本發(fā)明屬于智能交通系統(tǒng)的道路交通安全領(lǐng)域，具體涉及一種在道路交通事故實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的裝置及事故鏈風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，可以用以預(yù)測(cè)連環(huán)交通事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。
背景技術(shù)：
：汽車(chē)保有量的增加和公路運(yùn)輸業(yè)的飛速發(fā)展，在繁榮經(jīng)濟(jì)和方便人們生活的同時(shí)，對(duì)公路交通安全環(huán)境帶來(lái)了日益嚴(yán)重的壓力，公安部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)平均年發(fā)生交通事故20余萬(wàn)起，死亡人數(shù)超過(guò)六萬(wàn)，居世界首位，道路交通已經(jīng)成為威脅人們安全的“頭號(hào)殺手”，是中國(guó)安全生產(chǎn)中死亡人數(shù)最多的領(lǐng)域。此外，汽車(chē)保有量前六的國(guó)家中，我國(guó)交通事故致死率遠(yuǎn)超美國(guó)、德國(guó)、日本等，交通安全已成為影響我國(guó)社會(huì)發(fā)展的突出問(wèn)題，這對(duì)交通環(huán)境安全暢通相關(guān)技術(shù)的研發(fā)提出了迫切的要求。道路連環(huán)交通事故，特別是高速公路，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大損失，下面幾個(gè)典型的連環(huán)事故就可看出它的危害性之大：1、1975年由于大霧致使美國(guó)加紐高速上300多輛車(chē)發(fā)生連環(huán)事故，傷亡人數(shù)在上千人，這是世界上事故涉及車(chē)輛最多、死亡人數(shù)最多的交通事故。2、2009年7月，由于大雨影響，250多輛車(chē)在不倫瑞克的高速公路上發(fā)生連環(huán)相撞事故，造成60多人受傷。3、2012年3月，京福高速賈汪境內(nèi)因大霧在不同路段共發(fā)生4起連環(huán)交通事故，事故造成60多輛車(chē)損壞，傷亡人數(shù)高達(dá)36人。由此可見(jiàn)，連環(huán)交通事故已經(jīng)是嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。目前，車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，大大改善了道路交通系統(tǒng)環(huán)境。車(chē)聯(lián)網(wǎng)將先進(jìn)的傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及信息發(fā)布技術(shù)等有機(jī)運(yùn)用到整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系，并建立起一種實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的交通運(yùn)輸綜合管理和控制系統(tǒng)，為道路交通事故不同時(shí)空下交通狀態(tài)的感知、分類(lèi)、組織、傳輸?shù)鹊於嘶A(chǔ)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于根據(jù)實(shí)時(shí)的道路交通事故風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)裝置，提出了一種事故鏈風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法，用以預(yù)測(cè)連環(huán)交通事故發(fā)生的可能性及嚴(yán)重程度，保障了道路交通安全，避免中、特大交通事故的發(fā)生。