[發明專利]一種兩顯示信號控制十字平面交叉口的突出事故形態識別方法

有效

• 申請號: 201810069930.0
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108198423B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 孟祥海;吳佩潔;梁心雨;劉振博;柳昕汝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

1.一種兩顯示信號控制十字平面交叉口的突出事故形態識別方法，其特征在于，所述兩顯示信號控制十字平面交叉口的突出事故形態識別方法是通過以下步驟實現的：

步驟一、調查并統計城市某個兩顯示信號控制十字平面交叉口的事故數據、道路幾何條件數據、交通信號控制數據和交通流數據；

步驟二、計算該兩顯示信號控制十字平面交叉口單車自身事故的事故機會數；

所述步驟二的具體過程為：

單車事故發生條件：單一車輛出現在交叉口處，就有一個發生單車自身事故的機會；

一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的單車自身事故的事故機會數等于一年內進入交叉口的車輛總數，其計算公式為：

其中，O₁為一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口單車自身事故的事故機會數；q_i為兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口i的車輛平均到達數，單位為pcu/h，i的取值范圍是1～4，且入口1與入口3為相對入口，入口2與入口4為相對入口；

步驟三、計算該兩顯示信號控制十字平面交叉口追尾事故的事故機會數；

所述步驟三的具體過程為：

追尾事故發生條件：兩車行駛方向相同且兩車都出現在交叉口處；

入口1的追尾事故的事故機會數的計算方法如下：

(1)直行車流間的追尾事故的事故機會數

入口1直行車輛通過交叉口的平均時間為:車輛的車頭時距符合負指數分布，當兩輛到達車輛的車頭時距t小于時，兩車輛間存在發生追尾事故的機會，其發生事故的概率為L₁₃為相對入口1和3在交叉口處的長度，l₁為交叉口處入口1或入口3的道路長度，W₂為入口2的道路寬度，單位為米；為入口1直行車輛的平均速度，單位為千米/時；

則一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口1直行車流發生追尾事故的事故機會數：

其中，q₁為兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口1的車輛平均到達數，單位為pcu/h；p_s1為兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口1的直行車比例；為一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口1的直行車流發生追尾事故的事故機會數；

(2)左轉車流與右轉車流間的追尾事故機會數

入口1的左轉車輛和右轉車輛的運行軌跡長度分別為和l₁+l₂，則得到一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口1的左轉車輛間和右轉車輛間的追尾事故的事故機會數：

其中，l₂為交叉口處入口2或入口4的道路長度，W₁為入口1的道路寬度，單位為米；p_l1和p_r1分別為兩顯示信號控制十字平面交叉口入口1的左轉車輛和右轉車輛的比例；分別為兩顯示信號控制十字平面交叉口入口1的左轉車輛和右轉車輛經過交叉口時的平均速度，單位為千米/時；和分別為一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口入口1的左轉車流和右轉車流發生追尾事故的事故機會數；

其中的范圍是和和分別代表兩顯示信號控制十字平面交叉口入口1直行車輛、左轉車輛和右轉車輛通過交叉口的平均速度；s_j1的范圍是s_s1、s_l1和s_r1，s_s1、s_l1和s_r1分別代表兩顯示信號控制十字平面交叉口入口1直行車輛、左轉車輛和右轉車輛通過交叉口的運行軌跡長度；d_j1的范圍是d_s1、d_l1和d_r1，d_s1、d_l1和d_r1分別代表兩顯示信號控制十字平面交叉口入口1直行車輛、左轉車輛和右轉車輛通過交叉口時因信號而產生的平均延誤；V₁為入口1到達的車輛的平均速度，單位為千米/時；

一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口1的追尾事故的事故機會數為：

一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口發生的追尾事故的事故機會數O₂為：

其中，Oⁱ_追尾為一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口i發生的追尾事故的事故機會數；

步驟四、計算該兩顯示信號控制十字平面交叉口對撞事故的事故機會數；

所述步驟四的具體過程為：

對撞事故發生條件：兩車輛對向行駛且兩車輛均在交叉口處；

入口1的最靠近道路中心線的直行車道上的某一輛車，當該車輛以速度通過交叉口時，與相對的入口3的最靠近道路中心線的直行車道上迎面駛來的每一輛車之間都存在發生對撞事故的機會，該對撞事故的事故機會數的計算公式為：

