[发明专利]一种快速道路排队尾部追尾事故风险实时预测与预防方法

说明书

技术领域

本发明属于交通安全和智能交通技术领域，针对快速道路拥堵排队尾部常发追尾事故现象，基于拥堵排队尾部追尾事故的时空分布特征，提出一种快速道路排队尾部追尾事故风险实时预测方法。

背景技术

近年来，随着我国机动车保有量及使用率迅速增长，快速道路上交通拥堵时常发生，交通安全形势日益严峻。快速道路路段上常存在若干个交通瓶颈，瓶颈附近交通拥堵时常发生，且车辆排队状态会向上游路段蔓延。此时，上游正常行驶的车辆到达传播中的拥堵排队尾部时，行驶速度会从自由流急剧下降到排队队伍中的车辆行驶速度，极易引发追尾事故。

当前对快速道路拥堵排队尾部事故发生概率的计算方法研究普遍采用5-10分钟内平均交通流数据进行研究，缺乏对拥堵传播及消散过程中车辆排队尾部的位置进行精确估计的技术，在研究追尾事故影响因素时仅考虑了追尾事故发生前宏观交通流特征。这些技术缺陷导致无法揭示快速道路车辆排队尾部追尾事故的时空分布特征，从而无法精确预测快速道路排队尾部事故发生概率。

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种快速道路排队尾部追尾事故风险实时预测方法，解决现有技术中对快速道路拥堵排队尾部事故发生概率的计算方法中没有对排队尾部传播位置进行精确估计，且缺乏对追尾事故与排队尾部的空间、时间距离与事故风险间关系的分析，进而无法精确预测快速道路拥堵排队尾部事故发生概率的缺陷。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种快速道路排队尾部追尾事故风险实时预测与预防方法，包括记录历史追尾事故阶段和实时预测预防阶段，具体包含以下几个步骤：

步骤一：设置交通流检测器和数据平台，采集自交通流检测器安装以后的交通流数据，具体步骤为：

a1、在快速道路常发瓶颈的上游路段的各车道上布置多组交通流检测器，按照从上游到下游的顺序记录每个交通流检测器所对应的桩号；

a2、交通流检测器定时采集所在车道对应位置处的交通流数据，包括流量、速度和占有率，并将交通流数据传输给数据平台，数据平台绘制各个交通流检测器对应的占有率斜累计曲线（oblique cumulative occupancy curve），该占有率斜累计曲线的相关内容可参考1995年出版的NO.1484期《Windover.Methodology for Assessing the Dynamics of Freeway Traffic Flow.Transportation Research Record》中73-79页；

步骤二：从交警部门获取自交通流检测器安装以后的记录历史追尾事故阶段内该快速道路常发瓶颈的上游路段的历史追尾事故数据，包括每起追尾事故的发生位置、发生时间和事故类型；剔除其中由随机因素导致的历史追尾事故数据；

步骤三：计算追尾事故风险实时预测所需参数，具体步骤为：

b1、针对每一个历史追尾事故，取最靠近该历史追尾事故发生处的上游和下游各1个交通流检测器的占有率斜累计曲线，确定占有率斜累计曲线的拐点和所对应的拐点时刻，每条占有率斜累计曲线的拐点按照以下原则来确定：拐点前后三分钟以内，以该拐点为交点分别绘制的两条占有率斜累计曲线的线性拟合直线，使得占有率斜累计曲线上偏离该两条直线的所有占有率的点的偏离值的总方差和最小，所述线性拟合直线以最小二乘法确定得到；

b2、确定发生历史追尾事故时的传播轨迹，计算下式：

ΔT＝T₃-T₂

其中：

T₂为最靠近该历史追尾事故发生处下游的1个交通流检测器的拐点时刻，

T₃为最靠近该历史追尾事故发生处上游的1个交通流检测器的拐点时刻；

若ΔT>0时，发生该历史追尾事故时为拥堵传播状态，即排队尾部向上游传播，

若ΔT<0时，发生该历史追尾事故时为拥堵消散状态，即排队尾部向下游消散；

b3、计算每个历史追尾事故与排队尾部之间的时间距离TP和空间距离SP，具体方法为：

若b2中的ΔT>0，则时间距离TP和空间距离SP的计算公式如下：