融合车辆动力学与环境因素的数字孪生技术以提升交通安全分析：集成微观交通仿真
系统与控制
2025-02-14 v1 系统与控制
最优化与控制
摘要
交通安全是交通工程和城市规划中的重要关注议题。传统的交通安全分析需要专业观察者在现场收集数据，过程耗时、工作量大且可能不够准确。近年来，微观交通仿真——即模拟交通网络中单个车辆运动的技术——被用于研究交通安全。然而，微观交通仿真仅关注交通相关因素，如交通量、信号灯和车道配置，忽略了车辆动力学和环境相关因素（如天气和照明条件），这些因素对交通安全具有显著影响。鉴于此，本文探讨了数字孪生技术在交通安全分析中的应用，将考虑车辆动力学和环境因素的车辆仿真器与模拟交通流运作的微观交通仿真器相结合，以实现更全面的安全评估。本文模拟了包括不同天气条件和可见性水平在内的多种情景，基于美国阿拉巴马州图斯卡洛索亚的一个道路段的数字孪生模型进行仿真。仿真采用替代性安全措施（SSMs），如碰撞时间（TTC）和避免碰撞减速度（DRAC），以评估不同条件下的安全性。结果表明，交通数字孪生能够识别传统微观仿真无法发现的潜在安全问题，为改进交通控制策略和交通基础设施提供了提升交通安全的见解。
引用
@article{arxiv.2502.09561,
title = {Enhancing Traffic Safety Analysis with Digital Twin Technology: Integrating Vehicle Dynamics and Environmental Factors into Microscopic Traffic Simulation},
author = {Guanhao Xu and Jianfei Chen and Zejiang Wang and Anye Zhou and Max Schrader and Joshua Bittle and Yunli Shao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.09561},
year = {2025}
}