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高速公路施工区车流跟驰追尾冲突风险

长安大学学报（自然科学版） 2017年第2期37卷 81-88页

作者：李耘张生瑞茹渑博淮阴工学院江苏省交通运输与安全保障重点建设实验室江苏淮安223003 淮阴工学院交通工程学院江苏淮安223003 长安大学公路学院陕西西安710064

为了在传统交通冲突评价方法不适用于施工区的情况下,定量研究高速公路施工区警告区、上游过渡区、缓冲区和作业区的车辆跟驰追尾冲突风险程度,以车辆减速率为中间变量,运用碰撞时间函数TTC和驾驶人特性之间的关系,研究高速公路施工区... 详细信息

为了在传统交通冲突评价方法不适用于施工区的情况下,定量研究高速公路施工区警告区、上游过渡区、缓冲区和作业区的车辆跟驰追尾冲突风险程度,以车辆减速率为中间变量,运用碰撞时间函数TTC和驾驶人特性之间的关系,研究高速公路施工区车辆跟驰追尾冲突风险阈值;根据车辆不同减速率对应的驾驶人生理和心理反应程度,建立碰撞时间函数、车辆减速率与驾驶人特性之间的关系模型,提出基于驾驶人特性的高速公路施工区跟驰追尾冲突风险阈值的确定方法;根据减速率的划分范围和减速率与碰撞时间函数的关系,将高速公路施工区各区段的车辆跟驰追尾风险程度划分为安全、较为安全、一般冲突和严重冲突4个风险等级,并以西安-临潼高速公路改扩建施工区为应用实例,采用实际调查数据评价高速公路施工区各区段的冲突风险程度。研究结果表明:警告区的跟驰追尾冲突风险程度最高,其冲突风险阈值、冲突点数和冲突比例都明显高于其他区段;对于同一区段,交通量越大,跟驰追尾冲突的风险性越高。该研究结果可对高速公路施工区各区段产生跟驰追尾冲突的可能性进行预判,防止交通事故的发生,同时还可对交通安全水平进行定量化判别。

关键词：交通工程施工区追尾冲突驾驶人特性风险阈值

融合数据驱动稳定性分析的快速路车队追尾冲突预测

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东南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：王长帅任卫林徐铖铖佟昊邵永成彭畅东南大学交通学院

为探究车队弦稳定性指标与交通状态变量对车队尾车追尾冲突的影响，提取了1085条包含连续5辆车的轨迹数据，以最小碰撞时间为评价指标，将尾车的跟驰状态划分为冲突与非冲突2种。利用数据驱动的弦稳定性分析方法，计算车队弦稳定性指标... 详细信息

为探究车队弦稳定性指标与交通状态变量对车队尾车追尾冲突的影响，提取了1085条包含连续5辆车的轨迹数据，以最小碰撞时间为评价指标，将尾车的跟驰状态划分为冲突与非冲突2种。利用数据驱动的弦稳定性分析方法，计算车队弦稳定性指标值，构建了仅包含交通状态变量、仅包含弦稳定性指标、融合交通状态变量与弦稳定性指标的3种追尾冲突预测模型，解析不同因素对尾车追尾冲突的影响。研究结果表明，融合交通状态变量与弦稳定性指标的预测模型表现最好，其准确率、精确率和召回率分别为95.90%、93.60%和89.80%。车队弦稳定性指标值越大，尾车发生追尾冲突的概率越高。尾车加速度的标准差、前车的最小车头间距、尾车车头间距的标准差和车头时距的标准差等也是影响追尾冲突的重要因素。

关键词：交通安全追尾冲突数据驱动稳定性分析轨迹数据

基于LiDAR点云的信号交叉口追尾冲突识别与深度学习预测

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基于LiDAR点云的信号交叉口追尾冲突识别与深度学习预测

作者：胡振林哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

信号交叉口作为城市道路网的关键节点,可实现各方向交通流的汇集和转向,但由于信号交叉口交通量大、车辆行驶走走停停,因此也是产生交通冲突、交通事故的密集区域,其安全状况面临着巨大的挑战。因此,本研究基于信号交叉口的Li DAR点云数... 详细信息

