[发明专利]基于交通事故风险仿真分析的高速公路交织区确定方法

摘要

本发明公开了一种基于交通事故风险仿真分析的高速公路交织区确定方法，包括步骤10)采集高速公路的实时交通流数据、道路设计数据和天气资料；步骤20)建立实时事故风险预测模型和VISSIM仿真模型；步骤30)两阶段参数标定方法计算VISSIM参数；步骤40)设计交织区型式，并建立对应的VISSIM仿真模型；步骤50)所有VISSIM仿真模型均采用步骤30)中的计算参数值运行；步骤60)比较各设计方案中交织区部分的仿真事故风险，总体事故风险值最小的交织区为最安全的设计方案。本发明为评价高速公路交织区事故风险和考虑安全因素的交织区设计提供了一套细致有效的方法。

主权项

1.一种基于交通事故风险仿真分析的高速公路交织区确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤10)采集高速公路的实时交通流数据，获取道路几何数据和天气检测站中的天气数据，所述实时交通流数据包括车流量、空间占有率和速度；步骤20)根据实时交通流数据、道路几何数据和天气数据建立实时事故风险预测模型，根据道路几何数据、车流量和速度建立VISSIM仿真模型，所述车流量是指在设定时间段内所选道路上测得的大车和小车的数量；步骤30)用两阶段参数标定方法标定和校准VISSIM软件中的参数：第一阶段参数标定：首先，按照以下方法逐个判断VISSIM软件中跟车和车道变换中的每一个参数是否需要标定：改变仿真软件的跟车中任一个参数或车道变换中任一个参数的取值，以该参数在取值范围内的多个不同取值，分别运行VISSIM仿真模型，将其得到的速度分布与参数全为默认值时的速度分布进行比较，判断是否有显著不同，若是，则该参数是需要被标定的参数；否则进一步比较VISSIM仿真模型输出的所有速度的平均值，若其变化趋势能够用幂函数、指数函数或多项式函数来拟合，则该参数也是需要被标定的，否则无需标定该参数；然后，进行参数标定：以运行VISSIM仿真模型时段内仿真速度与实测速度的绝对差之和为适应度函数，以适应度函数的最小值为计算目标，用遗传算法或自适应性算法计算对应运行的VISSIM仿真模型中需标定参数的参数值，将该参数值赋值给VSSIM软件中对应的参数；第二阶段参数标定：首先，按照以下方法逐个判断VISSIM软件中跟车和车道变换中的每一个参数是否需要标定：改变仿真软件的跟车中任一个参数或车道变换中任一个参数的取值，以该参数在取值范围内的多个不同的值，分别运行VISSIM仿真模型，将其得到的事故风险分布与参数全为默认值时的交织区的事故风险分布比较，判断是否有显著不同，若是，则该参数是要被标定的参数；否则进一步比较VISSIM仿真模型输出的所有实时事故风险的平均值，若其变化趋势可用幂函数、指数函数、多项式函数来拟合，则该参数也是需要被标定的，否则无需标定该参数；所述事故风险值是由VISSIM仿真模型中的实时车速、占有率、车流量，道路几何数据，以及默认为良好的天气值代入步骤20)中建立的实时事故风险预测模型中计算得到；然后，进行参数标定：以运行VISSIM仿真模型时段内仿真事故风险与实际事故风险的绝对差之和为适应度函数，以适应度函数的最小值为计算目标，用遗传算法或自适应性算法计算对应运行的VISSIM仿真模型中需标定参数的参数值，将该参数值赋值给VSSIM软件中对应的参数；步骤40)采用所述步骤30)两阶段标定的参数值，运行VISSIM仿真模型，判断经过两阶段标定了的VISSIM仿真模型中的速度和事故风险与实际情况的差别是否符合精度要求，若符合，则将经过步骤30)两阶段标定的参数值作为最终的标定结果，进入步骤50)；否则，按以下方式对步骤30)两阶段标定的参数值进行修正：以运行VISSIM仿真模型时段内仿真速度与实测速度的绝对差之和为适应度函数，以适应度函数的最小值为计算目标，对步骤30)第一阶段参数标定中判定为无需标定的参数，用遗传算法或自适应性算法计算对应运行的VISSIM仿真模型中的参数值，将计算结果赋值给VISSIM软件中对应的参数；再以运行VISSIM仿真模型时段内仿真事故风险与实际事故风险的绝对差之和为适应度函数，以适应度函数的最小值为计算目标，对步骤30)第二阶段参数标定中判定为无需标定的参数，用遗传算法或自适应性算法计算对应运行的VISSIM仿真模型中的参数值，将计算结果赋值给VISSIM软件中对应的参数，然后进入步骤50)；步骤50)根据研究路段交织区的路面宽度和车道数，上下匝道的路面宽度和车道数，交织区上下游主线的路面宽度和车道数，以及当地土壤是否适合填挖，设计多种可行的交织区型式，在所述步骤20)建立的VISSIM仿真模型的基础上，根据所述交织区型式，改变交织区的道路设计，从而得到含有每个新设计交织区型式的VISSIM仿真模型；步骤60)进行控制变量实验，确定交织区型式对事故风险的影响：首先将经步骤40)判断符合精度要求或修正的参数值赋给VISSIM软件中对应的参数，运行步骤20)中建立的VISSIM仿真模型，用步骤20)中建立的实时事故风险预测模型计算该VISSIM仿真模型中交织区的事故风险；然后仍采用步骤40)判断符合精度要求或修正的参数值，运行所述步骤50)中建立的含有各交织区型式的VISSIM仿真模型，用步骤20)中建立的实时事故风险预测模型计算所述步骤50)中设计的各交织区的事故风险；步骤70)比较步骤60)中各VISSIM仿真模型中的交织区的事故风险大小，将事故风险最小的VISSIM仿真模型中的交织区型式作为最终确定的高速公路交织区。