[發明專利]一種高速公路入口匝道合流區車輛沖突概率預測方法

在審

• 申請號: 201910333609.3
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110120151A
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 溫惠英;吳嘉彬;吳麗莎;段雨宸;漆巍巍;趙勝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本發明公開了一種高速公路入口匝道合流區車輛沖突概率預測方法，包括步驟：1)選定高速公路入口匝道合流區，獲取匝道合流區幾何信息、匝道合流區交通流數據以及車輛相關參數；2)將選定入口匝道合流區平面均勻地劃分為若干柵格單元；3)建立主路車輛橫向偏移概率模型及縱向到達概率模型，計算主路車輛出現在合流區各柵格內的到達概率；4)建立匝道車輛換道概率模型，計算匝道車輛換道至合流區不同柵格的概率；5)建立匝道合流區沖突概率模型，計算合流區各柵格沖突概率，并對柵格賦值；6)通過編程輸出匝道合流區所有柵格的沖突概率數值。本發明可解決高速公路入口匝道合流區的沖突概率預測問題。

技術領域

本發明涉及高速公路入口匝道合流區安全性的技術領域，尤其是指一種高速公路入口匝道合流區車輛沖突概率預測方法。

背景技術

入口匝道合流區在高速公路系統中起著至關重要的作用，是保證入口與主路交通流不間斷運行的關鍵。若在合流區發生頻繁的交通沖突，則容易產生交通瓶頸或交通擁堵。由于匝道車輛的駕駛員必須在加速車道內完成強制換道操作，故高速公路入口匝道合流區的交通沖突頻率與嚴重程度明顯高于其他區域。由此可見，準確識別入口匝道合流區的交通沖突與安全性，可以有效改善合流區的安全管理與渠化設計，對于提高整個交織區域交通流的安全運行具有重大意義。

目前，關于高速公路合流區的安全評估方法可以大致概括為兩類：1)基于交通事故統計的直接評估法。直接評估方法主要包括回歸建模、灰色評價以及經驗建模等方法，主要是通過分析事故數量與頻率等數據來評估其安全性。此類方法應用直接、簡單，但具有統計數據質量要求嚴格、評估周期過長且結果有限等明顯缺點，導致其在實際應用中評估效率較低。2)間接評估法，主要是基于交通沖突的分析，廣泛應用于各自交通安全分析。間接評估法可劃分為4類方法：模糊聚類、系統分析、交通仿真與交通沖突數據統計。

盡管針對匝道合流區安全評估的研究較多，但仍存在部分問題尚未解決。首先，過往的研究將車輛幾何形狀簡單等共同于相同大小的矩形，忽略了不同車型的實際尺寸。其次，大多數研究是基于歷史事故數據對整個匝道區域進行評估，而忽略了匝道幾何設計、沖突概率對事故的影響。基于歷史事故數據的評估方法具有明顯的滯后性與時效性，只能用于評估現有匝道的安全性，而對處于設計階段的匝道安全評估無法生效。鑒于此，本發明將高速公路入口匝道質點運動產生的沖突點問題轉化為實體車輛行駛產生的沖突區域問題，考慮實體車輛的尺寸、橫向偏移、縱向到達分布特性以及匝道匯入特性等因素，確定沖突區域及其對應的沖突概率,建立入口匝道合流區車輛沖突概率預測模型，剖析合流區沖突概率及其嚴重性分布情況。本發明不僅能夠評估目前具備現場數據的匝道合流區，更可以應用于評估無現場數據的匝道設計方案，即匝道合流區現狀與未來的安全評估均在本發明研究范圍內，可為匝道設計、優化工程師提供參考與支持。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點和不足，提出了一種高速公路入口匝道合流區車輛沖突概率預測方法，將匝道合流區均勻劃分為若干柵格以描述不同位置的安全等級，并通過熱力圖可視化。同時，為了評估整個匝道合流區的安全水平，提出了考慮沖突概率的匝道合流區安全評估方法，以便比較不同匝道的安全情況或同一匝道不同設計方案安全性。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：一種高速公路入口匝道合流區車輛沖突概率預測方法，包括以下步驟：

1)選定高速公路入口匝道合流區，獲取匝道合流區幾何信息、匝道合流區交通流數據以及車輛相關參數；

2)將選定入口匝道合流區平面均勻地劃分為m×n個柵格單元，將每個柵格單元中心處出現機動車沖突的概率作為該柵格單元機動車沖突的概率；

3)建立主路車輛橫向偏移概率模型及縱向到達概率模型，計算主路車輛出現在對象柵格內的到達概率；

4)建立匝道車輛換道概率模型，計算匝道車輛換道至合流區不同柵格的概率；