一種快速道路排隊(duì)尾部追尾事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測與預(yù)防方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速道路排隊(duì)尾部追尾事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測與預(yù)防方法，在瓶頸的上游路段設(shè)置交通流檢測器并采集數(shù)據(jù)，采用占有率斜累計(jì)曲線對擁堵排隊(duì)尾部進(jìn)行精確定位，分別計(jì)算行駛車輛與排隊(duì)尾部的時(shí)間距離TP和空間距離SP，根據(jù)真實(shí)數(shù)據(jù)建立事故發(fā)生概率的聯(lián)合正態(tài)分布模型來預(yù)測車輛排隊(duì)尾部發(fā)生追尾事故的風(fēng)險(xiǎn)，在瓶頸路段上游合理設(shè)置路側(cè)提示信息牌，保證車輛在看到路側(cè)提示信息牌的報(bào)警提示信息后有足夠距離減速調(diào)整。相較于之前的排隊(duì)尾部追尾事故預(yù)測與控制方法，本發(fā)明更精確嚴(yán)謹(jǐn)符合實(shí)際交通流運(yùn)行狀態(tài)，對提高快速道路擁堵排隊(duì)路段的行車安全具有重要意義。
【專利說明】一種快速道路排隊(duì)尾部追尾事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測與預(yù)防方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于交通安全和智能交通【技術(shù)領(lǐng)域】，針對快速道路擁堵排隊(duì)尾部常發(fā)追尾事故現(xiàn)象，基于擁堵排隊(duì)尾部追尾事故的時(shí)空分布特征，提出一種快速道路排隊(duì)尾部追尾事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國機(jī)動車保有量及使用率迅速增長，快速道路上交通擁堵時(shí)常發(fā)生，交通安全形勢日益嚴(yán)峻?？焖俚缆仿范紊铣４嬖谌舾蓚€(gè)交通瓶頸，瓶頸附近交通擁堵時(shí)常發(fā)生，且車輛排隊(duì)狀態(tài)會向上游路段蔓延。此時(shí)，上游正常行駛的車輛到達(dá)傳播中的擁堵排隊(duì)尾部時(shí)，行駛速度會從自由流急劇下降到排隊(duì)隊(duì)伍中的車輛行駛速度，極易引發(fā)追尾事故。
[0003]當(dāng)前對快速道路擁堵排隊(duì)尾部事故發(fā)生概率的計(jì)算方法研究普遍采用5-10分鐘內(nèi)平均交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，缺乏對擁堵傳播及消散過程中車輛排隊(duì)尾部的位置進(jìn)行精確估計(jì)的技術(shù)，在研究追尾事故影響因素時(shí)僅考慮了追尾事故發(fā)生前宏觀交通流特征。這些技術(shù)缺陷導(dǎo)致無法揭示快速道路車輛排隊(duì)尾部追尾事故的時(shí)空分布特征，從而無法精確預(yù)測快速道路排隊(duì)尾部事故發(fā)生概率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]要解決的技術(shù)問題:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種快速道路排隊(duì)尾部追尾事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中對快速道路擁堵排隊(duì)尾部事故發(fā)生概率的計(jì)算方法中沒有對排隊(duì)尾部傳播位置進(jìn)行精確估計(jì)，且缺乏對追尾事故與排隊(duì)尾部的空間、時(shí)間距離與事故風(fēng)險(xiǎn)間關(guān)系的分析，進(jìn)而無法精確預(yù)測快速道路擁堵排隊(duì)尾部事故發(fā)生概率的缺陷。
[0005]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種快速道路排隊(duì)尾部追尾事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測與預(yù)防方法，包括記錄歷史追尾事故階段和實(shí)時(shí)預(yù)測預(yù)防階段，具體包含以下幾個(gè)步驟:
