基于可變限速控制駕駛行為特征的交通流建模及事故風(fēng)險預(yù)測研究.pdf

1、近幾十年來，隨著交通運(yùn)輸事業(yè)的迅速發(fā)展，高速公路因?yàn)槠淇焖?、安全、高效的特點(diǎn)在世界范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展。然而隨著社會活動的日益頻繁，高速公路的交通需求呈現(xiàn)出爆發(fā)性的增長，這使得高速公路開始出現(xiàn)交通擁堵、事故頻發(fā)等一系列的交通問題。在這樣的背景下，能夠充分挖掘高速公路通行效率、提高行車安全的主動式交通管理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其通過實(shí)時的采集高速公路的相關(guān)交通數(shù)據(jù)，利用交通預(yù)測模型識別出不利的交通狀態(tài)，主動的、動態(tài)的、自動的對高速公路進(jìn)行管理與

2、控制。
　　可變限速控制作為主動式交通管理的重要控制手段之一，近些年得到世界各國交通管理者的廣泛重視。然而目前對可變限速控制相關(guān)的研究還并不成熟，尤其對其基礎(chǔ)理論的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，可變限速控制獲得效率、安全利益的機(jī)理還不明確。所以，對可變限速控制的基礎(chǔ)理論進(jìn)行研究，對可變限速系統(tǒng)優(yōu)化控制方法及實(shí)施策略的科學(xué)制定具有重要的工程應(yīng)用價值與理論意義。
　　可變限速控制的基礎(chǔ)理論研究主要包含可變限速控制駕駛行為特征研究、可變限速控制

3、交通流建模研究、實(shí)時事故風(fēng)險預(yù)測研究等主要幾個方面。本文采用從交通實(shí)測到理論建模的研究思路，基于可變限速控制相關(guān)交通流數(shù)據(jù)，分析研究了可變限速控制下的駕駛行為特征，并在該特征的基礎(chǔ)上建立了可變限速控制交通流模型，基于交通事故數(shù)據(jù)及相關(guān)交通流數(shù)據(jù)，建立了高速公路實(shí)時事故風(fēng)險預(yù)測模型。主要工作如下:
　　基于荷蘭某高速公路可變限速控制下的交通數(shù)據(jù)，從平均速度、速度分布、駕駛員期望車速、速度離散性、平均車頭時距、車頭時距分布、交通流基本

4、圖等多個角度，對駕駛員在不同交通流狀態(tài)、不同可變限速控制下的駕駛行為特征展開研究。研究發(fā)現(xiàn)，可變限速對駕駛員期望車速、交通流平均速度的影響并非線性，而是呈二次多項式關(guān)系特征;可變限速控制降低了車速離散性，然而過低的限速值反而會使離散性增大;可變限速控制下的較小車頭時距、間距的比例明顯降低，駕駛員在可變限速控制下有謹(jǐn)慎駕駛的行為特征;可變限速控制下的交通流關(guān)鍵密度有所提高，但是卻降低了道路的通行能力。論文還對可變限速控制獲得效率、安全利益

5、的機(jī)理以及駕駛員對可變限速控制的遵從情況進(jìn)行了討論。
　　考慮駕駛員激進(jìn)特性的不同，對舒適駕駛(CD)模型進(jìn)行了改進(jìn)，建立了考慮駕駛員激進(jìn)特性的元胞自動機(jī)單車道交通流模型——RF模型，數(shù)值模擬結(jié)果顯示，與CD模型相比，RF模型對自由流交通狀態(tài)的模擬更加合理，尤其是對車速離散性的模擬更加符合實(shí)際。結(jié)合可變限速控制下的駕駛行為特征，論文在RF模型的基礎(chǔ)上建立了可變限速控制單車道及雙車道元胞自動機(jī)模型，數(shù)值模擬結(jié)果顯示模型能夠成功模擬可

6、變限速控制下的主要交通流特征，驗(yàn)證了模型的有效性。
　　基于美國某高速公路的交通事故數(shù)據(jù)及相應(yīng)交通流數(shù)據(jù)，應(yīng)用支持向量機(jī)技術(shù)，分別建立了針對側(cè)碰、追尾兩種事故類型的實(shí)時事故風(fēng)險預(yù)測模型。建模過程中對于不同的事故類型，集成了不同的事故風(fēng)險識別變量，應(yīng)用交叉驗(yàn)證參數(shù)尋優(yōu)方法，選擇出了最優(yōu)的支持向量機(jī)模型參數(shù)。模型預(yù)測結(jié)果顯示，支持向量機(jī)模型對于側(cè)碰事故取得了與傳統(tǒng)神將網(wǎng)絡(luò)模型相當(dāng)?shù)念A(yù)測精度，對于追尾事故則取得了更好的預(yù)測精度。此外，分