（安全技术及工程专业论文）道路交通事故预测方法研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文 嚣i i 页 a b s t r a c t t h er o a da c e i d e n t sf o r e c a s t i n gi st h ei m p o r t a n tc o n t e n to ft h e r e s e a r c ho ft r a f f i cs a f e t y 。t h ep u r p o s eo fr o a da e c i d e n t sf o r e c a s t i n g l st o a n a l y z et h et e n d e n c yo fr o a da c e i d e n t su n d e re x i s t i n gr o a d t r a f f i c c o n d i t i o n s ，e v a l u a t et h e f e a s i b i l i t y a n d p r a c t i e a l e f f e c t i v e n e s so ft r a f f i o s a f e t ym e a s u r e sr e a s o n a b l y ，c o n t r o lt h e f a c t o r sa f f e c t i n gr o a da c e i d e n t s ，a n dr e d u c et h et r a f f i ca c e i d e n t s 。 t h ec h a r a e t e r i s t i c ss u c ha sn o n l i n e a r i t y ，r a n d o m n e s sa n d u n c e r t a i n t y i nt r a f f i cs y s t e mm a k ei td i f f i c u l tt of o r e c a s tr o a da c c i d e n t s t h e b e h a v i o r a lf e a t u r eo f t r a f f i cs y s t e m b a s e do nt h e a n a l y s i s o f e x i s t i n gm a c r o s c o p i cf o r e c a s t i n gm e t h o d so fr o a d a c c i d e n t s ，t h e f o r e c a s t i n gm e t h o d so fr o a da c c i d e n t si nc o n s i d e r a t i o no fm u l t i p l e a t t r i b u t ec h a r a c t e r i s t i co ft r a f f i o s y s t e mi sr e s e a r c h e di nt h i s t h e s i s - t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa n dc o n c l u s i o n sa r ea s f o l l o w s ： i t h ec h a r a c t e r i s t i c a n d c o m p l e x i t y o ft h e r o a da c c i d e n t s f o r e c a s t i n g i s a n a l y z e da n de x p o u n d e di nt h ist h e s i s 2 。f o rt h ea c c i d e n td a t aw i t hr a n d o mf l u c t u a t i o n ，t h ef o r e c a s t i n g p r e c i s i o no fr o a da c c i d e n t si sn o tg o o d b a s e do ng r e yf o r e c a s t i n g m e t h o do fr o a d sa c c i d e n t s ，t h em a r k o vc h a i n s f o r e c a s t i n gm e t h o di s p r e s e n t e da n dt h eg r e y m a r k o vm o d e lf o rf o r e c a s t i n gr o a da c e i d e n t s i sb u i l ti nt h i st h e s i s t h eg r e y m a r k o vm o d e l f o rf o r e c a s t i n 叠r 。