[0007]步驟一:設(shè)置交通流檢測器和數(shù)據(jù)平臺，采集自交通流檢測器安裝以后的交通流數(shù)據(jù)，具體步驟為:
[0008]al、在快速道路常發(fā)瓶頸的上游路段的各車道上布置多組交通流檢測器，按照從上游到下游的順序記錄每個(gè)交通流檢測器所對應(yīng)的樁號；
[0009]a2、交通流檢測器定時(shí)采集所在車道對應(yīng)位置處的交通流數(shù)據(jù)，包括流量、速度和占有率，并將交通流數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)平臺，數(shù)據(jù)平臺繪制各個(gè)交通流檢測器對應(yīng)的占有率斜累計(jì)曲線(oblique cumulative occupancy curve),該占有率斜累計(jì)曲線的相關(guān)內(nèi)容可參考 1995 年出版的 N0.1484 期《Windover.Methodology for Assessing the Dynamics ofFreeway Traffic Flow.Transportation Research Record》中 73-79 頁；
[0010]步驟二:從交警部門獲取自交通流檢測器安裝以后的記錄歷史追尾事故階段內(nèi)該快速道路常發(fā)瓶頸的上游路段的歷史追尾事故數(shù)據(jù)，包括每起追尾事故的發(fā)生位置、發(fā)生時(shí)間和事故類型；剔除其中由隨機(jī)因素導(dǎo)致的歷史追尾事故數(shù)據(jù)；
[0011]步驟三:計(jì)算追尾事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測所需參數(shù)，具體步驟為:
[0012]bl、針對每一個(gè)歷史追尾事故，取最靠近該歷史追尾事故發(fā)生處的上游和下游各I個(gè)交通流檢測器的占有率斜累計(jì)曲線，確定占有率斜累計(jì)曲線的拐點(diǎn)和所對應(yīng)的拐點(diǎn)時(shí)亥IJ，每條占有率斜累計(jì)曲線的拐點(diǎn)按照以下原則來確定:拐點(diǎn)前后三分鐘以內(nèi)，以該拐點(diǎn)為交點(diǎn)分別繪制的兩條占有率斜累計(jì)曲線的線性擬合直線，使得占有率斜累計(jì)曲線上偏離該兩條直線的所有占有率的點(diǎn)的偏離值的總方差和最小，所述線性擬合直線以最小二乘法確定得到；
[0013]b2、確定發(fā)生歷史追尾事故時(shí)的傳播軌跡，計(jì)算下式:
[0014]AT = T3-T2 [0015]其中:
[0016]T2為最靠近該歷史追尾事故發(fā)生處下游的I個(gè)交通流檢測器的拐點(diǎn)時(shí)刻，
[0017]T3為最靠近該歷史追尾事故發(fā)生處上游的I個(gè)交通流檢測器的拐點(diǎn)時(shí)刻；
[0018]若Λ T>0時(shí)，發(fā)生該歷史追尾事故時(shí)為擁堵傳播狀態(tài)，即排隊(duì)尾部向上游傳播，
[0019]若Λ Τ〈0時(shí)，發(fā)生該歷史追尾事故時(shí)為擁堵消散狀態(tài)，即排隊(duì)尾部向下游消散；
[0020]b3、計(jì)算每個(gè)歷史追尾事故與排隊(duì)尾部之間的時(shí)間距離TP和空間距離SP，具體方法為:
[0021]若b2中的Λ Τ>0,則時(shí)間距離TP和空間距離SP的計(jì)算公式如下:
[0022]
【權(quán)利要求】
1.一種快速道路排隊(duì)尾部追尾事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測與預(yù)防方法，其特征在于:包括記錄歷史追尾事故階段和實(shí)時(shí)預(yù)測預(yù)防階段，具體包含以下幾個(gè)步驟: 步驟一:設(shè)置交通流檢測器和數(shù)據(jù)平臺，采集自交通流檢測器安裝以后的交通流數(shù)據(jù)，具體步驟為: al、在快速道路常發(fā)瓶頸的上游路段的各車道上布置多組交通流檢測器，按照從上游到下游的順序記錄每個(gè)交通流檢測器所對應(yīng)的樁號； a2、交通流檢測器定時(shí)采集所在車道對應(yīng)位置處的交通流數(shù)據(jù)，包括流量、速度和占有率，并將交通流數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)平臺，數(shù)據(jù)平臺繪制各個(gè)交通流檢測器對應(yīng)的占有率斜累計(jì)曲線； 