[发明专利]基于公路三维空间线形的道路安全性分析方法及系统

权利要求书

1.一种基于公路三维空间线形的道路安全性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取公路线形的三维空间的设计数据；

结合设计数据和预设的路段组合类型将公路线形划分为多个路段；

根据设计数据计算路段的加权曲率差、平均曲率变化率和挠率差；

结合加权曲率差、平均曲率变化率、挠率差和道路安全性分析模型获取路段的风险系数，根据风险系数对道路进行安全性分析；

还包括建立道路安全性分析模型的步骤，具体为：

获取公路的设计资料以及所述公路的事故统计资料；

结合设计资料和路段组合类型将所述公路划分为多个路段；

根据设计资料计算每个路段的曲率和挠率；

根据最小安全分析单元结合曲率、挠率获取加权曲率差、平均曲率变化率和挠率差；

根据加权曲率差、平均曲率变化率和挠率差确定本道路安全性分析模型表达式相关系数；

根据事故统计资料获取事故概率系数安全阈值，结合模型和事故概率系数安全阈值获得最终的模型，作为道路安全性分析模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于公路三维空间线形的道路安全性分析方法，其特征在于，所述结合设计数据和预设的路段组合类型将公路线形划分为多个路段，包括：

根据设计数据获取公路线形的平面线形数据和纵断面线形数据；

结合平面线形数据、纵断面线形数据和预设的路段组合类型将公路线形划分为多个路段；

所述路段组合类型包括直线段+直坡段类型、直线段+竖曲线段类型、缓和曲线段+直坡段类型、缓和曲线段+竖曲线段类型、圆曲线段+直坡段类型以及圆曲线段+竖曲线段类型。

3.根据权利要求2所述的一种基于公路三维空间线形的道路安全性分析方法，其特征在于，所述根据设计数据计算路段的加权曲率差、平均曲率变化率和挠率差，包括：

根据路段组合类型获取与路段组合类型对应的计算公式；

结合设计数据和计算公式技术每个路段的曲率和挠率；

根据曲率计算路段的加权曲率差和平均曲率变化率，以及根据挠率计算路段的挠率差；

其中，直线段+直坡段类型的路段对应的曲率和挠率均为0。

4.根据权利要求3所述的一种基于公路三维空间线形的道路安全性分析方法，其特征在于，所述根据曲率计算路段的加权曲率差和平均曲率变化率，包括：

根据汽车高速行驶的特性，以汽车在预设时间段内的行程确定最小安全分析单元；

结合最小安全分析单元和曲率计算加权曲率差；

结合最小安全分析单元和曲率计算平均曲率变化率。

5.根据权利要求3所述的一种基于公路三维空间线形的道路安全性分析方法，其特征在于，所述缓和曲线段+直坡段类型对应的计算公式为：

其中，κ为曲率，τ为挠率，l为路段上任意一点到该路段起点的距离，l_a为路段起点到该路段所属平面线型的起点的距离，A为该路段缓和曲线参数，i₁为该路段后视坡度。

6.根据权利要求3所述的一种基于公路三维空间线形的道路安全性分析方法，其特征在于，所述曲线段+竖曲线段类型对应的计算公式为：

其中，κ为曲率，τ为挠率，l为路段上任意一点到该路段起点的距离，l_a为路段起点到该路段所属平面线形的起点的距离，l_b为路段起点到该路段所属纵断面线形的起点的距离，R_v为该路段竖曲线半径，A为该路段缓和曲线参数，i₁为该路段后视坡度。

7.根据权利要求3所述的一种基于公路三维空间线形的道路安全性分析方法，其特征在于，所述圆曲线段+直坡段类型对应的计算公式为：

其中，κ为曲率，τ为挠率，R_h为该路段平曲线半径，i₁为该路段后视坡度。