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四川工业学院学报J o u r n a l of S i c h u a n U n i v e r s i t y of S c i e n c e a n d T e c h n ol og y文章编号:100025722(2002)0120020203收到日期:2001208231基金项目:四川省教育厅资助项目(项目编号0028744)作者简介:杨 伟(19652),男,四川省崇州市人,四川工业学院汽车与交通工程系副教授,现为西南交通大学交通规划与管理专业博士生。
主要研究方向为交通运输规划管理。
高速公路上跟随车安全距离的一种确定方法杨 伟1,徐 杰2,李宗平2(11四川工业学院汽车与交通工程系,四川成都 610039;21西南交通大学交通运输学院,四川成都 610031)摘 要: 分析了高速公路上交通事故的发生主要因素是与驾驶员的操作有关。
通过对驾驶员的反应能力、速度判断和高速公路上的汽车的行驶特性进行分析,从既可避免发生追尾碰撞事故,又不影响道路通行能力两个方面着手,给出了高速路上行车的的安全距离的计算方法,并且根据国内高速公路的实际情况给出了具体的计算结果。
关键词: 高速公路;安全距离;反应时;速度判断 中图分类号:U471115文献标识码:B0 前言高速公路的迅速发展使得其沿线的投资环境发生了巨大变化。
全国不少地区沿高速公路两旁兴建起的经济技术开发带,带动了当地城乡经济的快速发展,取得了明显的经济效益和社会效益。
但是,我国高速公路建设起步较晚,在标准、设施、监控、管理等方面与发达国家仍有一定差距,导致高速公路的交通事故一直呈上升趋势。
我国道路交通事故的统计表明:由于驾驶员的误操作造成的事故占74%,道路环境条件引起的占19%,而因汽车技术状况差诱发的仅占7%。
表1为日本学者归结的交通事故人为因素中驾驶员因素所占百分比;表2是国际驾驶员行为研究协会(ID 2B RA )分析对不同国家中1500～2000位驾驶员的调查结果。
一、前碰撞预警系统背景概述2017年3月7日，交通运输部组织制定了交通运输行业标准《营运客车安全技术条件》，并于2017年4月1日起正式实施，要求9米以上的营运客车要求必须具备车道偏离预警和前方碰撞预警系统（FCW），并给出了13个月的过渡期。
交通部此项强制要求是国内首个强制安装ADAS系统的案例，由此可见，FCW是ADAS的必备基础功能。
相关统计数据表明，由于驾驶员的主观因素导致的交通事故占比最高，若在交通事故发生前的1.5s给驾驶员发出预警，可避免90%的碰撞事故，大大减少交通事故的伤害。
而汽车防碰撞安全控制系统就是通过各种传感器，比如摄像头、雷达等，实时检测车辆周围的物体，并检测目标车辆距离本车的距离。
当安全距离小于阈值时，则发出警报提示驾驶员，有效降低了交通事故的发生。
其实，对汽车防碰撞系统的研究源远流长，早在20世纪70年代，日本就开始进行了汽车碰撞系统的研究，1999年，本田、丰田、日产三大车厂各自开始开发自己的前车碰撞预警系统，2003年在美版雅阁中本田首次安装了自己的碰撞缓解制动系统（CMBS），可以看做是现在FCW（Forward Collision Warning）系统的前身。
CMBS系统的工作原理是：当毫米波雷达探测到前方可能有碰撞危险时，便以警告的方式提醒驾驶员，如果继续接近，当系统判断将要追尾时，则会采取自动制动措施。
而日本另一大汽车厂商丰田的预碰撞安全系统最早是在2003年安装在雷克萨斯LX和RX车系上，同样也是采取了毫米波雷达作为传感器。
欧美对此的研究也不落后，作为全球安全领域的领军者——沃尔沃在2006年的S80上首次安装了碰撞预警系统，通过毫米波雷达来检测车距，发现危险时会提示驾驶员立即制动，同时会推动制动片接近制动盘，以便为驾驶员制动提供最快的反应速度，2007年系统升级后，沃尔沃便增加了自动制动的功能。
现在，FCW功能已经成为ADAS 系统常见的标准配置。
二、前碰撞预警系统FCW实现原理详解首先，通过分析传感器获取的前方道路信息对前方车辆进行识别和跟踪，如果有车辆被识别出来，则对前方车距进行测量。
