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原文传递基于时空结合维度的道路交通事故黑点判别方法

专利名称：	基于时空结合维度的道路交通事故黑点判别方法
摘要：	本发明提供的一种基于时空结合维度的道路交通事故黑点判别方法，包括以下步骤：S1.统计目标路段N年内发生的交通事故数据，并对交通事故数据进行空间分段和时间分段；S2.计算时空复合点的时空重叠率；S3.计算时空复合点的时空事故率；S4.根据时空重叠率、时空事故率、伤亡人数和经济损失计算时空复合点的最终值G；S5.确定临界值，将最终值G大于临界值的时空复合点判断为交通事故黑点。通过上述方法，将空间、时间有效结合，有助于改善现有道路交通条件，提高道路行驶安全性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆交通大学
发明人：	陈春;王晨宇;张道文;李媛媛;唐弋;匡新辉;刘琪琪
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-17T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202311041444.5
公开号：	CN117116039A
代理机构：	北京海虹嘉诚知识产权代理有限公司
代理人：	胡博文
分类号：	G08G1/01;G06F17/18;G;G08;G06;G08G;G06F;G08G1;G06F17;G08G1/01;G06F17/18
申请人地址：	400074 重庆市南岸区学府大道66号
主权项：	1.一种基于时空结合维度的道路交通事故黑点判别方法，其特征在于：包括以下步骤： S1.统计目标路段N年内发生的交通事故数据，并对交通事故数据进行空间分段和时间分段；所述交通事故数据包括事故数、通过的车辆数、伤亡人数和经济损失；所述空间分段是指将目标的长度均匀划分为I个单元；所述时间分段是指将自然日均匀划分为J个单元； S2.计算时空复合点的时空重叠率； S3.计算时空复合点的时空事故率； S4.根据时空重叠率、时空事故率、伤亡人数和经济损失计算时空复合点的最终值G； S5.确定临界值，将最终值G大于临界值的时空复合点判断为交通事故黑点。 2.根据权利要求1所述的一种基于时空结合维度的道路交通事故黑点判别方法，其特征在于：步骤S2中，通过如下公式计算时空复合点的时空重叠率C(i,j)： C(i,j)＝τiαi+τjαj(2.1) 其中，τi表示第i个空间单元重叠率的权重，i表示空间单元序号，α表示空重叠率，αi表示第i个空间单元的重叠率，τj表示第j个时间单元重叠率的权重，j表示时间单元序号，αj表示第j个时间单元的重叠率。 3.根据权利要求2所述的一种基于时空结合维度的道路交通事故黑点判别方法，其特征在于：通过如下公式计算空间重叠率和时间重叠率：其中，α表示重叠率，αi表示第i段空间单元的空间重叠率，B表示事故数，表示在第i段空间单元中第n组发生的事故数，/>表示在第i段空间上，第j段时间内第n组发生的事故数，αj表示第j段时间单元的时间重叠率，/>表示在第j段时间单元中第n组发生的事故数，i表示空间单元序号，j表示时间单元序号，n表示数据组数序号，N表示数据总组数，n∈N。 4.根据权利要求2所述的一种基于时空结合维度的道路交通事故黑点判别方法，其特征在于：通过如下步骤计算空间重叠率的权重和时间重叠率的权重： S21.计算空间单元和时间单元事故数的平均值和标准差，计算公式如下：其中，表示第i个空间单元事故数的平均值，N表示数据总组数，/>表示在第i段空间单元中第n组发生的事故数，/>表示第j个时间单元的平均值，/>表示在第j段时间单元中第n组发生的事故数，Si表示第i个空间单元的标准差，Sj表示第j个空间单元的标准差； S22.