本發(fā)明屬于高速公路設(shè)計和交通安全領(lǐng)域，涉及一種基于交通事故風(fēng)險仿真分析的高速公路交織區(qū)確定方法。

背景技術(shù)：

近30年來，我國高速公路的建設(shè)得到了迅速發(fā)展。到2012年底，我國高速公路通車里程已達9.62萬公里，超美國成為世界第一位。到2014年底，高速公路通車里程達11.2萬公里；到2015年底，達到12.3萬公里。隨著交通量的大幅增長，高速公路上的交通擁堵和交通事故頻頻發(fā)生，對高速公路瓶頸區(qū)段進行交通安全評價和事故預(yù)防顯得尤為重要。

在高速公路動態(tài)交通監(jiān)控與管理領(lǐng)域，已有許多研究證明了交通流狀態(tài)與事故風(fēng)險存在聯(lián)系，建立了實時事故風(fēng)險預(yù)測模型。模型計算結(jié)果顯示，長度較短的交織區(qū)的事故風(fēng)險較大，在仿真運行中也發(fā)現(xiàn)交織區(qū)區(qū)段在車流量較大時易產(chǎn)生排隊造成擁堵。所以，為提高交織區(qū)的安全性，應(yīng)首先從設(shè)計上避免易導(dǎo)致事故發(fā)生的因素。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種基于交通事故風(fēng)險仿真分析的高速公路交織區(qū)確定方法，該交織區(qū)確定方法利用交通流檢測設(shè)備獲取實時交通數(shù)據(jù)和環(huán)境氣象站獲取的天氣數(shù)據(jù)，建立實時事故預(yù)測模型和VISSIM仿真模型，對特定設(shè)計因素進行事故風(fēng)險分析，以達到減少交通事故的目的。

技術(shù)方案：本發(fā)明的基于交通事故風(fēng)險仿真分析的高速公路交織區(qū)確定方法，包括以下步驟：

步驟10)采集高速公路的實時交通流數(shù)據(jù)，獲取道路幾何數(shù)據(jù)和天氣檢測站中的天氣數(shù)據(jù)，所述實時交通流數(shù)據(jù)包括車流量、空間占有率和速度；

步驟20)根據(jù)實時交通流數(shù)據(jù)、道路幾何數(shù)據(jù)和天氣數(shù)據(jù)建立實時事故風(fēng)險預(yù)測模型，根據(jù)道路幾何數(shù)據(jù)、車流量和速度建立VISSIM仿真模型，所述車流量是指在設(shè)定時間段內(nèi)所選道路上測得的大車和小車的數(shù)量；

步驟30)用兩階段參數(shù)標定方法標定和校準仿真軟件中的參數(shù)：

第一階段參數(shù)標定：首先，按照以下方法逐個判斷VISSIM軟件中跟車和車道變換中的每一個參數(shù)是否需要標定：改變仿真軟件的跟車中任一個參數(shù)或車道變換中任一個參數(shù)的取值，以該參數(shù)在取值范圍內(nèi)的多個不同取值，分別運行VISSIM仿真模型，將其得到的速度分布與參數(shù)全為默認值時的速度分布進行比較，判斷是否有顯著不同，若是，則該參數(shù)是需要被標定的參數(shù)；否則進一步比較VISSIM仿真模型輸出的所有速度的平均值，若其變化趨勢能夠用冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)或多項式函數(shù)來擬合，則該參數(shù)也是需要被標定的，否則無需標定該參數(shù)；

然后，進行參數(shù)標定：以運行VISSIM仿真模型時段內(nèi)仿真速度與實測速度的絕對差之和為適應(yīng)度函數(shù)，以適應(yīng)度函數(shù)的最小值為計算目標，用遺傳算法或自適應(yīng)性算法計算對應(yīng)運行的VISSIM仿真模型中需標定參數(shù)的參數(shù)值，將該參數(shù)值賦值給VSSIM軟件中對應(yīng)的參數(shù)；

