本書針對高速公路交通安全特點，介紹了高速公路運行風險分析、運行風險實時評估與短臨預警、不良駕駛行為主動干預、交通流感知與預警、匝道聯動控制、異常天氣智能管控、路網交通流動態分配、高速公路網絡化綜合智能防控體系，以及北斗高精度定位、主動管控、人工智能分析等新技術。
適讀人群 ：交通部門工作人員、高校交通專業師生、高速公路相關配套設備制造商
人民群眾安全出行需求的日益增長同我國道路交通安全行業發展水平之間的矛盾，已成為我國道路交通安全的主要矛盾，人們對于交通安全的重視程度越來越高，道路交通安全的智能管控越來越成為人們關注的焦點，因此本書以國家“十三五”重點研發計劃項目“道路交通安全主動防控技術及系統集成”的系列課題研究成果為基礎，開展了高速公路運行風險分析，并采用智慧化的管理方式，從多個角度綜合了多項研究成果，以期為高速公路交通安全提供新的范式。
高速公路在我國經濟社會發展過程中扮演著關鍵角色。截至2020年年底，我國高速公路通車里程達16.10萬公里，高速公路對20萬以上人口城市覆蓋率超過98%，我國已形成全球最大的高速公路網絡。高速路網的快速發展有利于改善運輸結構、提升通行效率、降低運輸成本，為人們的出行提供了極大的便利。現階段的高速公路發展不再追求大規模的基礎路網建設，而是改為以"安全、快速、高效、準時"為運營管理目標。但是，我國交通事故預防、預警預報和應急救援手段相對落后，交通安全領域的科技應用還不夠深入，科技創新對安全保障的支持作用還未充分發揮，高速公路交通安全仍有巨大的提升空間。
交通系統是一個典型的復雜系統，依靠傳統的交通管理方式，單從道路或車輛的角度考慮，很難解決近年來日益嚴峻的交通擁堵、事故頻發等問題。隨著近些年智慧交通技術的發展，可以采用人、車、路多角度協同管理的方法，利用智慧手段，結合先進的管控方式，對高速公路的運行中可能產生的高風險狀態進行管控，降低運營期的風險，保障道路的通行安全，進而提高交通運輸系統的效率和安全性，實現交通系統的可持續性發展。
本書以國家“十三五”重點研發計劃項目“道路交通安全主動防控技術及系統集成”的系列課題研究成果為基礎，該項目針對高速公路運行過程中面臨的風險問題，開展了高速公路運行風險分析，并采用智慧化的管理方式，從車輛、不良行為、連續交通流、關鍵節點、區域路網、異常天氣等角度，綜合面向車輛短臨預警、不良駕駛行為、出入口匝道管理、異常天氣主線管控、區域路網等風險管控技術研究，集成高速公路網絡化綜合智能防控體系，并在廣東、陜西、河北等地開展了工程示范及應用，實現典型路段的主動引導防撞預警、車輛運行風險實時評估與短臨預警、交通事件檢測與預警預報，以期為高速公路交通安全提供新的范式。
本書共分為11章。第1章介紹高速公路運行風險智能管控技術研究的背景和開展關鍵技術研究面臨的主要技術問題；第2章梳理高速公路風險分析理論，從微觀（車輛）、中觀（路段）、宏觀（路網）的角度，介紹高速公路運行風險的分析方法；第3章介紹針對行駛車輛面臨的風險問題，聯合車路協同的智能預警技術，介紹車輛運行風險實時評估與短臨預警技術的流程與方法；第4章介紹與不良駕駛行為匹配的主動干預對策；第5章結合智慧交通檢測技術的發展，介紹連續交通流感知與交通事件預警技術；第6章介紹高速公路出入口匝道聯動控制技術；第7章針對異常天氣高速公路管理難點，介紹高速公路主線交通流智能管控技術；第8章從路網管控的角度，介紹基于運行風險的區域路網交通流動態分配技術；第9章介紹高速公路網絡化綜合智能防控體系；第10章介紹相關技術的應用與示范；第11章介紹相關創新的成果及前景。
全書由劉建蓓主持編撰完成，具體編寫分工如下：第1章由劉建蓓、王佐編寫；第2章由許甜、劉瑋蔚編寫；第3章由許甜、趙超杰編寫；第4章由孫云華編寫；第5章由馬小龍、馬媛媛、趙斌編寫；第6章由李國強編寫；第7章由劉瑋蔚編寫；第8章由駱中斌編寫；第9章由叱干都編寫；第10章由許甜、駱中斌編寫；第11章由劉建蓓、王佐編寫。在本書編寫過程中，張志偉、單東輝、史恒、鄧涵月等協助進行了資料收集、校對工作。