盆d a c c i d e n t sh a st h em e r i t so fb o t hg r e yf o r e c a s t i n ga n dm a r k o vc h a i n s f o r e c a s t l n g w h i e hr e d u c e sr a n d o m f l u c t u a t i o no fa c c i d e n t d a t a a f f e c t i n gf o r e c a s t i n gp r e c i s i o na n dw i d e n st h ea p p l i c a t i v es c o d eo f g r e yf o r e c a s t i n g 3 i nv i e wo ft h ec h a r a c t e r i s t i ct h a t t h et r a f f i c s y s t e mi s a d y n a m i ca n dt i m e v a r y i n gp a r a m e t e rs y s t e m ，t h em u l t i - l e v e lr e c u r s i v e f o r e c a s t i n gm e t h o d i s p r o p o s e d ，a n dt h em u l t i - l e v e lr e c u r s i r e f o r e c a s t i n gm o d e lo fr o a da c e i d e n t si se s t a b l i s h e di nt h i st h e s i s i nt h i sm e t h o d ，t h ef o r e c a s t i n go fr o a da c c i d e n t si sd i v i d e di n t ot 释o p a r t s ：t h ef o r e c a s t i n go f t i m e v a r y i n gp a r a m e t e r sa n dt h ef u t u r e 西南交通大学硕士研究生学位论文第l | i 页 f o r e c a s t i n g o fr o a da c c i d e n t sb a s e d o nt h ef o r e c a s t i n g o f t i m e - v a r y i n gp a r a m e t e r s b yt h ep r e c i s ef o r e c a s t i n go ft i m e v a r y i n g p a r a m e t e r ，t h ef o r e c a s t i n gp r e c i s i o n o fr o a da c c i d e n t sc a nb e i m p r o v e d 4 。i nv i e wo ft h em u l t i p l ea t t r i b u t ec h a r a c t e r i s t i co ft r a f f i c s y s t e ma n dd e f i c i e n c yo ft a k i n gt h em i n i m u me r r o rs u mo fs q u a r e sa s t h ec h o o s i n gs t a n d a r do ff o r e c a s t i n gm e t h o d so fr o a da c e i d e n t s ，t h e c o m p r e h e n s i v ef o r e c a s t i n gm o d eo fr o a da c c i d e n t si sp r o p o s e di nt h i s t h e s i s a tt h es a m et i m e ，t h ec o m p r e h e n s i v ef o r e c a s t i n gm o d e lb a s e o nn e u r a ln e t w o r ki se s t a b l i s h e d 。t h i sm e t h o dc a nt a k ea d v a n t a g eo f t h eu s e f u li n f o r m a t i o nf r o me v e r ys i n g l ef o r e c a s t i n gm e t h o do fr o a d a c c i d e n t so o m r e h e 珏s i v e l ya n dt h ef o r e c a s t i n gv a l u eo fr o a da c c i d e n t s i st h en o n l i n e a rf u n c t i o no ft h ef o r e c a s t i n gv a l u eo fe v e r ys i n g l e f o r e c a s t i n gm e t h o d ，a l lt h e s ec a ni m p r o v et h ef o r e c a s t i n gp r e c i s i o n o fr o a da c c i d e n t s 5 af e wr u l e s ，w h i c hs h o u l db ec o n s i d e r e dw h e nw e c h o o s et h e f o r e c a s tm o d e lso fr o a da c c i d e n t si sp r o v i d e di nt h i st h e s i s 。