技术特征：
1.一种基于非完全弹性碰撞理论的交通单元安全评价方法，其特征在于，所述交通单元安全评价方法包括如下步骤：(1)以某一路段或交叉口作为交通单元，针对所述交通单元中的直线交通冲突，在时间接近性指标中筛选应对冲突点位置移动性的直线交通冲突危险性指标，即ttc；针对所述交通单元中的非直线交通冲突，构建应对冲突的不确定性、综合反映冲突点到达前后车辆接近性的非直线交通冲突危险性指标，即t2&pet联合指标；(2)综合运用非弹性碰撞理论，考虑汽车的制动特性，建立直线交通冲突下一维非完全弹性碰撞模型、非直线交通冲突下六自由度二维非完全弹性碰撞模型，从而构建反映预期碰撞前、后塑性变形能的交通冲突严重性指标，即扩展δe；(3)采集交通单元的冲突数据与历史事故数据，计算指标在不同参数下识别交通单元的冲突危险性与严重性，及同地点的实际事故率与实际事故严重度；(4)采用皮尔逊、斯皮尔曼相关性分析，比较冲突危险性与实际事故率的相关程度、冲突严重性与实际事故严重度的相关程度，确定危险性指标ttc的最佳阈值和严重性指标的最佳参数，从而最终确定交通单元的冲突危险性与严重性。2.根据权利要求1所述的一种基于非完全弹性碰撞理论的交通单元安全评价方法，其特征在于：利用式(1)-式(3)得到步骤(1)中所述直线交通冲突的危险性指标ttc：式(3)得到步骤(1)中所述直线交通冲突的危险性指标ttc：式(3)得到步骤(1)中所述直线交通冲突的危险性指标ttc：式(1)中，ttc
追尾
表示追尾冲突下至少一车未到达冲突点时两车在时间上的接近程度，l
12
为前车车尾与后车车头的空间距离，v1、v2分别表示当前时刻的两车速度；式(2)中，ttc
正向
表示正向冲突下至少一车未到达冲突点时两车在时间上的接近程度，l
′
12
为两车车头的空间距离；式(3)中，y
直线
表示两车交互行为是否是交通冲突，ttc
*
表示接近程度ttc的阈值。3.根据权利要求1所述的一种基于非完全弹性碰撞理论的交通单元安全评价方法，其特征在于：利用式(4)-式(6)构建步骤(1)中所述非直线交通冲突的t2&pet联合指标：pet＝t
10-t
20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)式(4)中，t2表示非直线交通冲突下，至少一车未到达冲突点时两车在时间上的接近程
度，d1、d2分别表示第1辆车车头、第2辆车车头与冲突点的距离；式(5)中，pet表示非直线交通冲突下，两车均已到达冲突点后两车在时间上的接近程度，t
10
表示第1辆车车尾离开冲突点的时刻，t
20
表示第2辆车车头到达冲突点的时刻；式(6)中，y
非直线
表示两车交互行为是否是交通冲突；t
2*
表示接近程度t2的阈值，pet*表示接近程度pet的阈值。4.根据权利要求1所述的一种基于非完全弹性碰撞理论的交通单元安全评价方法，其特征在于：利用式(7)-式(9)建立步骤(2)中所述直线交通冲突下的一维非完全弹性碰撞模型：m1v
10
+m2v
20
＝m1v
11
+m2v
21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)(7)式(7)中，m1、m2分别表示第1辆车、第2辆车的质量，v
10
、v
20
分别表示预期碰撞前第1辆车、第2辆车的车速，v
11
、v
21
分别表示预期碰撞后的1车、2车的车速；式(8)与(9)中，e为非完全弹性碰撞中的恢复系数，并有：式(10)中，k1、k2、c1为拟合常数，v
e
为相对有效碰撞速度。5.根据权利要求1所述的一种基于非完全弹性碰撞理论的交通单元安全评价方法，其特征在于：利用式(11)建立步骤(2)中所述非直线交通冲突下的六自由度二维非完全弹性碰撞模型：式(11)中，下标n和τ表示碰撞点所在平面的法线方向和切线方向，v
10n
、v
20n
分别表示第1辆车、第2辆车预期碰撞前速度的法向分量，v
11n
、v
21n
