[發(fā)明專利]一種無信號交叉口機動車沖突概率判斷方法

有效

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• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105551251B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設計）人: 馬瑩瑩;秦筱然;陳枝偉;馬赟赟;曹宇超;石一飛
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及城市道路交叉口安全設計與評價的技術(shù)領域，尤其是指一種考慮實體車輛行駛區(qū)域的無信號交叉口機動車沖突概率判斷方法。

背景技術(shù)

交叉口是城市交通運行的“瓶頸”，其安全問題一直是人們關注的焦點，交叉口沖突分析和安全評價成為交通工程研究領域一個十分重要的內(nèi)容。目前計算交叉口機動車沖突概率的方法主要可以分為兩類：1)沈家軍等人以機動車流車頭時距概率密度分布函數(shù)，臨界間隙為主要參數(shù)建立機動車與機動車沖突概率模型的方法，積分求解；2)金蔡(Kinzer,1933年)等人關于泊松分布等數(shù)學模型在交通領域應用的研究，以泊松分布擬合機動車流到達情況，計算車輛到達率，并通過概率公式求解車流中存在機動車沖突的概率。

可以看到，現(xiàn)有的無信號交叉口機動車沖突概率計算方法存在一定的不足。過往的研究均將車輛抽象為質(zhì)點，求解出車輛在沖突點發(fā)生沖突的概率。本文將交叉口質(zhì)點運動產(chǎn)生的沖突點問題轉(zhuǎn)化為實體車輛行駛產(chǎn)生的潛在沖突區(qū)域問題，建立無信號交叉口的機動車沖突區(qū)域概率模型，從而計算交叉口內(nèi)任一點可能產(chǎn)生車輛沖突的概率。

交叉口實際運行時，由于車輛本身占有一定區(qū)域且可能發(fā)生擺動偏移等情況，沖突點應隨沖突方式和偏移結(jié)果變化，而非確定與行駛軌跡線上的一點。本發(fā)明以交叉口設計圖為基礎進行柵格劃分，計算沖突概率時考慮實體車輛的尺寸和運行軌跡、側(cè)向偏移等交叉口實際運行中不可忽視的因素，確定潛在沖突區(qū)域及其對應沖突概率。建立沖突概率模型時，區(qū)分橫向和縱向概率。橫向概率指在某方向車流運行軌跡及兩側(cè)可能到達的距離范圍內(nèi)，車輛出現(xiàn)在一個斷面各位置的概率；縱向概率指在一段時間內(nèi)有該方向車輛經(jīng)過斷面的概率。兩概率相乘可認為某方向車流出現(xiàn)在其軌跡范圍內(nèi)某柵格單位的概率，而兩車流方向的概率相乘即可認為該兩向車流同時有車輛出現(xiàn)在某柵格單位的概率，即該柵格單元的沖突概率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種考慮實體車輛行駛區(qū)域的無信號交叉口機動車沖突概率判斷方法，突破常規(guī)的計算無信號交叉口機動車沖突概率時抽象質(zhì)點運動，僅考慮沖突點概率的方法，轉(zhuǎn)而解決整個交叉口內(nèi)部區(qū)域的沖突概率問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種無信號交叉口機動車沖突概率判斷方法，包括以下步驟：

1)選定研究的交叉口，獲取基礎資料，總共包括四方面的資料：交叉口幾何信息、交叉口交通管理策略、交叉口交通流數(shù)據(jù)及車輛相關參數(shù)；

2)在選定交叉口的設計圖形上均勻劃分N個柵格單元并做近似處理，將每個柵格單元中心處出現(xiàn)車輛的概率作為該柵格單元出現(xiàn)車輛的概率；

3)計算各流向車輛出現(xiàn)概率，對內(nèi)部柵格賦值；首先，確定車輛在交叉口的運行軌跡，其次求軌跡范圍內(nèi)有車出現(xiàn)的概率，最后對軌跡范圍內(nèi)的柵格進行賦值；

4)確定交叉口范圍內(nèi)任意柵格單元的沖突概率，根據(jù)步驟3)得到的結(jié)果求兩個及以上流向的沖突概率并對柵格重新賦值；

5)輸出交叉口所有柵格沖突概率最終賦值結(jié)果。

在步驟1)中，所述交叉口幾何信息包括交叉口類型、交叉口范圍、各進口道的車道數(shù)及寬度設置、設計半徑，從交叉口基本設計方案獲得幾何信息資料；所述交叉口交通管理策略包括交叉口的車道功能設置、轉(zhuǎn)向限制、設計車速，從交叉口交通管理方案獲得管理策略資料；所述交叉口交通流數(shù)據(jù)指交叉口各進口道車輛到達率，從交通量預測數(shù)據(jù)得到研究交叉口的各流向交通量數(shù)據(jù)，從而計算各流向車輛的到達率；所述車輛相關參數(shù)包括車輛的長度、車輛的寬度、車輛的偏移量。

在步驟2)中，根據(jù)選定的交叉口對其進行柵格處理，包括以下步驟：

2.1)建系：以交叉口東西向和南北向中心線交匯處為坐標原點，東西方向為x軸，南北方向為y軸建立平面直角坐標系；

2.2)劃分：設交叉口長度為2a，寬度為2b；交叉口在交叉口的兩個坐標軸上分別任意插入n-1個分點，把交叉口分割成了N個柵格，記為

Rec(ij)＝{x_i-1,x_i,y_i-1,y_i}

-a＝x_o＜x₁＜x₂＜···＜x_n-1＜x_n＝a

-b＝y(tǒng)_o＜y₁＜y₂＜···＜y_n-1＜y_n＝b