基于ACT-R的港区弯道线形设计方法

摘要

本发明属于港区道路设计技术领域，涉及一种基于ACT-R的港区弯道线形设计方法，包括下列步骤：估计弯道圆曲线半径范围，并将其以20-60米的间隔进行离散；根据弯道环境确定不同位置驾驶员视距及离散之后的距离长度，建立交通拥堵感知参数；建立相邻车辆位置和信号感知参数；建立触觉感知参数；对驾驶员港区弯道驾驶可能的动作进行描述；设计驾驶员动作的效用评价函数；根据港区弯道环境及道路交通流预测数据确定ACT-R模型参数；在离散后的不同圆曲线半径的弯道上进行仿真实验，在满足弯道设计通行能力基础上，选取舒适度最优的方案。与传统方法相比，采用本发明法人设计方法得到的港区弯道线形设计方案更为符合港区交通特性。

主权项

1.一种基于ACT-R的港区弯道线形设计方法，包括下列步骤：(1)估计弯道圆曲线半径范围，并将其以20-60米的间隔进行离散；(2)根据弯道环境确定不同位置驾驶员视距及离散之后的距离长度，建立交通拥堵感知参数；(3)建立相邻车辆位置和信号感知参数：设定弯道行驶操作的相邻车辆位置感知点，将相邻车辆位置和信号感知参数利用含有离散分量的向量表示，每个分量位置对应一个感知点编号，分量取值为1，2，3，4，5，6，分别表示对应感知位置上无车、匀速行驶、加速行驶、减速行驶、左转指示、右转指示6种状态，并确定弯道行驶的各个操作影响的主要感知点；(4)建立触觉感知参数：利用公式计算在圆曲线上行驶车辆的近似加速度干扰值，式中，V表示车辆行驶速度，R表示圆曲线半径，根据该值大小，将触觉感知参数分为4个等级，分别表示加速度干扰值在[0，0.7)，[0.7，1)，[1，1.3)，[1.3，+∞)四个区间，该4个等级的舒适度等级数值分别定义为1，2，3，4；(5)对驾驶员港区弯道驾驶可能的动作进行描述：将步骤(2)至(4)建立的驾驶员交通拥堵感知参数、相邻车辆位置和信号感知参数和建立触觉感知参数通过状态向量进行表达，通过对由感知产生的状态向量进行分析后，推断可能进行的操作，形成可能的动作集合，建立动作集合产生规则；考虑操作的分量取值条件中，仅单个分量不满足条件时，驾驶员的非理性操作对相邻车辆的影响，建立非理性操作对相邻车辆的影响规则；(6)设计驾驶员动作的效用评价函数：令u(p，s，o，s′)表示第p个周期在状态s执行操作o后的效用，则$u(p,s,o)=\underset{g=1}{\overset{n\left(o\right)}{\Sigma }}{w}_1(o,g)\max {[0,d_{\min }(o,g)-d(o,g)]}^m+w_2/\max (0,S_{\max }-\frac{\sqrt{3}{V}^2}{R^2}),$式中，n(o)表示执行动作o的主要感知点数量；w₁(o，g)表示动作o的第g个感知点的对动作效用的权重；d_min(o，g)表示当前车辆与动作o的第g个感知点对应位置的最小感知安全距离，不同类型驾驶员的最小感知安全距离不一样，保守型最小感知安全距离小，冒险型的最小感知安全距离大；d(o，g)表示当前车辆与动作o的第g个感知点对应位置的感知安全距离；w₂表示感知舒适度对动作效用的的权重；S_max表示感知舒适的最大加速度干扰值；(7)在上述的(2)至(6)步骤建立的ACT-R模型的基础上，根据港区弯道环境及道路交通流预测数据确定ACT-R模型参数；(8)在离散后的不同圆曲线半径的弯道上进行仿真实验，对驾驶员动作进行效用评价，得到不同条件下的弯道通行能力、舒适度和等级4舒适度比例，在满足弯道设计通行能力基础上，选取舒适度最优或等级4舒适度比例最低的方案，如果无满足要求的方案，则转1，调整设计要求，重新估计弯道圆曲线半径范围。