高速公路事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)及事后時(shí)空影響分析.pdf

1、主動(dòng)交通安全管控是當(dāng)前交通安全領(lǐng)域的一項(xiàng)重點(diǎn)和熱點(diǎn)研究課題，對(duì)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(cái)產(chǎn)損失具有舉足輕重的意義。高速公路交通事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)和事后影響分析是高速公路主動(dòng)交通安全管控系統(tǒng)中的兩個(gè)重要組成部分和重要功能，能夠?yàn)橹鲃?dòng)交通安全管控策略的制定和實(shí)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(duì)其進(jìn)行有效準(zhǔn)確地建模和分析并不是一件易事?？紤]國(guó)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(guó)洲際I-5高速公路路段的事故描述數(shù)據(jù)、交通流檢測(cè)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(xiǎn)預(yù)測(cè)的特征參數(shù)，包括交通流參數(shù)和天氣參數(shù)，重點(diǎn)研究了高速公路交通事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)理論及方法，提出和構(gòu)建了相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型，在此基礎(chǔ)上，從時(shí)間和空間二維角度量化分析了交通事故對(duì)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(gè)方面:
　　其一，在高速公路事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方面，考慮當(dāng)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(cè)準(zhǔn)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(dòng)閾值的隨機(jī)森林事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法。通過設(shè)定單獨(dú)驗(yàn)證數(shù)據(jù)集，并綜合分析和評(píng)估模型在驗(yàn)證數(shù)據(jù)集上的事故識(shí)別錯(cuò)誤率、非事故識(shí)別錯(cuò)誤率、整體識(shí)別錯(cuò)誤率以及事故查準(zhǔn)率四個(gè)指標(biāo)，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(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了對(duì)比與評(píng)估，同時(shí)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(dòng)選取閩值的兩類模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)評(píng)估和驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)基于隨機(jī)森林的高速公路事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)模型在事故預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率方面顯著優(yōu)于基于Logistic的事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)模型;(2)相較于基于人工確定閾值的事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)模型，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)閾值的方法對(duì)模型預(yù)測(cè)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(dāng)前研究基礎(chǔ)理論假設(shè)在實(shí)際情形中并不一定成立，因而從實(shí)際出發(fā)對(duì)事故后速度的變化進(jìn)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(biāo)，同時(shí)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(yùn)用局部多項(xiàng)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(biāo)，包括事故最大影響時(shí)間范圍、事故最大影響空間范圍、事故影響強(qiáng)度、事故影響傳播速度，最后對(duì)交通事故在時(shí)間和空間上的傳播規(guī)律進(jìn)行了相