本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種道路交通事故鏈風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)評(píng)估方法，具體步驟如下：步驟1，建立道路交通事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，包括位于左右前大燈下側(cè)的高清攝像頭，其主要用于實(shí)時(shí)獲取車(chē)輛行駛路面的附著力系數(shù)f；位于變速器輸出軸上的速度傳感器，其主要用于獲取自車(chē)的速度v；位于ESP車(chē)身穩(wěn)定系統(tǒng)的加速度傳感器，其主要用于獲取自車(chē)的加速度a，通過(guò)與道路地圖匹配獲取車(chē)輛的實(shí)時(shí)航向角θ，通過(guò)GPS/北斗導(dǎo)航實(shí)時(shí)獲取車(chē)輛的位置坐標(biāo)，進(jìn)而測(cè)算車(chē)間距離d；步驟2，根據(jù)單車(chē)事故概率和兩車(chē)事故概率確定道路交通事故鏈發(fā)生概率：將運(yùn)行參數(shù)分為核心因素和基本因素，計(jì)算單車(chē)事故發(fā)生的概率Ps；考慮到道路因素，基于運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，建立絕對(duì)安全距離Sa和相對(duì)安全距離Sr模型，用蒙特卡洛模擬方法求解車(chē)輛間事故概率Pc-c；根據(jù)單車(chē)事故概率和兩車(chē)事故概率的相互獨(dú)立性，推導(dǎo)出道路交通事故鏈概率模型Pi；步驟3，建立事故鏈的發(fā)生嚴(yán)重程度模型及分級(jí)：根據(jù)平均場(chǎng)理論建立區(qū)域車(chē)輛相互作用的勢(shì)能場(chǎng)，勢(shì)能場(chǎng)中的車(chē)輛受到場(chǎng)強(qiáng)U的作用而產(chǎn)生勢(shì)場(chǎng)力F，在勢(shì)場(chǎng)力的作用下做功產(chǎn)生勢(shì)場(chǎng)能W；用勢(shì)場(chǎng)能W近似表示區(qū)域車(chē)輛發(fā)生連環(huán)事故的嚴(yán)重程度Er，并對(duì)嚴(yán)重程度進(jìn)行分級(jí)；步驟4，建立包含事故鏈發(fā)生概率和事故鏈發(fā)生嚴(yán)重程度的危險(xiǎn)度模型：R＝f(Pi,Er)。進(jìn)一步，所述步驟2中基本因素包括：駕駛地點(diǎn)、年齡、時(shí)刻、車(chē)型、天氣狀況、路面通行條件；核心因素包括：駕駛行為和機(jī)動(dòng)車(chē)狀況；單車(chē)事故概率Ps＝f(pheat,pbase)，Pheat為核心因素，Pbase為基本因素。進(jìn)一步，所述步驟2中還包括駕駛行為：直行、倒車(chē)、掉頭、起步、停車(chē)、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、變更車(chē)道、躲避障礙、靜止等；機(jī)動(dòng)車(chē)狀況：制動(dòng)失效、制動(dòng)不良、轉(zhuǎn)向失效、照明與信號(hào)裝置失效、爆胎。進(jìn)一步，所述步驟2中單車(chē)事故概率和兩車(chē)事故概率相互獨(dú)立，因而道路交通事故鏈概率模型Pi：Pi＝α×Ps+b(Ps+Pi-1×Pc-c)；其中：a和b為權(quán)系數(shù)；在初始環(huán)節(jié)a＝1，b＝0，中間環(huán)節(jié)a＝0，b＝1。進(jìn)一步，所述步驟3中勢(shì)能場(chǎng)中的其它車(chē)輛因存在質(zhì)量和速度而受到場(chǎng)強(qiáng)U的作用，勢(shì)能場(chǎng)中的功W定義為在場(chǎng)強(qiáng)U下，單位質(zhì)量和速度的物體運(yùn)動(dòng)S距離，即W＝2∫U·m·v·S；近似用其它車(chē)輛在某一車(chē)輛勢(shì)能場(chǎng)中的做功表征碰撞的嚴(yán)重程度Er；勢(shì)能場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)U近似公式：U=Σi=1NΣj=1N12kexp(-||vi-vj||2dij2)]]>其中，k表示單位范圍內(nèi)的車(chē)輛數(shù)，dij表示車(chē)輛距離，vi表示車(chē)輛i速度，vj表示車(chē)輛j速度；m為車(chē)的質(zhì)量，則碰撞的嚴(yán)重程度Er的近似模型為：Er=d×m×U=Σi=1NΣj=1N12kmidijexp(-||vi-vj||2dij2)]]>進(jìn)一步，所述步驟3中事故鏈發(fā)生嚴(yán)重程度分級(jí)中，根據(jù)交通流中車(chē)的車(chē)流密度、平均速度及距離對(duì)場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行5級(jí)劃分，分別為自由流、穩(wěn)定流、不穩(wěn)定流、飽和流和阻塞流；車(chē)的質(zhì)量m根據(jù)小客車(chē)、中型車(chē)、大型車(chē)、拖掛車(chē)分為四類(lèi)；距離d根據(jù)絕對(duì)安全距離和相對(duì)安全距離分為三級(jí)。