分别表示第1辆车、第2辆车预期碰撞后速度的法向分量，v
10τ
、v
20τ
分别表示第1辆车、第2辆车预期碰撞前速度的切向分量，v
11τ
、v
21τ
分别表示第1辆车、第2辆车预期碰撞后速度的切向分量，l
1n
、l
2n
分别表示预期碰撞点k相对第1辆车质心o1、第2辆车质心o2的法向坐标，l
1τ
、l
2τ
分别表示预期碰撞点k相对第1辆车质心o1、第2辆车质心o2的切向坐标，j1、j2分别表示第1辆车、第2辆车绕预期碰撞点的转动惯量，ω
10
、ω
20
分别表示第1辆车、第2辆车预期碰撞前绕质心转动的角速度，ω
11
、ω
21
分别
表示第1辆车、第2辆车预期碰撞后绕质心转动的角速度，k为法向恢复系数，μ为切向摩擦系数，并有：数，并有：式(12)中，c2为拟合常数，v
n
是两车预期碰撞前法向速度差的平均值；式(13)中，α1、α2、ε为拟合常数，r
gi
为完全塑性变形下车辆冲量的切向分量和法向分量比值。6.根据权利要求1所述的一种基于非完全弹性碰撞理论的交通单元安全评价方法，其特征在于：利用式(14)构建步骤(2)中的交通冲突严重性指标：式(14)中，扩展δe表示预期碰撞前、后两车的动能损失值，并有：式(14)中，扩展δe表示预期碰撞前、后两车的动能损失值，并有：式(15)中，v1分别表示两车最为接近时的第1辆车车速，a1为第1辆车到达冲突点前的制动减速度，t为预期碰撞前的减速时间；式(16)中，v2分别表示两车最为接近时的第2辆车车速，a2为第2辆车到达冲突点前的制动减速度。7.根据权利要求1所述的一种基于非完全弹性碰撞理论的交通单元安全评价方法，其特征在于，所述步骤(3)包括如下步骤：(31)采集交通单元的冲突数据与历史事故数据：步骤31-1：获取交通监控视频，并运用小尺寸靶标组合的方法进行视频标定，得到标定后的两车距离；获取标定后的两车运动状态数据、基本冲突数据与基本事故数据；步骤31-2：依据两车的外形尺寸，划分车辆类型，并获取两车质量、惯性半径、制动减速度四分位值等参数；(32)计算指标在不同参数下识别交通单元的冲突危险性与严重性：步骤32-1：在危险性指标ttc和t2&pet的不同阈值下，识别两车的交互事件是否为直线或非直线交通冲突，若为交通冲突，则利用式(17)计算交通单元的冲突危险性，即冲突事件的发生率r：式(17)中，n1为交通单元采集时间内的交通冲突事件总和，q1为交通单元采集时间内每
小时的交通流量总和，l为交通单元的长度；步骤32-2：计算单个交通冲突事件在制动减速度四分位值下的扩展δe
i
，从而利用式(18)计算交通单元的冲突严重性，即所有冲突的动能损失率s：(33)计算同地点的实际事故率与实际事故严重度：步骤33-1：利用式(19)计算交通单元的历史事故率a
n
：式(19)中，n2为交通单元的历史事故总和，q2为交通单元的年平均小时交通量；步骤33-2：利用式(20)计算交通单元的历史事故严重度a
s
：式(20)中，m表示交通单元的事故等效财产损失总和。
技术总结
本发明公开了一种基于非完全弹性碰撞理论的交通单元安全评价方法，包括：1、选取合适的直线冲突危险性指标，构建非直线冲突危险性指标；2、根据非完全弹性碰撞理论，建立直线冲突下一维碰撞模型、非直线冲突下二维碰撞模型，并基于以上模型构建冲突严重性指标扩展；3、计算上述指标在不同参数下识别交通单元的冲突危险性与严重性，采集同地点的事故率与事故严重度；4、选取指标的最佳参数，并评价交通单元安全水平。本发明能精准描述车辆到达冲突点之前与之后的危险性，并能准确表征碰撞回弹阶段车辆形变的恢复对冲突严重性评价结果的影响，提高冲突危险性指标、冲突严重性指标的评价精度，从而提升交通单元安全评价的准确性。性。性。
技术研发人员：陈一锴 卞钰洁 陶正彬 段睿 代高乐 翁逸凡 黄铭枫 王金傲
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2022.01.10
技术公布日：2022/4/22