第二階段參數(shù)標定：首先，按照以下方法逐個判斷VISSIM軟件中跟車和車道變換中的每一個參數(shù)是否需要標定：改變仿真軟件的跟車中任一個參數(shù)或車道變換中任一個參數(shù)的取值，以該參數(shù)在取值范圍內(nèi)的多個不同的值，分別運行VISSIM仿真模型，將其得到的事故風(fēng)險分布與參數(shù)全為默認值時的交織區(qū)的事故風(fēng)險分布比較，判斷是否有顯著不同，若是，則該參數(shù)是要被標定的參數(shù)；否則進一步比較VISSIM仿真模型輸出的所有實時事故風(fēng)險的平均值，若其變化趨勢可用冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、多項式函數(shù)來擬合，則該參數(shù)也是需要被標定的，否則無需標定該參數(shù)；所述事故風(fēng)險值是由VISSIM仿真模型中的實時車速、占有率、車流量，道路幾何數(shù)據(jù)，以及默認為良好的天氣值代入步驟20)中建立的實時事故風(fēng)險預(yù)測模型中計算得到；

然后，進行參數(shù)標定：以運行VISSIM仿真模型時段內(nèi)仿真事故風(fēng)險與實際事故風(fēng)險的絕對差之和為適應(yīng)度函數(shù)，以適應(yīng)度函數(shù)的最小值為計算目標，用遺傳算法或自適應(yīng)性算法計算對應(yīng)運行的VISSIM仿真模型中需標定參數(shù)的參數(shù)值，將該參數(shù)值賦值給VSSIM軟件中對應(yīng)的參數(shù)；

步驟40)采用所述步驟30)標定的參數(shù)值，運行VISSIM仿真模型，判斷經(jīng)過兩階段標定了的VISSIM仿真模型中的速度和事故風(fēng)險與實際情況的差別是否符合精度要求，若符合，則將經(jīng)過步驟30)兩階段標定的參數(shù)值作為最終的標定結(jié)果，進入步驟50)；否則，按以下方式對步驟30)兩階段標定的參數(shù)值進行修正：以運行VISSIM仿真模型時段內(nèi)仿真速度與實測速度的絕對差之和為適應(yīng)度函數(shù)，以適應(yīng)度函數(shù)的最小值為計算目標，對步驟30)第一階段參數(shù)標定中判定為無需標定的參數(shù)，用遺傳算法或自適應(yīng)性算法計算對應(yīng)運行的VISSIM仿真模型中的參數(shù)值，將計算結(jié)果賦值給VISSIM軟件中對應(yīng)的參數(shù)；再以運行VISSIM仿真模型時段內(nèi)仿真事故風(fēng)險與實際事故風(fēng)險的絕對差之和為適應(yīng)度函數(shù)，以適應(yīng)度函數(shù)的最小值為計算目標，對步驟30)第二階段參數(shù)標定中判定為無需標定的參數(shù)，用遺傳算法或自適應(yīng)性算法計算對應(yīng)運行的VISSIM仿真模型中的參數(shù)值，將計算結(jié)果賦值給VISSIM軟件中對應(yīng)的參數(shù)，然后進入步驟50)；

步驟50)根據(jù)研究路段交織區(qū)的路面寬度和車道數(shù)，上下匝道的路面寬度和車道數(shù)，交織區(qū)上下游主線的路面寬度和車道數(shù)，以及當(dāng)?shù)赝寥朗欠襁m合填挖，設(shè)計多種可行的交織區(qū)型式，在所述步驟20)建立的VISSIM仿真模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)所述交織區(qū)型式，改變交織區(qū)的道路設(shè)計，從而得到含有每個新設(shè)計交織區(qū)型式的VISSIM仿真模型；

步驟60)進行控制變量實驗，確定交織區(qū)型式對事故風(fēng)險的影響：首先將經(jīng)步驟40)判斷符合精度要求或修正的參數(shù)值賦給VISSIM軟件中對應(yīng)的參數(shù)，運行步驟20)中建立的VISSIM仿真模型，用步驟20)中建立的實時事故風(fēng)險預(yù)測模型計算該VISSIM仿真模型中交織區(qū)的事故風(fēng)險；然后仍采用步驟40)判斷符合精度要求或修正的參數(shù)值，運行所述步驟50)中建立的含有各交織區(qū)型式的VISSIM仿真模型，用步驟20)中建立的實時事故風(fēng)險預(yù)測模型計算所述步驟50)中設(shè)計的各交織區(qū)的事故風(fēng)險；

