基于驾驶行为的无信号控制公路平面交叉口交通流自组织理论研究

At unsignalized at-grade highway intersections, drivers decide the start time, route and driving speed when crossing the intersection all by themselves. The operation of vehicles mainly depends upon the subjective judgement of drivers. Therefore, traffic flow is self-organizing and depends upon the psychological activities and behaviors of drivers greatly. It is full of randomness and uncertainty and is easy to lead to all kinds of traffic accidents. The project aims to study the self-organizing phenomenon of traffic flows discussed above: study the psychological activities and driving behavior of drivers at unsignalized at-grade highway intersections, by applying psychology, disclose the microscopic mechanism for traffic flows' self-organizing phenomenon and set up the physical movement models for vehicles; Synthesize the physical movement models of individual vehicles systematically and construct the traffic flow theory on the macroscopical aspect by applying traffic flow theory; resolve the basic process of traffic flow's self-organizing by using self-organizing theory, study the cooperation and competition in the self-organizing of traffic flows, construct the evalution indexes and approaches for the orderly performance of traffic flow self-organizing and build the forecast models for the evolution of traffic flow self-organizing. The project will set up a theory system for traffic flow self-organizing at unsignalized at-grade highway intersections, enhance understanding of the mechanism and evolution rules of traffic flow self-organizing, raise the level of cognition of causes of traffic accidents and provide strong support for the engineering practice of planning, designing and managing of transportation.

在无信号控制公路平面交叉口，驾驶人自主决定通过交叉口的时机、路线和行驶速度，车辆的运行主要依赖于驾驶人的主观判断。因此，交通流是自组织的，在很大程度上取决于驾驶人的心理活动和驾驶行为，具有相当大的随机性和不确定性，非常容易诱发各种交通事故。本项目拟对上述交通流自组织现象进行系统研究：运用心理学研究无信号控制公路平面交叉口驾驶人的心理活动和驾驶行为，揭示交通流自组织的微观机理，建立车辆的物理运动模型；对车辆的物理运动模型进行系统综合，运用交通流理论构建宏观层面上的交通流模型；运用自组织理论解析交通流自组织的基本过程，研究交通流自组织中的协作与竞争，构建交通流自组织有序度的评价指标和评价方法，建立交通流自组织演变的预测模型。项目将建立无信号控制公路平面交叉口交通流自组织理论体系，增进对交通流自组织机理和演变规律的理解，提高对交通事故成因的认知水平，为交通规划、设计和管理的工程实践提供支撑。

由于缺乏交通控制设施的指挥和交通执法人员的管理，在出行者法律意识淡薄、违规行为严重的背景下，以交通流自组织为主要运行机制的无信号控制公路平面交叉口的交通流运行极其复杂，所面对的交通问题尤其突出，亟待开展相关研究。.项目针对无信号控制公路平面交叉口交通流自组织的运行开展了深入全面的研究，主要研究内容包括以下方面：（1）公路平面交叉口和驾驶人的主要特征；（2）车辆的运行特征及其规律；（3）交通流之间的相互作用；（4）支路左转车辆的穿越时间和驾驶行为；（5）出行者的交通行为与心理；（6）无信号控制平面交叉口交通仿真。.项目取得以下重要结果：.（1）支路左转车辆在通过无信号控制公路平面交叉口时，出现违规行为，导致异常行驶轨迹，严重影响交叉口的交通安全和运行效率。双向两车道的支路比双向四车道的支路更容易引起异常左转轨迹，主路车速或者支路车速的增加导致异常轨迹的可能性也相应增加，主路车头时距的增加则导致异常轨迹的可能性减少。.（2）支路左转车辆与主路直行车辆之间的交通冲突是无信号控制公路平面交叉口的主要交通冲突，体现了交通流自组织的有序度。随着支路左转车交通流率、支路左转车速度或者主路直行车大车比的增加，交通冲突频数随之增加；当支路左转车辆的转弯轨迹向左方倾斜时（代表了异常的违规行为），交通冲突的频数也会随之增加；当主路直行车车头时距或者主路直行车速度增加时，交通冲突的频数会随之而减少。.（3）支路左转车通过无信号控制公路平面交叉口的穿越时间是反映交叉口服务水平的关键指标。左转穿越时间随着主路交通量的增加而增加，随着主路车速的增加而减少；不良天气导致左转穿越时间增加；此外，左转过程中的停车行为也会导致左转穿越时间增加。.所取得的研究成果揭示了无信号控制公路平面交叉口交通流自组织的特征和一般规律，对道路交通的科学研究和工程实践有一定的指导和借鉴意义。