本發(fā)明屬于道路交通安全
技術(shù)領(lǐng)域:
,尤其涉及一種高速公路隧道環(huán)境下駕駛?cè)说男袨轱L(fēng)險(xiǎn)量化方法。
背景技術(shù):
:隨著隧道建設(shè)占高速公路基礎(chǔ)建設(shè)的比重越來越大,與之相伴的交通安全問題也日益突出。事故數(shù)據(jù)表明,隧道進(jìn)、出口段交通事故分布最多,總數(shù)占比近70%,且追尾事故占比近55%,事故嚴(yán)重程度明顯高于開放道路段。而影響交通安全的諸多因素中,駕駛?cè)艘蛩卣际鹿士倲?shù)的93%左右。由于隧道幾何空間結(jié)構(gòu)特殊、內(nèi)外光照環(huán)境差異明顯,駕駛?cè)擞谒淼佬熊囆杞?jīng)歷多次視覺明、暗適應(yīng)過程,該過程不僅會(huì)影響生理和心理行為,進(jìn)一步導(dǎo)致駕駛行為改變,甚至出現(xiàn)車輛失控現(xiàn)象。在人-車-路-環(huán)境協(xié)同反饋系統(tǒng)中,道路安全評(píng)價(jià)的實(shí)質(zhì)內(nèi)容為駕駛?cè)诵袨轱L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),行為風(fēng)險(xiǎn)值減小,事故可能性顯著下降,道路安全性則明顯改善。選取駕駛行為指標(biāo),提出駕駛?cè)诵袨轱L(fēng)險(xiǎn)量化方法,以此衡量和判斷隧道駕駛過程中的行為風(fēng)險(xiǎn)變化關(guān)鍵位置點(diǎn),以達(dá)到改善隧道安全設(shè)施,指導(dǎo)道路安全設(shè)計(jì)的目的?,F(xiàn)有關(guān)于隧道安全的研究側(cè)重于以經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)為主的道路靜態(tài)要素分析,忽略了駕駛行為的動(dòng)態(tài)變化特性,鮮少關(guān)注駕駛?cè)酥饔^認(rèn)知的影響,即使考慮到駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知特性的影響,但并未進(jìn)行實(shí)車實(shí)驗(yàn),選用合適的行為指標(biāo)深入分析。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種高速公路隧道環(huán)境下駕駛?cè)说男袨轱L(fēng)險(xiǎn)量化方法,該方法能夠?qū)崟r(shí)預(yù)測(cè)駕駛?cè)诵袨轱L(fēng)險(xiǎn),從而在實(shí)際隧道安全設(shè)施布置過程中,可考慮其行為風(fēng)險(xiǎn)值突變點(diǎn)相應(yīng)布置合理的安全保障措施,同時(shí),對(duì)于駕駛行為警告系統(tǒng)的優(yōu)化也有一定的應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明是以駕駛?cè)藶楹诵?,從微觀的角度,分析隧道環(huán)境對(duì)交通安全的影響。速度作為駕駛行為特性的核心表征,能夠較好地反映駕駛預(yù)期與道路環(huán)境供給情況,是衡量駕駛風(fēng)險(xiǎn)程度的重要指標(biāo)之一。因此,本發(fā)明通過對(duì)實(shí)車實(shí)驗(yàn)所采集的速度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,提出基于安全車速差的駕駛?cè)诵袨轱L(fēng)險(xiǎn)量化方法,該方法可對(duì)駕駛?cè)诵旭偼ㄟ^特長隧道路段和普通高速路段的行為風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。為達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。