基于變道駕駛行為的研究

滕逸偉

摘 要：隨著機動車保有量的急劇增加，頻繁的變道駕駛行為所引起的交通事故層出不窮，變道駕駛行為是駕駛行為中較為復雜的一類，國內外學者通過建立車道變換模型，結合方向盤轉速對駕駛員的變道行為進行預判，為構建智能輔助駕駛系統提供依據，通過考慮駕駛人自身的特征，可以更好地反映實際情況下的變道模型。

關鍵詞：變道駕駛;車道變換模型;方向盤轉速;駕駛人特性

中圖分類號：U91 文獻標識碼：A

0 引言

隨著社會和經濟的發展速度加快，機動車保有量呈現出逐年上漲的趨勢，以致于路段交通量越來越大，針對較為擁擠的區域，駕駛人為了能夠快速達到目的地，車輛變道行為愈加頻繁，變道行為所引起的交通事故也層出不窮。國內外學者通過對駕駛過程中的變道行為進行建模，并根據車輛自身特性進行預測以保證車輛行駛的安全。

1 國內研究現狀

吳斌基于中國自然駕駛工況數據，對緊急工況下駕駛員的轉向變道行為特征規律了進行研究，結合高斯函數擬合的轉向基元來表征各個階段的轉向行為，表征駕駛員轉向行為的一般特征，同時每個轉向基元都是一個開環模型，可以結合行駛過程中方向盤的最高轉速從而預判駕駛員的轉向行為[1]。

通過將單個轉向基元中所建立的方向盤最高轉速與轉角變化之間的線性關系模型，通過持續時間恒定逐漸逼近真實駕駛過程，提高預測的準確性，為緊急輔助系統的建立提供了參考依據。

吳斌通過研究駕駛員在緊急變道過程中各個階段的特征以及車輛狀態，提出了駕駛員緊急轉向變道模型。并結合遠近目標點理論分析方法，將整個轉向變道階段分為了避撞側移階段以及穩定階段。

避撞和側移階段模型：

式中：為車輛位置與近點的角度偏差;表示近點距離車前端的水平距離，避撞和側移階段取值不同，在避撞階段選取為兩車之間的距離，在側移階段選取=10 m;根據道路寬度的國家標準，考慮實際行駛情況進行選取。

該階段所需方向盤轉速如下所示：

式中：為增益參數，對每個駕駛員都有所不同，表征了駕駛員對于車輛和環境的綜合感知程度，在避撞和側移階段取值有所變化。

穩定階段遠點階段模型：

文中假定前端中點坐標，目標遠點坐標為，則車輛行駛方向與目標遠點間的角度差為：

式中：表示遠點距離車前端的水平距離;根據道路寬度的國家標準，考慮實際行駛情況進行選取。

該階段所需方向盤轉速如下所示：

式中：表示增益參數。

通過數據對增益因子特性的分析，很好地預測自然駕駛中的緊急轉向變道行為，但僅通過50例緊急轉向案例對轉向變道模型進行擬合驗證以找出所對應的增益因子的關系存在一定的局限性，增益因子還受到環境因素、駕駛員特征等各方面的影響，簡單考慮并無法表征多方面的影響因子。

朱西產[3]根據自然駕駛數據，提出了駕駛員在緊急變道行為過程中的一種開環模型，選取方向盤轉角和方向盤轉角變化率作為變道緊急程度的參考條件，分析緊急變換車道的持續時間，利用自然駕駛行為中50百分位駕駛員緊急變道工況的駕駛數據，擬合出了最大方向盤轉角與最大方向盤轉角變化率之間的線性關系。其中，在一定假設前提下，車輛在緊急變道過程中方向盤轉角為：

式中：定義駕駛員變道過程中方向盤轉角峰值參數;表示變道持續時間參數;表示駕駛員的反應時間;表示緊急變道所持續的時間。

驗證模型輸出結果接近于駕駛員真實操作結果，但在初始狀態下車輛的側向加速度、速度、位移以及方向盤轉角等都為零，與實際運行狀況存在一定的差異。

徐錦強[4]提出為微觀交通仿真建立可靠合理的車道變化模型以提高交通仿真的精度。采用高空攝像法進行數據采集工作，并針對采集到的數據進行修正。并提出了期望車道，進一步分析了期望車道的分布。龔津[5]指出出租車相對其他車輛而言，具有上下車、停靠頻繁的特性，行車過程中加速、減速的頻率相對較高。通過建立出租車駕駛員變道行為因果結構方程模型，得出出租車駕駛員年齡與個人預期收入是頻繁變道行為的主要影響因素。

李星星[6]提出，針對仿真軟件當中的變道模型加入攻擊性駕駛行為的評價，利于提升交通影響評價分析的準確性。通過將車道變化過程中的切入、利用路肩超車和鳴笛等攻擊性駕駛行為納入到車道變換的各個環節，以進一步優化微觀交通仿真，以盡可能表征實際變道過程中的攻擊性駕駛行為。

2 結論

目前國內外有許多關于車輛換道模型構建的研究，大多數研究根據自然駕駛數據進行擬合仿真，并以此作為輸入得到輸出，此類研究中并未考慮到區域性特征所引起的差異，沒有考慮駕駛人自身的特性，引入駕駛人自身的特性以及車輛特性與變道行為之間的相互關系，可以更好地描述變道實際行為過程，構建一個更為安全的交通體系。

參考文獻：

[1]吳斌，朱西產，沈劍平，等.自然駕駛工況的駕駛員緊急轉向變道行為[J].同濟大學學報（自然科學版），2017，45（04）：554-561.

[2]吳斌，朱西產，沈劍平.基于自然駕駛數據的駕駛員緊急轉向變道模型[J].同濟大學學報（自然科學版），2019，47（11）：1618-1625.

[3]朱西產，劉智超，李霖.基于自然駕駛數據的駕駛員緊急變道行為開環模型[J].汽車安全與節能學報，2015，6（04）：328-332.

[4]徐錦強，陳竹師，丁藝.基于駕駛行為的車道變換模型研究及仿真[J].華東交通大學學報，2011，28（06）：68-72.

[5]龔津.基于SEM的出租車駕駛員變道行為研究[D].西南交通大學，2016.

[6]李星星.車道變換過程中的攻擊性駕駛行為研究[J].交通標準化，2014，42（11）：7-10+14.