汽车安全与节能学报 ›› 2025, Vol. 16 ›› Issue (3): 386-395.DOI: 10.3969/j.issn.1674-8484.2025.03.004
程瑞1(
), 卢春成1(
), 袁泉2,*(
), 崔涛3, 王涛1
收稿日期:2024-09-22
修回日期:2025-01-04
出版日期:2025-06-30
发布日期:2025-07-01
通讯作者:
袁泉,教授级高工。E-mail:作者简介:程瑞(1992—),男(汉),山东,副教授。E-mail:ruicheng1992@yeah.net。基金资助:
CHENG Rui1(
), LU Chuncheng1(
), YUAN Quan2,*(
), CUI Tao3, To. Jeremy3, WANG Tao1
Received:2024-09-22
Revised:2025-01-04
Online:2025-06-30
Published:2025-07-01
摘要:
为了满足智能汽车避撞系统验证中高风险测试环境的需要,同时丰富面向弱势道路使用者(VRU)的自动驾驶场景评价内容和方法,该文通过对广西桂林市2016—2020年交通事故案例收集整理,筛选得到1 429例汽车与VRU碰撞事故数据;依据事故调查经验选取了13种风险因素,基于自组织K-means聚类分析构建了10类适用于中国城市交通状况的汽车与VRU碰撞的典型场景;利用信息熵理论建立了VRU典型场景复杂度评价模型,通过联合logistic模型与反向神经(BP)网络确定变量状态及各维度权重,计算得到各类场景复杂度;运用Guass混合模型对复杂度进行聚类,最终获得4个场景复杂度等级。 结果表明:在限速30 km/h的道路上,夜间直行汽车与横穿马路的电动自行车在非人行横道区域发生侧面碰撞的场景复杂度最高。该文的研究成果可为智能汽车安全性测试提供具备中国城市道路特征的实验场景,同时为车外VRU避撞方案和决策的制定提供一定的依据。
中图分类号:
程瑞, 卢春成, 袁泉, 崔涛, 王涛. 基于自组织K-means的城市道路VRU事故场景复杂度评价[J]. 汽车安全与节能学报, 2025, 16(3): 386-395.
CHENG Rui, LU Chuncheng, YUAN Quan, CUI Tao, To. Jeremy, WANG Tao. Evaluation on the complexity of scenarios for VRU on urban roads based on self-organizing K-means[J]. Journal of Automotive Safety and Energy, 2025, 16(3): 386-395.
| 变量 | 状态 | OR | ω | c | 状态 | OR | ω | c |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| VRU交通方式 | 步行 | 1.141 | 0.281 | 0.357 | 自行车 | 1.101 | 0.271 | 0.346 |
| 电动车 | 0.815 | 0.201 | 0.264 | 摩托车 | 1.000 | 0.247 | 0.318 | |
| 汽车行驶状态 | 直行 | 0.596 | 0.295 | 0.373 | 左转弯 | 0.427 | 0.211 | 0.276 |
| 右转弯 | 1.000 | 0.494 | 0.579 | |||||
| 道路横断面位置 | 机动车道 | 0.570 | 0.191 | 0.252 | 非机动车道 | 0.237 | 0.079 | 0.110 |
| 机非混合道 | 0.465 | 0.156 | 0.209 | 人行道 | 0.709 | 0.238 | 0.308 | |
| 人行横道 | 1.000 | 0.336 | 0.418 | |||||
| 交通信号方式 | 无控制 | 0.876 | 0.263 | 0.337 | 标志标线 | 1.452 | 0.436 | 0.522 |
| 信号控制 | 1.000 | 0.301 | 0.379 | |||||
| 路口路段类型 | 普通路段 | 1.193 | 0.349 | 0.432 | T型路口 | 1.224 | 0.358 | 0.442 |
| X型路口 | 1.000 | 0.293 | 0.370 | |||||
| 天气 | 晴天 | 1.036 | 0.348 | 0.431 | 阴天 | 0.941 | 0.316 | 0.396 |
| 雨天 | 1.000 | 0.336 | 0.418 | |||||
| 能见度 | <50 m | 2.065 | 0.371 | 0.456 | 50~100 m | 1.463 | 0.263 | 0.337 |
| 100~200 m | 1.032 | 0.186 | 0.246 | >200 m | 1.000 | 0.180 | 0.239 | |
| 事故碰撞形态 | 追尾碰撞 | 2.524 | 0.260 | 0.334 | 正面碰撞 | 1.404 | 0.145 | 0.195 |
| 侧面碰撞(同向) | 1.838 | 0.190 | 0.250 | 侧面碰撞(对向) | 1.695 | 0.175 | 0.232 | |
| 侧面碰撞(直角) | 1.235 | 0.127 | 0.173 | 侧面碰撞(不确定) | 1.000 | 0.103 | 0.142 | |
| 照明条件 | 白天 | 0.808 | 0.332 | 0.413 | 夜间有照明 | 0.629 | 0.258 | 0.331 |
| 夜间无照明 | 1.000 | 0.410 | 0.496 | |||||
| VRU行驶状态 | 直行 | 0.625 | 0.186 | 0.246 | 左转弯 | 0.334 | 0.099 | 0.136 |
| 右转弯 | 0.556 | 0.165 | 0.221 | 过人行横道 | 0.850 | 0.253 | 0.325 | |
| 横穿马路 | 1.000 | 0.297 | 0.375 | |||||
| 限速(km/h) | 20 | 1.412 | 0.287 | 0.365 | 30 | 1.135 | 0.231 | 0.300 |