本發(fā)明的具有以下技術(shù)效果：通過(guò)計(jì)算單車(chē)事故概率和兩車(chē)事故概率，得出道路交通事故鏈發(fā)生概率，并進(jìn)行分級(jí)，用以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)事故鏈發(fā)生的概率。同時(shí)根據(jù)平均場(chǎng)理論建立區(qū)域車(chē)輛相互作用的勢(shì)能場(chǎng)，對(duì)事故鏈嚴(yán)重程度進(jìn)行分級(jí)。本發(fā)明可建立包含事故鏈發(fā)生概率和事故鏈發(fā)生嚴(yán)重程度的危險(xiǎn)度模型，進(jìn)而為交通事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)度量，為高速公路連環(huán)交通事故預(yù)防具有重要現(xiàn)實(shí)意義附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明說(shuō)明框圖；圖2為蒙特卡洛法計(jì)算兩車(chē)概率示意圖；圖3為勢(shì)能場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)示意圖；圖4為仿真的車(chē)輛間危險(xiǎn)度等級(jí)。具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述方案做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本發(fā)明而不限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。建立道路交通事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，包括位于左右前大燈下側(cè)的高清攝像頭，其主要用于實(shí)時(shí)獲取車(chē)輛行駛路面的附著力系數(shù)f；位于變速器輸出軸上的速度傳感器，其主要用于獲取自車(chē)的速度v；位于ESP車(chē)身穩(wěn)定系統(tǒng)的加速度傳感器，其主要用于獲取自車(chē)的加速度a，通過(guò)與道路地圖匹配獲取車(chē)輛的實(shí)時(shí)航向角θ，通過(guò)GPS/北斗導(dǎo)航實(shí)時(shí)獲取車(chē)輛的位置坐標(biāo)，進(jìn)而測(cè)算車(chē)間距離d；步驟一：根據(jù)單車(chē)事故概率和兩車(chē)事故概率確定道路交通事故鏈概率將運(yùn)行參數(shù)分為核心因素和基本因素，其中，基本因素包括：駕駛地點(diǎn)、年齡、時(shí)刻、車(chē)型、天氣狀況、路面通行條件；核心因素包括：駕駛行為和機(jī)動(dòng)車(chē)狀況。駕駛行為包括：直行、倒車(chē)、掉頭、起步、停車(chē)、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、變更車(chē)道、躲避障礙、靜止等；機(jī)動(dòng)車(chē)狀況包括：制動(dòng)失效、制動(dòng)不良、轉(zhuǎn)向失效、照明與信號(hào)裝置失效、爆胎。單車(chē)事故概率Ps＝f(Pcore,Pbase)?？紤]到道路因素，基于運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，建立絕對(duì)安全距離Sa和相對(duì)安全距離Sr模型：Sa′=V0l(tr+ti2)sinθlcosθl+V0l22atlsinθlcosθl+S0Sa=ξSa′]]>Sr′=Sl-Sf=V0l(tr+ti2)sinθlcosθl-Vol2-Vtl22atlsinθlcosθl-12V0ftisinθfcosθf+Vof2-Vtf22atfsinθfcosθf+S0Sa=ξSr′]]>其中：vof、vol前、后車(chē)速度；θf(wàn)、θl前、后車(chē)方向角；atf、atl前后車(chē)加速度；tr反應(yīng)時(shí)間，ti制動(dòng)器的協(xié)調(diào)時(shí)間，ξ道路因素影響因子，S0最小安全距離。