[发明专利]基于高速公路合流影响区事故前兆特征的实时控制方法

权利要求书

1.一种基于高速公路合流影响区事故前兆特征的实时控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤10)确定高速公路合流鼻端和合流影响区范围；

步骤20)采集高速公路合流影响区实时交通流数据，包括各车道每30秒间隔内的交通量、车辆平均速度和车道平均占有率；

步骤30)将实时交通流数据以15分钟为间隔集计，基于集计数据分析影响交通事故风险的因素并建立实时事故风险预测模型，预测事故发生的概率；

步骤40)确定事故前兆特征及其易诱发的交通事故类型；

步骤50)根据15min内的实时交通流参数判断合流影响区范围内是否出现事故前兆特征：若出现，则根据事故前兆特征的影响程度大小实施相应的交通控制；若出现多种事故前兆特征，则同时采取多种实施控制策略；若未出现，则无需交通控制，继续下一个周期的交通流参数监测；

所述的步骤30)中按以下方法集计实时交通流数据：

首先，清理无效数据：存在以下情况之一的实时交通流数据判定为无效数据：(1)车辆平均速度大于0英里/小时而交通量为0；(2)车道平均占有率大于100％；(3)车道占用率大于0％而交通量为0；(4)车辆平均速度大于100英里/小时；(5)车辆平均速度大于0车辆/小时而车道占用率为0％；

然后，计算每15分钟时段内的交通量、车辆平均速度和车道平均占有率的平均值、标准差及变异系数，变异系数为平均值、标准差的比值；计算不同车道内30秒实时交通流数据的互相关系数及相邻车道交通量、车道平均占有率、车辆平均速度的最大差值；计算每15分钟时段内车道不均匀系数以及交通量、车辆平均速度和车道平均占有率的平均绝对差值；在每15分钟的时段内以5分钟为间隔，计算第一个5分钟内和第三个5分钟内间实时交通流数据的差值；计算每个15分钟时段内各条车道上的平均车头时距和平均车头间距及其标准差；

所述的步骤30)中按照如下方式建立实时事故风险预测模型：

将集计数据通过降维处理转化为互不相关的交通安全影响因子，基于二元Logistic模型建立实时事故风险预测模型：

其中，P(x)为事故发生的概率，x为在0.05水平下显著的交通安全影响因子；g(x)为利用回归分析法得到的关于交通安全因子的函数，g(x)＝α+β₁x₁++β₂x₂+β₃x₃+…+ β_ix_i+…，α为常数，x_i为在0.05水平下显著的第i个交通安全影响因子，β_i为x_i的系数；

所述的步骤40)中，前述步骤30)中所建立的实时事故风险预测模型中所有自变量为事故前兆特征，根据易诱发的事故类型，事故前兆特征分为以下两类：

第一类事故前兆特征：同一时刻在合流影响区内同一断面相邻车道的速度或占有率对交通安全因子的得分系数大于0.1，或者最内侧车道与最外侧车道的流量、速度或占有率的相关系数对交通安全因子的得分系数大于0.1；此类事故前兆特征诱发刮擦事故；

第二类事故前兆特征：合流影响区内的交通流变量对交通安全因子的得分系数大于0.1，导致追尾事故发生；

所述的步骤50)中，当出现不同的事故前兆特征按照如下方式采取实时交通控制方法：

一、出现第一类事故前兆特征时，采取分车道限速控制方法，具体为：

(1)在距离合流鼻端上游1km处设置门架式可变信息情报板，发布分车道限速值和“前方合流，靠左行驶”信息，其中内侧车道最高限速与主线上游一致，最外侧车道最高限速较相邻车道最高限速值小20km/h；

(2)在合流鼻端下游1km处设置门架式可变信息情报板，所有车道最高限速恢复至主线路段最高限速值；

二、出现第二类事故前兆特征时，采取连续降低主线上游限速值的控制方法，具体为：当检测器检测到合流影响区交通量增加、车速下降时，计算出合流鼻端下游断面的平均车速，按10的倍数取整设置为基础速度，在合流鼻端上游1km、2km、3km的处分别采取限速措施，相邻路段的限速值差值控制为20km/h，直至上游最高限速与主线最高限速保持一致，同时在上游的门架式可变信息情报板上发布“前方拥堵，减速慢行”信息；若合流鼻端平均车速值低于60km/h，则取为60km/h；

三、当两类事故前兆特征同时出现时，同时采用分车道限速和连续降低主线上游限速值两种控制方法，具体控制方法实施如下：

自合流鼻端上游1km、2km、3km处分别设置门架式可变信息情报板，发布以下信息：

①内侧车道最高限速按如下方式设置：首先计算合流鼻端下游断面的平均车速，然后按10的倍数取整设置为基础速度，再以每千米变化20km/h的步长设置流鼻端上游1km、2km、3km处门架式可变信息情报板发布的最高限速值，直至与主线最高限速一致；

②最外侧车道最高限速按如下方式设置：首先根据相邻内侧车道最高限速计算最外侧车道最高限速，其数值上比相邻内侧车道最高限速小20km/h；然后比较该值与高速公路最低限制值60km/h的大小，二者取大作为最外侧车道最高限速；

③合流鼻上游1km处门架式可变信息情报板发布信息：“前方合流，靠左行驶”；2km 和3km处门架式可变信息情报板发布信息：“前方拥堵，减速慢行”。