信号交叉口作为城市道路网的关键节点,可实现各方向交通流的汇集和转向,但由于信号交叉口交通量大、车辆行驶走走停停,因此也是产生交通冲突、交通事故的密集区域,其安全状况面临着巨大的挑战。因此,本研究基于信号交叉口的Li DAR点云数据,采用交通冲突技术和深度学习方法,对信号交叉口机动车行驶的安全问题进行研究。基于Li DAR采集了哈尔滨市信号交叉口63个小时的点云数据,采用RSS感知SDK对点云进行处理,从中提取了三条直行车道内所有机动车的轨迹数据。为建立信号交叉口交通参数与追尾冲突间的关系,分别从交通量、排队队列、交通波三个方面,定义了与机动车运行状况相关的九个动态交通参数,利用共线性检验筛选出最终的7个解释变量。然后,基于时间接近度与避险行为选定了四个追尾冲突判别指标:TTC、MTTC、PET、DRAC,并利用基于极值理论的POT方法及累积分布百分位数确定各指标判定追尾冲突的阈值。进而基于Python语言设计程序,从机动车轨迹数据及信号配时信息中,自动提取各信号周期的动态交通参数和追尾冲突数据。为了实现追尾冲突频数的不确定性预测,同时抑制模型的过拟合现象,本文将蒙特卡罗随机失活(MC Dropout)技术应用于循环神经网络,构建了Bayesian-LSTM与Bayesian-GRU两种贝叶斯神经网络,分别预测四个冲突指标识别出的追尾冲突频数。同时,利用神经网络天然的多标签预测特性,构建了两个四输出的Bayesian-LSTM/GRU模型,同时对四个指标确定的冲突频数进行预测。通过Monte Carlo采样的方法,得到每个输出值包含1000个不同预测结果的预测序列,继而获得每个预测结果的概率分布及95%置信区间。为量化评估模型的预测效果,选用MAE、RMSE、R对每个预测序列的均值进行评估,同时定义了两个模型不确定性预测评估指标,即每个标签值预测序列的平均方差Var,以及在预测的95%置信区间内的实际观测值占总观测值的比例P。10个模型在测试集上的评估结果显示,针对TTC与PET指标构建的Bayesian-LSTM模型预测效果最好。对最优预测模型进行敏感性分析,发现交通量、队列比、静态间距、大型车数量均对模型预测追尾冲突频数有显著影响;而交通波面积与追尾冲突频数间有较强的正相关关系。追尾冲突在时间与空间上的分布特性显示追尾冲突在红灯信号初期与绿灯信号初期发生最为密集,且主要发生在距停车线50m内的上游区域。最后,针对以上追尾冲突的生成特性及影响因素,提供了相应的解决方案与建议。本文构建了基于宏观动态交通参数预测微观追尾冲突的深度学习模型,实现了信号交叉口安全水平及其不确定性的同步预测,为交通安全的主动分析提供了新的建模思路。此外,通过分析追尾冲突的生成规律,确定了影响交通安全的显著影响因素,为信号交叉口的安全改善提供了理论依据。

关键词： LiDAR点云信号交叉口追尾冲突深度学习蒙特卡罗随机失活

高速公路养护作业区追尾冲突模型构建及安全改善研究

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高速公路养护作业区追尾冲突模型构建及安全改善研究

作者：夏然江苏大学

学位级别：硕士

近年来我国高速公路进入了改扩建、养护和新建并举的阶段,大量的养护工程导致高速公路养护作业区存在较高的安全风险。因此,改善作业区的交通安全问题刻不容缓。交通冲突技术（Traffic Conflict Technology,TCT）作为一种有效的安全替... 详细信息

