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原文传递基于交通冲突理论的信号交叉口安全评价技术

论文题名：	基于交通冲突理论的信号交叉口安全评价技术
关键词：	信号交叉口;交通冲突;安全评价;视频识别;违规行为
摘要：	道路交通安全问题已是世界公认的交通顽疾，有效合理地评估道路交通安全，是改善交通安全，减少交通事故，降低事故损失的前提和基本条件，因此道路交通安全评价具有十分重要的现实意义和工程实践意义。传统的道路交通安全评价方法依赖于历史交通事故数据，然而由于事故的随机性和稀少性，基于非事故指标的交通安全评价方法获得了广大科研人员和工程实践人员的青睐。作为非事故指标交通安全评价方法的一个典型代表，交通冲突技术得到了快速发展。但该技术理论体系仍不完善，技术推广仍相对疲软，因而具有较大的研究价值和发展空间。　　本文以国家自然科学基金优秀青年基金《交通安全设计和评价》为依托，以信号交叉口安全评价为切入点，对交通冲突技术中若干关键问题进行探索与研究。研究交通冲突产生机理，分析验证交通冲突技术的有效性，研发基于计算机视频识别的交通冲突自动提取技术，构建适合不同交通安全评价需求的宏观交通冲突模型，提出信号交叉口非机动车和行人冲突评价指标与方法，形成基于交通冲突的信号交叉口机-机、机-非机、机-人安全评价方法，以期更深入的理解交通冲突技术在信号交叉口交通安全评价中的应用，更好的指导信号交叉口交通安全设计和交通安全改造。论文的主要研究内容可以具体分为如下几个方面: 　　首先，分析了信号交叉口交通冲突的概念、冲突类型和严重冲突判定方法，提出了基于车辆轨迹的交通冲突定义;研究了人-车-路相互作用条件下的交通冲突发生机理，分析了信号交叉口交通冲突与不良驾驶行为、交叉口几何设计、交通流特性的关系。　　其次，研究了成像原理和摄像机标定方法，实现了二维图像与三维世界坐标系的转换;分析了视频背景图像提取方法，提出了基于特征点检测和匹配的运动物体追踪方法，基于KLT算法完成了运动目标检测与跟踪;提出了基于LCS算法的轨迹模式库提取与更新方法和运动物体轨迹预测方法，结合交通冲突判别指标与定义，综合形成了基于视频识别的交通冲突自动提取方法。　　第三，利用温哥华市33个信号交叉口的交通事故数据和交通冲突数据，建立了交通事故与交通量、不同TTC阈值下的交通冲突等不同谱光变量之间的泊松回归模型和负二项回归模型，结果显示交通事故与交通冲突之间存在稳定的函数关系，证实了信号交叉口交通冲突技术的有效性。将交通冲突的定义方式和交通冲突技术的有效性结合起来，通过分析交通事故-冲突率的变异系数得到交通冲突技术的定量化定义，从而进一步证明交通冲突技术的有效性。　　第四，基于贝叶斯方法框架，建立了符合不同交通安全评价需求的交通冲突模型。构建了基于贝叶斯PLN模型的追尾交通冲突安全性能函数;构建了基于贝叶斯MVPLN模型的不同交通状态下直左交通冲突模型和不同交通状态下独立PLN交通冲突模型;构建了基于贝叶斯随机参数的直右交通冲突模型，用来评估信号交叉口右转设施安全水平。利用以上交通冲突模型，提出了基于贝叶斯交通冲突模型的信号交叉口横断面分析评价方法和“事前-事后”分析评价方法。　　最后，分析了信号交叉口行人交通冲突和行人违规行为;提出了行人避险行为排列熵量化指标，并对比了该指标与TTC指标在行人避险行为判定时的差异;采用行人常规步态参数和动态步态参数研究了行人步行行为，以及内外界因素对步行行为的影响;分析了信号交叉口非机动车交通冲突，以及非机动车变道行为与交通冲突的关系;提出了非机动车避险行为减速度、急动导和偏航率量化指标，并对比了这些指标与TTC指标在非机动车交通冲突严重程度判别时的差异。
作者：	郭延永
专业：	交通运输规划与管理
导师：	刘攀
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文