[发明专利]一种信号控制交叉口机动车冲突概率预测方法

说明书

本发明公开了一种信号控制交叉口机动车冲突概率预测方法，包括步骤：1)选定研究的交叉口，获取交叉口几何信息、交叉口管理策略、信号配时方案、交叉口交通流数据及车辆相关参数；2)在选定交叉口的设计图形上均匀划分栅格单元；3)建立各进口道车流轨迹方程，确定轨迹冲突区域内的栅格作为研究对象；4)建立各车道车辆横向偏移和到达概率模型，计算各流向车辆出现在对象栅格中心点的概率；5)以信号配时方案与车流运行特征为基础，将信号周期划分为若干个信号阶段；6)用不同的颜色可视化输出交叉口所有对象栅格不同阶段的冲突概率数值。本发明可解决信号控制交叉口内部区域的冲突概率预测问题。

技术领域

本发明涉及城市道路信号交叉口安全设计与评价的技术领域，尤其是指一种考虑实体车辆运行微观特征的信号控制交叉口机动车冲突概率预测方法。

背景技术

信号控制交叉口作为道路的连接点，交通流众多，运行复杂。虽然信号控制交叉口已经通过信号配时对交叉口的车流通行权进行了时间上的隔离划分，但是仍存在大量的交通冲突问题，例如：直行和左转车流的交叉冲突、相位切换时不同相位的车流冲突以及各种合流冲突，从而导致交通事故频发以及通行效率的降低，大大削减了交叉口安全系数。

目前，关于信号控制交叉口交通冲突安全预测方法的研究大致概括为两个方面：1)部分学者致力于研究交通事故发生机理，分析道路交通安全的影响因素，总结事故发生规律，以冲突概率为指标对采集到的冲突数据进行分析处理，进而对考察对象的交通安全状况进行定量定性地描述，主要包括冲突数、冲突率，从而达到预测交叉口安全程度的目的；2)有些学者关注交叉口安全评价指标体系和评价方法的构建。除了事故强度或安全度法、事故率法、当量事故法和综合事故率法等传统交通安全评价方法，还形成了基于层次分析法、灰色聚类法、主成分分析法、神经网络法、模糊数学理论法等交通安全预评价方法。

国内研究大多数基于交通冲突进行安全评价及预测，并对冲突点、冲突角度、冲突概率模型进行了研究，但大部分模型都过于单一，未考虑信号配时方案、排队车流与后续车流的到达规律以及各进口道车流量对冲突概率的影响。故本发明将在此基础上，将信号控制交叉口质点运动产生的冲突点问题转化为实体车辆行驶产生的潜在冲突区域问题，考虑实体车辆的尺寸和运行轨迹、横向偏移、纵向到达分布特性以及信号配时方案、相位切换等信号控制交叉口实际运行中不可忽视的因素，确定潜在冲突区域及其对应的冲突概率。建立信号控制交叉口机动车冲突区域概率预测模型，详细分析信号周期内各阶段冲突情况及类型并计算其冲突概率，综合考虑时间因素提出了一种将随时间周期性变化的冲突概率进行常量化方法，从而计算交叉口内任一栅格可能产生的车辆冲突概率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提出了一种信号控制交叉口机动车冲突概率预测方法，突破常规计算交叉口机动车冲突概率时将车辆抽象成质点，并结合车辆在交叉口内部的微观运行特征与信号控制两个重要影响因素，提出了信号控制交叉口冲突概率的预测方法，可以对交叉口设计、组织以及信号配时等提出安全方面的反馈，有利于提高信号控制交叉口的安全情况。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种信号控制交叉口机动车冲突概率预测方法，包括以下步骤：

1)选定研究的信号控制交叉口，获取交叉口几何信息、交叉口管理策略、信号配时方案、交叉口交通流数据及车辆相关参数；

2)将选定信号控制交叉口平面的均匀划分m×n个栅格单元，将每个栅格单元中心处出现机动车冲突的概率作为该栅格单元机动车冲突的概率；

3)建立信号控制交叉口各股车流的轨迹方程，选定轨迹冲突区域内的栅格作为研究对象；

4)建立各股车流车辆横向偏移和到达概率模型，计算各流向车辆出现在对象栅格内的到达概率；

5)根据信号控制交叉口一个信号周期内不同信号阶段对象栅格单元被两股及以上的车流占用的概率计算冲突概率，并对栅格赋值，作为该栅格的冲突概率；