用蒙特卡洛模擬方法建立車(chē)輛間事故概率模型Pc-c，車(chē)輛間事故概率Pc-c即二維平面上車(chē)輛間距離落于兩類(lèi)安全距離的頻率。其計(jì)算流程圖如圖2所示。根據(jù)單車(chē)發(fā)生概率與兩車(chē)間發(fā)生概率的相互獨(dú)立性，推導(dǎo)出道路交通事故鏈概率模型pi＝a·Ps+b(Ps+Pi-1×Pc-c)其中：a和b為權(quán)系數(shù)。步驟二：建立事故鏈的碰撞嚴(yán)重程度模型根據(jù)平均場(chǎng)理論建立區(qū)域車(chē)輛相互作用的勢(shì)能場(chǎng)，勢(shì)能場(chǎng)中的車(chē)輛受到場(chǎng)強(qiáng)U的作用而產(chǎn)生勢(shì)場(chǎng)力F，在勢(shì)場(chǎng)力的作用下做功產(chǎn)生勢(shì)場(chǎng)能W。用勢(shì)場(chǎng)能W近似表示區(qū)域車(chē)輛發(fā)生連環(huán)事故的嚴(yán)重程度Er，并對(duì)嚴(yán)重程度進(jìn)行分級(jí)。步驟三：建立包含事故鏈發(fā)生概率和事故鏈發(fā)生嚴(yán)重程度的危險(xiǎn)度模型R＝f(Pi,Er)。具體實(shí)施例以單車(chē)道上上的4車(chē)為例進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。四輛車(chē)位于左右前大燈下側(cè)的高清攝像頭，其主要用于實(shí)時(shí)獲取各自車(chē)輛行駛路面的影響系數(shù)ξ1、ξ2、ξ3和ξ4；位于變速器輸出軸上的速度傳感器，其主要用于獲取各自自車(chē)的速度v1、v2、v3和v4；位于ESP車(chē)身穩(wěn)定系統(tǒng)的加速度傳感器，其主要用于獲取自車(chē)的最大減速度a1、a2、a3和a4；通過(guò)與道路地圖匹配獲取車(chē)輛的實(shí)時(shí)航向角θ1、θ2、θ3和θ4；通過(guò)GPS/北斗導(dǎo)航實(shí)時(shí)測(cè)算兩車(chē)間的距離d1,2、d2,3和d3,4。進(jìn)行道路交通事故鏈風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)評(píng)估方法，其特征在于具體步驟如下：步驟一：根據(jù)單車(chē)事故概率和兩車(chē)事故概率確定道路交通事故鏈概率將運(yùn)行參數(shù)分為核心因素和基本因素，其中，基本因素包括：駕駛地點(diǎn)、年齡、時(shí)刻、車(chē)型、天氣狀況、路面通行條件；核心因素包括：駕駛行為和機(jī)動(dòng)車(chē)狀況。駕駛行為包括：直行、倒車(chē)、掉頭、起步、停車(chē)、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、變更車(chē)道、躲避障礙、靜止等；機(jī)動(dòng)車(chē)狀況包括：制動(dòng)失效、制動(dòng)不良、轉(zhuǎn)向失效、照明與信號(hào)裝置失效、爆胎。單車(chē)事故概率Ps＝f(Pcore,Pbase)，計(jì)算四輛車(chē)的單車(chē)事故概率Ps1、Ps2、Ps3、Ps4。考慮到道路因素，基于運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，建立絕對(duì)安全距離Sa和相對(duì)安全距離Sr模型：Sa′=V0l(tr+ti2)sinθlcosθl+V0l22atlsinθlcosθl+S0Sa=ξSa′]]>Sr′=Sl-Sf=V0l(tr+ti2)sinθlcosθl-Vol2-Vtl22atlsinθlcosθl-12V0ftisinθfcosθf+Vof2-Vtf22atfsinθfcosθf+S0Sa=ξSr′]]>其中：vof、vol前、后車(chē)速度；θf(wàn)、θl前、后車(chē)方向角；atf、atl前后車(chē)加速度；tr反應(yīng)時(shí)間，ti制動(dòng)器的協(xié)調(diào)時(shí)間，ξ道路影響因子，S0最小安全距離。用蒙特卡洛模擬方法建立車(chē)輛間事故概率模型Pc-c，其計(jì)算流程圖如圖2所示，計(jì)算出四輛車(chē)中兩兩車(chē)之間的碰撞概率Pc-c，12、Pc-c,23、Pc-c，34。