高速公路运行风险智能管控技术及应用

　　本书适应了“新基建下高速公路智慧化的发展要求，针对高速公路运行中存在的交通安全风险问题，利用现代化设备和技术方法，多层面管理并举，丰富了“新基建下道路交通安全管理及控制的手段。本书根据“十三五”国家重点研发计划项目“道路交通安全主动防控技术及系统集成的子课题研究成果，针对高速公路交通安全特点，介绍了高速公路运行风险分析、运行风险实时评估与短临预警不良驾驶行为主动干预、交通流感知与预警、匝道联动控制、异常天气智能管控、路网交通流动态分配、高速公路网络化综合智能防控体系，以及北斗高精度定位、主动管控、人工智能分析等新技术，在核心思想上注重交通安全管理的科学性。除此之外，本书还介绍了在全国多地开展的高速公路主动安全管控工程的应用。本书的内容将智慧交通的提升方式与主动防控管理相结合，可在提高高速公路的智慧化水平的同时，保障高速公路运行安全性能，并为高速公路运营管理与设备和谐发展提供有利的技术支持。

　　刘建蓓，教授级高级工程师，博士生导师，中交第一公路勘察设计院智能交通与智慧城市研究院院长、交通安全应急保障技术交通运输行业研发中心主任、交通安全与数字技术研究中心主任。主要从事公路勘察设计、主动安全防控技术、智慧交通领域的科研、装备研发和工程实践等方面的工作。先后主持参与重点研发计划等国家级课题4项，省部级项目10多项。入选2020年交通运输行业中青年科技创新领军人才，中国公路学会青年专家，中国公路学会科普专家，交通综合运输标准委员会委员，是交通安全技术领域学术带头人。在多年研究工作中荣获省部级奖项共计20余项，其中特等奖4项、一等奖5项；授权专利6项（其中发明专利4项）、软件著作权8项；主编或参编标准规范11部，出版专著2部；，在核心期刊及国际学术交流会议上发表学术论文约20余篇，其中SCI收录2篇、EI收录14篇。

