绩效。研究结果对于提升高速公路出口段自动驾驶车辆接管过程的安全性具有指导作用。