计算空间单元和时间单元事故数平均值的权重，以及计算空间单元和时间单元事故数标准差的权重，步骤如下： S221.将事故数的平均值和标准差标准化，得到标准化后的平均值和/>以及标准化后的标准差S'i和S'j，计算公式如下：其中，表示标准化后的平均值/>表示标准化后的平均值/>S'i表示标准化后的标准差Si，S'j表示标准化后的标准差Sj，F和H表示系数，F+H＝1，I表示空间单元的总数，J表示时间单元的总数，/>表示空间单元平均值集合与时间单元平均值集合的并集，表示空间单元和时间单元中平均值的最小值，/>表示空间单元和时间单元中的平均值的最大值，SI∪SJ表示空间单元标准差集合与时间单元标准差集合的并集，max(SI∪SJ)表示空间单元和时间单元中标准差的最大值，min(SI∪SJ)表示空间单元和时间单元中标准差的最小值； S222.计算事故数标准化后的平均值和标准差的比重，计算公式如下：其中，表示标准化后的平均值/>占标准化后的空间单元平均值和时间单元平均值总和的比重，/>表示标准化后的平均值/>I表示空间单元的总数，/>表示标准化后的平均值/>占标准化后的空间单元平均值和时间单元平均值总和的比重，/>表示标准化后的平均值/>J表示时间单元的总数，/>表示标准化后的标准差Si占标准化后的空间单元标准差和时间单元标准差总和的比重，S'i表示标准化后的标准差Si，/>表示标准化后的标准差Sj占标准化后的空间单元标准差和时间单元标准差总和的比重； S223.根据比重计算标准化后的空间单元和时间单元事故数的平均值信息熵值，以及标准化后的空间单元和时间单元的标准差信息熵值，计算公式如下：其中，表示空间单元和时间单元的事故数的平均值信息熵值，/>表示空间单元和时间单元的事故数的标准差信息熵值，I表示空间单元的总数，i表示空间单元序号，J表示时间单元的总数，j表示时间单元序号，/>表示标准化后的平均值/>占标准化后的空间单元平均值和时间单元平均值总和的比重，/>表示标准化后的平均值/>占标准化后的空间单元平均值和时间单元平均值总和的比重，/>表示标准化后的标准差Si占标准化后的空间单元标准差和时间单元标准差总和的比重，/>表示标准化后的标准差Sj占标准化后的空间单元标准差和时间单元标准差总和的比重，/> S224.计算空间单元和时间单元的平均值权重，以及空间单元和时间单元的标准差权重；计算公式如下：其中，W1表示空间单元和时间单元的事故数的平均值权重，W2表示空间单元和时间单元的事故数的标准差权重，表示空间单元和时间单元的事故数的平均值信息熵值，/>表示空间单元和时间单元的事故数的标准差信息熵值； S23.计算各个空间单元的空间重叠率权重τi和各个时间单元的时间重叠率权重τj，计算公式如下：其中，W1表示空间单元和时间单元的事故数的平均值权重，W2表示空间单元和时间单元的事故数的标准差权重，I表示空间单元的总数，i表示空间单元序号，J表示时间单元的总数，j表示时间单元序号，表示第i个空间单元事故数的平均值，Si表示第i个空间单元的标准差，/>示第j个时间单元的平均值，Sj表示第j个时间单元的标准差。 5.根据权利要求1所述的一种基于时空结合维度的道路交通事故黑点判别方法，其特征在于：步骤S3中，通过如下公式计算各个时空复合点的时空事故率R(i,j)：其中，表示在第i段空间上，第j段时间内第n组发生的事故数，/>表示在第i段空间上，第j段时间内第n组通过的车辆数，i表示空间单元序号，j表示时间单元序号，n表示数据组数序号，N表示数据总组数，n∈N。 6.