[發明專利]一種考慮路段上下游線形設計參數的連續建模方法

有效

• 申請號: 201811607594.7
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109783893B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 王雪松;郭啟明;陳志貴
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F17/18
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本發明涉及一種考慮路段上下游線形設計參數的連續建模方法，應用于組合線形安全評估與優化領域。通過采集駕駛員樣本的道路運行指標變化序列，在提取上下游線形參數時，通過比較預測模型的擬合優度選取運行指標的最佳集計距離。對連續型變量速度，提取均值構建多元線性回歸模型，基于各變量的駕駛員個體值構建以駕駛員為分類變量的混合線性模型。根據模型對比和參數估計結果，選擇擬合效果最優的上下游集計距離。最終得到模型參數估計結果。

技術領域

本發明涉及組合線形安全評估與優化領域，特別涉及一種考慮路段上下游線形設計參數的連續建模方法。

背景技術

隨著我國高速公路的快速發展，高速公路交通安全越來越受到社會各界的重視，公路設計應“以人為本”，考慮道路使用者安全的設計理念越來越深入人心。但是現有的公路設計和安全評價規范對駕駛人的考慮不足，對線形設計值的約束單一，沒有量化的考慮公路組合線形對安全的影響。同時，隨著我國東部地區各級公路網的完善，未來公路的主要建設區將轉移到我國的中西部地區。我國中西部地區地形條件復雜，在建設各級公路時勢必會在設計中應用各類組合線形，這些組合線形的形式和設置是否安全、如何優化將成為道路設計者必須面對的問題。

近三十年來，國內外的研究者結合實地觀測和路段歷史事故數據對公路線形設計的安全性開展了廣泛的研究，構建了大量以運行車速為主的預測模型和路段安全評價方法。但是受限于數據采集手段，以往的研究者只能采集部分公路線形樣本，以線形截面的點速度為研究對象，構建回歸模型，客觀上割裂了公路線形的連續性，且很難開展針對其它道路運行指標的安全性研究。隨著數據采集技術的發展，近年來駕駛模擬器越來越多地被應用于公路線形研究中，得益于駕駛模擬實驗數據的完整性和精確性，研究者可以提取豐富且高頻的道路運行指標，例如車輛的各向速度、各向加速度、各向姿態角、行駛軌跡等，全面地評價并優化線形設計的安全性。

發明內容

本發明的目的是：首次給出一種考慮路段上下游線形設計參數的連續建模方法。以同濟大學高仿真度駕駛模擬平臺為實驗設備，采集駕駛員操作與車輛運行速度數據。以道路里程為基準，以5米為單位，將每個測試人員的數據集計到以距離為橫軸的體系之中使用路段上下游線形設計參數集計值為解釋變量連續建立車輛運行數據模型。建立運行指標速度變化與道路線形參數的關系模型。選取模型擬合度最高的集計距離，提取的幾何設計參數變量篩選顯著變量。最終得到模型參數估計結果。

本發明所采用的技術方案是：

一種考慮路段上下游線形設計參數的連續建模方法，步驟如下：

步驟1：以同濟大學高仿真度駕駛模擬平臺為實驗設備，采集駕駛員操作與車輛運行數據，包括速度、縱向加速度、側向加速度和側向偏移等級等車輛運行指標數據，提供給步驟2。

步驟2：由于模擬器采樣時使用的是固定頻率采樣，因此原始數據是20hz的時變數據，為了將不同駕駛員的車速數據匹配到相同位置上，按照5m的間隔集計速度數據，得到每個駕駛員在各個5m間隔內的平均速度等車輛運行指標數據列，提供給步驟3。

步驟3：使用路段上下游線形設計參數集計值為解釋變量連續建立理論性的車輛運行數據模型，如公式(1)所示。

其中，v_j是當前位置的預測車速，X_kU,jU、X_k,j和X_kDU,jDU是道路幾何變量，分別代表上游路段、當前位置以及上下游路段差值，β_kU、β_k和β_kDU是對應的模型系數，是模型的誤差項。

步驟4：構建通用的描述道路線形特征的解釋變量。提取當前位置前后路段曲率、坡度的集計值，如極值、平均值、比例和分類變量等，作為潛在的解釋變量，提供給步驟5。此為建模前準備一。