步驟70)比較步驟60)中各VISSIM仿真模型中的交織區(qū)的事故風(fēng)險大小，將事故風(fēng)險最小的VISSIM仿真模型中的交織區(qū)型式作為最終確定的高速公路交織區(qū)。

進一步的，本發(fā)明方法中，步驟10)按照如下方式采集實時交通數(shù)據(jù)：

高速公路路段上，相鄰的兩個交通流檢測設(shè)備之間的距離為500米到1500米，相鄰的兩個環(huán)境氣象站之間的距離為5公里到15公里，且交通流檢測設(shè)備和環(huán)境氣象站均沿高速公路均勻布置；所述的交通流檢測設(shè)備為電磁感應(yīng)線圈或視頻交通流檢測設(shè)備；

所述道路幾何數(shù)據(jù)包括路面全寬、中央分隔帶寬度、路肩寬度、車道數(shù)和道路線形是否為曲線。

進一步的，本發(fā)明方法中，步驟30)的兩階段參數(shù)標定中，VISSIM軟件中的跟車和車道變換兩類參數(shù)具體如表1所示：

表1

進一步的，本發(fā)明方法中，步驟30)中，判斷速度分布是否顯著不同和實時事故風(fēng)險分布是否顯著不同均采用以下方法：

用F-檢驗判斷每兩組之間的速度或?qū)崟r事故風(fēng)險的方差在置信度水平下是否相同：若相同，則用假設(shè)方差相同的t-檢驗判斷兩組速度分布或?qū)崟r事故風(fēng)險分布在統(tǒng)計學(xué)上是否顯著不同；

若不同，則用假設(shè)方差不同的t-檢驗判斷兩組速度分布或?qū)崟r事故風(fēng)險分布在統(tǒng)計學(xué)上是否顯著不同。

進一步的，本發(fā)明方法中，步驟30)兩階段參數(shù)標定中，改變仿真軟件的跟車中任一個參數(shù)或車道變換中任一個參數(shù)的取值，是進行如下操作：

首先依據(jù)交通流參數(shù)與實際相符的原則確定參數(shù)的最大值和最小值，然后在這個范圍之間按照等差數(shù)列取10～20個數(shù)值，運行VISSIM模型前將這些數(shù)值賦值給對應(yīng)的參數(shù)，有多少個參數(shù)取值，則對該參數(shù)應(yīng)進行相應(yīng)數(shù)量的仿真運行。

進一步的，本發(fā)明方法中，步驟50)中，根據(jù)下式(1)判斷經(jīng)過兩階段標定了的VISSIM仿真模型中的速度和事故風(fēng)險是否符合精度要求：

若式(1)成立，則符合精度要求，否則不符合精度要求，其中α為精度，在0～1之間取值。

進一步的，本發(fā)明方法中，步驟50)中，交織區(qū)型式是指以根據(jù)車流交織特點定義的交織區(qū)構(gòu)造型式，以及交織區(qū)和連接道路的車道數(shù)；所述交織構(gòu)造型式包括以下三種：

A型交織構(gòu)造：兩股交織車流都需要至少變道一次才能實現(xiàn)行車目的，且這些變道行為都跨越同一條車道邊界線；根據(jù)匝道與主線車道數(shù)的分配，又分為以下兩類：(a)匝道交織/一側(cè)交織區(qū)，(b)有路拱線的大交織；

B類交織構(gòu)造：有一股交織車流無需變換車道即可實現(xiàn)交織目的，另一股則需變道至少一次，根據(jù)車道與匝道三角區(qū)的銜接關(guān)系又分為三類：(a)在出口三角區(qū)平衡的大交織，(b)在入口三角區(qū)匯合的大交織，(c)在入口三角區(qū)匯合并且在出口三角區(qū)車道平衡的大交織；