根据权利要求1所述的一种基于时空结合维度的道路交通事故黑点判别方法，其特征在于：步骤S4中，通过如下公式计算时空复合点的最终值G： G(i,j)＝K3C″(i,j)+K4R″(i,j)+K5D″(i,j)+K6E″(i,j) (4.1) 其中，K3表示时空重叠率的权重，K4表示时空事故率的权重，K5表示伤亡人数的权重，K6表示经济损失的权重，C(i,j)表示第i个空间单元和第j个时间单元的时空重叠率，C'('i,j)表示归一化后的C(i,j)，R(i,j)表示第i个空间单元和第j个时间单元的时空事故率，R'('i,j)表示归一化后的R(i,j)，D(i,h)表示第i个空间单元和第j个时间单元的伤亡人数，D'('i,j)表示归一化后的D(i,j)，E(i,j)表示第i个空间单元和第j个时间单元的经济损失，E'('i,j)表示归一化后的E(i,j)。 7.根据权利要求6所述的一种基于时空结合维度的道路交通事故黑点判别方法，其特征在于：通过如下方法计算时空重叠率、时空事故率、伤亡人数和经济损失的权重，计算步骤如下： S41.将时空重叠率、时空事故率、伤亡人数和经济损失标准化，分别得到C'(i,j)、R'(i,j)、D'(i,j)，和E'(i,j)；计算公式如下：其中，i表示空间单元序号，j表示时间单元序号，C(i,j)表示时空复合点的时空重叠率，C'(i,j)表示标准化后的时空重叠率，min{C(I,J)}表示时空重叠率集合中的最小值，max{C(I,J)}表示时空重叠率集合中的最大值，R(i,j)表示时空复合点的时空事故率，R'(i,j)表示标准化后的时空事故率，max{RIJ}表示时空事故率集合中的最大值，min{RIJ}表示时空事故率集合中的最小值，D(i,j)表示时空复合点的伤亡人数，D'(u,j)表示标准化后的伤亡人数，min{D(I,J)}表示时空复合点的伤亡人数集合中的最小值，max{D(I,J)}表示时空复合点的伤亡人数集合中的最大值，E(i,j)表示时空复合点的经济损失，E'(i,j)表示标准化后的经济损失，min{E(I,J)}表示时空复合点的经济损失集合中的最小值，max{E(I,J)}表示时空复合点的经济损失集合中的最大值，F和H表示系数，F+H＝1，I表示空间单元的总数，J表示时间单元的总数； S42.计算标准化后的时空重叠率、时空事故率、伤亡人数和经济损失的比重，分别得到和/>计算公式如下：其中，i表示空间单元的序号，I表示空间单元总数，j表示时间单元序号，J表示时间单元总数，表示标准化后的时空重叠率的比重，C'(i,j)表示标准化后的时空重叠率，表示标准化后的时空事故率的比重，R'(i,j)表示标准化后的时空事故率，/>表示标准化后的伤亡人数的比重，D'(i,j)表示标准化后的伤亡人数，/>表示标准化后的经济损失的比重，E'(i,j)表示标准化后的经济损失； S43.计算时空重叠率、时空事故率、伤亡人数和经济损失的信息熵，分别得到eC、eR、eD和eE；计算公式如下：其中，i表示空间单元的序号，I表示空间单元总数，j表示时间单元序号，J表示时间单元总数，/>表示标准化后的时空重叠率的比重，/>表示标准化后的时空事故率的比重，/>表示标准化后的伤亡人数的比重，/>表示标准化后的经济损失的比重； S44.计算时空重叠率、时空事故率、伤亡人数和经济损失的权重，计算公式如下：其中，K3表示时空重叠率的权重，K4表示时空事故率的权重，K5表示伤亡人数的权重，K6表示经济损失的权重，eC表示时空重叠率的信息熵，eR表示时空事故率的信息熵，eD表示伤亡人数的信息熵，eE表示经济损失的信息熵。 8.根据权利要求1所述的一种基于时空结合维度的道路交通事故黑点判别方法，其特征在于：步骤S5中，通过如下步骤确定临界值： S51.将时空复合点的最终值G按照从小到大进行排序，并分为T组； S52.计算时空复合点的最终值G的累计频率，并作最终值G的散点图； LT＝P1+P2+P3+…+Pt (5.1) 其中，LT表示T组最终值G的累计频率，Pt表示第t组最终值G的频率，Vt表示第t组中最终值G的个数，V表示最终值G的总个数； S53.根据散点图拟合最终值G的双曲正切函数y，直至函数收敛； S54.将双曲正切函数的最小曲率半径处对应的Y值确定为临界值，其中最小曲率半径ρ为：其中，y'表示双曲正切函数y的一阶导数，y”表示双曲正切函数y的二阶导数。