基于编码-解码架构的高速公路交通冲突深度学习预测方法

为进一步揭示高速公路交通动态交通参数与交通冲突事件的关系。利用highD数据库以3 min为基本单位构建样本,共提取交通流和路段特征23个。基于交通冲突衡量指标后侵入时间(post encroachment time,PET)和不同阈值,统计车辆跟驰和变道过程中不同严重程度的冲突数量。基于随机森林回归(random forest regression,RFR)进行特征筛选,利用数值特征灰度图片转换技术(feature matrix to gray image,FM2GI)技术将各样本转化为灰度图片,结合2D-卷积提取图片特征,构建了卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN),C-RFR,C-SVR这3个编码-解码模型,并与基准模型BP神经网络(back propagation neuralnetwork,BPNN)、RFR、支持向量回归(support vector regression,SVR)对比分析。结果表明,基于路段驶入车辆数和驶出车辆数等2个重要特征,平均车头时距、时间占有率、客车平均行驶速度、换道率和驶出点速度方差等5个有效特征,编码-解码架构下的CNN、C-RFR和C-SVR均优于直接应用基准模型,均方根误差(root mean squared error,RMSE)分别降低了12.6%,31.6%,18.5%,能够实现交通冲突的实时预测。其中CNN预测误差最小,且在应对不同严重程度的交通冲突预测时表现出良好的鲁棒性,及对2个关键参数表现出低敏感性。基于FM2GI技术和2D-卷积编码的CNN、C-RFR和C-SVR模型拓展了交通冲突预测建模的深度学习框架,可实现高速公路基本路段多严重程度交通冲突的可靠预测。

信号交叉口右转渠化岛区域非机动车过街冲突

为科学评价信号交叉口右转渠化岛设置给非机动车过街带来的交通安全风险,实地采集了南昌市5个信号交叉口的视频,并提取了各交叉口右转渠化岛区域机非冲突数据、交叉口几何设计特征、交叉口渠化方式以及交通流特性等数据;采用改进型距离碰撞时间(time to collision,TTC)对交通冲突进行判定,共得到304起冲突事件;基于贝叶斯方法构建了考虑不同交叉口间异质性的随机效应冲突模型,对比了固定效应与随机效应负二项模型的拟合优度并分析了显著影响因素;基于随机效应模型,确定了期望机非冲突数计算公式,绘制了不同交通流情况下信号交叉口渠化岛设置标准曲线并提供了案例说明。研究表明:相比于固定效应模型,随机效应模型对机非冲突有更好的拟合效果;相比于无渠化岛交叉口,软渠化岛和硬渠化岛的设置会导致交通冲突分别增加38%和61.4%;右转机动车交通量、过街非机动车交通量和非机动车违法行驶数量每增加1%,将导致机非冲突分别增加0.85%、0.44%和0.18%;右转机动车平均速度每增加1%,将导致机非冲突减少2.5%。研究成果为定量化分析交通冲突影响要素提供了有效思路,可为右转渠化岛交通设计提供理论支撑。

基于极值理论的港湾式公交停靠站交通冲突研究

文中结合视频数据、VISSIM轨迹数据,使用SSAM交通冲突分析软件提取交通冲突PET(后侵入时间)指标,构建超阈值极值模型,标定了公交车与机动车、公交车与电动自行车的PET冲突阈值,构建了碰撞预测模型.结果表明:对于公交车与机动车、公交车与电动自行车的冲突两类冲突而言,其阈值分别为0.66和0.55 s,在发生交通冲突时,产生碰撞事故的可能性为5.04%和9.30%,事故的严重程度分别为轻微和严重.

公路信号平面交叉口安全服务水平研究

为了客观评价公路平面交叉口的交通安全状况,提出了交叉口安全服务水平基本概念.分析了影响信号交叉口安全服务水平的因素,给出了信号交叉口安全服务水平评价方案.分别建立了基于机动车与机动车、机动车与非机动车、机动车与行人冲突点的安全服务水平主模型和基于交叉口几何特征、交通标志等次要影响因素修正模型,并由此得到信号交叉口安全服务水平总模型.根据多个信号交叉口的数据,把安全服务水平分为A^F等级,并验证了安全服务水平模型的合理性.应用安全服务水平模型评价实际交叉口的安全状况,得到交叉口危险度为11.7,安全服务水平为B级.评价结果表明该安全服务水平模型可以快速有效地评价信号交叉口的交通安全.

高速公路养护作业交通冲突模型

借助流体流量连续理论,分析了高速交通流与养护施工作业设备的关联特性,以及养护施工机械设备机群低速流与高速公路高速交通流的冲突特征.基于减少高速流和低速流在二维空间上的交汇时间,实现高速公路路面养护与交通流关联最佳控制的要求,应用管道流变特性参数解释高速公路养护作业产生的交通冲突特征,建立了控制施工作业设备与高速交通流的数学模型.通过该模型可以指导高速公路维修施工组织和管理,预测交通冲突.

