两相位交叉口直左冲突影响因素分析方法及系统

本发明涉及一种两相位交叉口直左冲突影响因素分析方法及系统技术，属于城市道路交通安全管理。

背景技术：

1、交通冲突作为事前安全评价指标，在未发生事故之前，即可进行采集、观测，并利用采集得到的冲突数对交叉口的安全水平进行评价。在城市道路中，两相位交叉口未设置专用左转相位，直行车流和左转车流易产生冲突，对交通安全造成较大隐患，是道路治理的重点。目前的研究主要是采集单位时间内冲突数，以冲突数作为指标评价设施的安全性能，忽略了交通冲突的产生机理，未能针对特定冲突类型开展交通冲突影响因素的分析，从而难以找到道路安全治理的重点因素，难以通过调整道路设施参数，达到降低交通冲突、提升交通安全性能的目的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种两相位交叉口直左冲突影响因素分析方法及系统，以解决现有技术中缺少对直左冲突影响因素分析，无法通过定量的参数调整降低冲突、提升交通安全性能的问题。

2、为实现上述目的，本发明的第一方面提出一种两相位交叉口直左冲突影响因素分析方法，通过以下步骤s1至步骤s5构建交通冲突影响因素模型，分析各因素的影响程度，通过调整参数提升安全水平：

3、步骤s1、在城市道路范围内选取两相位交叉口，通过视频采集交叉口流量、交通设计及交通信号控制等信息，通过视频识别技术按照不同时间间隔提取交通冲突数据，根据不同交叉口特征，建立冲突数、流量对应集合组，以及交通设计、交通信号控制集合组。

4、步骤s2、根据不同时间间隔下，根据冲突数、流量集合组对应关系，分析不同流量特性下的直左冲突分布特征，采用拟合优度方法，确定拟合程度最优的类型作为直左冲突频次分布类型。

5、步骤s3、基于各两相位交叉口采集数据，将影响因素分为连续型变量和离散型变量，并确定连续型变量的建模形式以及离散型变量的取值范围。基于直左冲突分布特征和直左冲突频次分布类型，建立直左冲突频次与交叉口交通流量、交通设计、交通信号控制等影响因素之间的关系模型。

6、步骤s4、对s3得到的影响因素之间的关系模型进行模型拟合验证，采用累积残差分析方法，确定残差限值，绘制残差曲线，观测残差曲线波动情况及限值满足情况，以确定模型的检验精度。

7、步骤s5、采用灵敏度分析方法，分析各因素对冲突产生的影响程度，通过优化交通标志标线、安全设施设置、优化信号方案等，降低交通冲突产生频次，提升两相位交叉口安全性能。

8、优选地，所述步骤s1中所述的不同时间间隔，包括5min、15min、30min。

9、优选地，所述步骤s2中拟合优度方法，包括泊松分布、负二项分布、正态分布检验，应用实际冲突的平均值、方差，拟合三种分布，选取拟合最优情况。

10、优选地，所述步骤s3中所述的连续型变量和离散型变量，连续型变量包括直行交通量t、左转交通量l、左转弯半径rl、左转相位有效绿灯时长g。直行交通量t、左转交通量l以对数形式lnt、lnl进行建模。离散型变量包括车道类型r、中央分隔带类型s、左转导向线类型m。

11、基于直左冲突频次分布特征，根据以下公式，建立直左冲突频次cf与上述影响因素变量间的关系模型。

12、cf＝a0×exp(a1 lnt+a2lnl+a3×r+a4×s+a5×m+a6×rl+a7g)

13、其中，ai(i＝0,……,n，n代表变量的个数)代表各影响因素的拟合系数。

14、优选地，所述步骤s4中累积残差分析方法，计算残差值σ(n)和残差限值σ*(n)，根据下式计算：

15、

16、

17、其中，σ2(n)代表样本集合中1到n个冲突预测值y与观测值的残差平方和；n代表步骤s1中的集合组数。

18、优选地，所述步骤s5中灵敏度分析方法，包括趋势影响分析及影响程度分析，由影响因素变量系数的正负可知相关影响因素是正相关或是负相关；在其他影响因素不变的条件下，由系数绝对值大小可知影响程度的大小。

19、本发明公开的第二方面还提出一种两相位交叉口直左冲突影响因素分析系统，包括用于采集基础信息的模块、用于建立影响因素分析模型的模块、以及用于分析影响因素影响程度的模块；

20、用于采集基础信息的模块包括：

21、用于在城市道路范围内选取两相位交叉口，通过视频采集交叉口流量、交通设计及交通信号控制等信息，通过视频识别技术按照不同时间间隔提取交通冲突数据，在不同交叉口，建立冲突数、流量对应集合组，以及交通设计、交通信号控制集合组的模块。

22、用于在不同时间间隔下，将流量按照高、中、低进行分类，根据冲突数、流量集合组对应关系，分析不同流量特性下的交通冲突分布特征，采用拟合优度方法，确定直左冲突频次分布类型的模块。