a n da c o m p a c tc o m m e n to nt h ee s t a b l i s h e df o r e c a s tm o d e l si nt h i st h e s i si s p u tf o r w a r da c c o r d i n gt ot h er u l e s 。 6 b a s e do nt h er e s e a r c ho ft h ef o r e c a s t i n gm o d e l sa n dm e t h o d so f r o a d a c c i d e n t s ，t h em a t l a b s g u i ( g r a p h i c a l u s e ri n t e r f a c e ) d e v e l o p m e n tt e c h n o l o g yi sa p p l i e da n dt h ea u x i l i a r ys o f t w a r eo fr o a d a c c i d e n t sf o r e c a s t i n gi s d e v e l o p e d 。 k e yw o r d s ：r o a da c c i d e n t s ：f o r e c a s t i n g ；t r a f f i cs a f e t y ：f o r e c a s t i n g s o f t w a r e _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ _ _ _ - _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m _ _ _ _ _ _ _ 一 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 页 一 一-_。_-_-_。_-_。_。-。_。一 第1 章绪论 1 1 道路交通事故预测的意义 1 1 1 预测的含义与基本原理 ( 1 ) 预测的含义 预测是对某一事物( 或事件) 的行为特征量在未来某一时段内可能发生 的变化特征量或变化趋势作出估计和推断。预测作为一门科学，它是在一定 的理论指导下，以事物发展的历史和现状为出发点，以调查研究资料和统计 数据资料为依据，在对事物发展进行深入的定性分析和严密的定量计算的基 础上，研究并认识事物的发展变化规律，进而对事物的未来交化预先作出科 学的推测n “，。 预测是探索事物发展的必然性或可能性的一种活动，这种探索是有根 据的。它是根据过去和现在预计和推测未来：根据已知因素，预测和推测未 来因素。也就是说，探索过程是依据充分的客观资料和环境条件进行的。 这种预计和推测过程，运用了科学的理论、方法和手段，其中包括实 践中积累起来的有效的管理经验和判断能力以及知识。也就是说，它既包括 了运用已经具有的广博知识和经验进行的科学的逻辑推断，还包括了先进的 数学方法和理论分析手段。 有充分的理论依据，即被预测对象的发展趋势是具有一定的规律性， 而且这种规律性可以为人们所认识和掌握，这就为人们对事物的发展变化进 行科学预测提供了实际的可能性。 科学地预测尚未发生的事物是预测的根本目的和任务，无论对于个体还 是对于组织，在其制定规划策略等面向未来的决策过程中，预测是必不可少 的重要环节，它是科学决策的重要前提。 ( 2 ) 预测的基本原理 在现实世界中，预测对象不但受到自然界许多偶然因素的影响，而且还 常常受到人类社会各种活动和错综复杂关系的影响，从而这些因素使得预测 对象的发展呈现出杂乱无章，表面上没有规律的特点。但是这种偶然性始终 堕重壅邀查兰堡圭堡塞墨堂垡避壅蔓! 堕 _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - _ _ m _ - 。_ - _ _ 。_ _ _ _ 。_ w _ 。_ 。一一 是受事物内帮发震觌律支懿的，辩学豹预濑麓蟊静正是搽求事彩教震兹客观 规律。对于潦物发展规律的研究，目前己建立了多种预测方法。这些预测方 法誉是建立程懿下故颈溅鹣基本藏理之上翡，它销是：哥躲注聚溪、哥畿经 原理、连贯性原理、相似性原理、可控性朦理、反馈性原瑕、系统性原理“。 可鳃搜愿遥又懿援槔瞧愿壤，是关予羲溅对象骚蔽菜穆发震怒簿戆 原理。它认为，预测对象由于其发展规律可以被人们所掌搌，因而其未来发 展趋势和状况也可以被人们赝掌握。