一種高速公路隧道環(huán)境下駕駛?cè)说男袨轱L(fēng)險(xiǎn)量化方法,所述方法包括如下步驟:步驟1,假設(shè)有多名駕駛?cè)诉M(jìn)行實(shí)驗(yàn),采集每名駕駛?cè)送ㄟ^隧道入口段、隧道行車段、隧道出口段、普通高速路段時(shí)對(duì)應(yīng)速度采樣點(diǎn)的實(shí)時(shí)速度,并將每個(gè)速度采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述實(shí)時(shí)速度作為該駕駛?cè)嗣總€(gè)速度采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的主觀預(yù)期車速;步驟2,獲取所述多名駕駛?cè)嗽谒鏊淼廊肟诙蔚?0分位車速、所述隧道行車段的50分位車速、所述隧道出口段的50分位車速以及普通高速路段的50分位車速;步驟3,獲取所述隧道行車段的最高安全車速、所述隧道行車段的50分位車速,從而計(jì)算得到所述隧道入口段的最高安全車速、所述隧道出口段的最高安全車速;步驟4,獲取所述普通高速路段的最低安全車速,根據(jù)所述普通高速路段的最低安全車速、所述普通高速路段的50分位車速,計(jì)算得到所述隧道入口段的最低安全車速、所述隧道行車段的最低安全車速、所述隧道出口段的最低安全車速;步驟5,根據(jù)所述隧道入口段的最高安全車速、所述隧道入口段的最低安全車速,得到所述隧道入口段的客觀安全車速;根據(jù)所述隧道行車段的最高安全車速、所述隧道行車段的最低安全車速,得到所述隧道行車段的客觀安全車速;根據(jù)所述隧道出口段的最高安全車速、所述隧道出口段的最低安全車速,得到所述隧道出口段的客觀安全車速;根據(jù)所述普通高速路段的最高安全車速、所述普通高速路段的最低安全車速,得到所述普通高速路段的客觀安全車速;步驟6,根據(jù)每個(gè)駕駛?cè)送ㄟ^隧道入口段、隧道行車段、隧道出口段、普通高速路段時(shí)對(duì)應(yīng)速度采樣點(diǎn)位置處的主觀預(yù)期車速,所述隧道入口段、隧道行車段、隧道出口段、普通高速路段的客觀安全車速,得到每個(gè)駕駛?cè)嗽谒鏊淼廊肟诙?、隧道行車段、隧道出口段、普通高速路段時(shí)對(duì)應(yīng)速度采樣點(diǎn)位置處的安全車速差,并將所述安全車速差作為對(duì)應(yīng)駕駛?cè)嗽谒鏊淼廊肟诙?、隧道行車段、隧道出口段、普通高速路段時(shí)對(duì)應(yīng)速度采樣點(diǎn)位置處的行為風(fēng)險(xiǎn)量化指標(biāo);且所述安全車速差越大,表示駕駛?cè)嗽趯?duì)應(yīng)時(shí)對(duì)應(yīng)速度采樣點(diǎn)位置處的行為風(fēng)險(xiǎn)越高。本發(fā)明技術(shù)方案優(yōu)點(diǎn)在于考慮了駕駛?cè)说闹饔^預(yù)期車速,并結(jié)合客觀環(huán)境安全車速,構(gòu)造了實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)駕駛?cè)诵袨轱L(fēng)險(xiǎn)的量化方法,該方法更加準(zhǔn)確、全面,并易于在實(shí)際路段安全評(píng)價(jià)中操作。運(yùn)用該方法后,可實(shí)施評(píng)估駕駛?cè)嗽谒淼篮推胀ǜ咚傩熊囘^程中的客觀風(fēng)險(xiǎn),對(duì)于駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)行為警告系統(tǒng)優(yōu)化,減少道路交通事故具有重要價(jià)值。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高速公路隧道環(huán)境下駕駛?cè)说男袨轱L(fēng)險(xiǎn)量化方法的流程示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。一種高速公路隧道環(huán)境下駕駛?cè)说男袨轱L(fēng)險(xiǎn)量化方法,如圖1所示,所述方法包括如下步驟:步驟1,假設(shè)有多名駕駛?cè)诉M(jìn)行實(shí)驗(yàn),采集每名駕駛?cè)送ㄟ^隧道入口段、隧道行車段、隧道出口段、普通高速路段時(shí)對(duì)應(yīng)速度采樣點(diǎn)的實(shí)時(shí)速度,并將每個(gè)速度采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)速度作為該駕駛?cè)嗣總€(gè)速度采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的主觀預(yù)期車速。具體的,分別在隧道入口段、隧道行車段、隧道出口段、普通高速路段設(shè)置多個(gè)速度采樣點(diǎn),對(duì)每個(gè)駕駛?cè)送ㄟ^對(duì)應(yīng)速度采樣點(diǎn)位置處的實(shí)時(shí)速度進(jìn)行記錄。本發(fā)明實(shí)施例所說的隧道是指長度至少為1000米以上的特長隧道。