驾驶员疏导交通技巧确保交通有序减少拥堵驾驶员疏导交通，使之有序流畅，减少交通拥堵，是现代城市交通管理的重要任务之一。
在车流量不断增加，道路资源有限的情况下，采取一些有效的技巧和方法可以帮助缓解交通压力，提高道路使用效率。
本文将介绍一些驾驶员疏导交通的技巧，旨在确保交通有序、减少拥堵。
一、主动疏导交通作为行车者，我们在道路上遇到交通拥堵时，可以主动采取措施帮助疏导交通，保持交通有序。
以下是几条常用的技巧：1. 腾出交叉口：在通过交叉口时，如果前方车辆堵塞，我们应该尽量挪到交叉口外，避免堵塞交通。
如果无法通过交叉口，应及时打开危险报警闪光灯提示其他车辆。
2. 合理选择车道：在高峰期，应合理选择车道，尽量避免拥堵的车道。
一般情况下，靠左侧的车道速度较慢，因为车流较多。
选择空闲车道可以更快地通过拥堵路段。
3. 保持安全距离：保持与前车的安全距离是疏导交通的重要方法之一。
如果前车突然减速或停车，我们可以通过保持足够的安全距离来避免急刹车，从而减少交通堵塞。
二、遵守交通规则除了主动疏导交通外，遵守交通规则也是确保交通有序的关键。
以下是一些常见的交通规则，我们应该严格遵守：1. 禁止超速：超速行驶不仅容易导致交通事故，还会增加交通堵塞的可能性。
根据道路条件和交通标志，合理控制车速，遵守限速标志。
2. 严禁闯红灯：闯红灯是一种严重妨碍交通秩序的行为。
遵循交通信号灯，按照红、黄、绿的顺序行驶，确保交通有序。
3. 禁止占用公交车道：公交车道是为公交车辆和载客量较多的车辆提供的专用通道。
驾驶员应遵守交通标志，在非公交车道上行驶，避免占用公交车道。
三、配合交通疏导措施除了个人的行车技巧和遵守交通规则外，我们还应该配合交通管理部门的交通疏导措施。
以下是一些建议：1. 遵循交通引导：在道路上遇到交通警察或交通标志的引导时，应积极配合，按照指示行驶，避免造成阻塞。
2. 了解交通信息：提前了解交通拥堵情况，根据交通播报或导航软件的提示，选择更顺畅的道路行驶。
高速公路交通流建模与预测研究一、介绍高速公路是现代化交通网络中的重要组成部分，为人们提供了便捷、快捷的交通方式，成为人们出行的首选。
但是，高速公路的交通流问题一直是交通运输领域的一个重要研究方向。
随着人口的增加、城市化进程的加速，高速公路车流量越来越大，车辆密度越来越大，交通流的稳定性和安全性问题亟待解决。
二、高速公路交通流建模方法（一）微观模型1.基于车辆驾驶行为的微观模型该模型考虑车辆驾驶行为对高速公路交通流的影响，包括车速、跟车距离、车道选择等。
根据车辆的加速度、速度、位置等信息进行建模，具体模型包括OPTIMA、INTEGRATION和VISSIM 等。
2.基于胶球模型的微观模型该模型是最基础的高速公路交通流模型之一，将车辆看作是具有质量、大小和形状的胶球，根据不同车辆之间的碰撞规律建立微观模型。
具体模型包括GAS1、GAS2等。
（二）宏观模型1.基于连续介质理论的宏观模型该模型将交通流看成是一个连续介质，利用质量守恒、动量守恒和能量守恒方程，建立流体力学模型，包括LWR和Greenshields模型等。
2.基于波动理论的宏观模型该模型将交通流看作是一个波动，将车辆之间的间距作为波浪传播的距离，建立波动模型，包括KKW模型、Daganzo模型等。
三、高速公路交通流预测方法（一）统计学方法1.时间序列分析该方法使用历史数据分析交通流随时间变化的趋势，采用自回归模型逐步预测，如ARIMA。
2.回归分析该方法根据交通流的主要驱动因素，如天气、节假日、道路状况等，建立回归模型，以预测交通流量。
（二）机器学习方法1.神经网络该方法适用于非线性问题，根据历史数据建立神经网络模型，可以进行较为准确的预测。
2.支持向量机该方法使用核函数映射将多维数据映射到高维空间，建立支持向量机模型进行交通流预测。
四、结论高速公路交通流建模和预测是交通运输领域的重要研究方向，对于解决高速公路交通流的稳定性和安全性问题具有重要意义。
《交通工程基础》习题及参考答案第一章绪论1、交通工程学的定义是什么？简单讲，是对所有与道路交通有关的内容（人、物、现象、规律等）进行研究，并将其研究成果应用到解决道路交通系统规划、建设、管理中的问题的一门学科。
