车路联网环境下山区高速公路非均衡交通流安全状态协同演进建模及仿真研究

Due to unbalanced characteristics of traffic flow in mountainous freeway, complexity of driving environments and driver behavior pattern, traffic accidents occur increasingly. How to improve freeway safety in mountainous areas has become one of the toughest problems solved urgently in traffic system. Firstly, based on theory of multi-information fusion, our project proposed reveals the unbalanced distribution characteristics of traffic flow in mountainous freeway. And internal mechanism of inducing of the the distribution characteristics is discovered. Then affecting factors of safty states involved in traffic flow in mountainous freeway are detected in our work. Secondly, sub-models related to the unbalanced characteristics and driver-vehicle-freeway- environment system are established. Combining simulation system for the distribution characteristics is developed. And then, evolution model between cooperation and competition between vehicles in the traffic flow is constructed using Synergetics theory. Moveover, probability of accidents are quantified using evaluation model of collision and accidents probability model of occurrence. Finally, synergetics controlling strategies in traffic safety for mountainous freeway are generated and exploratory research in application to technology of road-vehicle network for mountainous freeway safety is performed. The research achievements will apply to dynamic safety evaluation and active safety technology in mountainous freeway. It has a vital significance in enriching the traffic safety theory, improving the driving safety and accident prevention.

山区高速公路交通安全受交通流非均衡性、驾驶环境复杂性、驾驶员特性等影响，导致交通事故频发。如何提高山区高速公路交通安全水平成为亟待解决的交通难题之一。 项目以多源信息融合理论为基础，揭示山区高速公路交通流的非均衡分布特性，研究诱发非均衡特性交通流的内部机理，寻找影响山区高速公路交通流安全状态的致因；研究人、车、路（环境）系统与山区高速公路非均衡交通流安全的关系子模型，集成建立山区高速公路交通流非均衡特性的联合仿真系统。应用协同学等理论对山区高速公路非均衡交通流内车辆间的竞争、协作的演进过程进行协同建模。结合车辆碰撞评估模型和事故发生概率模型，量化山区高速公路交通事故发生的概率，最终生成山区高速公路交通安全协同控制策略，并就车路联网技术在山区高速公路的应用展开探索性研究。 研究成果可应用于山区高速公路交通安全评估和主动安全预警，对丰富交通安全理论、提高公路行车安全和事故防控能力具有重要意义。

山区高速公路交通安全受交通流非均衡性、驾驶环境复杂性、驾驶员特性等影响，导致交通事故频发。本项目以多源信息融合理论为基础，揭示山区高速公路交通流的非均衡分布特性，研究诱发非均衡特性交通流的内部机理，寻找影响山区高速公路交通流安全状态的致因；研究道路交通系统与山区高速公路安全的关系子模型，建立集成山区高速公路交通流非均衡特性的联合仿真系统；应用协同学等理论对山区高速公路非均衡交通流内车辆间的竞争、协作的演进过程进行协同建模；结合车辆碰撞评估模型和事故发生概率模型，量化山区高速公路交通事故发生的概率，最终生成山区高速公路交通安全协同控制策略。项目组研究数据均取自京港澳高速公路粤北段（典型山区高速公路路段），具体成果如下：.(1) 山区高速公路驾驶稳定性表征指标选取及特征分析.选取京港澳高速公路粤北段，以多源信息融合理论为基础，采集车辆和驾驶人状态数据，包含车辆速度、车辆加速度、驾驶人心电、皮电等特征数据，建立驾驶稳定性表征指标体系。.(2) 山区高速公路驾驶疲劳与驾驶稳定性关系子模型建立.以山区高速公路场景下驾驶人为研究对象，构建基于模糊综合评价驾驶人疲劳程度判定模型，求取不同类型驾驶人的驾驶疲劳指数，并根据山区高速公路数据提取的驾驶疲劳指数，与主观的斯坦福嗜睡量表评价结果进行对比分析。.(3) 山区高速公路非均衡交通流安全状态协同演进模型研究.在驾驶模拟器数据研究和分析的基础上，结合山区高速公路的实车实验数据(车辆､驾驶人状态数据和道路线形参数等)，构建了基于支持向量机和Logistic回归的驾驶人精神负荷状态分类模型。.(4) 山区高速公路非均衡交通流的事故预测模型及协同控制策略.在驾驶人行为方面, 考虑驾驶人驾驶心理负荷, 建立驾驶行为危险度预测模型，主要包括驾驶行为危险度定义、不同气质驾驶人的驾驶行为危险度特征分析及驾驶行为危险度预测应用。.(5) 设计山区高速公路交通流安全状态检测算法.在高速公路事故率研究中，以两车事故中双方人车特性的交互作用对事故严重性的影响进行分析，提出基于贝叶斯的层级逻辑模型(HOL模型)来具体分析驾驶员、车辆交互作用以及事故构成要素等因素在高速公路事故中的影响，为高速公路事故预防提供借鉴。