[发明专利]一种基于多维网络熵的道路交通安全评估方法

权利要求书

1.一种基于多维网络熵的道路交通安全评估方法，其特征在于，包括：

步骤1，根据待评估的道路交通系统中的交通要素，构建系统网络C，所述系统网络C具有节点和将所述节点连接起来的耦合边，所述节点对应为所述交通要素；

步骤2，将所述系统网络C进行模块划分，每一个模块为由至少三条所述耦合边围成的封闭区域，每一所述模块包含至少一个连通子图；

步骤3，根据所述节点和耦合边的属性，对各所述节点和耦合边赋予权重，并采用下式(1)描述模块M_j中节点i的节点度

式中，z_i表示与节点i相连的耦合边z，表示模块M_j中与节点i相连的耦合边z的权重，表示模块M_j中节点i的权重，表示模块M_j中与节点i相连的耦合边z的总边数；

步骤4，构建由下式(2)表示的道路交通系统态势安全模型S(t)：

其中,N表示t时刻所述系统网络C中的连通子图k的总数，n表示t时刻所述系统网络C中的节点i的总数，m表示t时刻所述系统网络C中的模块M_j中的总数，T(C)表示t时刻的所述系统网络C中的所有节点的节点度之和，T(C_k,t)表示t时刻所述系统网络C中的连通子图k中所有节点的节点度之和，表示t时刻连通子图k的三维结构熵，表示节点i的质量，v_i为节点i的速度，v_i+1为节点i+1的速度，N_j表示模块M_j中所有节点的节点度之和，n_j表示模块M_j包含的节点i的总数，e_j表示有且只有一个端点与M_j中节点相连的边数；

步骤5，采用下式(5)计算安全威胁对所述系统网络造成的影响程度ΔE_H：

ΔE_H＝H_s³(C_k,t+Δt)-H_s³(C_k,t) (5)

式中，H_s³(C_k,t)表示t时刻的所述系统网络C中的连通子图k的三维网络熵势，H_s³(C_k,t+Δt)表示t+Δt时的所述系统网络C中的连通子图k的三维网络熵势；

步骤6，根据式(2)，采用式(6)计算三维网络熵势变化量ΔS：

ΔS＝S(t+Δt)-S(t) (6)

步骤7，根据影响程度ΔE_H和三维网络熵势变化量ΔS，输出实时风险评估结果，ΔE_H越大，则所述道路交通系统的风险等级越高，ΔS越大，则所述道路交通系统的的潜在风险越高。

2.如权利要求1所述的基于多维网络熵的道路交通安全评估方法，其特征在于，所述步骤3中的“根据所述节点和耦合边的属性，对各所述耦合边赋予权重”的方法包括：

根据所述耦合边两端的所述节点之间的距离以及物理和社会属性，判断所述耦合边的强弱，所述耦合边被判定为弱耦合边时，权重取值范围设置为(0,0.5]；所述耦合边被判定为强耦合边时，权重取值范围设置为(0.5,1]；。

3.如权利要求1所述的基于多维网络熵的道路交通安全评估方法，其特征在于，所述步骤3中的“根据所述节点和耦合边的属性，对各所述节点赋予权重”的方法包括：

根据所述节点的物理和社会属性，所述节点分为显性节点和隐形节点，所述显性节点包括所述交通要素中的交通参与者，所述隐形节点包括道路约束条件，所述显性节点的权重的取值范围设置为(0.5,1]，所述隐形节点的权重的取值范围设置为(0,0.5]。

4.如权利要求1至3中任一项所述的基于多维网络熵的道路交通安全评估方法，其特征在于，所述步骤4中的“H_s³(C)”的具体构建过程包括：

步骤41，根据步骤1中的所述系统网络C，构建考虑道路交通系统在时间维度上变化所引起的混乱程度变化的一维网络熵H_s，其描述为式(7)：

其中，d_i表示节点i的度，p_i为节点i的节点度占所述系统C中的所有节点的节点度之和的权重；

步骤42，构建考虑道路交通系统在时间维度和空间维度上变化所引起的混乱程度变化的二维网络熵H_s²(C)，H_s²(C)通过将式(8)描述的t时刻连通子图k的二维结构熵H_s²(C_k,t)累加获得：

步骤43，构建考虑道路交通系统在时间维度、空间维度和物理维度变化所引起的混乱程度变化的三维网络熵通过将式(3)描述的H_s³(C_k,t)累加获得。