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原文传递基于交通冲突极值统计的安全分析模型研究

论文题名：	基于交通冲突极值统计的安全分析模型研究
关键词：	交通冲突;极值理论;安全分析模型
摘要：	道路交通安全问题一直是影响世界可持续发展的重要问题之一，每年都会导致大量的人员伤亡和巨额的财产损失。现阶段为改善道路交通安全状况所进行的研究与实践主要是以交通事故数据的统计和分析为基础。然而，由于交通事故发生的随机性和稀少性、交通事故记录的不完备性以及交通事故统计分析的集计性和事后性等缺点，探索基于非事故数据的交通安全分析方法也一直是广大研究人员和工程实践人员的努力方向。其中，交通冲突技术是目前发展较快但在理论体系和应用方法方面仍相对薄弱的一个研究方向，具有较大的开发空间和广阔的应用前景。　　通过交通冲突技术与极值理论的结合，本文研究了基于交通冲突极值统计的交通安全分析模型的构建、解析和扩展应用。　　首先从交通冲突技术和极值理论两个方面对国内外研究现状进行了综述，重点分析了交通冲突技术研究的相关文献，总结了交通冲突界定、交通冲突数据采集和交通冲突预测有效性等方面的研究成果，分析了交通冲突技术的优势和存在的主要问题，提出了未来可能的研究方向。　　以广东省京珠高速公路粤北段、开阳高速公路和粤赣高速公路上的交通运行状况视频和交通事故记录为数据基础，分析了三条高速公路上的交通流量特征和车道变换行为特性，探讨了车道变换过程中后侵入时间的测定方法，并初步分析了车道变换冲突与交通事故之间的关系。　　根据交通冲突和极值理论都是以较为常见事件的统计分布特性外推极为少见的极值事件分布规律的共通本质，提出了将交通冲突技术与极值理论相结合进行交通安全分析的方法，分别构建了交通冲突区组极值模型和超阈值极值模型，并基于两种极值模型的参数标定结果提出了估计事故数和事故重现水平两个安全分析指标；进而，以模型标定和安全分析指标计算结果为基础，对区组极值模型、超阈值极值模型和基于事故数据的回归分析模型进行了对比分析。　　以消除超阈值极值模型中阈值选取的主观性和不确定性为出发点，构建了移位Gamma-GPD(Generalized Pareto Distribution)模型，探讨了模型参数的标定方法，并对模型所蕴含的安全信息进行了进一步的解析。　　本文将区组极值理论和超阈值理论分别应用到交通冲突极值统计中，并对两种极值理论在交通安全分析方面的应用进行了对比分析，结果表明在观测时间较短或样本量较少的情况下，超阈值极值模型在数据利用效率、模型预测可靠性、模型预测精度等方面要明显优于区组极值模型。结合极值理论中常用的“重现水平”概念，探讨性地提出了“事故重现水平”安全分析指标，并通过将超阈值极值模型与传统的基于事故数据的负二项回归模型的对比，说明了该指标的可靠性以及其与交通事故之间存在较强的相关性，进而也从侧面进一步证实了交通冲突技术的有效性。为了消除超阈值极值模型中阈值选取的主观性并减少不确定性，建立并标定了移位 Gamma-GPD模型，该模型同时也实现了交通事件安全连续体的严重程度分级模型的参数化表达，有助于推动安全连续体模型应用向定量化方向发展以及交通安全分析向非事故数据方向扩展。　　研究结果一方面说明了极值统计在交通安全研究领域应用的可行性和优势，进一步验证了交通冲突技术的预测有效性，为道路交通安全分析与评价研究提供了新的思路和方法；另一方面，所构建的事故重现水平等安全分析指标也可以直接应用到工程实践中，为工程实践人员进行道路交通安全分析与评价提供一定的借鉴和参考。
作者：	郑来
专业：	交通运输规划与管理
导师：	孟祥海
授予学位：	博士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文