C類交織構(gòu)造：存在一股交織車流，至少需要變道聯(lián)系才能實現(xiàn)交織目的，該類構(gòu)造又分為兩種：(a)沒有車道平衡或匯合的大交織，(b)兩側(cè)交織。

進一步的，本發(fā)明方法中，步驟70)中，按如下方法比較各VISSIM仿真模型中的交織區(qū)的事故風(fēng)險大?。?/p>

計算交織區(qū)事故風(fēng)險的平均值和方差，若有平均值和方差均最小的方案，則該方案為事故風(fēng)險最小的方案；若不存在平均值和方差都最小的方案，則對平均值最小的方案1和方差最小的方案2，如果二者的交織區(qū)事故風(fēng)險平均值的差值在兩者平均值的1％以內(nèi)，選擇方差最小的方案，否則，選擇平均值小的方案。

進一步的，本發(fā)明方法中，步驟60)中，對不同交織區(qū)型式的仿真模型均只計算交織區(qū)的事故風(fēng)險值。這是因為交織區(qū)的上游路段沒有任何形式的改變，事故風(fēng)險值的變化不大，只存在系統(tǒng)誤差。交織區(qū)的道路設(shè)計完全改變，所以不管是道路數(shù)據(jù)還是交通流數(shù)據(jù)均有一定程度的改變，會引起事故風(fēng)險值的較大變化。交織區(qū)下游路段的交通流運行情況受交織區(qū)段內(nèi)交通流變化的影響，車流紊亂程度與上游連接的交織區(qū)的車輛運行情況正相關(guān)。因此，交織區(qū)部分的事故風(fēng)險值的大小可以衡量下游高速公路路段的事故風(fēng)險。

進一步的，本發(fā)明方法中，步驟70)中，比較不同交織區(qū)設(shè)計方案的仿真事故風(fēng)險大小，首先通過直方圖比較事故風(fēng)險隨時間的變化情況，相鄰時段內(nèi)的事故風(fēng)險值不應(yīng)差別太大，否則不能引起駕駛員的重視，失去了預(yù)測的意義；然后在數(shù)值上比較事故風(fēng)險的均值等統(tǒng)計指標。綜合前述兩點，按如下方法比較各VISSIM仿真模型中的交織區(qū)的事故風(fēng)險大?。?/p>

計算交織區(qū)事故風(fēng)險的平均值和方差，若有平均值和方差均最小的方案，則該方案為事故風(fēng)險最小的方案；若不存在平均值和方差都最小的方案，則對平均值最小的方案1和方差最小的方案2，如果二者的交織區(qū)事故風(fēng)險平均值的差值在兩者平均值的1％以內(nèi)，選擇方差最小的方案，否則，選擇平均值小的方案。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

1、與根據(jù)經(jīng)驗確定交織區(qū)型式的方式相比，本發(fā)明提供的設(shè)計方法以仿真實驗數(shù)據(jù)為分析依據(jù)，更加有效和可靠。因為傳統(tǒng)的按經(jīng)驗設(shè)計交織區(qū)型式，是依據(jù)已存在的類似的交織區(qū)對交通流運行效果影響的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，具有相對的穩(wěn)定性，但沒有針對特定的交織區(qū)，缺少個性。所以，本發(fā)明利用VISSIM仿真技術(shù)，是以特定交織區(qū)為分析對象，更具有針對性。

2、本發(fā)明提供的方法可作為HCM(highway capacity manual，美國高速公路通行能力手冊)中的分析程序的補充。HCM中是將交織區(qū)、匝道和基本路段組成的高速公路系統(tǒng)進行綜合分析，按系統(tǒng)需求和交通需求估計修正路段通行能力。輔以本發(fā)明中提供的方法，交織區(qū)設(shè)計考慮了與交通安全有關(guān)的設(shè)計因素。因此，這樣設(shè)計出來的交織區(qū)將不僅能滿足HCM分析程序中對通行能力的要求，還能從設(shè)計上提高交織區(qū)的安全性。