參考《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(jtgd70-2004)(jtgd70/2-2014)及《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(jtgd20-2006),劃分特長隧道路段為入口段、行車段和出口段。其中,隧道入口段由入隧道口前300米和入隧道口后300米的路段組成,所述隧道出口段由出隧道口前300米和出隧道口后300米的路段組成,所述隧道行車段是指進(jìn)入隧道口后300米與出隧道口前300米之間的路段。主觀預(yù)期車速是駕駛?cè)送ㄟ^感知當(dāng)前行車環(huán)境確定的行駛車速,即駕駛?cè)嗽谛睦砩献哉J(rèn)為安全的車速狀態(tài),而非道路交通環(huán)境允許的安全速度。當(dāng)行車環(huán)境發(fā)生變化時(shí),駕駛?cè)藢⒅匦抡{(diào)整預(yù)期車速,并根據(jù)新的預(yù)期車速調(diào)整當(dāng)前的實(shí)際車速,如此循環(huán)。步驟2,獲取所述多名駕駛?cè)嗽谒鏊淼廊肟诙蔚?0分位車速、所述隧道行車段的50分位車速、所述隧道出口段的50分位車速以及普通高速路段的50分位車速。步驟2中,所述多名駕駛?cè)嗽谒鏊淼廊肟诙蔚?0分位車速、所述隧道行車段的50分位車速、所述隧道出口段的50分位車速以及普通高速路段的50分位車速,具體為:將多名駕駛?cè)嗽谀骋宦范蔚膶?shí)時(shí)速度按照從大到小或者從小到大的順序進(jìn)行排列,取中間的實(shí)時(shí)速度作為多名駕駛?cè)嗽谠撀范蔚?0分位車速。具體的,本發(fā)明基于實(shí)車實(shí)驗(yàn)的采集數(shù)據(jù),預(yù)期車速即為實(shí)測(cè)的駕駛?cè)塑囁?。而客觀安全車速的確定,當(dāng)車速接近或稍大于平均車速時(shí),事故率最低;車輛運(yùn)行車速與平均速度的差值越大,發(fā)生事故的可能性也就越大。而從交通工程學(xué)的角度看,85%定點(diǎn)單車自由流分位車速為最高限制車速。實(shí)驗(yàn)中所取的特長隧道路段最高限速60km/h,沒有最低限速值;而普通高速路段最高限速80km/h,最低限速60km/h。根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析,所有被試85%分位車速均已超過最高限速值。鑒于以上考慮,采用中位數(shù)分割的方法,最終選取50%分位車速作為駕駛?cè)嗽诓煌范蔚陌踩囁倩鶞?zhǔn)值,結(jié)合不同路段實(shí)際最高限速值和最低限速值,運(yùn)用比例指標(biāo),確定最高安全車速和最低安全車速,根據(jù)u型曲線,最后取兩者的均值為最終的客觀安全車速值。因此,本發(fā)明提出的客觀安全車速確定方法既在法律法規(guī)所允許的安全車速范圍之內(nèi),又充分地考慮了路段環(huán)境的可區(qū)分性。實(shí)質(zhì)是基于以下假設(shè):(1)特長隧道環(huán)境入口段、行車段、出口段和普通山區(qū)高速路段的客觀安全車速值不同;(2)與客觀安全車速的差值越大,其行為風(fēng)險(xiǎn)值越高。步驟3,獲取所述隧道行車段的最高安全車速、所述隧道行車段的50分位車速,從而計(jì)算得到所述隧道入口段的最高安全車速、所述隧道出口段的最高安全車速。具體的,所有駕駛?cè)嗽谒淼廊肟诙魏统隹诙尉杞?jīng)歷暗適應(yīng)和明適應(yīng)過程,速度變化明顯,而隧道內(nèi)行車段速度較穩(wěn)定,且平均車速值較高,因此,駕駛?cè)嗽谒淼佬熊嚩尾捎米罡呦匏僦?0km/h作為最高安全車速;普通高速路段則采用最高限速值80km/h作為最高安全車速。其他路段的最高安全車速均使用比例指標(biāo)計(jì)算。按照下式計(jì)算得到所述隧道入口段的最高安全車速、所述隧道出口段的最高安全車速:其中,vphs表示p路段的最高安全車速,vp50表示p路段的50分位車速,p表示隧道入口段或者隧道出口段;v1表示隧道行車段的50分位車速。示例性的,計(jì)算得到的最高安全車速表如表1所示,可見隧道環(huán)境入口段最高安全車速值最小,普通高速路段最高安全車速值最大。表1最高安全車速表(km/h)步驟4,獲取所述普通高速路段的最低安全車速,根據(jù)所述普通高速路段的最低安全車速、所述普通高速路段的50分位車速,計(jì)算得到所述隧道入口段的最低安全車速、所述隧道行車段的最低安全車速、所述隧道出口段的最低安全車速。隧道路段沒有最低限速,但普通高速最低限速60km/h。