23、用于建立影响因素分析模型的模块包括：

24、用于在各两相位交叉口采集数据，将影响因素分为连续型变量和离散型变量，并确定连续型变量的建模形式以及离散型变量的取值范围。基于直左冲突分布特征，建立直左冲突与交通流量、交通设计、交通控制等参数之间的关系模型的模块。

25、对影响因素分析模型进行模型拟合验证，采用累积残差分析方法，确定残差限值，绘制残差曲线，观测残差曲线波动情况及限值满足情况，以确定模型的检验精度的模块。

26、用于分析影响因素影响程度的模块包括：

27、用于采用灵敏度分析方法，分析各因素对冲突产生的影响程度，通过优化交通标志标线、安全设施设置、优化信号方案等，降低交通冲突产生频次，提升两相位交叉口安全性能的模块。

28、本发明的有益效果：

29、1.本发明针对两相位直左冲突影响因素进行研究，对交叉口流量、交通设计及交通信号控制等影响因素进行采集，建立影响因素分析模型，克服了以往研究缺少针对具体冲突类型的建模分析，且对冲突的影响因素挖掘不够的缺陷，同时，采用灵敏度分析方法，对各影响因素的影响程度进行定量分析，克服了现有研究对影响因素缺少定量分析方法，无法通过调整相关影响因素以降低交通冲突、提升安全性的不足。

30、2.本发明针对两相位直左冲突影响因素进行研究，对交叉口流量、交通设计及交通信号控制等影响因素进行采集，建立影响因素分析模型，克服了以往研究缺少针对具体冲突类型的建模分析，且对冲突的影响因素挖掘不够的缺陷，同时，采用灵敏度分析方法，对各影响因素的影响程度进行定量分析，克服了现有研究对影响因素缺少定量分析方法，无法通过调整相关影响因素以降低交通冲突、提升安全性的不足。本发明通过影响因素分析方法及系统，能够将实际交叉口参数带入影响因素分析模型，得到各影响因素对冲突的影响程度，通过定量调整影响参数，可降低交通冲突发生数量，达到提升交通安全的目标。

技术特征：

1.两相位交叉口直左冲突影响因素分析方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的两相位交叉口直左冲突影响因素分析方法，其特征在于，所述s1中不同时间间隔，包括5min、15min、30min。

3.根据权利要求1所述的两相位交叉口直左冲突影响因素分析方法，其特征在于，所述s2中拟合优度方法，，应用实际冲突的平均值、方差，拟合高、中、低流量下三种分布，5min时间间隔，在低、中流量下冲突频次符合负二项分布，高流量下冲突频次符合泊松分布；30min时间间隔，低流量下冲突频次符合负二项分布，中、高流量下冲突频次符合正态分布。15min时间间隔，在高、中、低流量下冲突频次均符合负二项分布，作为拟合程度最优的类型。

4.根据权利要求1所述的两相位交叉口直左冲突影响因素分析方法，其特征在于，所述s3中，所述连续型变量包括直行交通流量t、左转交通流量l、左转弯半径rl、左转相位有效绿灯时长g，其中直行交通量t和左转交通量l以对数形式lnt、lnl进行建模；所述离散型变量包括车道类型r、中央分隔带类型s、左转导向线类型m；

5.根据权利要求4所述的两相位交叉口直左冲突影响因素分析方法，其特征在于，所述离散型变量的取值范围具体设计如下：

6.根据权利要求5所述的两相位交叉口直左冲突影响因素分析方法，其特征在于，根据步骤2中确定的拟合程度最优类型时，所述直左冲突频次与影响因素变量间的关系模型具体设计如下：

7.根据权利要求1所述的两相位交叉口直左冲突影响因素分析方法，其特征在于，所述步骤s4中累积残差分析方法的残差值σ(n)和残差限值σ*(n)，根据下式计算：

8.根据权利要求1所述的两相位交叉口直左冲突影响因素分析方法，其特征在于，s5中的灵敏度分析方法，包括趋势影响分析及影响程度分析，由影响因素变量系数的正负可知相关影响因素是正相关或是负相关；在其他影响因素不变的条件下，由系数绝对值大小可知影响程度的大小。

9.根据权利要求8所述的两相位交叉口直左冲突影响因素分析方法，其特征在于，所述s5的具体分析如下：

10.两相位交叉口直左冲突影响因素分析系统，其特征在于，包括：用于采集基础信息的模块、用于建立影响因素分析模型的模块、以及用于分析影响因素影响程度的模块；

技术总结
本发明公开了一种两相位交叉口直左冲突影响因素分析方法及系统，包括采集一定时间段内交通冲突数、交通流量、交叉口信号控制及交通设计等数据，对直左冲突频次分布进行分析，基于分布特征，建立直左交通冲突频次与交通量、交通设计及交通信号控制等影响因素之间的关系模型，采用累积残差法分析模型检验精度，采用灵敏度分析方法定量分析各影响因素对交通冲突的影响程度，通过定量调整影响因素精准提升交叉口安全性能。通过本发明，将实际交叉口参数带入模型，可获得直左冲突数，通过调整影响参数，可降低冲突发生数量，达到提升交通安全的目标。

技术研发人员：刘擎超,张鑫,孔德文,张来玉,王瑞海,陈思齐
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：
技术公布日：2025/3/3