3、步驟30)中提出的兩階段參數(shù)標定方法，使VISSIM仿真高度還原道路上的交通流和事故風(fēng)險，為將仿真運用到實際交通安全的分析中提供了可行基礎(chǔ)。因為VISSIM軟件中的參數(shù)缺省值是按照軟件開發(fā)國選取的研究路段上的交通流情況確定的，與中國很多道路上的交通流情況都不相符，所以要進行步驟30)中第一階段參數(shù)標定，在VISSIM仿真模型中重現(xiàn)道路上交通流在時間和空間上的變化，這也是大部分工程實踐中都會標定的。本發(fā)明提供的方法中，不僅進行了常規(guī)的交通流的標定和校準，還提出了第二階段標定仿真事故風(fēng)險，使得VISSIM仿真模型對交通安全的分析更具有針對性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的交通流檢測設(shè)備和環(huán)境氣象站的布設(shè)示意圖。

圖2為本發(fā)明的流程框圖。

圖3為B(b)型交織區(qū)-原設(shè)計方案圖。

圖4為A型交織區(qū)-改造1示意圖。

圖5為B(c)型交織區(qū)-改造2示意圖。

圖6為改造方案1的事故風(fēng)險示意圖。

圖7為原交織區(qū)的事故風(fēng)險示意圖。

圖8為改造方案2的事故風(fēng)險示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和說明書附圖對本發(fā)明作進一步的說明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的基于交通事故風(fēng)險仿真分析的高速公路交織區(qū)確定方法，包括以下步驟：

步驟10)采集高速公路的實時交通流數(shù)據(jù)，獲取道路幾何數(shù)據(jù)和天氣檢測站中的天氣數(shù)據(jù)，所述實時交通流數(shù)據(jù)包括車流量、空間占有率和速度；進一步的，按如下方式采集實時交通流數(shù)據(jù)：

高速公路段上，相鄰的兩個交通流檢測設(shè)備之間距離為500米到1500米，相鄰的兩個環(huán)境氣象站之間距離為5公里到15公里，且交通流檢測設(shè)備和環(huán)境氣象站均沿高速公路均勻布置，所述的交通流檢測設(shè)備為電磁感應(yīng)線圈或視頻交通流檢測設(shè)備；所述道路幾何數(shù)據(jù)包括路面全寬、中央分隔帶寬度、路肩寬度、車道數(shù)和道路線形是否為曲線。

采集美國的880號州際公路自南向北方向(后文均簡稱為I-880N)全線199組感應(yīng)線圈和5個氣象監(jiān)測站某一天的交通流數(shù)據(jù)、道路幾何數(shù)據(jù)和天氣數(shù)據(jù)，作為建立實時事故風(fēng)險預(yù)測模型的數(shù)據(jù)資料；采集I-880N從起點始一段長47千米路段上6組主線線圈檢測器和4組匝道線圈檢測器中某一小時的交通流數(shù)據(jù)。1小時為VISSIM的最大仿真時長，因此建立VISSIM仿真模型的交通流數(shù)據(jù)只需采集1小時。道路資料包括道路全寬、中央分隔帶寬度、外路肩寬度、內(nèi)路肩寬度、車道數(shù)、是否為曲線線形、上下游兩相鄰檢測站之間的距離，交通流數(shù)據(jù)包括各車道每30秒的平均速度、平均占有率和平均流量。

步驟20)根據(jù)實時交通流數(shù)據(jù)、道路幾何數(shù)據(jù)和天氣數(shù)據(jù)建立實時事故風(fēng)險預(yù)測模型，根據(jù)道路幾何數(shù)據(jù)、車流量和速度建立VISSIM仿真模型，所述車流量是指在設(shè)定時間段內(nèi)所選道路上測得的大車和小車的數(shù)量；

根據(jù)I-880 N全線一天中的交通流數(shù)據(jù)建立的實時事故風(fēng)險預(yù)測模型如式(1)和式(2)所示：

g(x)＝0.074*DetOcc_u+0.06*SpdDev_u+0.05*SpdDev_d+0.119*OccDid_d+0.092

*AvgCnt_u-d+0.026*AvgOcc_u-d+0.886*Weather+1.057

*DetDist_u-d-0.049*Width_s-0.856*Width_o+0.508*Curve

-7.376 (1)