第1章 绪论
1.1  研究背景 _3 1.2  国内外研究现状 _6
1.2.1  高速公路风险分析研究现状 _6 1.2.2  高速公路交通管控技术研究现状 _8 1.2.3  高速公路智能交通管控干预体系研究现状 _10 1.3  主要研究内容 _13 1.4  技术路线 _15
第2章  高速公路交通风险分析
2.1  高速公路交通风险分析理论 _19
2.1.1 静态风险分析理论 _21 2.1.2  动态风险分析理论 _25 2.2  高速公路车辆运行冲突风险  28
2.2.1  车辆运行冲突风险的定义  28
2.2.2 基于多源传感器的车辆运行冲突风险识别_29 2.2.3 基于高精度定位的车辆运行冲突风险识别_30 2.3  高速公路路段风险  38
2.3.1  风险特征因素分析  39
2.3.2 基于熵理论的路段风险分析模型 _44 2.3.3  路段运行风险评估实例验证 _49
2.4  高速公路区域路网交通流风险 _52
2.4.1  交通运行态势评估 _53 2.4.2  关键影响因素风险评估 _57
2.4.3  基于隐马尔可夫模型的交通运行态势预测模型_60 2.4.4  交通运行态势实例 _66
第3章  高速公路车辆运行风险实时评估与短临预警
3.1  高精度定位信息获取方法 _73
3.1.1  高速公路沿线北斗地基增强系统  73 3.1.2 基站的组成 _75
3.2  高精度定位车载预警终端 _76
3.2.1  模块选型 _77 3.2.2 整体设计流程_78 3.3  车路通信系统搭建 _79
3.4  风险实时评估及短临预警平台 _81 3.4.1  开发需求分析 _81 3.4.2 平台系统框架构建 _83 3.4.3 数据库体系结构 _83
3.4.4  车辆冲突风险识别模型嵌入  87 3.4.5  高精度地图数据采集与匹配 _87 3.4.6  高并发数据处理与优化 _88
第4章  面向高速公路不良驾驶行为的主动干预
4.1  不良驾驶行为综合辨识与分析 _93
4.1.1  不良驾驶行为综合辨识_94 4.1.2  典型不良驾驶行为特征分析 _94
4.1.3  基于规则匹配的不良驾驶行为综合识别方法  105
4.2 驾驶意图识别及驾驶行为预测_111
4.2.1 驾驶意图识别_111
4.2.2 驾驶行为与意图预测方法 _112 4.3  不良驾驶行为分级评价 _125
4.3.1  分级评价模型_126 4.3.2  分级评价实例 _129
4.4  不良驾驶行为主动安全预警 _131 4.4.1  客观评价指标 _131 4.4.2  主观评价指标 _133
第5章  连续交通流感知与交通事件预警
5.1  多目标检测与数据融合 _139 5.1.1  毫米波雷达目标检测 _139 5.1.2  视频目标检测 _145 5.1.3 雷视数据融合 _151 5.2 路段雷视数据组网 _154
5.2.1  设备布设方法 _154 5.2.2 数据组网方法 _157 5.3  交通事件预警_164
5.3.1  典型交通事件_164 5.3.2 预警设备_168 5.3.3  预警体系与方法 _176
第6章  高速公路匝道联动控制
6.1  入口自适应控制方法 _183 6.1.1  入口控制影响因素  184 6.1.2  入口控制策略 _185
6.1.3  基于行车风险分析的入口控制模型_187 6.1.4  入口控制仿真分析 _189 6.2  出口诱导管理_191
6.2.1  运行状态评估模型_191 6.2.2  出口诱导控制模型_192 6.2.3  交通诱导信息发布方式_196 6.3  出入口联动控制系统 _199
6.3.1  总体架构 _200 6.3.2 数据处理流程 _202 6.3.3  系统功能模块 _202
6.4  出口车辆智能管控预警装备设置  206
6.4.1  功能定位 _206 6.4.2  新型可导向防撞垫 206 6.4.3  系统设计 _208
第7章 异常天气下高速公路主线交通流智能管控
7.1  雾天高速公路主线交通流管控  215 7.1.1  可变限速控制 _215 7.1.2  分级控制策略 _228
7.2  雨天高速公路主线交通流管控  231 7.2.1  可变限速控制 _231 7.2.2  分级控制策略  238
7.3  雪天高速公路主线交通流管控  241 7.3.1  可变限速控制 _241 7.3.2  分级控制策略 _245
第8章 基于运行风险的区域路网动态交通分配
8.1  区域路网动态交通分配策略  251
8.1.1  交通事件影响 _251
8.1.2 交通拥挤及风险发展态势 252 8.1.3  事件预防与疏解技术启动阈值 _252 8.1.4 拥挤控制策略与交通拥挤的匹配关系 _253 8.1.5 控制策略的决策流程 _254 8.1.6 初始拥挤风险疏解控制模块 _257 8.1.7  疏解策略转换启动模块 _258 8.2  路网动态交通分配  260
8.2.1  动态交通分配流程 _260
8.2.2  小型路网动态交通分配数值模拟分析  261 8.2.3  大型路网动态交通分配模型 _265 8.2.4  大型路网动态交通分配仿真 _280 8.3  区域路网动态交通分配应用情况  282
8.3.1  区域路网动态交通分配发展  282 8.3.2  国外区域路网动态交通分配应用  288
第9章  高速公路网络化综合智能防控体系
9.1  高速公路网络化综合智能防控体系概述  297 9.2 高速公路网络化综合智能防控体系服务集 _300
9.3  针对不同对象涵盖不同层次的高速公路网络化综合智能防控体
系  302
9.4  高速公路网络化综合智能防控体系的物理架构  303
9.4.1  信息获取体系 _303 9.4.2  层次体系 _304 9.4.3  实施体系  305 9.4.4  方法体系  305 9.4.5  对象体系 _306
9.5  综合智能防控体系的逻辑架构  307
第10章  工程应用与示范
10.1  车辆运行风险实时评估与短临预警在示范工程中的应用 _315
10.1.1 示范工程概述 _315 10.1.2  示范工程建设  315 10.1.3 示范效果评估 _317
10.2  交通事件检测与预警系统在示范工程中的应用 _326
10.2.1  示范工程概述  326 10.2.2  设备布设  327 10.2.3  系统平台搭建  328 10.2.4  示范效果评估  330
10.3  互通、服务区出口主动引导防撞预警在示范工程中的应用 _335
10.3.1 示范工程概述 _335 10.3.2  设备开发功能  335 10.3.3  检测原理及设备结构 _336 10.3.4  系统平台  337
第11章  创新成果及前景效益
11.1  科技成果与创新 _341 11.2  应用前景与效益 _344
参考文献