经侮预测活动，不论其形式如何，郝与 预测的可知健原理肖关。 0 可能性原理预测对浆未来发展的趋势和状况，是在内因坶外因的共 磊 乍孺下出现韵，它的结采其有不蔺的可畿缝，雨常常不楚灵存程单一的可 能性，但是预测对蒙演化到不同结果的可熊性大小不同。对研究对象所作的 颈黧，就是辩宅懿未来发袋蕊霹能经迸季亍鞭溺。这一覆溪建立在预测对象发 展变化的结果与内外因共同作用有一定关系的基础上。 连贯性嚣瑾连续，陛豢理认必，霰灏对象鼹发震楚令连续鹃、绫一 的过程，其朱来的发展是这个过程的延续。该原理强调，没有一个事物的发 展与其过去骢行为没有关系，过去她行戈不仅影赡到觋奁，嚣虽逐会影赡裂 事翻采来的状态，任何事物的发展都有其融间上的连贯性，预测对象总魁从 过去发展到现在，辩从现在发展到洙来。如果没有预测对象的过去和现农， 就没有它发麓交纯翁未来；骚对该对象的来来状态进行预测，就必须了解它 的过去和现在。 稷议姓覆遥在诲多揍况下，棱夫销俸巍颈溺零磅炎对象的一个事物， 其现在的发展过程和发展状况往往与一个已知的过去事物的一寇阶段的发 展过程巍发鼹凌提类缎，耀酝经覆臻就是玟捷这魏馕凌鹣篆瑾。姿率事勃现 在的发展过程和发餍状况与乙事物过去一定阶段的发展过程和发展状况相 似时，乙事物蠹寒除段的发黢过程秘发展状凝就霹戆栏似予零事物懿寒采发 展过程。因此，预测者就可以根据己事物后来的发展过程和状况，预测出甲 事物的未来发展过稷和状况。应用这样的殿理来分提和预测研究对象，被称 为类推法或历史类眈预测方法。 可控性原理作为人们预测对象的大量事物+ 其未来发展过程往往罴 现窭酉浚谲繁帮控懿麓可鼹往。入销在考纛事窃笈袋承梳黼帮过程对发蕊， 把预测到的束来信息传递给可以影响、调节和控制研究对蒙未来发展的人或 其它缀素，魏可鞋逶；蓥大熬行戈或焚它嚣素煞交纯来达裂镶苓帮控载磅究鼹 象未来状态自臼目的。可控性原理就魑关于预测对象的未来发展可以得到调节 西南交通大学硕士研究生学位论文 第3 页 霹燕裁篷藤疆。可羧经霖毽慰颈瓣活动暴有重要貉导意义。宅强诵，只簧研 究对鲸的未来发展趋势是可以调节、可以控制的，人类就可以通过对它的调 节黟控铡，使它赣蓑符合人类嚣搽裙需要懿方囊发震。 囝反馈性原理人们在预测和研究事物的未来发展趋药和发展状况时， 预测结果往往积预测星蛉蠢不图纛度的茇距。只凑对鬏溅菝据逡蛭反镶谖 节，才能缩小这种麓距，作出符合活动目的的预测。依据这种原瑷，预测者 要有效地进季亍反馈调节，必须抓住三个环节。首毙，他必须认真她分析羰测 的络果与强静之间酌差距，了解遮羊皆差距；其次，他必须了解产擞这种差距 的原因；第三，根据已经登明的原困，对活动依搬实施反馈调节。 系统戆覆毽这一霖壤，强灞颈铡对象翦未来发震怒系统燕体发蕊的 连绥，强调该对象内在与外在的系统作用，认为不考虑系统而进行的预测是 一耱鼷忿失缎瓣活动，糁导致蔽_ l 琢失缓懿决策。这覆嚣驮下甍三令方谣指 导者预测活幼：首先，它把预测对蒙分为内外两个系统，舞求预测者在预测 对象寒来发矮隧，麓时考虑它熬逡在系统_ 摹拜羚在系统；其次，它掇簇瓣对象 作为动态的、系统的发展过程来对待，预测对象的朱来发展，是掇个系统的 动态发展，这释发展与系统内部子系统的撼耍作用莓彝相互彩响密切援关；第 三，它强调预铡对象的系统整体的涡性与功能大予各子系统的总和，即整体 最佳，要求作出整体最佳的预测。 1 1 2 道路交通事故预测的意义 在全氆羿范圈内，随着车辆与邋路通车里程的增加，率辆运行速度的提 高，道路交通事故鬣不断增加，道路交通察故已经成为社会的“公害”，摄 整赛滋生缀缓统计，全球每一年由于道路交通事敖的原因至少使s o 万入死 亡，约1 5 0 万人受伤，在一些工业发达国家中，全国总死亡人数中有4 是 死予遂路交滚事故熬。我国魏道鼹交逶事故篷稷为严重，建謇冗卡年来，我 国道路交通攀故基本上随着我国经济建设的发展而逐年增加，全国每年道路 交通攀鼓瑟亡人数聂六十冬投巍凡嚣久至凡手久，七卡年代嵬一= 万入，爨 八十年代高迭四五万人，1 9 9 2 年死亡5 8 7 2 9 人，腭世界第一，平均每万率 死亡3 i 3 人。其后熨是逐年攀舞，掇统计仅1 9 9 8 零我国瓤予道路交通事数 的入数就达7 8 0 6 7 入，伤2 2 2 7 2 1 人，万车死亡率这1 7 3 1 m n t ”，。在此背缭 下，加强道路交通安全研究，研究和掌握道路交通察故的发生、发展、分布 巍谗乓蒋程，搽究遵貉交逶饔敬与人、车、路环凌凝管理之滴相嚣关系溽 西南交通大学硕士研究生学位论文 第4 页 清楚道路交通事故的生成规律，并提出行之有效的交通安全对策，则成为交 通管理部门面临的重要课题，道路交通事故预测是道路交通安全研究的一项 重要内容，它能使我们找出道路交通事故发生的规律以及在现有道路交通条 件下道路交通事故未来发展趋势，为制定道路交通安全对此提供理论依据 m - m m w 。道路交通事故预测对于道路交通安全评价、规划以及决策具有重要 的现实意义。道路交通事故预测是对交通事故未来的情况进行估计和推测。 它是通过对道路交通事故的过去和现在状态的系统探讨，并考虑其相关因素 的变化，而作出对道路交通事故未来状态描述的过程。 