高速公路改扩建施工区交通冲突形成及时空演化机理

The traffic accidents in work zone of highway reconstruction and maintenance are more than general highway，there is no proper traffic safety evaluation method at present. Because of unique restrictive factors in work zone, the existing traffic conflict technique is difficult to apply. The interaction evolution mechanism of traffic conflict, traffic risk and traffic accident in time and space is the basis of safety evaluation in work zone and identification of traffic risk in automated driving..We will observe continuous vehicle moving trajectory in typical work zone with natural experiment method in highway, recognizing collision course and non-collision course conflicts by interacted conflict vehicle trajectory, including car-road conflict connotation , improving and establishing traffic conflict index; Enhancing subjective discriminant method of traffic conflict severity consistency by the scene video, and the relationship between traffic conflicts and subjective risk will be confirmed; Considering the conflict vehicles characteristics, we use collision theory, momentum and energy conservation principle to measure traffic conflict severity, to overcome the disadvantages of speed difference method; Based on the measured data, using variance method to determine the main factors of traffic conflict and accidents, take bayesian network to build traffic conflicts forecasting model and the model between traffic conflicts and traffic accident in work zone, establishing traffic safety evaluation method system of highway work zone.

高速公路改扩建和养护施工区的交通事故多于一般路段，现无合适的交通安全评价方法。因施工区限制性因素独特，现有交通冲突法难以适用。交通冲突、交通风险和交通事故三者时空交互演化机理是施工区交安评价和自动驾驶交通冲突风险识别的基础。.采用路上自然实验法，观测典型施工区内车辆运行连续轨迹，通过相互作用的交通冲突车辆轨迹特征识别传统预定碰撞轨迹和新型非预定碰撞轨迹交通冲突，交通冲突内涵由车-车拓展到车-路，改进既有并建立新类型交通冲突的风险识别指标；增强现场录像法交通冲突严重性主观判别一致性，确定交通冲突和主观风险间关系；考虑冲突车辆及运行特征，运用碰撞理论、动量和能量守恒原理对交通冲突后果严重性进行度量，克服速度差法缺陷；基于实测数据，运用方差法和主基底法确定交通冲突及其形成交通事故的主因素，采取贝叶斯网络构建施工区交通冲突预测不确定性模型以及交通冲突与交通事故关系模型，建立施工区交通评价方法体系。

高速公路改扩建施工区路段，因“边施工边通车”，比正常行驶的高速公路存在更大的安全隐患。但国内施工区交通事故资料积累有限，交通安全研究难以通过事故数据直接研究。而交通冲突技术是有效的替代方法，但改扩建施工区限制性因素独特，现有交通冲突技术存在不足。.项目以高速公路改扩建施工区为研究对象，现有交通冲突法局限性为切入点，结合施工区道路特点，采取现场观测、理论分析、方法比较等手段，对施工区的交通风险和严重性辨识、成因分析和风险降低对策等方面，进行了深入的研究，取得了以下主要创新成果。.针对交通冲突研究用数据范围小、间断、小样本、信息量少等不足，使用雷达和无人机，分施工作业阶段，获得了施工区高精度连续车辆轨迹，以及交通事故数据，为交通冲突时空连续演变研究提供了数据支撑。基于常用交通冲突风险度量指标，提出了一种集合传统单一指标优点的交通冲突组合度量指标，实现了多种冲突便捷和较高精度识别。基于Frenet坐标系，创建了一种更适合有小半径曲线路段的车道转幅施工区的冲突识别新方法，克服了传统笛卡尔坐标下小半径曲线路段上存在的冲突定义不清晰和错判漏判的问题。考虑发生事故可能性和潜在后果严重性，理论推导了碰撞后果严重性模型，从“发生事故的可能性”研究发展到 “发生事故的可能性+发生事故的后果严重性”研究，拓展了交通冲突严重性的内涵。考虑典型施工路段特有道路、交通流和单车因素，建立了交通冲突后果严重性贝叶斯网络因果模型，发现了典型施工区交通冲突后果严重性的重要影响因素，分析了各个因素对交通冲突后果严重性的影响，针对性地提出了降低车辆发生严重交通冲突概率的措施。.该研究拓展了交通冲突辨识方法，可以更高精度识别高速公路改扩建施工区交通风险，对高速公路改扩建施工区的交通设计和安全运行具有重要的意义。交冲突技术的深化研究为自动驾驶车辆局部路线规划研究也提供一种新路径。