步驟二:從交警部門獲取自交通流檢測器安裝以后的記錄歷史追尾事故階段內(nèi)該快速道路常發(fā)瓶頸的上游路段的歷史追尾事故數(shù)據(jù)，包括每起歷史追尾事故的發(fā)生位置、發(fā)生時(shí)間和事故類型；剔除其中由隨機(jī)因素導(dǎo)致的歷史追尾事故數(shù)據(jù)； 步驟三:計(jì)算追尾事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測所需參數(shù)，具體步驟為: bl、針對每一個(gè)歷史追尾事故，取最靠近該歷史追尾事故發(fā)生處的上游和下游各I個(gè)交通流檢測器的占有率斜累計(jì)曲線，確定占有率斜累計(jì)曲線的拐點(diǎn)和所對應(yīng)的拐點(diǎn)時(shí)刻，每條占有率斜累計(jì)曲線的拐點(diǎn)按照以下原則來確定:拐點(diǎn)前后三分鐘以內(nèi)，以該拐點(diǎn)為交點(diǎn)分別繪制的兩條占有率斜累計(jì)曲線的線性擬合直線，使得占有率斜累計(jì)曲線上偏離該兩條直線的所有占有率的點(diǎn)的偏離值的總方差和最小，所述線性擬合直線以最小二乘法確定得到； b2、確定發(fā)生歷史追尾事故時(shí)排隊(duì)尾部的傳播軌跡，計(jì)算下式:
AT = T3-T2 其中: T2為最靠近該歷史追尾事故發(fā)生處下游的I個(gè)交通流檢測器的拐點(diǎn)時(shí)刻， T3為最靠近該歷史追尾事故發(fā)生處上游的I個(gè)交通流檢測器的拐點(diǎn)時(shí)刻， 若ΛΤ>0時(shí)，發(fā)生該歷史追尾事故時(shí)為擁堵傳播狀態(tài)，即排隊(duì)尾部向上游傳播， 若Λ Τ〈0時(shí)，發(fā)生該歷史追尾事故時(shí)為擁堵消散狀態(tài)，即排隊(duì)尾部向下游消散； b3、計(jì)算每個(gè)歷史追尾事故與排隊(duì)尾部之間的時(shí)間距離TP和空間距離SP，具體方法為: 若b2中的Λ Τ>0,則時(shí)間距離TP和空間距離SP的計(jì)算公式如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速道路排隊(duì)尾部追尾事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測與預(yù)防方法，其特征在于:步驟一中前后兩個(gè)交通流檢測器的布置間距不大于1km。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速道路排隊(duì)尾部追尾事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測與預(yù)防方法，其特征在于:步驟一中交通流檢測器每隔30s采集一次數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速道路排隊(duì)尾部追尾事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測與預(yù)防方法，其特征在于:步驟二中需剔除由隨機(jī)因素導(dǎo)致的追尾事故數(shù)據(jù)的情形包括:(1)事故發(fā)生在惡劣天氣下；(2)事故中駕駛員酒醉；(3)事故與行人、摩托車、動物及固定物有關(guān)；(4)事故發(fā)生在出入口匝道；(5)事故由于道路損壞、施工造成；(6)追尾事故與排隊(duì)尾部的空間距離SP絕對值大于5km或時(shí)間距離TP絕對值大于30min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速道路排隊(duì)尾部追尾事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測與預(yù)防方法，其特征在于:步驟二中記錄每起歷史追尾事故的發(fā)生位置精確到0.01km，發(fā)生時(shí)間精確到30so
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速道路排隊(duì)尾部追尾事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測與預(yù)防方法，其特征在于:記錄歷史追尾事故階段時(shí)間為6個(gè)月至12個(gè)月。
【文檔編號】G08G1/16GK103578295SQ201310590421
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】李志斌, 劉攀, 王煒, 徐鋮鋮 申請人:東南大學(xué)