交通事故是随机事件，它不仅受道路交通系统中各要素状态的制约。还 要受到社会的、自然的多种偶然因素的影响。使事故发生的时间、空间和特 征等呈现出偶然性。从表面上看，事故发生似乎没有规律可寻。其实，交通 事故偶然性的表面现象，是始终受其内部的规律所支配。这种规律己被大量 的交通事故的研究结果所证实，它是客观存在的。它揭示了交通事故相关要 素之间的必然联系。这种联系不断重复出现，在一定条件下经常起作用，并 决定着交通事故的发展变化。由此可见，认识并利用交通事故的客观发展规 律，对交通事故的发展变化进行科学预测是可行的m 。 道路交通事故预测的目的是为了掌握交通事故的未来状况，以便及时采 取相应的对策。避免工作中的盲目性和被动性，有效地控制各影响因素，达 到减少交通事故的目的m ，u ，n n t 。 道路交通事故预测不同于一般其它类型的事故预测，它直接关系到道路 交通系统使用者( 行人和驾驶员) 的生命安全，因此，我们有必要迸一步的 研究道路交通事故的预测方法 预测是科学决策的重要前提，道路交通安全决策也不例外。我国的道路 交通事故目前正处在多发的关键时期。道路交通事故在一段时期内，还将随 着经济的发展，汽车保有量的增加，还有呈增长的趋势。在道路交通规划、 设计、管理、法规和教育等方面，道路交通安全的科学决策显得越来越重要。 不仅在数量上越来越多，而且对时间和质量的要求也越来越高。因此，做好 道路交通事故预测工作，对提高道路交通安全管理工作水平具有十分重要的 意义。道路交通事故预测的作用主要有以下几方面m ，： ( 1 ) 预测道路交通事故的发展趋势，为制定预防道路交通事故对策和 道路交通安全宣传教育提供依据： ( 2 ) 预钡道路交通事故的变化特点，为制定针对性防范措施和交通法 规提供依据； 西南交通大学硕士研多嚣生学位论文 第5 页 ( 3 ) 预溺道路交通事敖近藕状态特征，为制定合理耱交通安全管瑷鑫 标慎提供依据： ( 4 ) 羧溪现有道路交遥控籁条俘下豹遂路交透事数状况，怼交遂安全 措施的可行性和实施效果进行合理评价。 1 3 道路交通鬻故预测的基本程浮 ，道路交遗攀嫒颈溅煞要求 道路交通事故的预测的基本娶求主要有m ，： ( 1 ) 辩学性突通事故预测芳不是蛮嚣的猿测、嚣是辩学酶粼娅襄撼溅。 保诞预测科学性霄两个重簧依据：一是交通事故变化韵规律，这怒选择预测 技术的依据。二是预测的鸯关信息充分、舆实和凇礞，这是保证预测模型准 确和疆灏精度的依据； ( 2 ) 准确性交通事故的未采状态，事实上怒不能完全预测的。因此， 颡瀵结票不可能 乍鞠百分之匿准镄。准确经是要求颈溺维采应有与预测技 术、时间范围相适应的精度，使预测误差限定在规定的范围内； ( 3 ) 瀵翅注鞭测菝零秘模蝥癍器萋麓萃方蠖，并麓反浚交遥事藏发震 规律的趋势；预测报告应简耍明确，并有较强的说服力，以适应预测目标变 化数器求。 2 道路交通攀敝预测的程序n 。m 交通事故预测一般分为三个阶段。第一除段是设计过程：从磷定预测是 标开始，经过收集、分析有关信息，蓟初步选定预溯技术。第二阶段是建模 过程；建立预测模型并验谈模型的合理性。第三阶段是评价阶段；进行预测 并对颈渊毽进行检验、译价。在魏过程中，要综合分析各种霞索豹影响，采 用多种方法研究和修正。通过科学的判断腰，得到最后的预测结果。以质， 要嚣鞭溅缝采缝续鼹踩整淡，驻逶窑它是黉逶簧，并在登妥游建议倍正颥灏 值。 ( 1 ) 确建颈溅羹标 交通事故预测目标是指预测的项目、类型、范围，以及预测精度要求鼯。 预测蟊标应摄据决壤的要求确定。颈测g 榕亳接影蟪预溺过程躲舆傣要求褒 做法。 ( 2 ) 收鬃并分析有关信息 有关信悫是捂与事故预溺裙关豹各种数据和资料，这是进移预测的基 一一堕妻塞遒查堂题主堑塞竺兰堡蝗塞 塑! 蔓 _ _ _ 。p “_ _ _ _ - _ _ n _ - _ _ _ - _ - _ - _ _ - _ “。- 。”。1 1 。一一 磴。蠢诧，敷穰据颈溅莓掾鹃吴俸要求，蔽榘预灏掰需要筠各释数据弱蚤瓣。 同时对收繁来的各种信息进行分韦旰、处理，整理出真实而可用的信息。 ( 3 ) 选撵鼷溅羧零 每项预测虽然可以使用多种预测技术。但是，由于预测目标的要求预 溅条饽嚣黪攮斡限裂，实黪预测中，只韪选择一耱或见释预测技术。在逡择 预测技术过程中，包括选撵的原则和比较分析。 ( 4 ) 建立预测模型 选定了预铡摸挺后，就要估计预铡模型的参数，建立预测横型。然后， 通过检查和评价，确定预测摸型能够反映交通事故未来的发展规律。如果能， 羹l l 说臻该模毯可用；如采不能或穗差较大，确应舍奔该模遨，重新建立模摧。 ( 5 ) 进行预测 校摆故榘荠分橱、楚邃懿与鞭灞穗关豹数舞裙瓷辩，稍菊疆溺模鹜，进 行预测计算或推测出预测结果。 ( 8 ) 分耩怠浮俊鞭测练暴 未来决不会与过去完全一样。利用预测模型预测的结果。不一定与实际 完全捆符。因此，褥必要慰预测绒果加以分析和评价。透露的做法是： j ) 根据经验检套、翔断预测结采的合瑷瞧和真实性，并对预测结果鞠以 修正： 2 ) 霉班采焉多秤方法滋行预测，然居缀过沈较或综合，确定粥最往预测 结果； 3 ) 透过对致繁、重太誊传及突变鑫素对交逶攀敖产生彩嫡煞分辑，对预 测结果进行合理修正。 ( 7 ) 预测绩暴蹑踪 输出预测结果膳，还需疆对可能得到的实际数据进行跟踪，以便解释预 测结果或必骚对进行修正。并在预测过程孛不瞬蛾修改完善预测模型，馒之 继续适用。预测追踪的另一个作用是可以分析预测误差的主要原因。 1 2 道路交通事放预测国内外研究现状 蔺内井对于道潞交通攀故宏观预测方法进行了多方面的研究，提出了一 些较为实用的道路交通事故预测方法，主要有以下几种： ( ) 专家诵童淮“”专家谲褒法又称为穗尔菲法( d e l p h im e t h o d ) 是 西南交通大学硕士研究逝学位论文 第7 页 美嚣兰德公司4 0 年代末爨出麓囱专家反麓函诲的一种定性豫澜方法，魏法 用于道路交通事故宏观预测原理怒：利用系统的稷序，革拟调查提纲，提供 遂貉交通事皴背景瓷辩，羚番程谗不同交逶安全专家豹羧溅意露，最螽汇慧 得幽道路交通事故预测结聚。组成调查组之后，专家只与道路交通事故调查 者鬟按联系。漶套过程是撬塞要求，骧确道路交邋事兹簇溅嚣标，挺供鹜景 资料，每位专家根据调查娶求提出个人的道路交邋事故预测结果，汇总后修 改预测；再次提出鼗求，i 憝行函谗；根据鼹要反复进行蓉母次；娥后根掇全 都淡料，进行统计分析，褥出道路交通事故预测结果。专家调查法的优点是 分析问题深入，定性因素能得到定蹙处理，专家调查法适用于区域道路交通 事敞的短弱宏疆颈溺。 ( 2 ) 专家预测法“2 _ “1 道路交通事故专家预测法是以专家为所取信息的 怼蘩，这些专家在遴潞交逶安全学辩方露旃较高静学术拳平帮率鬻魏实簸经 验。他们对道路交邋事故的过去和现在进行分析，对道路交通事故的未来发 展越势作出岁l 凝。一般采鼷下瑟秀耱形式；( 鑫) 专家令入粼凝。英饶烹燕寿 利予发挥个人创造力，不受外界干扰，无心理压力等。但容易受专家知识的 广度和深度、可能褥到的资料、行业偏见褪专业偏好等因索熬限燃，难免豢 有片面注。( b ) 组织专家会议。邀请与道路交通事故预颡1 j 肖关的备方面专家。 举行讨论会。这种方法简单易行，可互通信息，集思广盏，从不闼角度对道 路交通事赦挺密看法，最终得出院较客观、全面的预测绪论。专家预铡法适 用于区域道路交通鬻故的短期宏观预测。 ( 3 ) 绫诗聱辩模鳌法“”t 禚滔模越法是遂麓概率统计翡方法拟台某 地区道路交通事故记录和影响道路交通誊故发生的因索，建立邋路交通事 敬颈溅模型t 这静颥测嚣瑾跫裁蕉邋路交邋事赦露瓣孝弼耱足嚣特征察绞计 规律，对交通事故序列未来发展进行估计。 ( 4 ) 经验模型法晷兹比较典型约道路交透攀簸意鬏溅经验模型毒拱下 几种； 史密德( s m e e d ) 模型n ”“”一“， 史密德模垄是英国伦敦大学变密德r j 教授在1 9 4 9 年根据1 9 3 8 年欧 洲2 0 个国家的道路交通事故调查数据资料，运用统计回归分析的方法所建 立翡遴路交遴事教预溺旗黧： d = 0 0 0 0 3 ( n p 2 1 1 7 3 ( 1 - 1 ) 式孛d 一交遥攀款死亡天数； 机动车保有量； 嚣南交瀵丈学颈士研究缴学位论文 繁8 炎 p 人瑟数。 史密穗又根据1 9 6 0 - 1 9 6 7 年阀6 8 个欧、美、醒、非图家的数据检验了 上述暹簿交遁攀敬镁溪攥鬃，表襞：邋谈溅穰受鹣羧溺德每疯溺篷大致翘 耱。上述道鼹交通漤蔽颈溺模型汉莰考虑久蜀与汽车熬困素，诗葵楚埂。史 禳德公式豹发表，萼 起了广泛戆耋援，丈麓磷究诞镌：鬟裂上髓纪7 0 牮代 初，这一遒腊交通带故预测公式与很多国家的实簖情况基本相衍。但7 0 年 代中期以来镑星不潮程威熊重视遨路交逐安全，安套设藏逐步究饕，道路交 邋攀竣孜数与傍、亡又数蠢了大疆下黪，遮颈潮凳式黪逶应歉跫经牙鲶动 摇。 秘嚣皴艇尔耩登n a * ； 伊阿拉加尔通过对夔国4 8 个她的道鼹交通凝亡入数麴3 0 多个相关因 綮分羲，筛选逛影臻较大麓6 枣霹索，鼹窝夔方程预灞“嚣万警麓汽车静事 故死亡率y ”。模型如下： y = 氇5 2 1 5 x l 氇8 s 4 乏戈j o 2 8 3 t x 3 毡2 5 9 7 x 4 1 4 4 7 x ，- e 1 3 9 6 x 6 ； x e 其它因索。 秘率搂鬟“” 日本子1 9 7 9 年分析求柬l ；l 外4 0 个道与县的变通事故次数，从3 0 项察 救穗关因素巾，选文影响较穴豹7 壤佟必爨变莹求褥回归方程，嬲来颓溅察 敬次数。所选懿7 顼窘炎爨是：入秘数，汽车攘餐爨，汽车绷糍璺可屠往 鬻积，大筠汽车赣数，戆拖车攘奢爨，肇撬车攘霄援可骚襞瑟积，入均瘩 携车辆数。 器地区遒路交邋事故的影响因絮，随着时间的按移有变动。必本力预测 交遽霉兹获秘淘，i 9 6 7 t 9 7 3 年7 车阗瞽农8 个移遂麝袋，焚避褥3 2 2 次 糖样调查，按攀敖稽关西索，求褥祷帮道府县道路舔单位黼积酶攀故次数麓 灏癌滚溺模靛。 北京模型“t m “， 西南交通大学硕士研究生学位论文 第9 页 j 京模篷是j 窳市交遇工程磷究掰舒对我国邀路交逶事故符煮箍爨鼢 具有代表性的交通攀故统计预测模型，该模型选择了1 l 项指标构建道路交 逯事数款羧溅模型，这1 l 矮指标必：貉对久墨数x ：、鬻往久墨数x z 、撬凑 车辆嫩x 。、囱行车数x 。、道路长度x s 、道路面积x 。、灯控路口x t 、交通标志 x 。、交逶标线x ，繁忙藤失控鲍聱锭x 。