其中，P為某點某時發(fā)生事故的概率，式(1)中的變量含義如表1所示：

表2

步驟30)用兩階段參數(shù)標定方法校準仿真模型的參數(shù)；第一階段：每次實驗中只改變VISSIM跟車模型或車道變換中某一個參數(shù)的取值，其他參數(shù)保持默認值不變，運行后與缺省參數(shù)值時的速度分布比較，判斷是否有顯著不同，若是，則該參數(shù)是要被標定的參數(shù)；若速度分布相同，則應(yīng)進一步對該參數(shù)取一組值進行仿真運行，比較多取值情況下仿真平均速度的變化，若平均速度的大小始終為一常數(shù)或隨機變化，則該參數(shù)不是顯著影響速度分布的因素，否則該參數(shù)是需要標定的參數(shù)；找出所有影響車輛運行速度的變量后，以仿真速度與實測速度的差異最小為目標函數(shù)計算參數(shù)值；第二階段按第一階段中所述的方法同樣找出VISSIM跟車模型和車道變換中對仿真事故風(fēng)險有顯著影響的參數(shù)，以仿真事故風(fēng)險和實測數(shù)據(jù)得到的事故風(fēng)險差異最小為目標函數(shù)計算需標定參數(shù)的取值；仿真事故風(fēng)險值是由步驟20)中的實時事故風(fēng)險預(yù)測模型計算得到的，模型中的自變量是VISSIM仿真中的實時車速、占有率和車流量，以及道路幾何數(shù)據(jù)，為排除天氣因素的影響，模型中的天氣取值對應(yīng)的均為良好的天氣狀態(tài)。

步驟30)用兩階段參數(shù)標定方法標定和校準VISSIM軟件中的參數(shù)：

第一階段參數(shù)標定：首先，按照以下方法逐個判斷VISSIM軟件中跟車和車道變換中的每一個參數(shù)是否需要標定：改變仿真軟件的跟車中任一個參數(shù)或車道變換中任一個參數(shù)的取值，以該參數(shù)在取值范圍內(nèi)的多個不同取值，分別運行VISSIM仿真模型，將其得到的速度分布與參數(shù)全為默認值時的速度分布進行比較，判斷是否有顯著不同，若是，則該參數(shù)是需要被標定的參數(shù)；否則進一步比較VISSIM仿真模型輸出的所有速度的平均值，若其變化趨勢能夠用冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)或多項式函數(shù)來擬合，則該參數(shù)也是需要被標定的，否則無需標定該參數(shù)；

然后，進行參數(shù)標定：以運行VISSIM仿真模型時段內(nèi)仿真速度與實測速度的絕對差之和為適應(yīng)度函數(shù)，以適應(yīng)度函數(shù)的最小值為計算目標，用遺傳算法或自適應(yīng)性算法計算對應(yīng)運行的VISSIM仿真模型中需標定參數(shù)的參數(shù)值，將該參數(shù)值賦值給VSSIM軟件中對應(yīng)的參數(shù)；

在該實施例中，分別對高速公路(自由車道選擇)駕駛行為參數(shù)中的跟車、車道變換和橫向行為三大類中各參數(shù)(表1)進行控制變量實驗，用F-檢驗和t-檢驗分析仿真運行輸出的每30秒車輛速度和計算的事故風(fēng)險值，得出以下結(jié)果：