由于作者的學識和水平有限，書中難免有錯誤不當之處，懇請各位讀者和專家批評指正。
劉建蓓 王 佐 許 甜
2022年9月于西安
劉建蓓，教授級高級工程師，博士生導師，中交第一公路勘察設計院智能交通與智慧城市研究院院長、交通安全應急保障技術交通運輸行業研發中心主任、交通安全與數字技術研究中心主任。主要從事公路勘察設計、主動安全防控技術、智慧交通領域的科研、裝備研發和工程實踐等方面的工作。先后主持參與重點研發計劃等國家J課題4項，省部級項目10多項。入選2020年交通運輸行業中青年科技創新領軍人才，中國公路學會青年專家，中國公路學會科普專家，交通綜合運輸標準委員會委員，是交通安全技術領域學術帶頭人。在多年研究工作中榮獲省部級獎項共計20余項，其中特等獎4項、一等獎5項；授權專利6項(其中發明專利4項)、軟件著作權8項；主編或參編標準規范11部，出版專著2部；，在核心期刊及國際學術交流會議上發表學術論文約20余篇，其中SCI收錄2篇、EI收錄14篇。
第1章 緒論
1.1 研究背景 _3 1.2 國內外研究現狀 _6
1.2.1 高速公路風險分析研究現狀 _6 1.2.2 高速公路交通管控技術研究現狀 _8 1.2.3 高速公路智能交通管控干預體系研究現狀 _10 1.3 主要研究內容 _13 1.4 技術路線 _15
第2章 高速公路交通風險分析
2.1 高速公路交通風險分析理論 _19
2.1.1 靜態風險分析理論 _21 2.1.2 動態風險分析理論 _25 2.2 高速公路車輛運行沖突風險 28
2.2.1 車輛運行沖突風險的定義 28
2.2.2 基于多源傳感器的車輛運行沖突風險識別_29 2.2.3 基于高精度定位的車輛運行沖突風險識別_30 2.3 高速公路路段風險 38
2.3.1 風險特征因素分析 39
2.3.2 基于熵理論的路段風險分析模型 _44 2.3.3 路段運行風險評估實例驗證 _49
2.4 高速公路區域路網交通流風險 _52
2.4.1 交通運行態勢評估 _53 2.4.2 關鍵影響因素風險評估 _57
2.4.3 基于隱馬爾可夫模型的交通運行態勢預測模型_60 2.4.4 交通運行態勢實例 _66
第3章 高速公路車輛運行風險實時評估與短臨預警
3.1 高精度定位信息獲取方法 _73
3.1.1 高速公路沿線北斗地基增強系統 73 3.1.2 基站的組成 _75
3.2 高精度定位車載預警終端 _76
3.2.1 模塊選型 _77 3.2.2 整體設計流程_78 3.3 車路通信系統搭建 _79
3.4 風險實時評估及短臨預警平臺 _81 3.4.1 開發需求分析 _81 3.4.2 平臺系統框架構建 _83 3.4.3 數據庫體系結構 _83
3.4.4 車輛沖突風險識別模型嵌入 87 3.4.5 高精度地圖數據采集與匹配 _87 3.4.6 高并發數據處理與優化 _88
第4章 面向高速公路不良駕駛行為的主動干預
4.1 不良駕駛行為綜合辨識與分析 _93
4.1.1 不良駕駛行為綜合辨識_94 4.1.2 典型不良駕駛行為特征分析 _94
4.1.3 基于規則匹配的不良駕駛行為綜合識別方法 105
4.2 駕駛意圖識別及駕駛行為預測_111
4.2.1 駕駛意圖識別_111
4.2.2 駕駛行為與意圖預測方法 _112 4.3 不良駕駛行為分級評價 _125
4.3.1 分級評價模型_126 4.3.2 分級評價實例 _129
4.4 不良駕駛行為主動安全預警 _131 4.4.1 客觀評價指標 _131 4.4.2 主觀評價指標 _133
第5章 連續交通流感知與交通事件預警
5.1 多目標檢測與數據融合 _139 5.1.1 毫米波雷達目標檢測 _139 5.1.2 視頻目標檢測 _145 5.1.3 雷視數據融合 _151 5.2 路段雷視數據組網 _154