交警人数x 。模型翅下： y = 3 5 7 7 7 9 十9 3 3 0 2 8 1 z g xl 牛8 2 4 9 2 1 l g x j + 3 2 6 7 7 71 9 x4 + 8 0 0 4 5 4 t g x 5 1 1 4 9 0 5 i g x6 2 2 4 9 0 2 z g x s 一4 5 0 4 9 9 t g x - 1 5 2 6 0 8 l g x l 一2 8 7 1 9 i 速x t l ( 1 - 3 ) 上述经验模越实质上还是统计回归模型，鉴于具有预测的背景条件已经发生 交纯，经验模鳌不雅被嚣予与模登建立翡鬻景象讳不弱豹区域静宏观预测。 ( 5 ) 移动平均法“”，由于随机干扰和( 或) 周期波动的影响，道路交 逶事赦穿确德窿呈瑗表覆上杂乱无鬻鹃敖煮鹜，兔了祆其审撬取关于遵路交 通事故的变化趋势的有用信息，可采用移动平均法预测模型来处理。道路交 逶事款颈测移动平均法模型艇下： 设y ，为，时间点道路交通事故察际统计数据，= 1 , 2 ，t 。脚，为，时间 点前鹰共个道路交通事故的实黪统计俊，称魏周嫂移动平均徨。取5 2 0 0 ，常取奇数。苴 霞焉 溉兰：芝：翌：立型= ：二= 苎：兰f n - _ j 1 ( 1 - 4 ) ； n2 m 脚_ n - - i = 2 l 上尘娃j ；掣f = l ，2 ，r 一一l ( 1 。5 ) 蟹小掣2 塾t 亟皆地盟= m ，+ 下n - ! + 峄 it 神 根据上式可髓时间序列y 1 ，y 2 ，蜥，计算得出如下时间序列 m 1 + 挈m 2 + ，掣 当y t 中混有黻视干抗，且箕均值为0 时，或者只巾包含有周期波动，而其 鼹赢交通夹学戮士研究缴学位论文 第1 0 磷 鼹鬻凳鬟对，溺上述黠溺痔裂孛雳翁波韵霰簿截搭，涟凝子撬亦竣大大壤少， 必于趋势的储息就保留下来，并突出出来，这就是道路交通事故移动平均法 鞭溅抟暴琏鼷在，貔方法翼链霆予逛羧交逶事教熬遗短鬣鞭溅， ( 6 ) 获爨颓溅滚“”该法怒姆遴路交遴系统簧戚是个获色系 统，褥道路交遵事放俸为邋路交通舔筑萼亍为特 正萤娥理，遥弱获氇理论器方 法建立道路激通事故预测模型。道路交通攀故灰截预测方法的窝璇是寻找道 鼹交潺事故序烈数掇阊的渤态关系，宪将邀路交遗攀放作为道照交通系绕抒 凳薅程量崇疑毽，癸遵鼹交逶事敌赣成楚遴鼹交逶暴统这个灰怨系统兹获焦 鬣。它不同予数理统计学中的时间序捌分柝与预测，它是一种现实和动态躲 努轿鞍震羹，宅不努爹确澎璃道路瓮邋攀放韵函素数据，两是扶道路交通搴 救皂襄对闻数攥序列中寻找有用信息，搽究其内在勰律，建立榴虚熬模型避 萼亍该禳，获谯颓涎鬃髓遁麓于道路交通攀鼗麓串艇麓宏磊预嚣，宅应焉蠢屡 史数据较少，资料突变的情况下。 ( 7 ) 时澜滓列滚“。4 “；该法运鼷避畿懿交通事漱整鼗巾包蠢麓寒寒熬鏊 本售恿模式挝缀理，褥道路交通事散避阉黪捌分瓣为：趋势变动、缓环变动、 黎节变蘩帮淹捉变凌，擒遗交逶事兹辩瓣净爨预测撩塑，鼗法运熬珑较复杂。 ( 8 ) 鬟成数列固妇转析法“一，邋路交通事故嫩成数梦i j 回l 酾分析法运用 获色系统的熬本理论对道路交通事故的致因因素谶静关联分析，定量地找如 燕要影璃嚣豢，著鏊立爨交羹、妻交爨翁雯藏旁弼，疆琵逡露逮涛交逶事敲 元袋多元灏l 醢分桥，得戮道路交通警教垒成数列阐归预测模擞。适应予道 潞交避事故拣巾长麓宏蕊灏溅。 。3 本论文主要磺究漆客 遂照交遴攀数羧测分辫宏漤攀簸髹溅窝激蕊羧溅，零谂文擞擞努辑王嚣蠢 遂路交通事敬宏鼹颈铡方法款基礁上，锌对现有搂燮秘方法存在抟一骜不 怒，避簿有簸静摄索嚣礤究。嚣对遂潞交逶系统的器缝瞧、随瓿瞧、动态橇 以及不确定憾特点，上述道路交通攀故预测方法，袭现出明最的不足： ( 1 ) 道路交通事故预测专家调瓣法和专家预测法郡属于定性预测方法， 摸餐颈嚣蕤凌受壤蓑专家专整袈瑷、软会鹜豢嚣截绽，宅多采弱童蕊经验方 瑟静剡断预测方法，与数学上较为撤藩的寇匿预测方法相眈，鬣褥粗糙、簿 攀，滚滚猿璇不高。 西南交通大学硕士研究擞学位论文 第”页 “w m _ _ _ _ - _ _ _ - _ _ _ _ _ 。- 。_ 一一。 ( 2 ) 统计冒强分板预瓣模型驹主要映赢是：禳登滟建立螫求大稃本 量；要求攀故样本具有典型的分稚规律，对于非典型概率分布，非平稳过 程黪溺蘧无法取餐满意熬羰溪l 效聚；骥羹计算王终量太i 模黧缺乏对道 路交通系统结构和攀故发生机理的描述，模型掩盏了道路交通系统非线性、 动态瓣变戆憋蠡。 ( 3 ) 经验模型的缺点是：经骏模型虽然具有一定的实用性，但是横型 运用爱地域謦曩具体邋路交邋条件限制，模型浆运鼷范围受剽了限制。 ( 4 ) 移动平均法主要缺点：道路交通事故平均法能平滑随机干扰和周 期波动，且计算简单，但须n 大时，平均作用才显藩。而幽n 大时，却又会 使邋鼯交逶攀故数攥减少穰多，辑激道路交逶事敌颧灏移韵平均法要求道路 交通事故时间序列数据量犬，而且移动平均法仅对线性趋势作短期预测效果 好。瘫予遂路系统曼蕊毒菲线缝等特点，掰戳移动平翡法建子道爨交逶攀敬 预测精度不简。 ( 5 ) 灰色蓣测方法敦鸯要竣煮是“”；道路交遥事敖灰色预溪其裔掰需 信息寝少，计算简便，精度较高等特点，它克服回顾模型以及经验模型的缺 点，宅不必罗列影赡道路交逶事故瓣露素数据，恧怒从道路交通攀鼓叁舅越 阊数据序列中寻找有用信惫，探究箕内在舰律，建立g m ( 1 ，1 ) 模型迸行 预测。道路交通事故灰色预测的实质是以攒数型曲线去拟食原始数据，其颚 溺结聚凡旃穗形是一条较为平港麓麴线，戳箍对予波动栏较大的道路交邋搴 故数据列拟食较差，预测糟度较低。虽然灰色预测模型本身也具有些提高 预测糖凄戆方法，魏残差瓣鼋 法班袋捷蠢酸溺模餮辩数等方法，讴是辩予波 动性较大的非平稳数列的预测，预测结果精度较低，甚至可能增大误差。 ( 6 ) 慰阕i 亭裂预测方法熬缺蠡是“”气黠阕穿掰溪瓣方法怼予波动毪较 大的h 寸间序判的预颡4 效果不理想，模型不能清楚的凝现随机波动因素对道路 交通浆故的影噙。 ( 7 ) 叟成数列圆归分帮子法邋路交通枣故生成数列阐归分丰行法综合运 用灰色理论和统计回归分耄吁薅种方泼，模型无法克服多元嬲归分橱方法的缺 陪。 邋路交道系统的非线性、随机性、动态性以及不确定性特点，决定了作 为遂籍交运系统车亍梵特薤蚕瓣道籍交遥事敬魏羲浏豹复杂健，奉论文赞对现 有道路交通攀故宏观预测方法的不足，研究适应道路交通系统的非线性、随 凝性、凌态憾戬及不确定蝗特点，逶应我国遴鼹交逶特点熬道路交逶事故鞭 测方法，主黉拟进行以下几方面内容的研究： 西南交通大学硕士研究生学位论文 第12 页 ( 1 ) 遘路交遥事羧颓测特点及其复杂往分褥帮溪述。 ( 2 ) 针对道路交通鬻故灰色预测方法在对随机波动性较大数据序剐预 测精度较麓艇蚨点，在遂鼹交逶攀放灰惫鼷溅懿蒺醚上，弓| 入马零可夫键蓣 测璐论，避行道路交通事敞灰色马尔可夫预测模型研究。利用灰色预测和马 尔砸夫链预测的优点，熙获鬯预测越线反浃道路交遥事赦历史发展趋势，马 尔可夫链预测用来反映随机波动饿对事故预测的影响，反映政治、经济等道 路交通事故致因因素的影响，从而扩展灰色预测的应用范围，提高道路交通 事敬的预测精度。 ( 3 ) 针对道路交通系统是个动态时变参数系统的特点，弓i 入多艨递 除颓溅方法， 薹l 避行遂貉交通事故多层逶淤该溅方法磅究，建立暹籍交逶事 故的多层递阶预测模型，研究将道路交通事故预测分为对时变参数的精确预 测熬及在时交参数颚测薹懿上遂鼹交逶誊簸预测嚣个部分。 ( 4 ) 针对道路交通攀故发生机理复杂的特点、道路交通系统多属性的 特点以及遂路交通事故预测实践中默误蓑平方秘最小终为联测模型选撂夔 标准存在的缺陷和不足，试图运用种模挺或者一种方法来描述道路交通系 统行为特，谯基一道路交通攀故的变化规律是十分困难的、也是不现实的，本 论文提出道路交通事故颈涮多模擞多方浚综合预测模式的恩路，论文拙进行 道路交通事故多模型多方涟综合预测模式研究，研究道路交通事故综合预测 模或兹实瑗方法。 ( 5 ) 在道路交通事故预测模挺和预测方法研究的基础上，研究道路交 逶警效疆测辕劲软传懿设诗与实瑷溜嚣，逶惩基予m a l a b 豹6 u i 簌终缡纛菠 术，开发道路交通窜故辅助预测软件。 赙南交滋大学颂士研究熊学位沦文第1 3 凝 第2 章道路交通事故灰色马尔可夫预测方法 2 。 灰色系统理论凝述 社会、经济等许多系统，是根据研究对象所属的领域和范嘲命名的，丽 获惫系统帮怒按簌爨鑫名麓，在控爨谂孛，太寒j 鬻照羧琶麴嚣浅形容售惑翁 疆确程度，魏a s h b y 将蠢舔信息柬笳酌辩象称舞慧箱，遂稀称谬已戈入稻 罄遮接受；我髓月“爨”袋零售患泰熟，用“叁”表承售恩宠金骥麓，黑“获” 袭示部分信息明确、部分信息不明确，相成地，倍息完全朗确的系统称为囱 愈系羧，信怠岽熟熬系统拣为黑色袈统，藩分绩惑髓礴、帮分镶悬不餮礁戆 系绞称为获色系统m - n w 。 灰色系统理论的研究附苏是“部分信息已知、部分信息未知”的“小样 本”、“贫售慧”不确定系绞，它通进对“部分”跫皴信息麴生成、开发去了 鼹、试谈魂突邋雾，实瑷慰系统遥黪符梵纛演琵篾簿鲍蓬礁恕摇粒摇述。 灰色系绫理论潋瑟究“少数嚣举确定( 氍密予数据少露导簸不确定 ” 为己任，它不同于研究“大样本不确定”的概率论与数理统计，也不同予研 究“试弼不麟定”熬摸凝集理论。获敷蔗绞着重磷究概率绕诗、模攘数学溅 琴键簿决鹩“，l 、稃零、贫僖患不疆悫”闻蘸，舞依懿信惑覆盖，蘧过序懿童 戚寻求现实揽律。篡特点楚“少数援建模”。灰毡系统理论着熬礤究“终惩 鞠确、内涵不明确”的对敲m 一一m ；。三者幺间的隧踟见表2 ，l 。 表2 - i “襄。、“掇率气。攫凝”鹃嚣囊 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 2 2 灰色预测概述 预测是人们对于客观事物发展变化的一种认识与估计。定量预测是通过 建立预测模型对客观事物发展变化的一种定量的认识与估计。只有具有外推 性的模型，才能用于预测。如果按照已有数据所得到的预测模型具有时间外 延的可能性，即从时间发展来看，具有某种规律性，则称这种规律性为外推 性。外推性一般分为概率外推、后验差外推与时间函数的延续性外推等三种 形式。预测方法有很多，如常用的回归分析法、德尔菲法、趋势外推法、最 小方差预测法、马尔可夫预测法、模型法、指数平滑法、残差辨识法等，但 归纳起来可以将预测方法分为三类，从回归分析到马尔可夫预测法等