a、顯著影響車輛速度的參數(shù)有：CC4和CC5(跟車狀態(tài)閾值)、CC6(車速振動)、CC7(加速度波動幅度)、車道變換中的一般行為選擇方式；

b、采用遺傳算法計算參數(shù)取值，計算結(jié)果為：CC4＝-9，CC5＝9，CC6＝10.9，CC7＝4.5。

第二階段參數(shù)標定：首先，按照以下方法逐個判斷VISSIM軟件中跟車和車道變換中的每一個參數(shù)是否需要標定：改變仿真軟件的跟車中任一個參數(shù)或車道變換中任一個參數(shù)的取值，以該參數(shù)在取值范圍內(nèi)的多個不同的值，分別運行VISSIM仿真模型，將其得到的事故風(fēng)險分布與參數(shù)全為默認值時的交織區(qū)的事故風(fēng)險分布比較，判斷是否有顯著不同，若是，則該參數(shù)是要被標定的參數(shù)；否則進一步比較VISSIM仿真模型輸出的所有實時事故風(fēng)險的平均值，若其變化趨勢可用冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、多項式函數(shù)來擬合，則該參數(shù)也是需要被標定的，否則無需標定該參數(shù)；所述事故風(fēng)險值是由VISSIM仿真模型中的實時車速、占有率、車流量，道路幾何數(shù)據(jù)，以及默認為良好的天氣值代入步驟20)中建立的實時事故風(fēng)險預(yù)測模型中計算得到；

然后，進行參數(shù)標定：以運行VISSIM仿真模型時段內(nèi)仿真事故風(fēng)險與實際事故風(fēng)險的絕對差之和為適應(yīng)度函數(shù)，以適應(yīng)度函數(shù)的最小值為計算目標，用遺傳算法或自適應(yīng)性算法計算對應(yīng)運行的VISSIM仿真模型中需標定參數(shù)的參數(shù)值，將該參數(shù)值賦值給VSSIM軟件中對應(yīng)的參數(shù)；

該實施例中，分別對高速公路(自由車道選擇)駕駛行為參數(shù)中的跟車、車道變換和橫向行為三大類中各參數(shù)(表1)進行控制變量實驗，用F-檢驗和t-檢驗分析仿真運行輸出的每30秒車輛速度和計算的事故風(fēng)險值，得出以下結(jié)果：

顯著影響仿真事故風(fēng)險的參數(shù)有：車道變換中的一般行為選擇方式。一般行為選擇的取值只有自由車道選擇和右行規(guī)則兩種，所以可以直接選擇更符合實際駕駛情況的“自由車道選擇”。

步驟40)采用所述步驟30)標定的參數(shù)值，運行VISSIM仿真模型，判斷經(jīng)過兩階段標定了的VISSIM仿真模型中的速度和事故風(fēng)險與實際情況的差別是否符合精度要求，若符合，則將經(jīng)過步驟30)兩階段標定的參數(shù)值作為最終的標定結(jié)果，進入步驟50)；否則，以運行VISSIM仿真模型時段內(nèi)仿真速度與實測速度的絕對差之和為適應(yīng)度函數(shù)，以適應(yīng)度函數(shù)的最小值為計算目標，對步驟30)第一階段參數(shù)標定中判定為無需標定的參數(shù)，用遺傳算法或自適應(yīng)性算法計算對應(yīng)運行的VISSIM仿真模型中的參數(shù)值，將計算結(jié)果賦值給VISSIM軟件中對應(yīng)的參數(shù)；再以運行VISSIM仿真模型時段內(nèi)仿真事故風(fēng)險與實際事故風(fēng)險的絕對差之和為適應(yīng)度函數(shù)，以適應(yīng)度函數(shù)的最小值為計算目標，對步驟30)第二階段參數(shù)標定中判定為無需標定的參數(shù)，用遺傳算法或自適應(yīng)性算法計算對應(yīng)運行的VISSIM仿真模型中的參數(shù)值，將計算結(jié)果賦值給VISSIM軟件中對應(yīng)的參數(shù)，然后進入步驟50)；

在該實施例中，步驟30)標定的結(jié)果符合研究的精度要求。

步驟50)根據(jù)研究路段交織區(qū)的路面寬度和車道數(shù)，上下匝道的路面寬度和車道數(shù)，交織區(qū)上下游主線的路面寬度和車道數(shù)，以及當(dāng)?shù)赝寥朗欠襁m合填挖，設(shè)計多種可行的交織區(qū)型式，在所述步驟20)建立的VISSIM仿真模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)所述交織區(qū)型式，改變交織區(qū)的道路設(shè)計，從而得到含有每個新設(shè)計交織區(qū)型式的VISSIM仿真模型；

