本书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。
适读人群 ：交通部门工作人员、高校交通专业师生、高速公路相关配套设备制造商
人民群众安全出行需求的日益增长同我国道路交通安全行业发展水平之间的矛盾，已成为我国道路交通安全的主要矛盾，人们对于交通安全的重视程度越来越高，道路交通安全的智能管控越来越成为人们关注的焦点，因此本书以国家“十三五”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”的系列课题研究成果为基础，开展了高速公路运行风险分析，并采用智慧化的管理方式，从多个角度综合了多项研究成果，以期为高速公路交通安全提供新的范式。
高速公路在我国经济社会发展过程中扮演着关键角色。截至2020年年底，我国高速公路通车里程达16.10万公里，高速公路对20万以上人口城市覆盖率超过98%，我国已形成全球最大的高速公路网络。高速路网的快速发展有利于改善运输结构、提升通行效率、降低运输成本，为人们的出行提供了极大的便利。现阶段的高速公路发展不再追求大规模的基础路网建设，而是改为以"安全、快速、高效、准时"为运营管理目标。但是，我国交通事故预防、预警预报和应急救援手段相对落后，交通安全领域的科技应用还不够深入，科技创新对安全保障的支持作用还未充分发挥，高速公路交通安全仍有巨大的提升空间。
交通系统是一个典型的复杂系统，依靠传统的交通管理方式，单从道路或车辆的角度考虑，很难解决近年来日益严峻的交通拥堵、事故频发等问题。随着近些年智慧交通技术的发展，可以采用人、车、路多角度协同管理的方法，利用智慧手段，结合先进的管控方式，对高速公路的运行中可能产生的高风险状态进行管控，降低运营期的风险，保障道路的通行安全，进而提高交通运输系统的效率和安全性，实现交通系统的可持续性发展。
本书以国家“十三五”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”的系列课题研究成果为基础，该项目针对高速公路运行过程中面临的风险问题，开展了高速公路运行风险分析，并采用智慧化的管理方式，从车辆、不良行为、连续交通流、关键节点、区域路网、异常天气等角度，综合面向车辆短临预警、不良驾驶行为、出入口匝道管理、异常天气主线管控、区域路网等风险管控技术研究，集成高速公路网络化综合智能防控体系，并在广东、陕西、河北等地开展了工程示范及应用，实现典型路段的主动引导防撞预警、车辆运行风险实时评估与短临预警、交通事件检测与预警预报，以期为高速公路交通安全提供新的范式。
本书共分为11章。第1章介绍高速公路运行风险智能管控技术研究的背景和开展关键技术研究面临的主要技术问题；第2章梳理高速公路风险分析理论，从微观（车辆）、中观（路段）、宏观（路网）的角度，介绍高速公路运行风险的分析方法；第3章介绍针对行驶车辆面临的风险问题，联合车路协同的智能预警技术，介绍车辆运行风险实时评估与短临预警技术的流程与方法；第4章介绍与不良驾驶行为匹配的主动干预对策；第5章结合智慧交通检测技术的发展，介绍连续交通流感知与交通事件预警技术；第6章介绍高速公路出入口匝道联动控制技术；第7章针对异常天气高速公路管理难点，介绍高速公路主线交通流智能管控技术；第8章从路网管控的角度，介绍基于运行风险的区域路网交通流动态分配技术；第9章介绍高速公路网络化综合智能防控体系；第10章介绍相关技术的应用与示范；第11章介绍相关创新的成果及前景。
全书由刘建蓓主持编撰完成，具体编写分工如下：第1章由刘建蓓、王佐编写；第2章由许甜、刘玮蔚编写；第3章由许甜、赵超杰编写；第4章由孙云华编写；第5章由马小龙、马媛媛、赵斌编写；第6章由李国强编写；第7章由刘玮蔚编写；第8章由骆中斌编写；第9章由叱干都编写；第10章由许甜、骆中斌编写；第11章由刘建蓓、王佐编写。在本书编写过程中，张志伟、单东辉、史恒、邓涵月等协助进行了资料收集、校对工作。
由于作者的学识和水平有限，书中难免有错误不当之处，恳请各位读者和专家批评指正。
刘建蓓 王 佐 许 甜
2022年9月于西安
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J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
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