是把人、车、路、环境、能源等与道路交通有关的几个方面综合在道路交通这个系统中进行研究，以寻求道路通行能力最大、交通事故最小、运行速度最快、运输费用最省、环境影响最小、能源消耗最低的交通系统规划、建设与管理方案，达到安全、迅速、经济、方便、舒适、节能及低公害的目的。
2、交通工程学科的主要研究内容有哪些？交通特性分析，交通调查方法，交通流理论，道路通行能力分析，道路交通系统规划理论，交通管理与控制技术，交通安全技术，静态交通系统规划，公共交通，交通系统的可持续发展规划，交通工程的新理论、新方法、新技术。
3、交通工程学科的特点？系统性、综合性、交叉性、社会性、超前性、动态性。
4、交通工程学科是哪年诞生的？其发展经历了哪几个阶段？1930年美国成立了世界上第一个交通工程师协会，并正式提出了交通工程学的名称，标志着交通工程学科的诞生。
其发展经历了以下四个阶段：（1）基础理论形成阶段（20世纪30年代初——40年代末）（2）交通规划理论形成阶段（20世纪50年代初——70年代初）（3）交通管理技术形成阶段（20世纪70年代初——90年代初）（4）智能化交通系统研究阶段（20世纪90年代中期开始）第二章道路交通三要素特性1、道路交通的三要素是什么？人、车、路。
2、驾驶员的信息处理包括哪几个过程？信息感知→分析判断→操作反应3、驾驶员的交通特性主要体现在哪几个方面？它与交通安全有何关系？（1）视觉特性。
信息的感知80%来自视觉；视力的大小决定看清事物的能力，直接影响行车安全；立体视觉良好是安全行车的重要条件；错觉容易引发交通事故；红绿色盲患者不能驾驶车辆。
（2）反应特性。
反应特性用反应时间度量，制动反应时间与事故率成正比关系。
自动驾驶纵向控制算法自动驾驶纵向控制算法自动驾驶汽车是人工智能领域被广泛关注的一个重要应用，其纵向控制算法是其实现的核心。
纵向控制算法是指自动驾驶汽车沿着预定的路线保持一定的速度和距离，以应对不同的交通状况，从而实现安全、高效、舒适的出行体验。
在纵向控制算法中，最重要的是速度控制和距离控制。
速度控制主要是控制车辆的加速、减速和维持稳定的速度。
距离控制主要是保持车辆与前车保持一定的安全距离，以便及时避免碰撞。
这两个因素的处理取决于当前的交通状况以及道路信息。
目前，自动驾驶汽车的纵向控制算法主要分为PID控制、模型预测控制、经验规则控制和基于深度学习的控制。
PID 控制是指通过对车辆速度控制的调节参数进行维护，即比例、积分和微分，来控制车辆速度的变化。
但是，PID 控制算法受到环境因素的影响比较大，如悬架、传动系统阻尼等，会导致控制系统不稳定，无法获得准确的反馈信息。
模型预测控制算法通过实时获取车辆的动态响应和环境信息，以及基于预测模型的控制策略来维护车辆的速度和距离控制。
基于模型预测的控制算法需要对车辆运动模型、路面耗散模型和轮胎特性模型等进行复杂的数学运算，计算量大且容易出错，实际控制效果受模型精度和计算复杂度的影响。
经验规则控制算法是指基于先验经验，通过结合车辆速度、前车行驶距离和后方车距等信息，进行控制。
然而，由于实际交通状况的复杂性，仅凭经验规则控制算法很难适应不同的路况和交通状况，其准确性和可靠性受到重大影响。
而基于深度学习的控制算法则是利用神经网络处理和学习大量的数据和先验知识，以模拟人类驾驶员行为和决策，从而达到更为准确的控制效果。
不过，基于深度学习的控制算法需要耗费大量的计算资源和准确数据，以及良好的实时性和可靠性。
总的来说，自动驾驶汽车的纵向控制算法是一个不断迭代和进化的过程，需要结合现实交通状况和不断更新的技术体系，以全面满足人们复杂多变的出行需求，同时坚持以安全性为首要原则，为实现自动驾驶汽车的普及奠定坚实的技术基础。
驾驶员处理交通信息的安全距离模型
【摘要】：交通信息是驾驶员操纵车辆的依据，分析驾驶员处理交通信息时间与行为结果间的关系，提出极限安全距离和理想安全距离概念。
利用车辆行驶和制动特性，结合驾驶员反应时间特点，分别建立极限安全距离和理想安全距离模型，量化了在实际行车过程中驾驶员对交通信息反应时间要求，明确了在一定车速下驾驶员处理交通信息的安全距离，理论计算结果在驾驶员的培训教育和驾驶适宜性检测中有一定的参考意义。