近年来我国高速公路进入了改扩建、养护和新建并举的阶段,大量的养护工程导致高速公路养护作业区存在较高的安全风险。因此,改善作业区的交通安全问题刻不容缓。交通冲突技术（Traffic Conflict Technology,TCT）作为一种有效的安全替代分析技术,可以弥补历史事故数据样本获取困难的缺点。因此,本文对高速公路养护作业区的追尾冲突模型及安全改善措施进行了研究,主要包括以下工作内容:（1）以高速公路养护作业区安全领域及交通冲突技术领域的研究综述为基础,分析高速公路养护作业区交通冲突形成机理和冲突类型,界定研究对象为高速公路养护作业区的追尾冲突。以人工观测和视频采集相结合的方式获取安徽省周六高速公路和六武高速公路养护作业区的交通参数,通过对采集数据的描述性分析归纳了养护作业区的交通流特性,为追尾冲突相关模型的构建提供数据支持。（2）针对现有冲突判别模型适用条件的局限性,以距离碰撞时间（Time to collision,TTC）模型为基础,考虑养护作业区限速标志对车辆的干扰,提出了一种改进的冲突判别指标养护作业区距离碰撞时间（Time to collision in work zone,WTTC）。运用牛顿动力学建立基于WTTC的冲突判别算法模型,通过累计频率法划分冲突严重性等级,结果表明该模型能有效地识别作业区的潜在追尾冲突。（3）基于实地调研数据建立交通冲突仿真模型,通过单因素分析法、正交试验法、Pearson相关性分析法等方法分析和筛选影响道路追尾冲突的交通参数,选取赤池信息量准则和贝叶斯信息量准则评价预测模型拟合结果,利用负二项分布模型构建养护作业区追尾冲突预测模型。（4）考虑限速值和限速服从率对养护作业区安全性的影响,从优化限速标志布局的角度出发,以降低路段追尾冲突率、平均速度和速度标准差为优化目标,提出在作业区采用层级限速方案的安全改善措施。研究结果表明,基于改进指标WTTC的冲突判别模型和冲突预测模型精确度显著提高,设计的层级限速方案能够提高限速管控的有效性,降低路段的冲突率,有效改善作业区安全性。

关键词：高速公路养护作业区追尾冲突冲突判别冲突预测限速

基于TTC及DRAC的高速公路施工区追尾冲突研究

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交通信息与安全 2012年第6期30卷 6-10页

作者：孟祥海徐汉清王浩幺晖哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090 黑龙江省高速公路建设局哈尔滨150008

针对高速公路施工区的交通安全问题以及施工区普遍存在的持续时间较短、积累的事故数据难于满足统计分析要求的现实情况,探讨了基于交通冲突替代交通事故的交通安全分析方法。通过采集和分析处理高速公路半幅封闭施工区和单向超车道封... 详细信息

针对高速公路施工区的交通安全问题以及施工区普遍存在的持续时间较短、积累的事故数据难于满足统计分析要求的现实情况,探讨了基于交通冲突替代交通事故的交通安全分析方法。通过采集和分析处理高速公路半幅封闭施工区和单向超车道封闭施工区合流段和施工区段的车型、车速、车头时距等基于车辆个体的交通参数数据,提出了基于避免碰撞时间(TTC)的追尾冲突数计算方法和基于避免碰撞减速度(DRAC)的追尾风险度计算方法。应用上述方法评价了典型施工区合流段和施工区段的追尾冲突状况。研究结果表明,2种事故数据替代方法均可从不同侧面量化描述追尾冲突的发生状态。

关键词：追尾冲突碰撞时间避免碰撞减速度施工区高速公路

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基于驾驶人瞳孔直径的追尾冲突辨识方法研究

交通信息与安全 2014年第5期32卷 42-46页

作者：李世武徐艺孙文财郭梦竹尹燕娜戚培心吉林大学交通学院长春130022

以提高交通冲突辨识与驾驶人认知一致性为目的,以驾驶人心理负荷对瞳孔直径变化的影响为理论基础,以追尾冲突下瞳孔直径在时序上的变化为研究对象,使用傅里叶变换在频谱层面对数据进行逐点扫描并完成模板瞳孔直径数据曲线和全程瞳孔直... 详细信息