進一步的，交織區(qū)型式是指以根據(jù)車流交織特點定義的交織區(qū)構(gòu)造型式，以及交織區(qū)和連接道路的車道數(shù)；所述交織構(gòu)造型式包括以下三種：

A型交織構(gòu)造：兩股交織車流都需要至少變道一次才能實現(xiàn)行車目的，且這些變道行為都跨越同一條車道邊界線；根據(jù)匝道與主線車道數(shù)的分配，又分為以下兩類：(a)匝道交織/一側(cè)交織區(qū)，(b)有路拱線的大交織；

B類交織構(gòu)造：有一股交織車流無需變換車道即可實現(xiàn)交織目的，另一股則需變道至少一次，根據(jù)車道與匝道三角區(qū)的銜接關(guān)系又分為三類：(a)在出口三角區(qū)平衡的大交織，(b)在入口三角區(qū)匯合的大交織，(c)在入口三角區(qū)匯合并且在出口三角區(qū)車道平衡的大交織；

C類交織構(gòu)造：存在一股交織車流，至少需要變道聯(lián)系才能實現(xiàn)交織目的，該類構(gòu)造又分為兩種：(a)沒有車道平衡或匯合的大交織，(b)兩側(cè)交織。

在該實例中，可行的交織區(qū)型式如圖3至圖5所示，其中圖3為現(xiàn)有設(shè)計方案，B(b)型交織區(qū)，圖4為第一種改造方案，A型交織區(qū)，圖5為第二種改造方案，B(c)型交織區(qū)。

步驟60)進行控制變量實驗，確定交織區(qū)型式對事故風(fēng)險的影響：首先將經(jīng)步驟40)判斷符合精度要求或修正的參數(shù)值賦給VISSIM軟件中對應(yīng)的參數(shù)，運行步驟20)中建立的VISSIM仿真模型，用步驟20)中建立的實時事故風(fēng)險預(yù)測模型計算該VISSIM仿真模型中交織區(qū)的事故風(fēng)險；然后仍采用步驟40)判斷符合精度要求或修正的參數(shù)值，運行所述步驟50)中建立的含有各交織區(qū)型式的VISSIM仿真模型，用步驟20)中建立的實時事故風(fēng)險預(yù)測模型計算所述步驟50)中設(shè)計的各交織區(qū)的事故風(fēng)險；

在本實例中，步驟50)中所述三種方案的交織區(qū)的事故風(fēng)險分布如圖6-圖8所示，其中圖6為改造方案1的示意圖，圖7為原交織區(qū)的事故風(fēng)險示意圖，圖8為改造方案2的事故風(fēng)險示意圖。

步驟70)比較步驟60)中各VISSIM仿真模型中的交織區(qū)的事故風(fēng)險大小，將事故風(fēng)險最小的VISSIM仿真模型中的交織區(qū)型式作為最終確定的高速公路交織區(qū)。

三種可選交織區(qū)方案分別是A型交織區(qū)(改造)、B(1)型交織區(qū)(原方案)和B(2)型出入口三角區(qū)交織區(qū)(改造)。從三種交織區(qū)的事故風(fēng)險結(jié)果圖中(即圖6-圖8)的數(shù)值大小，易得出結(jié)論：事故風(fēng)險：B(c)＞B(b)＞A。因此，該路段若是在大部分時間都是此種交通流狀態(tài)，在道路改建時應(yīng)將這一交織區(qū)改為A型。

本發(fā)明的提供的基于交通事故風(fēng)險仿真的高速公路交織區(qū)安全設(shè)計方法通過計算不同設(shè)計方案的仿真事故風(fēng)險大小，能夠有效地提高交織區(qū)設(shè)計的安全性。本發(fā)明的方法具有實際的工程運用價值。

上述實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和等同替換，這些對本發(fā)明權(quán)利要求進行改進和等同替換后的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護范圍。