【关键词】：公路运输安全距离模型反应时间驾驶员交通信息
中图分类号： u 491. 3 文献标识码： a
0引言
随着中国经济的高速发展，机动车数量剧增，公安部有关部门负责人表示，我国正加快步入汽车社会，但全社会交通安全观念、交通文明意识严重滞后[1]，道路交通安全问题十分突出，给人们生命财产造成巨大损失，据公安部统计数据，2011年上半年，全国共接报道路交通事故1840998起，同比增加18502起，上升1%。
其中，涉及人员伤亡的道路交通事故91811
起，造成25864人死亡、106370人受伤，直接财产损失4.4亿元。
发生适应简易程序处理的道路交通事故1749187起，同比上升
1.7%[2]。
大量的统计调查证明，70%以上道路交通事故的发生与驾驶员直
接相关，驾驶员对交通信号的感知失误和反应及处理时间是导致交通事故的关键因素之一，这些事故通常是因为驾驶员在行车过程中对环境信号的选择性注意和处理时机不当造成的。
反应及处理时间对交通安全有着极重要的影响，13%的肇事由于驾驶员的心理活动功能低下、反应迟钝而造成的[3]，国外很多学者作了相关调查和研究也表明这一点[4][5]，研究和分析机动车驾驶员的交通特征与交通事故间的成因关系及其规律，可以确定驾驶员驾驶适宜性标准及其检测方法，科学控制主要引发交通事故的人的因素，达到有效地预防交通事故之目的[6]。
1、研究意义
道路交通是一个复杂的动态系统，驾驶员是系统的核心要素，道路环境交通信息是驾驶员操纵汽车的最主要依据。
交通信息的性质，存在和出现方式直接影响着驾驶员的判断决策和驾驶负荷。
不同特点的交通信息对驾驶员的反应时间要求是不一样的，实际行车过程中，驾驶员何时发现、如何处理对自己有威胁的交通信息才是最理想，这不仅和交通信息本身有很大关系，而且和车辆的一些性能、驾驶员本身处理信息的特点也有密切的联系。
因此，研究驾驶员处理交通信息的反应时间对驾驶员的驾驶适宜性检测，安全行车的培训教育都有着一定的意义。
2、驾驶员与交通系统环境信息的作用
在人—机—环构成的动态复杂交通系统中，驾驶员是操作者，是连接道路与车辆的中间纽带，驾驶员和车辆组成了一个人—机控制
系统，驾驶员操作的主要依据是车外道路交通环境，交通信息内容瞬息万变，驾驶员必须快速地分辨外界所传达的交通信号来指挥自己并对车辆做出正确的操作。
驾驶员与交通环境信息相互作用的过程可以概括为：
图1表示驾驶员由环境获得交通信息，经过感觉器官的感知、反应、判断和决策，然后传递到效果器（手、脚等运动器官），从而产生驾驶员操作行为，使得车辆有正确的响应，改变车辆的运动状态。
若有异常，则必须重新把此信息返回到给感觉器官进行修正，然后再传递到效果器，由效果器执行修正后的命令。
而在实际中，驾驶员的情绪、心理、身体条件等都会影响其判断和决策。
因此，对交通信号的认识和处理特性并不是线性的，是驾驶员与交通环境信息相互作用的一个结果[7]。
3、安全距离模型的建立过程
在行车过程中，存在着纷繁复杂、形态各异的交通信息，驾驶员需要保持高度的注意。
然而，有效的信息处理才是理想的。
对于某条具有风险性的交通信息，驾驶员的处理区域存在一个理想安全区域和极限安全区域，为了更进一步了解在一定车速下驾驶员处理交通信息时间与安全距离相互间的关系。
建立以下模型：
3.1基本模型：
建立模型的两个前提假设：
第一，驾驶员在发现交通信号的同时就采取制动措施。
第二，驾驶员在操作过程中没有失误或错误。
图2中，道路宽d，被测驾驶员的车速是v，车宽为d，交通信息p（可以是行人、非机动车或机动车等）移动速度为v0～v1，被测车车头离交通信息距离为s，则：
，
绝对安全条件：t>t0；
相对安全条件：假设ab区域是驾驶员发现信息的理想安全区域。
bc区域是能保持安全的极限区域，即驾驶员在b点发现信息就采取紧急措施，车辆能在c点停止（能避免危险发生）。
3.2 bc距离的计算：
bc区域是在交通信息p的作用下驾驶员能够保持安全的最后距离，即驾驶员在b点还能采取紧急措施来避免与信息p的碰撞。
若驾驶员在b点发现了信号并采取紧急措施，把b点称为安全极点，bc段称为极限安全距离。
制动全过程包括驾驶员看到信号后作出反应、制动系协调、持续制动和制动彻底放松四个阶段[7]。
