高速公路事故風(fēng)險實時預(yù)測及事后時空影響分析.pdf

1、主動交通安全管控是當前交通安全領(lǐng)域的一項重點和熱點研究課題，對于有效預(yù)防交通事故的發(fā)生，降低事故導(dǎo)致的生命和財產(chǎn)損失具有舉足輕重的意義。高速公路交通事故風(fēng)險實時預(yù)測和事后影響分析是高速公路主動交通安全管控系統(tǒng)中的兩個重要組成部分和重要功能，能夠為主動交通安全管控策略的制定和實施提供直接而有效的決策依據(jù)，因而受到諸多交通研究者的重視和廣泛關(guān)注。目前，該領(lǐng)域研究人員眾多，成果亦層出不窮。然而，值得一提的是，交通事故的發(fā)生是人、車、路、環(huán)境等

2、多方面因素綜合影響和作用的結(jié)果，因此對其進行有效準確地建模和分析并不是一件易事?？紤]國內(nèi)外連續(xù)交通流特性的差異性較小及數(shù)據(jù)獲取的容易程度，本文深入分析了所收集的美國洲際I-5高速公路路段的事故描述數(shù)據(jù)、交通流檢測數(shù)據(jù)和相應(yīng)的天氣數(shù)據(jù)等，選取了適用于事故風(fēng)險預(yù)測的特征參數(shù)，包括交通流參數(shù)和天氣參數(shù)，重點研究了高速公路交通事故風(fēng)險實時預(yù)測理論及方法，提出和構(gòu)建了相應(yīng)的預(yù)測模型，在此基礎(chǔ)上，從時間和空間二維角度量化分析了交通事故對事故上游交通

3、流產(chǎn)生的影響。本文所做的研究工作主要集中于以下兩個方面:
　　其一，在高速公路事故風(fēng)險實時預(yù)測方面，考慮當前研究大多基于人工方式確定事故概率閾值由此導(dǎo)致預(yù)測準確率和魯棒性不高這一不足，提出了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動閾值的隨機森林事故風(fēng)險實時預(yù)測方法。通過設(shè)定單獨驗證數(shù)據(jù)集，并綜合分析和評估模型在驗證數(shù)據(jù)集上的事故識別錯誤率、非事故識別錯誤率、整體識別錯誤率以及事故查準率四個指標，最終選取和確定最優(yōu)事故概率閾值。同典型的基于Logistic

4、回歸的高速公路事故風(fēng)險實時預(yù)測模型進行了對比與評估，同時分別就基于傳統(tǒng)人工確定閾值和本文提出的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動選取閩值的兩類模型進行了實驗評估和驗證。實驗結(jié)果表明:(1)基于隨機森林的高速公路事故風(fēng)險實時預(yù)測模型在事故預(yù)測準確率方面顯著優(yōu)于基于Logistic的事故風(fēng)險實時預(yù)測模型;(2)相較于基于人工確定閾值的事故風(fēng)險實時預(yù)測模型，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動閾值的方法對模型預(yù)測綜合性能具有較大的提升。
　　其二，在高速公路事故事后影響分析方面，考

5、慮當前研究基礎(chǔ)理論假設(shè)在實際情形中并不一定成立，因而從實際出發(fā)對事故后速度的變化進行研究。通過選取速度變異系數(shù)作為事故影響主要分析特征指標，同時結(jié)合事故路段走廊道路交通流數(shù)據(jù)，采用二維線性插值技術(shù)構(gòu)建了速度變異系數(shù)輪廓圖，在此基礎(chǔ)上運用局部多項式擬合方法提取事故影響區(qū)域輪廓，并分析提取了四種交通事故影響量化指標，包括事故最大影響時間范圍、事故最大影響空間范圍、事故影響強度、事故影響傳播速度，最后對交通事故在時間和空間上的傳播規(guī)律進行了相