基于GS-AdaBoost优化模型的隧道入口车辆换道行为预测

作     者：赵荣达 张妍 梁洪健 陈亮 罗方 田蔚楠 秦雅琴 ZHAO Rongda;ZHANG Yan;LIANG Hongjian;CHEN Liang;LUO Fang;TIAN Weinan;QIN Yaqin

作者机构：云南省交通投资建设集团有限公司云南昆明650103 昆明理工大学交通工程学院云南昆明650500 

出 版 物：《昆明理工大学学报（自然科学版）》 (Journal of Kunming University of Science and Technology(Natural Science))

年 卷 期：2024年第49卷第1期

页      面：147-155页

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 0814[工学-土木工程] 082302[工学-交通信息工程及控制] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：云南交投集团科技研发项目(YCIC-YF-2021-05) 云南省大学生创新创业训练计划项目(S202210674132) 云南省交通运输厅公路安全与减灾防灾关键技术研究项目(SZKM202231021) 云南省交通运输厅科技创新及示范项目(2022-23-3) 

主　　题：交通工程 隧道入口 换道意图预测 机器学习 网格搜索 AdaBoost 

摘      要：准确估计隧道入口车辆行为对于提高隧道行车安全与效率具有重要意义.现有车辆行为预测较少考虑车辆之间的交互信息,且车辆运动数据往往存在特征条件多等问题,难以应用于存在强交互的密集交通流场景.基于此,对隧道入口车辆换道特性进行分析,并提出一种车辆换道行为预测的模型优选超参数优化方法.首先,基于车辆轨迹数据,从换道位置和持续时间角度进行小轿车和货车换道特性分析;然后,遴选含3 570个样本的轨迹数据,进行描述性统计,并对车辆换道行为进行分类,标记出向左和向右换道样本2 265、1 305组;最后,针对经典逻辑回归和机器学习方法局部最小化以及过拟合问题,优选出Adaboost换道预测模型,采用网格搜索(Grid Search, GS)超参数优化方法实现超参数自动寻优,提出一种GS-AdaBoost优化模型的车辆换道意图预测方法.结果显示:与经典DT(Decision Tree, DT)换道预测模型相比,GS-AdaBoost优化在模型精确率(Precision)、召回率(Recall)、准确率(Accuracy)、F1值(F1score)、特异度(Specificity)方面分别提升了6.18%、17.83%、12.97%、29.38%、8.88%,优选模型性能得到有效提升,表明GS-AdaBoost集成学习优化模型具有较好的鲁棒性和适用性,可为车辆换道意图预测多分类问题提供一种理论方法.