| 40 | 0.639 | 0.130 | 0.177 | 50 | 0.726 | 0.148 | 0.199 | |
| 60 | 1.000 | 0.204 | 0.267 | |||||
| 人行横道 | 无 | 0.896 | 0.473 | 0.558 | 有 | 1.000 | 0.527 | 0.611 |
| 路内停车位 | 无 | 1.679 | 0.627 | 0.702 | 有 | 1.000 | 0.373 | 0.458 |
| 变量 | 状态 | OR | ω | c | 状态 | OR | ω | c |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| VRU交通方式 | 步行 | 1.141 | 0.281 | 0.357 | 自行车 | 1.101 | 0.271 | 0.346 |
| 电动车 | 0.815 | 0.201 | 0.264 | 摩托车 | 1.000 | 0.247 | 0.318 | |
| 汽车行驶状态 | 直行 | 0.596 | 0.295 | 0.373 | 左转弯 | 0.427 | 0.211 | 0.276 |
| 右转弯 | 1.000 | 0.494 | 0.579 | |||||
| 道路横断面位置 | 机动车道 | 0.570 | 0.191 | 0.252 | 非机动车道 | 0.237 | 0.079 | 0.110 |
| 机非混合道 | 0.465 | 0.156 | 0.209 | 人行道 | 0.709 | 0.238 | 0.308 | |
| 人行横道 | 1.000 | 0.336 | 0.418 | |||||
| 交通信号方式 | 无控制 | 0.876 | 0.263 | 0.337 | 标志标线 | 1.452 | 0.436 | 0.522 |
| 信号控制 | 1.000 | 0.301 | 0.379 | |||||
| 路口路段类型 | 普通路段 | 1.193 | 0.349 | 0.432 | T型路口 | 1.224 | 0.358 | 0.442 |
| X型路口 | 1.000 | 0.293 | 0.370 | |||||
| 天气 | 晴天 | 1.036 | 0.348 | 0.431 | 阴天 | 0.941 | 0.316 | 0.396 |
| 雨天 | 1.000 | 0.336 | 0.418 | |||||
| 能见度 | <50 m | 2.065 | 0.371 | 0.456 | 50~100 m | 1.463 | 0.263 | 0.337 |
| 100~200 m | 1.032 | 0.186 | 0.246 | >200 m | 1.000 | 0.180 | 0.239 | |
| 事故碰撞形态 | 追尾碰撞 | 2.524 | 0.260 | 0.334 | 正面碰撞 | 1.404 | 0.145 | 0.195 |
| 侧面碰撞(同向) | 1.838 | 0.190 | 0.250 | 侧面碰撞(对向) | 1.695 | 0.175 | 0.232 | |
| 侧面碰撞(直角) | 1.235 | 0.127 | 0.173 | 侧面碰撞(不确定) | 1.000 | 0.103 | 0.142 | |
| 照明条件 | 白天 | 0.808 | 0.332 | 0.413 | 夜间有照明 | 0.629 | 0.258 | 0.331 |
| 夜间无照明 | 1.000 | 0.410 | 0.496 | |||||
| VRU行驶状态 | 直行 | 0.625 | 0.186 | 0.246 | 左转弯 | 0.334 | 0.099 | 0.136 |
| 右转弯 | 0.556 | 0.165 | 0.221 | 过人行横道 | 0.850 | 0.253 | 0.325 | |
| 横穿马路 | 1.000 | 0.297 | 0.375 | |||||
| 限速(km/h) | 20 | 1.412 | 0.287 | 0.365 | 30 | 1.135 | 0.231 | 0.300 |
| 40 | 0.639 | 0.130 | 0.177 | 50 | 0.726 | 0.148 | 0.199 | |
| 60 | 1.000 | 0.204 | 0.267 | |||||
| 人行横道 | 无 | 0.896 | 0.473 | 0.558 | 有 | 1.000 | 0.527 | 0.611 |
| 路内停车位 | 无 | 1.679 | 0.627 | 0.702 | 有 | 1.000 | 0.373 | 0.458 |
| 维度信息 | 权重,σ | 变量信息权重,μ |
|---|---|---|
| 自车因素,C1 | 0.156 | 汽车行驶状态,0.491; 事故碰撞形态,0.510 |
| VRU因素,C2 | 0.168 | VRU交通方式,0.491; VRU行驶状态,0.509 |
| 道路因素,C3 | 0.454 | 交通信号控制,0.193; 路口路段类型,0.167;人行横道,0.123; |
| 路内停车位,0.186; 限速,0.158; 道路横断面位置,0.173 | ||
| 环境因素,C4 | 0.223 | 天气,0.302; 照明条件,0.308; 能见度,0.390 |
| 维度信息 | 权重,σ | 变量信息权重,μ |
|---|---|---|
| 自车因素,C1 | 0.156 | 汽车行驶状态,0.491; 事故碰撞形态,0.510 |
| VRU因素,C2 | 0.168 | VRU交通方式,0.491; VRU行驶状态,0.509 |
| 道路因素,C3 | 0.454 | 交通信号控制,0.193; 路口路段类型,0.167;人行横道,0.123; |
| 路内停车位,0.186; 限速,0.158; 道路横断面位置,0.173 | ||
| 环境因素,C4 | 0.223 | 天气,0.302; 照明条件,0.308; 能见度,0.390 |
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