路网交通事故动态分析及预警方法研究

摘要

道路交通事故对经济社会和人民生活的影响巨大，特别是近年来随着机动车保有量的急剧增长，交通需求与供给的矛盾日益突出，交通事故与交通拥堵和交通污染一起成为当代社会的顽疾，且愈加恶化。现有的交通事故分析主要停留在静态分析层面，难以全面客观地反映交通事故过程、发展趋势特点及影响因素，对相关变量在一定时间过程中的变动，以及这些变量在变动过程中的相互影响和彼此制约的关系考虑还不充分。为提高交通事故预防与措施的有效性，开展道路交通事故动态分析尤为重要。
　　本文在吸收和借鉴国内外交通事故分析及预警方面研究成果的基础上，以动态分析为主线，针对城市干道网(城市快速路、主干路和次干路)和干线公路网(国道和省道)的交通事故，采用宏观与微观结合的方法，系统研究交通事故动态分析及预警问题，旨在通过对相关理论与方法的研究，为我国交通事故分析、交通事故预防及安全改善等提供一定的理论依据和决策参考。
　　在路网分析范围界定及其特性分析的基础上，结合经济学和统计学理论，提出了动态分析的概念、指标及方法，比较了动态分析与静态分析的异同点；通过对交通事故特性的分析，提出了交通事故分析的方法及层次结构；基于动态分析和交通事故分析理论，结合交通事故动态分析的需求，提出了交通事故动态分析的对象及研究内容，构建了交通事故动态分析的框架结构。
　　将交通事故动态分析指标分为水平指标、速度指标和变动指标三类，给出了各动态分析指标含义，提取了用于事故分布规律研究的动态分析指标；在建立交通事故时间数列基础上，对交通事故绝对数分布和平均数时间分布规律进行了动态分析；提取了交通事故空间属性数据，基于GIS平台分析了交通事故总体和高峰时段的空间分布规律；构建了交通事故形态分布的量化指标，应用动态分析指标对事故形态分布及关联分布规律进行了动态分析。
　　对交通事故成因的层次进行了分析，提出了宏观成因的灵敏度分析法，对影响交通事故的显著性宏观成因进行了动态分析；针对单起交通事故和事故多发点的微观成因，分别提出了故障树分析法和贝叶斯网分析法；构建了交通事故直接成因和关联成因的量化指标，采取层次标度法和事故成因比例指标，建立了交通事故直接成因与关联成因的量化分析模型，分析了事故直接成因与关联成因的关系，对事故成因的变化过程及特征进行了动态分析。
　　在历史交通事故数据序列分析的基础上，构建了基于单因素的灰色Verhulst动态分析模型和基于多因素的多元回归分析模型，选取Verhulst动态分析模型对交通事故死亡人数的变化趋势进行了动态分析；在对交通事故趋势特征分析基础上，构建了路段和交叉口交通事故趋势预测的改进BP神经网络模型，在对模型进行标定的基础上，实现了基于GIS的交通事故的分布特征分析；从路网潜在事故风险角度出发，建立了基于经验贝叶斯的交通事故概率预测模型，采用事故概率指标对交通事故趋势进行了动态分析。
　　为了应用交通事故动态分析研究成果，采用路网交通事故分布规律、路网交通事故成因和路网交通事故变化趋势等三个方面的动态分析指标，构建了路网交通事故预警的指标体系，给出预警指标的评价值域；建立了用于事故预警警度计算的两层次模糊综合评价模型；在事故预警信号等级划分的基础上，提出预警级别评判、触发、确认和处置的流程；应用黑龙江省干线公路网和301国道的事故数据，对交通事故宏观和微观预警进行了应用案例分析，生成了交通事故预警信号动态变化图。

目录

路网交通事故动态分析及预警方法研究

TRAFFIC ACCIDENT DYNAMIC ANALYSIS AND WARNING METHOD OF ROAD NETWORK

摘 要

Abstract

目 录

Contents

第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.1.1 课题来源

1.1.2 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状及评述

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.2.3 研究现状评述

1.3 论文的主要研究内容

1.4 论文研究的技术路线

第2章 路网交通事故动态分析理论基础

2.1 路网的界定及其特性分析

2.1.1 路网范围界定

2.1.2 路网构成比例

2.1.3 路网结构特点

2.2 动态分析的概念界定

2.2.1 动态分析的定义

2.2.2 动态分析指标及方法

2.2.3 动态分析与静态分析的对比

2.3 交通事故分析理论内涵

2.3.1 交通事故的特性分析

2.3.2 交通事故分析的方法

2.3.3 交通事故分析的层次

2.4 交通事故动态分析框架结构

2.4.1 交通事故动态分析的需求

2.4.2 交通事故动态分析对象及内容

2.4.3 交通事故动态分析框架

2.5 本章小结

第3章 路网交通事故分布规律动态分析

3.1 交通事故动态分析指标

3.1.1 指标参数分类

3.1.2 指标选取原则

3.1.3 指标参数选取

3.2 交通事故时间分布

3.2.1 交通事故的时间数列

3.2.2 交通事故绝对数时间分布

3.2.3 交通事故平均数时间分布

3.3 交通事故空间分布

3.3.1 交通事故空间属性数据

3.3.2 交通事故的总体空间分布

3.3.3 交通事故高峰时段空间分布

3.4 交通事故形态分布

3.4.1 事故形态分类方法

3.4.2 事故形态时间分布

3.4.3 事故形态关联分布

3.5 本章小结

第4章 路网交通事故成因动态分析

4.1 交通事故成因分析层次

4.2交通事故宏观成因分析

4.2.1 交通事故宏观成因构成

4.2.2 宏观成因的灵敏度分析法

4.2.3 案例应用分析

4.3 交通事故微观成因分析

4.3.1 单起交通事故成因分析

4.3.2 事故多发点成因分析

4.3.3 微观成因的对比分析

4.4 交通事故成因综合分析

4.4.1 交通事故直接成因分析

4.4.2 交通事故关联成因分析

4.4.3 案例应用分析

4.5 本章小结

第5章 路网交通事故变化趋势动态分析

5.1 基于时间序列的交通事故变化趋势分析

5.1.1 基于单因素的事故时间序列分析

5.1.2 基于多因素的事故时间序列分析

5.1.3 对比分析

5.2 基于空间分布的交通事故变化趋势分析

5.2.1 分析模型的选择

5.2.2 改进的BP神经网络模型

5.2.3 模型的标定及验证

5.2.4 交通事故趋势空间分布特征

5.3 基于概率预测的交通事故变化趋势分析

5.3.1 分析模型的构建流程

5.3.2 基于EB的事故概率预测模型

5.3.3 应用案例分析

5.4 本章小结

第6章 路网交通事故预警方法研究

6.1 基于事故动态分析的预警指标体系

6.1.1 预警与事故动态分析的关系

6.1.2 预警指标体系的构建

6.1.3 预警指标评价值域

6.2 交通事故预警警度计算模型

6.2.1 模型构建流程

6.2.2 预警指标权重的确定

6.2.3 预警警度的计算

6.3 交通事故预警级别的评判

6.3.1 预警信号的等级划分

6.3.2 预警级别的确定与处置

6.4 交通事故预警案例分析

6.4.1 数据的收集与处理

6.4.2 交通事故宏观预警

6.4.3 交通事故微观预警

6.5 本章小结

结 论

参考文献

附 录

攻读博士学位期间发表的论文及其它成果

哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明

致 谢

个人简历