申请/专利权人：大连理工大学;公安部道路交通安全研究中心

申请日：2024-04-02

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN118297384A

主分类号：G06Q10/0635

分类号：G06Q10/0635;G06Q10/0639;G06Q50/40;G06F18/243;G06N3/0475;G06N3/045;G08G1/01

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.07.23#实质审查的生效;2024.07.05#公开

摘要：本发明属于交通安全技术领域，具体涉及一种考虑风险叠加的高速公路交通安全风险评价方法，旨在评估道路特征、交通运行特征与气象特征等多源因素叠加作用下高速公路的安全风险程度。本发明设计了一种基于生成对抗网络、梯度提升决策树与累计局部效应图的高速公路交通安全风险评价模型。本发明的方法可以从实际事故点位中提取出包含风险特征的事故样本与非事故样本，采用事故样本与非事故样本构建并训练风险评价模型，并采用累计局部效应图挖掘风险特征间的交互效应，及这种交互效应对评价结果的影响。该方法实现了更全面的交通安全风险评估，为相关部门针对性改善措施和预警提供决策支撑，具有广泛的适用性。

主权项：1.一种考虑风险叠加的高速公路交通安全风险评价方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、采集高速公路路网数据、道路属性、气象数据和交通流数据；针对采集数据，构建风险评价指标，将风险评价指标分为三类：路面状态指标、交通运行指标和气候环境指标；为得到建模所需样本，依据高速公路交通运行及道路特征将高速公路分为多个路段单元；步骤二、收集交通事故发生点位，提取路段事故样本，样本由从事故发生点位提取的风险评价指标构成，数量为N个，标记为“1”；在同一区域同一时间段，随机提取非事故样本M个，标记为“0”，1.15N≤M≤1.20N；提取的M+N个样本应包括步骤一中的风险评价指标；基于收集到的样本，并进行数据预处理，使基于时间信息与经纬度进行数据间的匹配；步骤三、基于步骤二得到的N个事故样本与M个非事故样本，二者的显著差异会导致数据不平衡，采用生成对抗网络GAN生成事故样本，以达到平衡数据的目的；将事故样本作为输入，目标函数为： 其中，V表示原始GAN中交叉熵，a表示任意真实数据，z表示与真实数据结构相同的随机噪声数据，Pdataa表示真实样本的分布，Pz表示生成样本的分布；Gz表示基于z生成的生成数据，标记为“0”；Da表示判别器在真实数据a上的判断结果，DGz表示判别器在生成数据Gz上的判断结果，表示所有数据均为真实数据时logDa的期望，Ez～Palog1-DGz表示所有数据都是生成数据时log1-DGz的期望；基于目标函数进行计算，计算过程为：通过固定生成器G，求令损失函数最大的D，得到最优判别器D*： 其中，PGa表示为由生成器G定义的概率分布，其初始分布由随机噪声z定义，经迭代后逐渐向Pdataa靠拢；最优判别器D*，目标函数改为： 其中，表示PGa的期望值；经过基于目标函数的计算过程，E次迭代后得到基于事故样本的合成数据，作为输出数据；将合成的数据补入事故样本中，新的事故样本数将大于N小于M，设为N’，获得平衡数据集；每个事故样本和非事故样本均有三个特征，即道路特征、交通运行特征和气象特征；步骤四、基于步骤三，利用经平衡处理后的平衡数据集训练梯度提升决策树GBDT分类器；步骤41、设定训练集与测试集，将N’个事故样本集进行分隔，随机选取一部分样本作为训练集，剩余样本作为测试集，对M个非事故样本进行相同操作，GBDT模型的输入为多个样本特征数据的融合数据集，输出为预测值，建立分类器，并完成参数调优；步骤42、基于样本数据集，训练梯GBDT分类器模型；进一步，基于训练好的GDBT分类器，绘制ROC曲线并计算AUC值来评估模型的预测能力；步骤43、基于已经训练好的GDBT分类器模型，模型输出各样本划分为“1”的概率，定义为交通安全风险指数，记为ppred，取值在0-1之间；步骤五、将交通安全风险指数，按照[0,0.5、[0.5,0.75、[0.75,1]划分为三个水平，分别对应低风险、中风险、高风险三个风险等级；步骤六、解析交通安全风险中多源风险的交互效应，计算各类风险的累积局部效应，绘制各类风险的累积局部效应图ALE，量化不同类别风险之间的叠加效应及其阈值，包括二阶、三阶及更高阶的叠加效应；累积局部效应图的横纵坐标对应的是特征，累积局部效应图内分布的点云即为通过步骤四中的GDBT分类器模型获得的预测结果，不同的特征值对应的点云，即可反映出特征值对结果的影响；通过遍历所有特征得到他们的累积效应，找出交互效应强的一个或多个特征；基于步骤五中被标记为“高风险”的路段，找出影响该路段风险评价、交互效应较强的一个或多个特征，作为潜在危害因素，为相关部门针对性改善措施和预警提供决策支撑。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 大连理工大学 公安部道路交通安全研究中心 一种考虑风险叠加的高速公路交通安全风险评价方法

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