以提高交通冲突辨识与驾驶人认知一致性为目的,以驾驶人心理负荷对瞳孔直径变化的影响为理论基础,以追尾冲突下瞳孔直径在时序上的变化为研究对象,使用傅里叶变换在频谱层面对数据进行逐点扫描并完成模板瞳孔直径数据曲线和全程瞳孔直径数据曲线的匹配,最终提取出与模板数据对应时间车辆运行状态相似度较高的时段,辨识结果相对人工同步录像辨识结果的准确率为71.4%。证明了基于驾驶人瞳孔直径的追尾冲突辨识方法的可行性和有效性,为提高交通冲突辨识与驾驶人认知的一致性提供了崭新而有效的方法。

关键词：交通安全辨识方法傅里叶变换瞳孔直径追尾冲突

基于ITC的自动驾驶卡车编队跟驰安全性评价

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长安大学学报（自然科学版） 2019年第5期39卷 97-105页

作者：陈丰涂志敏陈涛同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 长安大学汽车运输安全保障技术交通行业重点实验室陕西西安710064

为了在卡车编队技术大规模应用时控制编队跟驰冲突风险和减少追尾事故的发生,在传统的交通冲突评价方法上进行了改进,对自动驾驶卡车编队的跟驰安全性进行了分析和评价。考虑路面阻力和协同控制,对智能驾驶人模型(intelligent driver mo... 详细信息

为了在卡车编队技术大规模应用时控制编队跟驰冲突风险和减少追尾事故的发生,在传统的交通冲突评价方法上进行了改进,对自动驾驶卡车编队的跟驰安全性进行了分析和评价。考虑路面阻力和协同控制,对智能驾驶人模型(intelligent driver model,IDM)进行了改进,建立了考虑路面阻力的跟驰模型(IDM+)、融合协同控制策略(cooperative adaptive cruise control,CACC)跟驰模型2种适用于自动驾驶卡车的编队跟驰模型。然后以跟驰模型作为编队控制的基础,不考虑车辆控制的个体差异,通过MATLAB数值模拟试验,得到编队跟驰状态时变曲线,分析编队跟驰模型特征和稳定性。分别以距离碰撞时间(time-to-collision,TTC)和距离碰撞时间倒数(the inverse time-to-collision,ITC)2种碰撞时间函数作为评价指标,得到安全指标时变曲线,并比较2种指标的优缺点。基于数值模拟试验结果和ITC安全性判别准则对卡车编队跟驰安全进行了定性分析,以IDM+和CACC跟驰模型下的3辆卡车组成的编队为例进行了仿真试验。试验结果表明:CACC协同控制策略能提高卡车编队跟驰过程的稳定性,降低追尾风险;随着卡车编队中前后车的速度差增加,车辆追尾的风险呈现不断增大的趋势;ITC与前后车速度差成近似线性关系。该研究结果可用于卡车编队投入运营前以及运营过程中,对编队跟驰安全性进行评价和风险预警,防范追尾事故的发生。

关键词：交通工程风险评价距碰撞时间卡车编队追尾冲突智能驾驶人模型

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高速公路施工区交通冲突预测及安全评价应用

高速公路施工区交通冲突预测及安全评价应用

作者：曹梦迪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

高速公路施工区道路交通环境复杂多变,具有相当大的安全隐患。因此,解决高速公路施工区的交通安全问题刻不容缓。鉴于高速公路施工区建设周期短且事故数据匮乏,采用能够“事前分析”的交通冲突技术对高速公路施工区展开安全性研究。首先... 详细信息