根據(jù)單車(chē)發(fā)生概率與兩車(chē)間發(fā)生概率的相互獨(dú)立性，推導(dǎo)出道路交通事故鏈概率模型pi＝a·Ps+b(Ps+Pi-1×Pc-c)其中：a和b為權(quán)系數(shù)；在初始環(huán)節(jié)a＝1，b＝0，中間環(huán)節(jié)a＝0，b＝1。對(duì)事故鏈概率進(jìn)行分級(jí)，均分為5級(jí)。步驟二：建立事故鏈的碰撞嚴(yán)重程度模型勢(shì)能場(chǎng)中的其它車(chē)輛因存在質(zhì)量和速度而受到場(chǎng)強(qiáng)U的作用，勢(shì)能場(chǎng)中的功W定義為在場(chǎng)強(qiáng)U下，單位質(zhì)量和速度的物體運(yùn)動(dòng)S距離，即W＝2∫U·m·v·S。近似用其它車(chē)輛在某一車(chē)輛勢(shì)能場(chǎng)中的做功表征碰撞的嚴(yán)重程度Er。勢(shì)能場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)近似公式：U=Σi=1NΣj=1N12kexp(-||vi-vj||2dij2)]]>其中，k表示單位范圍內(nèi)的車(chē)輛數(shù)，dij表示車(chē)輛距離，vi表示車(chē)輛i速度，vj表示車(chē)輛j速度。碰撞的嚴(yán)重程度近似模型為：Er=d×m×U=Σi=1NΣj=1N12kmidijexp(-||vi-vj||2dij2)]]>事故鏈發(fā)生嚴(yán)重程度分級(jí)中，根據(jù)交通流(自由流、穩(wěn)定流、不穩(wěn)定流、飽和流和阻塞流)中車(chē)的車(chē)流密度、平均速度及距離對(duì)場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行5級(jí)劃分；車(chē)的質(zhì)量m根據(jù)小客車(chē)、中型車(chē)、大型車(chē)、拖掛車(chē)分為四類(lèi)；距離d根據(jù)絕對(duì)安全距離和相對(duì)安全距離分為三級(jí)。根據(jù)交通流狀況：自由流，穩(wěn)定流，不穩(wěn)定流，飽和流和阻塞流，其對(duì)應(yīng)的車(chē)流密度，速度和平均距離如表1所示。表1.交通流參數(shù)列表根據(jù)交通流分類(lèi)對(duì)碰撞嚴(yán)重程度分為5級(jí)。步驟三：建立包含事故鏈發(fā)生概率和事故鏈發(fā)生嚴(yán)重程度的危險(xiǎn)度模型R＝f(Pi,Er)將R分為5級(jí)，表示為：R1＝(Pi＝0～0.2)∪(Er＝‘classone’)R2＝(Pi＝0.2～0.4)∪(Er＝‘classtwo’)R3＝(Pi＝0.4～0.6)∪(Er＝‘classthree’)RR4＝(Pi＝0.6～0.8)∪(Er＝‘classfour’)R5＝(Pi＝0.8～1)∪(Er＝‘classfive’)其中，classone，classtwo，classthree，classfour，classfive分別為第1,2,3,4,5級(jí)。如表2所示的事故鏈分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表：表2.事故鏈分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表綜上，本發(fā)明的一種道路交通事故鏈風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)評(píng)估方法。通過(guò)位于左右前大燈下側(cè)的高清攝像頭，位于變速器輸出軸上的速度傳感器，位于ESP車(chē)身穩(wěn)定系統(tǒng)的加速度傳感器，道路地圖匹配系統(tǒng)和GPS/北斗導(dǎo)航，獲取車(chē)輛行駛路面的附著力系數(shù)f，自車(chē)的速度v，自車(chē)的加速度a，實(shí)時(shí)航向角θ和車(chē)間距離d，以此來(lái)確定單車(chē)事故概率和兩車(chē)事故概率，得出道路交通事故鏈發(fā)生概率。同時(shí)根據(jù)平均場(chǎng)理論建立區(qū)域車(chē)輛相互作用的勢(shì)能場(chǎng)，對(duì)嚴(yán)重程度進(jìn)行分級(jí)。本發(fā)明可建立包含事故鏈發(fā)生概率和事故鏈發(fā)生嚴(yán)重程度的危險(xiǎn)度模型，進(jìn)而為交通事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)度量。在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3