因此,采用最低限速值60km/h作為最低安全車速。其他路段的最低安全車速均使用比例指標(biāo)。按照下式計(jì)算得到隧道入口段的最低安全車速、所述隧道行車段的最低安全車速、所述隧道出口段的最低安全車速:其中,vqls表示q路段的最低安全車速,vq50表示q路段的50分位車速,q表示隧道入口段、隧道行車段或者隧道出口段;v2表示普通高速路段的50分位車速。示例性的,計(jì)算得到的最低安全車速表如表2所示,可見隧道環(huán)境入口段最低安全車速值最小,普通高速路段最低安全車速值最大。表2最低安全車速表(km/h)路段50%分位車速最低安全車速隧道入口段66.5942.27隧道行車段70.4144.70隧道出口段71.5545.42普通高速路段94.5160.00步驟5,根據(jù)所述隧道入口段的最高安全車速、所述隧道入口段的最低安全車速,得到所述隧道入口段的客觀安全車速;根據(jù)所述隧道行車段的最高安全車速、所述隧道行車段的最低安全車速,得到所述隧道行車段的客觀安全車速;根據(jù)所述隧道出口段的最高安全車速、所述隧道出口段的最低安全車速,得到所述隧道出口段的客觀安全車速;根據(jù)所述普通高速路段的最高安全車速、所述普通高速路段的最低安全車速,得到所述普通高速路段的客觀安全車速。因?yàn)槭鹿事逝c速度的關(guān)系呈u型,當(dāng)實(shí)際速度接近或稍大于平均車速時(shí),事故率最低。所以,取客觀安全車速為各個(gè)路段對(duì)應(yīng)的最高安全車速與最低安全車速的平均值。示例性的,根據(jù)車速u型變化曲線,最終確定客觀安全車速值為最高安全車速與最低安全車速的均值,計(jì)算結(jié)果如表3所示。隧道入口段的安全車速值最小,普通高速路段的安全車速值最大。表3最終安全車速值(km/h)路段安全車速值隧道入口段49.51隧道行車段52.35隧道出口段53.20普通高速路段70.00綜合行車環(huán)境由特定的道路條件、交通狀況、安全設(shè)施等因素組成。結(jié)合自身能力(車道保持能力、換道能力、對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)激處理能力等),駕駛?cè)烁鶕?jù)綜合行車環(huán)境能夠保持安全行駛的最大車速,稱為“客觀安全車速”。這一車速是道路行車環(huán)境對(duì)安全行車的反饋要求,也是提供給車輛的安全可行車,客觀安全車速會(huì)隨著行車環(huán)境的不斷變化而變化。步驟6,根據(jù)每個(gè)駕駛?cè)送ㄟ^隧道入口段、隧道行車段、隧道出口段、普通高速路段時(shí)對(duì)應(yīng)速度采樣點(diǎn)位置處的主觀預(yù)期車速,所述隧道入口段、隧道行車段、隧道出口段、普通高速路段的客觀安全車速,得到每個(gè)駕駛?cè)嗽谒鏊淼廊肟诙?、隧道行車段、隧道出口段、普通高速路段時(shí)對(duì)應(yīng)速度采樣點(diǎn)位置處的安全車速差,并將所述安全車速差作為對(duì)應(yīng)駕駛?cè)嗽谒鏊淼廊肟诙?、隧道行車段、隧道出口段、普通高速路段時(shí)對(duì)應(yīng)速度采樣點(diǎn)位置處的行為風(fēng)險(xiǎn)量化指標(biāo);且所述安全車速差越大,表示駕駛?cè)嗽趯?duì)應(yīng)時(shí)對(duì)應(yīng)速度采樣點(diǎn)位置處路段的行為風(fēng)險(xiǎn)越高。通過“主觀預(yù)期車速”與“客觀安全車速”,可以表征駕駛?cè)藢?duì)當(dāng)前行車環(huán)境的主觀判斷與客觀環(huán)境的要求。因此,可認(rèn)為駕駛?cè)诵袨轱L(fēng)險(xiǎn)源于兩者偏差,這種差異可換用兩個(gè)車速指標(biāo)差來量化。在實(shí)際行車過程中,主觀預(yù)期車速與客觀安全車速存在三種關(guān)系:(1)兩者基本一致:這種情況說明駕駛?cè)藢?duì)道路環(huán)境的主觀判斷與實(shí)際供給情況相符,駕駛?cè)艘援?dāng)前環(huán)境所允許的安全車速行駛,駕駛?cè)诵袨轱L(fēng)險(xiǎn)值低,事故隱患小。(2)預(yù)期車速低于安全車速:駕駛?cè)藢?duì)道路環(huán)境判斷失誤,或是當(dāng)前行車環(huán)境提供信息不足,使駕駛?cè)伺袛嗟奈kU(xiǎn)程度高于實(shí)際情況。該情況下,雖然當(dāng)前行為風(fēng)險(xiǎn)值低,但駕駛?cè)素?fù)荷過高,有可能產(chǎn)生下一刻行為風(fēng)險(xiǎn)值顯著增加的情況。