高速公路施工区道路交通环境复杂多变,具有相当大的安全隐患。因此,解决高速公路施工区的交通安全问题刻不容缓。鉴于高速公路施工区建设周期短且事故数据匮乏,采用能够“事前分析”的交通冲突技术对高速公路施工区展开安全性研究。首先,对高速公路施工区车辆的行驶状态进行分类,并结合不同的施工区段分析其运行特征,进而给出施工区交通冲突的产生原理。然后采取无人机视频录像的方式进行现场调查,收集到调幅、封闭超车道及压缩超车道三种类型的施工区,并利用基于Visual Studio的开发平台提取基础交通参数数据。并从交通流量及车型分布、运行速度、车头时距等方面分析施工区交通特性。其次,选取了基于时空接近度的追尾冲突指标TTC及变道冲突指标PET。分别给出两类冲突的测定方法,结合统计分析及经验值确定冲突风险程度阈值,根据两类冲突的空间相关性建立区域风险因子以表征区域的整体冲突风险程度。在此基础上,充分探究两类冲突的空间分布规律。再次,通过仿真模拟及SSAM补充不同交通条件下的冲突状况,结合对冲突与交通特性关系的分析结果,依据多重共线性检验结果选取合适的变量,分别对三类施工区建立基于单维及多元的不同严重性维度下的追尾冲突及变道冲突的贝叶斯泊松对数正态分布预测模型。基于贝叶斯推断为参数设定适当的先验分布,以M-H算法及Gibbs算法实现马氏链蒙特卡罗抽样,结合似然函数获取参数后验概率函数并标定冲突预测模型。利用DIC及AP准则检验模型优越性,结果表明,考虑了各维度冲突间相关性的多元模型拟合优度明显高于单维模型。通过对模型进行有效性验证,发现各预测模型的平均相对误差值均低于10%,表明所构建的冲突模型具有较好的预测能力。最后,选取基于不同风险维度下不同冲突类型（追尾冲突、变道冲突）的四个当量冲突率作为安全评价指标,构建了基于灰度聚类理论的高速公路施工区整体安全评价方法,并界定了各评价对象所处的安全等级。选取区域风险因子对不同施工区类型的各区段安全性做出评价,利用单因素方差分析对不同区段的交通安全差异显著性及安全水平高低做出判断。结果表明,施工区整体评价等级与现场调查状况基本相符,各类施工区段的安全水平与前文的冲突空间特征分布状况具有较高的一致性,说明灰度聚类评价法及基于区域风险因子的单因素方差分析法适用于高速公路施工区安全性研究。

关键词：高速公路施工区追尾冲突变道冲突冲突预测模型安全评价

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高速公路立交分合流区和收费站交通冲突研究

高速公路立交分合流区和收费站交通冲突研究

作者：张志召哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着高速公路的快速发展，道路交通安全问题日益突出。高速公路分合流区和收费站作为高速公路的重要组成部分，它的安全问题急需进一步研究。针对传统事故统计方法需要大量历史事故数据的实际问题，同时冲突与事故存在很大的相似性，越... 详细信息

随着高速公路的快速发展，道路交通安全问题日益突出。高速公路分合流区和收费站作为高速公路的重要组成部分，它的安全问题急需进一步研究。针对传统事故统计方法需要大量历史事故数据的实际问题，同时冲突与事故存在很大的相似性，越来越多的学者开始利用交通冲突技术分析和评价交通安全问题。综上考虑，本文以高速公路立交分合流区及收费站为研究对象，开展将交通冲突技术应用于高速公路安全评价的研究工作。首先，通过分析高速公分合流区及收费站的交通冲突类型，制定了数据采集和提取方案，并对各分合流区和收费站的交通组成、运行速度、车头时距等交通流特性进行了分析。其次，从以时间和空间为度量的常见交通冲突指标模型入手，结合采集到的车型、车速、车头时距等基于车辆个体的交通流参数数据，建立了基于碰撞时间（TTC）的追尾冲突计算模型，给出了基于后侵占时间（PET）的变道冲突计算方法;最后计算了各分合流区及收费站的追尾冲突数量和变道冲突数量。在分析交通冲突不同影响因素的基础上，确定了分合流区及收费站追尾冲突和变道冲突预测模型的自变量，建立了追尾冲突与变道冲突的预测模型;为更合理地评价各分合流区及收费站的安全水平，以冲突率（百车冲突数）为安全评价指标，提出了分合流区及收费站安全水平的模糊综合评价方法。最后，以沈山高速的前卫立交分流区、兴城立交合流区以及沈大高速的苏家屯收费站为例，对在调查统计时间内发生的交通冲突进行预测，进而分别给出了各立交分合流区及收费站不同调查时段的安全水平等级。

关键词：高速公路分合流区收费站追尾冲突变道冲突安全评价