隧道路段预警作用下的时空集计通行能力分析

doi:10.12141/j.issn.1000-565X.200080

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2020, Vol. 48 ›› Issue (9): 107-115,123.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.200080

隧道路段预警作用下的时空集计通行能力分析

常鑫¹ 李海舰^1†荣建¹ 赵晓华¹ 秦伶巧²

1．北京工业大学北京市交通工程重点实验室，北京 100124;2．威斯康星大学麦迪逊分校交通运行与安全实验室，美国麦迪逊 53706

收稿日期:2020-02-23 修回日期:2020-04-10 出版日期:2020-09-25 发布日期:2020-09-01
通信作者: 李海舰 (1986-)，男，博士，主要从事智能交通系统研究。 E-mail:lihaijian@bjut.edu.cn
作者简介:常鑫 (1991-)，男，博士生，主要从事智能交通、交通流理论、交通安全研究。E-mail: changxin@ emails．bjut． edu． cn
基金资助:
国家自然科学基金资助项目 (51608017); 北京市自然科学基金资助项目 (9202001)

Effect of the Tunnel Warning System on Traffic Capacity Based on Aggregated Spatiotemporal Characteristics of Vehicles

CHANG Xin¹ LI Haijian¹RONG Jian¹ ZHAO Xiaohua¹ QIN Lingqiao²

1． Beijing Key Laboratory of Traffic Engineering，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China;2． Traffic Operations ＆ Safety Laboratory，University of Wisconsin-Madison，Madison 53706，USA

Received:2020-02-23 Revised:2020-04-10 Online:2020-09-25 Published:2020-09-01
Contact: 李海舰 (1986-)，男，博士，主要从事智能交通系统研究。 E-mail:lihaijian@bjut.edu.cn
About author:常鑫 (1991-)，男，博士生，主要从事智能交通、交通流理论、交通安全研究。E-mail: changxin@ emails．bjut． edu． cn
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China (51608017) and the Beijing Natural Science Foundation of China (9202001)

摘要/Abstract

摘要： 为了探析车路协同环境下特长隧道路段的车辆时空特性，研究基于车路协同技术设计了预警系统，利用驾驶模拟开展了实验; 以没有预警系统作为对照组，对 35 位实验驾驶员的车辆时空图特性进行分析。结果表明，隧道预警作用下，车辆进入隧道前
减速触发点提前，时空图曲率变小，拐点个数减少; 此外，车辆速度变异系数在隧道入口附近及隧道内明显下降，且在隧道路段超速程度明显降低。可知，在预警作用下，驾驶员从基于视觉的刺激反应行为转换为基于心理预期的主动应对行为，容易形成稳定速度的时空运行特性，并表现出良好的控速行为。进一步研究表明，假定最小跟车时距为1. 5s，基于车辆纵向时空轨迹最佳汇聚模式，预警系统作用下，研究路段通行能力可整体平均提升 21. 27%。

关键词: 交通工程, 车路协同, 隧道预警, 驾驶模拟, 时空特性, 通行能力

Abstract: To explore spatiotemporal characteristics of vehicles in a long tunnel road under the vehicle-road coopera-tive environment，the human-machine interface of tunnel warning system based on the connected vehicle technology was designed and a driving simulation experiment was carried out． 35 drivers' spatiotemporal characteristics of vehi-cle were studied by taking the group without warning system as the control group． The results reveal that when the system was on，the slowdown trigger points of vehicle was earlier，and the curvature values and number of inflection points of the spatiotemporal graph decreased． Moreover，the coefficient of variation of vehicle speed near the entrance and inside tunnel and the degree of overspeed in tunnel decreased obviously when the system was on． In conclusion，with the warning system，the driving pattern was changed from a visual stimulation-based response be-havior to a psychological expectation-based proactive behavior，which was easy to form the stable spatiotemporal characteristics． Further research shows that，assuming that the minimum headway of the following distance is 1. 5s，and based on the best converging patterns from 35 drivers' spatiotemporal trajectories，the overall traffic capacity was 21. 27% higher than that without the warning system．

Key words: traffic engineering, vehicle-road cooperation, tunnel warning system, driving simulation, spatiotemporal characteristic, traffic capacity

中图分类号:

U491

常鑫, 李海舰, 荣建, 等. 隧道路段预警作用下的时空集计通行能力分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(9): 107-115,123.

CHANG Xin, LI Haijian, RONG Jian, et al. Effect of the Tunnel Warning System on Traffic Capacity Based on Aggregated Spatiotemporal Characteristics of Vehicles[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2020, 48(9): 107-115,123.

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隧道路段预警作用下的时空集计通行能力分析

Effect of the Tunnel Warning System on Traffic Capacity Based on Aggregated Spatiotemporal Characteristics of Vehicles

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