路段交通事故多发点的冲突判定方法

在总结现有方法的基础上 ,通过分析比较 ,建立了一种基于交通冲突技术的路段交通事故多发点判定方法 ,并应用郑州黄河公路大桥的冲突观测数据验证了模型的有效性。

信号交叉口右转机动车与行人和非机动车冲突研究

研究的主要内容为:未设置右转专用相位的信号灯控制道路交叉口右转机动车流与行人和非机动车的冲突行为,包括冲突数据的采集和提取、右转车流受到干扰前后速度与过街时间对比分析以及机非冲突速度-距离模型。以现实交通数据为基础,通过软件提取右转机动车与行人和非机动车冲突数据,建立标准统一的冲突数据库,以此为基础对比分析右转车流正常行驶状态和受到干扰情况下通过道路交叉口时的车速和过街时间,并建立右转车辆距离机非冲突点不同位置时所对应不同速度的统计模型。研究结果对右转专用相位设立标准的建立和相应信号配时方案的设计具有一定的工程指导意义。

城市道路人车冲突和碰撞概率微观模型研究

利用临界间隙理论,定义了城市道路行人过街的安全感知特征;在此基础上,利用概率论方法,研究行人与机动车之间的交通冲突和碰撞微观机理,分别推导出人车冲突和碰撞概率微观模型.采用贝叶斯全概率公式和蒙特卡洛仿真方法求出具体的概率值,来分析行人安全感知、驾驶人反应时间、车流量及车速等对行人安全造成的影响.最后,基于人车冲突概率的90%置信水平,建立了行人过街的危险度评价指标,从而为交通管制实施提供最佳依据.

无信号平面交叉口机动车冲突点数计算模型

为了便于计算无信号平面交叉口机动车不同种类冲突点的个数,采用虚拟车道和象限表示平面交叉口.针对无信号平面交叉口中的T型交叉口和十字型交叉口,基于交叉口虚拟车道和交叉口象限,以及虚拟车道的转换方法,分别开发了相应的机动车不同种类冲突点数的计算模型,并进行了实际验证.验证结果表明,通过这些计算模型可以迅速地计算无信号T型交叉口和十字型交叉口机动车不同种类冲突点的个数,提高了工作效率,为交叉口交通安全评价和交叉口交通安全改善提供了便利工具.

基于仿真的城市道路交叉口交通安全评价

为预防道路交叉口交通冲突,以城市道路交叉口为研究对象,将微观仿真与交通冲突分析技术相结合,建立基于微观仿真的城市交叉口间接交通安全评价模型,确立城市交叉口交通安全评价流程。选定通行效率、交通冲突数作为交叉口安全评价指标,选取影响交通通行效率的因素(交通总流量、主支路流量比、小型车比、左转车比)进行单一变量分析,并进行正交试验;以某Y型交叉口为例,进行环岛改造前后比较分析。结果表明,交叉口总流量对冲突指标和通行效率指标影响显著,均呈正相关;冲突指标与左转车比例正相关;相交道路流量分配比例与车型比例对冲突指标和通行效率指标影响相对不显著,均呈负相关。在交叉口交通量大于2 700 veh/h情况下,不适合采用环形交叉口。

单车道行人激进过街冲突和碰撞事故机理分析

利用交通冲突技术,研究了单车道行人激进过街时与机动车之间的碰撞事故机理;以此为基础建立了单车道人-车冲突和碰撞事故概率模型。然后采用贝叶斯全概率公式求出具体的概率值。计算结果表明行人激进过街方式交通违规行为是人-车冲突和事故的主要原因之一;车流量、瞬时车速、驾驶员反应时间也是事故发生的重要因素。这些研究成果将不仅为交叉口和路段行人交通安全管制措施的合理实施提供依据,也为预防人-车事故发生的车载智能交通系统开发和行人过街安全仿真模拟提供了解决思路。

道路交叉口通行效率与冲突强度关系模型研究

为了综合反映城市道路交叉口时空资源利用状况,以物理学外力做功原理为基础,分别建立了单股交通流和整个交叉口的通行效率模型。通过模型变换,将其中一个参数定义为冲突强度,从交通流、冲突点及整个交叉口3个层面分别建立了冲突强度模型。最后通过南京交叉口的具体实例得到冲突强度以及对应的通行效率的散点分布图,运用曲线拟合方法建立了交叉口的通行效率与冲突强度的回归模型,结果表明二者之间的关系可用二次函数加以表达。

城市道路交叉口车辆微观行驶模型

为了更详细有效地分析城市交叉口的交通运行状况 ,需要建立细致的车辆微观行驶仿真模型。基于对交叉口范围的划分 ,首先给出了交叉口进口道区域内 ,信号控制交叉口的绿灯、红灯和黄灯情形、以及无信号交叉口情形下车辆的到达模型 ;随后 ,对有冲突交叉口和无冲突交叉口分别给出了相应的车辆驶离模型和穿越空挡模型。最后 。

寒区冰雪期城市道路交通冲突与事故预测

为合理预测寒冷地区冰雪期城市道路交通事故数量进而提出有效的交通安全保障措施,本文采用车头时距作为判定交通冲突的指标,用冲突次数作为预测交通事故的指标.基于寒区冰雪期的车速与路面附着系数调查数据,计算出不同速度下车辆产生交通冲突的车头时距阈值.采用回归分析方法构建交通冲突数量与交通量的关系模型;进而根据交通冲突与交通事故的关系,构建交通事故数量与交通量的关系模型,并计算给出了寒区冰雪期不同交通量对应的交通冲突与事故数量预测值.结果表明,交通冲突次数与交通量的关系符合Logistic模型,交通冲突数和交通事故数量都随着交通量的增大而上升,其增长趋势是由慢到快再变缓.

