[發(fā)明專利]一種高速公路車輛強(qiáng)制換道比例風(fēng)險(xiǎn)模型

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710567467.8
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107527136A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張生瑞;吳江玲;阿密特·庫馬爾·辛格;朱震軍;曾雋
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所61216
• 代理人: 李婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于交通工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分析高速公路車輛強(qiáng)制換道風(fēng)險(xiǎn)模型。

背景技術(shù)

車輛換道行為對交通流及交通安全有重要影響。車輛變更車道是最常見的駕駛行為之一，也是最容易引發(fā)交通事故或交通擁堵的行為之一，研究人員開展了廣泛的車輛換道行為研究，研究成果應(yīng)用于車輛自適應(yīng)巡航控制 (Adaptive Cruise Control，ACC)和計(jì)算機(jī)仿真(Computer Simulation，CS)。強(qiáng)制換道(mandatory lane changing，MLC)是常見的換道類型之一。換道的時(shí)空持續(xù)過程與當(dāng)前車輛速度有關(guān)，現(xiàn)有STCA(Symmetric Two-lane Cellular Automata)模型沒有考慮車輛換道時(shí)間的不均勻性，且模型的理論假設(shè)并未有實(shí)測數(shù)據(jù)的支持。雖然有對車輛換道行為微觀數(shù)據(jù)進(jìn)行提取分析，從而建立的換道持續(xù)時(shí)間與多因素的關(guān)系模型，但是不同交通密度下施工作業(yè)區(qū)換道點(diǎn)至合流點(diǎn)距離對換道行為特別是換道持續(xù)時(shí)間的影響，現(xiàn)有的技術(shù)并未涉及。生存分析(Survival Analysis)是在綜合考慮相關(guān)因素(內(nèi)因和外因)的基礎(chǔ)上，對相關(guān)領(lǐng)域中與事件發(fā)生時(shí)間有關(guān)的問題提供統(tǒng)計(jì)規(guī)律的分析與推斷方法。在交通運(yùn)輸研究領(lǐng)域，生存分析方法己經(jīng)逐漸應(yīng)用于交通事故分析、行人或非機(jī)動(dòng)車過街分析、實(shí)時(shí)停車預(yù)測、機(jī)動(dòng)車壽命分析及機(jī)動(dòng)車燃油消耗量建模、交通擁堵持續(xù)時(shí)間分析、交通事件持續(xù)時(shí)間分析、出行時(shí)間、居民出行行為分析及其他與持續(xù)時(shí)間相關(guān)的交通現(xiàn)象等方面，生存分析方法逐漸被用來研究駕駛行為，但未被用來研究高速公路車輛強(qiáng)制換道行為。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種分析高速公路車輛強(qiáng)制換道風(fēng)險(xiǎn)模型，特別針對包茂高速公路陜西境內(nèi)的路段上不同車型強(qiáng)制換道的風(fēng)險(xiǎn)分析，具體通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種車輛強(qiáng)制換道Cox比例風(fēng)險(xiǎn)模型，所述模型用于預(yù)測目標(biāo)車輛發(fā)現(xiàn)前方道路路障的當(dāng)前所在點(diǎn)至道路路障點(diǎn)強(qiáng)制換道成功的概率，所述Cox 為：Cox＝exp(-0.226Z₁-0.004Z₂)

其中，Z₁代表預(yù)換道車輛的車型，小型車Z₁取值為0，中型車Z₁取值為1，大型車Z₁取值為2；Z₂代表目標(biāo)車輛從發(fā)生橫向位移開始至道路路障點(diǎn)的垂直距離，單位為m。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

本發(fā)明構(gòu)建的包茂高速公路陜西境內(nèi)的路段施工作業(yè)區(qū)車輛換道風(fēng)險(xiǎn)分析模型可以分析車型和換道車輛的換道起點(diǎn)至合流點(diǎn)距離因素對車輛換道成功的影響，研究結(jié)果可為交通管理與控制及未來智能網(wǎng)聯(lián)車自主換道研究提供一定的理論基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1是車型和至合流點(diǎn)距離影響下強(qiáng)制換道持續(xù)時(shí)間分布圖；

圖2是車輛強(qiáng)制換道持續(xù)時(shí)間的生存函數(shù)圖。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明的方案作進(jìn)一步詳細(xì)地解釋和說明。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的小型車、中型車及大型車的界定按照《機(jī)動(dòng)車輛及掛車分類》區(qū)分車型，一般的，大型車是指車長大于等于6米或者核定載客人數(shù)大于等于20人的載客汽車，中型車”車長小于6米且核定載客人數(shù)(含司機(jī))10 座(含)以上，19座(含)以下的客運(yùn)車輛，小型車即定員2--9人的小型客車，一般包括：跑車、轎車、微型面包車。

本發(fā)明的風(fēng)險(xiǎn)模型特定用于包茂高速陜西段的車輛強(qiáng)制換道風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測，包茂高速即包頭-茂名高速公路，本發(fā)明的模型用于銅川至西安段的高速公路，即西銅高速，起于銅川新區(qū)，止于西安繞城高速呂小寨立交。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種車輛強(qiáng)制換道風(fēng)險(xiǎn)分析方法，通過無人機(jī)采集包茂高速公路陜西境內(nèi)路段某施工作業(yè)區(qū)的交通數(shù)據(jù)，通過分析得出基于車型及換道垂向距離的換道風(fēng)險(xiǎn)模型，采用以下的研究及實(shí)施方法：

首先對道路車輛強(qiáng)制換道持續(xù)時(shí)間模型進(jìn)行計(jì)算：令T代表目標(biāo)車輛換道持續(xù)時(shí)間，為非負(fù)隨機(jī)變量。它的累計(jì)分布函數(shù)為

其中f(x)為T的概率密度函數(shù)，可表示為

其中，t表示換道進(jìn)行到第t秒，目標(biāo)車輛換道持續(xù)時(shí)間T的生存函數(shù)表示換道持續(xù)時(shí)間大于t的概率，具體的表達(dá)式為