其中，為入口3直行車流的平均車頭間距，單位為米；入口3直行車輛的平均速度，單位為千米/時；q₃為兩顯示信號控制交叉口入口3的車輛平均到達數，單位為pcu/h；p_s3為兩顯示信號控制交叉口入口3的直行車比例；m₃為入口3的車道數目，代表入口1的最靠近道路中心線的直行車道上的車輛通過交叉口的速度；

一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口1和入口3發生對撞事故的事故機會數為：

其中，為一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口1和入口3發生對撞事故的事故機會數，m₁為入口1的車道數目；

同理，計算出一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口2和入口4發生對撞事故的事故機會數

則一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口發生的對撞事故的事故機會數為：

其中，O₃為一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口發生的對撞事故的事故機會數；

步驟五、計算該兩顯示信號控制十字平面交叉口斜碰撞事故的事故機會數；

所述步驟五的具體過程為：

斜碰撞事故發生條件:發生在左轉車與對向直行車之間；

(1)I型斜碰撞事故的事故機會數

入口1的左轉車利用穿越空檔穿越對向入口3的直行車流的過程中，入口3的直行車流的首輛車或被截斷的直行車流的第一輛車與每輛左轉車輛間均存在發生斜碰撞的機會，這種斜碰撞事故為I型斜碰撞事故；

入口1的左轉車全部通過交叉口，則一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口1的I型斜碰撞事故的機會數為

(2)II型斜碰撞事故的事故機會數

在對向入口3的直行車流出現穿越空檔之前，入口1的等候穿越的左轉車的首輛車與對向入口3駛過的每輛直行車之間均存在發生斜碰撞事故的機會，這種斜碰撞事故為II型斜碰撞事故；

則一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口1的II型斜碰撞事故的事故機會數為：左轉車全部通過對向直行車流前，對向直行車通過的車輛數減去左轉車在穿越對向直行車流的過程中所需要的平均空檔數；

對向直行車流的每個穿越空檔能通過的左轉車輛數的平均值E(n)為：

其中，τ為左轉車穿越對向直行車流的臨界穿越空檔值，t為穿越空檔的時間長度，P_n(t)為穿越空檔t內駛過n輛車的概率，t大于τ；n為穿越空擋t內駛過的車輛數；λ_s3為入口3的直行車每秒的平均到達率，λ_s3＝q₃p_s3/3600；T₀為同一個穿越空檔t內連續駛過的左轉車輛間的車頭時距；

左轉車穿越對向直行車流過程中需要的平均空檔數為q₁p_l1/E(n)；左轉車每次等待對向直行車流出現穿越空檔需要的平均排隊時間為：

其中，u(t)代表左轉車穿越對向直行車流的穿越空擋時間長度t的概率密度；當對向直行車流間的車頭時距小于τ時，λ₀代表左轉車穿越對向直行車流過程中需要的平均空檔數的倒數，其值為其中h(t)為對向直行車流的車頭時距概率密度；c代表信號周期的長度，單位為s；t_1r代表入口1的紅燈時間，單位為s；

左轉車等待時間內對向直行車通過的車輛數為：

代表左轉車等待時間內對向直行車通過的車輛數；

一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口1發生II型斜碰撞事故的事故機會數為：

一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口1發生的斜碰撞事故的事故機會數為：

一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口發生的斜碰撞事故的事故機會數為：

其中，為一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口i發生的斜碰撞事故的事故機會數，O₄為一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口發生的斜碰撞事故的事故機會數；

步驟六、計算該兩顯示信號控制十字平面交叉口同向刮擦事故的事故機會數；

所述步驟六的具體過程為：

同向刮擦事故發生條件：在相鄰車道上同向行駛的兩輛車同時處于交叉口處，且兩車輛的車身有并排的部分；

入口1的兩相鄰直行車道上發生同向刮擦事故的事故機會數：將入口1的兩相鄰直行車道分別記為a和b，其中每個車道的車輛行駛速度分別為和并且當b車道上的每輛車駛出交叉口的過程中，a車道上超越b車道的該輛車的車輛數，即為b車道的該輛車與a車道上的車輛發生同向刮擦事故的事故機會數；當b車道內一輛車駛出交叉口時，a車道上超越該輛車的第一輛車的車頭與該輛車的車尾的相對間距Δl為