(3)預(yù)期車速高于安全車速:駕駛?cè)伺袛嗍д`,主觀認(rèn)定的預(yù)期車速超過了環(huán)境允許值。駕駛?cè)诵袨轱L(fēng)險(xiǎn)量化的目的,在于篩選關(guān)鍵位置點(diǎn),找出事故隱患路段,從而有針對(duì)性地進(jìn)行安全設(shè)施改善。而建立行為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型的關(guān)鍵,在于如何量化主觀預(yù)期車速與客觀安全車速。采用主觀預(yù)期車速與客觀安全車速的差值絕對(duì)值作為駕駛?cè)诵袨轱L(fēng)險(xiǎn)的量化指標(biāo),簡稱安全車速差。安全車速差值越大,說明駕駛?cè)诵袨樵讲话踩湫袨轱L(fēng)險(xiǎn)值越高。得到所有被試每個(gè)行車區(qū)間的車速差值后,因?yàn)闊o參照的量綱,無法進(jìn)行橫向比較。所以,采用極值處理法對(duì)車速差數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換,去除量綱,將所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換在區(qū)間[0,1]內(nèi),這樣便可得到駕駛?cè)诵袨轱L(fēng)險(xiǎn)值。極差標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換過程表示為:進(jìn)一步的,在所述步驟6得到每個(gè)駕駛?cè)嗽谒鏊淼廊肟诙?、隧道行車段、隧道出口段、普通高速路段的安全車速差之后,所述方法還包括:對(duì)所述安全車速差進(jìn)行極差標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換,具體包括:在所述步驟6得到每個(gè)駕駛?cè)嗽谒鏊淼廊肟诙巍⑺淼佬熊嚩?、隧道出口段、普通高速路段時(shí)對(duì)應(yīng)速度采樣點(diǎn)位置處的安全車速差之后,所述方法還包括:對(duì)所述安全車速差進(jìn)行極差標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換,具體包括:記所有駕駛?cè)嗽谒鏊淼廊肟诙巍⑺淼佬熊嚩?、隧道出口段、普通高速路段時(shí)對(duì)應(yīng)速度采樣點(diǎn)位置處的安全車速差矩陣x為:其中,n表示駕駛?cè)说膫€(gè)數(shù),m表示每個(gè)駕駛?cè)嗽谒淼廊肟诙?、隧道行車段、隧道出口段、普通高速路段時(shí)對(duì)應(yīng)速度采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù),xij表示第i個(gè)駕駛?cè)嗽诘趈個(gè)速度采樣點(diǎn)處的安全車速差;所有駕駛?cè)嗽谒鏊淼廊肟诙?、隧道行車段、隧道出口段、普通高速路段時(shí)所有速度采樣點(diǎn)位置處的安全車速差的極差r表示為:對(duì)所有駕駛?cè)嗽谒鏊淼廊肟诙巍⑺淼佬熊嚩?、隧道出口段、普通高速路段的?duì)應(yīng)速度采樣點(diǎn)處的安全車速差矩陣x采用下式進(jìn)行極差標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換得到安全車速差標(biāo)準(zhǔn)矩陣x*:其中,且分布在區(qū)間[0,1]內(nèi)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成,前述的程序可以存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中,該程序在執(zhí)行時(shí),執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟;而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括:rom、ram、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。以上所述,僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域:
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此,本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁12