高速公路货车换道冲突预测及其影响因素分析

温惠英, 何梓琦, 李秋灵, 赵胜

吉林大学学报(工学版) ›› 2024, Vol. 54 ›› Issue (10) : 2827-2836. DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221569

高速公路货车换道冲突预测及其影响因素分析

  • 温惠英, 何梓琦, 李秋灵, 赵胜
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摘要

为研究高速公路上货车的换道冲突特性,降低高速公路货车的换道风险,本文对货车换道行为特征中引发交通冲突的显著因素进行了研究。首先综合考虑时间和空间维度的交通冲突度量指标,提出了货车交通冲突的判定指标,对高速公路上货车换道过程中的交通冲突样本进行了提取;其次基于XGBoost算法对货车换道冲突进行预测并与随机森林(RF)和梯度提升树(GBDT)算法的性能进行对比;最后利用SHAP算法研究了货车的换道特征、车辆间的相对运动状态和交通流因素对货车换道冲突的影响。研究表明:XGBoost模型的预测效果更优,该模型预测货车换道冲突的准确率和F1-score分别为83.87%和84.85%,且货车的换道安全性受原车道和目标车道前车运动状态的影响较大,冲突的发生与货车长度和路段每分钟的交通量呈负相关;在多因素交互影响下,当路段每分钟交通量大于70 pcu时,货车换道时发生冲突的概率随着交通流中货车比例的增加而增大;当车辆长度小于8 m时,货车发生冲突的可能性与沿车道线方向速度呈正相关。

关键词

交通工程 / 高速公路 / 货车换道行为 / 冲突预测 / XGBoost

中图分类号

U491.31

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温惠英, 何梓琦, 李秋灵, 赵胜. 高速公路货车换道冲突预测及其影响因素分析. 吉林大学学报(工学版). 2024, 54(10): 2827-2836 https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221569

基金

国家自然科学基金项目(52172345)

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