當Δl＞2l₀時，其中，l₀為標準車長；a車道上超越該輛車的車輛數為

則一年內b車道上車輛與a車道上車輛間發生同向刮擦事故的事故機會數為：

當Δl＜2l₀時,一年內a車道上車輛與b車道上車輛間發生同向刮擦事故的事故機會數為：

分別計算出一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口1的每一對相鄰車道發生同向刮擦事故的事故機會數，再進行疊加，得到一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口1發生的同向刮擦事故的事故機會數為：

其中，m₁代表入口1的總的車道數；k代表入口1的第k個車道；

一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口內發生的同向刮擦事故的事故機會數為：

其中，為一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口i發生同向刮擦事故的事故機會數；O₅為一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口發生的同向刮擦事故的事故機會數；

步驟七、計算該兩顯示信號控制十字平面交叉口直角碰撞事故的事故機會數；

所述步驟七的具體過程為：

直角碰撞事故發生條件：兩車的行駛方向成直角，且兩車同處于交叉口處；

一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口1發生直角碰撞事故的事故機會數為：

其中，m₂代表入口2的車道數目，p_s2是入口2的直行車輛的比例，p_l2是入口2的左轉車輛的比例；m₄代表入口4的車道數目，p_s4是入口4的直行車輛的比例，p_l4是入口4的左轉車輛的比例；

一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口發生的直角碰撞事故的事故機會數為：

其中，為一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口的入口i發生直角碰撞事故的事故機會數；O₆為一年內兩顯示信號控制十字平面交叉口發生的直角碰撞事故的事故機會數；

步驟八、利用步驟一中調查得到的城市道路某個兩顯示信號控制十字平面交叉口內每年已發生的單車自身事故的事故次數N₁、追尾事故的事故次數N₂、對撞事故的事故次數N₃、斜碰撞事故的事故次數N₄、同向刮擦事故的事故次數N₅和直角碰撞事故的事故次數N₆，利用步驟二至步驟七計算出的一年內該兩顯示信號控制十字平面交叉口發生的單車自身事故的事故機會數O₁、追尾事故的事故機會數O₂、對撞事故的事故機會數O₃、斜碰撞事故的事故機會數O₄、同向刮擦事故的事故機會數O₅和直角碰撞事故的事故機會數O₆；分別計算出該兩顯示信號控制十字平面交叉口單車自身事故的事故風險R₁、追尾事故的事故風險R₂、對撞事故的事故風險R₃、斜碰撞事故的事故風險R₄、同向刮擦事故的事故風險R₅和直角碰撞事故的事故風險R₆；

所述步驟八的具體過程為：

利用步驟一中調查得到的城市道路某個兩顯示信號控制十字平面交叉口內每年已發生的單車自身事故的事故次數N₁、追尾事故的事故次數N₂、對撞事故的事故次數N₃、斜碰撞事故的事故次數N₄、同向刮擦事故的事故次數N₅和直角碰撞事故的事故次數N₆，利用步驟二至步驟七計算出的一年內該兩顯示信號控制十字平面交叉口發生的單車自身事故的事故機會數O₁、追尾事故的事故機會數O₂、對撞事故的事故機會數O₃、斜碰撞事故的事故機會數O₄、同向刮擦事故的事故機會數O₅和直角碰撞事故的事故機會數O₆；

按照以下公式計算出每種事故形態的事故風險：

其中，j的取值為1、2、3、4、5和6；

步驟九、比較步驟八中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆的大小，選擇出R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆中的最大值，將選擇出的最大值所代表的事故形態作為該信號控制十字平面交叉口的突出事故形態。

2.根據權利要求1所述的兩顯示信號控制十字平面交叉口的突出事故形態識別方法，其特征在于，所述步驟九的具體過程為：

比較步驟八中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆的大小，選擇出R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆中的最大值，

R_突出＝max{R₁,R₂,R₃,R₄,R₅,R₆}

將R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆中的最大值作為該兩顯示信號控制十字平面交叉口的突出事故形態的事故風險R_突出。