5.2.1 設備布設方法 _154 5.2.2 數據組網方法 _157 5.3 交通事件預警_164
5.3.1 典型交通事件_164 5.3.2 預警設備_168 5.3.3 預警體系與方法 _176
第6章 高速公路匝道聯動控制
6.1 入口自適應控制方法 _183 6.1.1 入口控制影響因素 184 6.1.2 入口控制策略 _185
6.1.3 基于行車風險分析的入口控制模型_187 6.1.4 入口控制仿真分析 _189 6.2 出口誘導管理_191
6.2.1 運行狀態評估模型_191 6.2.2 出口誘導控制模型_192 6.2.3 交通誘導信息發布方式_196 6.3 出入口聯動控制系統 _199
6.3.1 總體架構 _200 6.3.2 數據處理流程 _202 6.3.3 系統功能模塊 _202
6.4 出口車輛智能管控預警裝備設置 206
6.4.1 功能定位 _206 6.4.2 新型可導向防撞墊 206 6.4.3 系統設計 _208
第7章 異常天氣下高速公路主線交通流智能管控
7.1 霧天高速公路主線交通流管控 215 7.1.1 可變限速控制 _215 7.1.2 分級控制策略 _228
7.2 雨天高速公路主線交通流管控 231 7.2.1 可變限速控制 _231 7.2.2 分級控制策略 238
7.3 雪天高速公路主線交通流管控 241 7.3.1 可變限速控制 _241 7.3.2 分級控制策略 _245
第8章 基于運行風險的區域路網動態交通分配
8.1 區域路網動態交通分配策略 251
8.1.1 交通事件影響 _251
8.1.2 交通擁擠及風險發展態勢 252 8.1.3 事件預防與疏解技術啟動閾值 _252 8.1.4 擁擠控制策略與交通擁擠的匹配關系 _253 8.1.5 控制策略的決策流程 _254 8.1.6 初始擁擠風險疏解控制模塊 _257 8.1.7 疏解策略轉換啟動模塊 _258 8.2 路網動態交通分配 260
8.2.1 動態交通分配流程 _260
8.2.2 小型路網動態交通分配數值模擬分析 261 8.2.3 大型路網動態交通分配模型 _265 8.2.4 大型路網動態交通分配仿真 _280 8.3 區域路網動態交通分配應用情況 282
8.3.1 區域路網動態交通分配發展 282 8.3.2 國外區域路網動態交通分配應用 288
第9章 高速公路網絡化綜合智能防控體系
9.1 高速公路網絡化綜合智能防控體系概述 297 9.2 高速公路網絡化綜合智能防控體系服務集 _300
9.3 針對不同對象涵蓋不同層次的高速公路網絡化綜合智能防控體
系 302
9.4 高速公路網絡化綜合智能防控體系的物理架構 303
9.4.1 信息獲取體系 _303 9.4.2 層次體系 _304 9.4.3 實施體系 305 9.4.4 方法體系 305 9.4.5 對象體系 _306
9.5 綜合智能防控體系的邏輯架構 307
第10章 工程應用與示范
10.1 車輛運行風險實時評估與短臨預警在示范工程中的應用 _315
10.1.1 示范工程概述 _315 10.1.2 示范工程建設 315 10.1.3 示范效果評估 _317
10.2 交通事件檢測與預警系統在示范工程中的應用 _326
10.2.1 示范工程概述 326 10.2.2 設備布設 327 10.2.3 系統平臺搭建 328 10.2.4 示范效果評估 330
10.3 互通、服務區出口主動引導防撞預警在示范工程中的應用 _335
10.3.1 示范工程概述 _335 10.3.2 設備開發功能 335 10.3.3 檢測原理及設備結構 _336 10.3.4 系統平臺 337
第11章 創新成果及前景效益
11.1 科技成果與創新 _341 11.2 應用前景與效益 _344
參考文獻
新書資訊