以下公式中的经验值参考文献七[7]。
t1—驾驶员反应时间
影响驾驶员反应时间的因素很多，例如驾驶员的年龄、疲劳程度、技术水平、健康状况、心理特点、性格素质、道路和气候条件等，经验值为0.3～1.0s；
t2—制动滞后时间t21（经验值：0.3～0.6s）+ 制动力增长时间时间t22（经验值：0.15～0.9s） + 持续制动时间t23 + 制动放
松时间t24（不超过0.3秒）。
驾驶员在b点发现信号并采取制动，在驾驶员反应时间和制动滞后时间内，车辆的行驶速度仍然是v，车辆驶过的距离为：从汽车应具有的制动能力来说，紧急制动时，汽车的最大减速度一般为7.5～8m/s2 ，普通制动时，汽车的最大减速度3～4m/s2 。
但在实际使用制动时，除紧急情况外，通常不应使制动减速度大于1.5～2.5m/s2。
以上速度取值区间参考文献七[7]。
在bc区域内，驾驶员要避免危险，就必须采取紧急制动，因此计算时最大制动减速度是8m/s2，再把各阶段时间经验值带入到式6中可得：
式中各符号的意义同上。
上式表达了bc段与车辆行驶速度的关系，实际行车过程中，bc 是驾驶员解除危险的最后时间段距离。
3.3 ab距离的计算：
ab段对驾驶员是一个友好的区域，在该区域内，驾驶员可以选择合理的措施避免与交通信息p碰撞。
假设驾驶员在a点发现信号，则ab段采取的是相应合理措施，则称a点为理想安全点，ab段称为理想安全距离。
基于上述bc段的计算，为了把ab段定量化，在a点到b点距离内驾驶员有足够的时间判断、决策和操作，假设驾驶员在a点发现信号且采取了理想合理地措施，并没有操作失误或错误，则汽车驶过的距离为：
式中各符号的意义同上。
ab区域是驾驶员发现交通信息后能比较理想地去处理的一个区域，实际行车中也是大多数驾驶员会采取措施保持安全的区域。
3.4模型说明
以上两个模型分别表达了风险交通信息对于驾驶员的处理时间要求，确定车速的情况下，就可以从理论上计算极限安全距离和理想安全距离，模型很好地解释了在交通系统中驾驶员与信息之间的存在的机理。
4、结论
文章通过查阅文献，分析了驾驶员处理交通信息时间对行车安全的影响，结合驾驶员信息处理特点和车辆行驶特性，提出了极限安全距离和理想安全距离的概念并进行了量化处理。
通过上述的两个模型，车速一定的情况下可以计算驾驶员发现及处理交通信号的极限安全距离和理想安全距离。
计算结果可以为驾驶员的培训教育和驾驶适宜性检测提供参考依据。
文中分析没有包括一些异常的交通信息，即驾驶员完全无法预测并且基本没有时间处理的信息（如：货物洒落、自然灾害等），实际中，对驾驶员有威胁的交通信息可能会有很多，甚至会转移，建模过程没有考虑各类交通信息之间的相互作用后果，有待在以后进一步研究。
参考文献：
[1] 中国交通技术网.资料文库.交通统计，（2013-1-31）
[2013-3-10].
[2] 公安部交通管理局网站.统计信息，（2011-10-31）
[2013-3-10].
[3] 王武宏.汽车驾驶员行为模式及其心理因素对可靠性的影响[j].汽车技术，1994，11（1）：13-18.
[4] ana fernandes， jose neves. an approach to accidents modeling based on compounds road environments [j]. accident analysis & prevention， 2013， 53（1）：39–45
[5] bahar ？za， türker ？zkan. an investigation of professional drivers： organizational safety climate， driver behaviours and performance[j]. transportation research part f： traffic psychology and behaviour， 2013，16（2）：81–91
[6] 赵瑞岭·道路交通事故分析处理与预防[m]·天津：天津科学技术出版社，2002.
[7] 过秀成·道路交通安全学[m]·南京：东南大学出版设，2011.。