行人过街人车冲突等级评价及影响分析

无信号控制路段人车冲突等级的划分对于采取交通安全策略有重要意义,本文采用交通调查和数据分析的方法探索人车冲突严重程度的影响因素.通过视频采集确定了综合人、车、路3方面特性的14个解释变量,通过变量间相关性分析对解释变量进行筛选,再建立基于Odered Probit回归分析的人车冲突量化模型确定了影响显著的因素.

基于交通冲突的城市交叉口风险影响因素分析

分析城市交叉口交通风险影响因素,保障城市交叉口交通安全,为城市交叉口风险管控提供理论依据。利用交通冲突技术界定城市交叉口风险因素耦合,基于交通冲突数据,采用N-K模型和改进的耦合度模型构建城市交叉口风险因素耦合模型,分析城市交叉口风险构成要素间的耦合作用;提出冲突严重度模型,对城市交叉口多因素风险耦合效应进行评估。研究结果表明:多因素风险耦合一旦发生,其危险性更大;车辆因素中车辆类型与左转车比例表现为强耦合;车辆与道路因素中,车辆类型与转弯车道半径和掉头车道半径表现为强耦合,应加强大型车在交叉口转弯的安全风险防控。

基于PET算法的匝道合流区交通冲突识别模型

为了识别入口匝道汇入车辆与主线直行车辆间的交通冲突,开展了匝道合流区车辆交通冲突识别研究.本文结合车辆运动信息,考虑车辆尺寸对交通冲突的影响,构建了基于后侵入时间(Post Encroachment Time,PET)算法的匝道合流区冲突识别模型;给出车辆交通冲突严重程度的确定方法,采用仿真分析验证了所建模型的有效性.结合实测交通数据,确定了PET阈值范围.结果表明,采用后侵入时间算法的匝道合流区交通冲突识别准确率为91.71%,说明该模型能有效识别匝道合流区的潜在冲突.研究成果可为车路协同环境下匝道合流车辆提供安全预警,进而减少车辆碰撞事故的发生,提升整个交织区域的道路交通安全水平.

考虑同伴群的行人感知避让社会力改进模型

为了提高人群行为模拟的真实性,针对现有社会力模型效果展现存在的行人间避让效果不佳以及个体、同伴群成员差异性避让行为刻画不足的问题,引入融入Agent的实时感知与动态避让算法对模型进行改进研究。基于面向对象的编程语言VC++,结合应用程序框架QT进行面向对象软件的设计与开发,最终搭建了行人仿真平台。通过行人运动状态参数的标定,实现了模型对行人步行行为更加真实的模拟,并进行了不同控制条件下单、双向行人流仿真试验。结果表明,改进模型能够更加真实地模拟冲突行人之间的避让,同伴群成员别于个体进行避让的行为特征得以体现;单向行人流的通行效率远高于双向行人流;避让行为的引入减缓了行人碰撞前后的速度变化,但降低了行人流的整体运动速度。

基于HMM的交叉口交通事件预测研究

交叉口是一个交通事故多发区,除了交叉口设计复杂外,更重要的是交叉口车辆行驶情况比较杂乱,使得交叉口交通冲突的检测难度增加.本文以淮安市淮海南路与解放路交叉口为例,根据车辆运行与相位配时总结在该四相位控制的交叉口具有冲突的两辆车的相对运动情况,在车辆跟踪的基础上对具有冲突的车辆进行运动矢量量化,采用HMM(隐马尔可夫模型)对该交叉口的交通冲突进行分类,并通过实验验证该算法能对正常交通下的车辆运行状态进行冲突分类.通过冲突的检测可以提前预测发生在交叉口处的交通事故(如碰撞、追尾、突然停车等)和危险状态.

基于综合距离指标的单船穿越冲突测量研究

为了监控单船穿越船舶流水域的交通风险,在考虑单船穿越动态过程和多关联对象影响的基础上,提出了运用综合距离指标测量单船穿越冲突,并根据综合距离指标与冲突之间的反比关系,建立了单船穿越冲突测量模型;将基于专家问卷数据85%位累计频率分析得出的综合距离指标判定标准与相应情形下综合距离指标实测数据的95%概率区间进行比较,得到了轻微、中等、严重3种单船穿越冲突程度的判定标准.研究结果表明:该测量模型准确反映了综合距离指标中3个参数对单船穿越冲突的影响,3个参数同时增大时交通冲突值减小,任意1个参数值减小时交通冲突值增大;本文的判定标准适用于内河水域能见度为0.8～6.0 n mile、船舶长度60～180 m、航速3～13 kn、忽略风流浪影响的情形.