基于手机传感器数据的路段自行车交通环境质量评价方法

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  骑行环境的改善要有科学规范的支撑,自行车交通环境质量评价是衡量骑行环境优劣的主要依据,是自行车道设计、保证骑行安全以及提升自行车出行整体服务质量的重要依据。以往的自行车交通环境质量评价主要依据骑行者的主观感受,导致结果过于主观。同时需要进行大量的道路交通环境调查,耗费人力和物力。
  本文从提高路段自行车交通环境质量评价方法的客观性和数据获取的难易程度入手,利用主观感受和客观冲突数据相结合作为路段自行车交通环境质量划分的依据,提高了路段自行车交通环境质量评价方法的客观性。通过手机内置传感器采集个人骑行行为特征,并分析其与道路交通环境、主观评价、客观冲突行为之间的关系,最后利用随机森林分类器构建路段自行车交通环境质量评价模型。
  论文研究内容主要包括:
  (1)路段自行车交通环境质量的相关影响因素研究:对典型自行车交通环境质量评价方法和自行车骑行行为特征研究进行文献综述,梳理路段自行车交通环境质量的影响因素,从道路交通环境特征(隔离形式、非机动车道有效宽度、交通量等)、个人骑行行为特征(速度相关特征、加速度相关特征)、客观冲突行为、主观感受四个角度选取主要影响因素作为论文的主要研究内容。
  (2)实验设计与数据分析:开展两种调查实验,同时采集个人骑行行为特征、道路交通环境特征、客观冲突行为、主观感受四类数据;一是开展道路交通环境调查实验,对19条道路路段的基本断面形式、交通量、路侧停车等道路交通影响因素进行采集;二是开展骑行行为实验,利用手机内置传感器,采集不同时段、不同性别、不同年龄组下30名骑行被试人员的个人骑行行为特征数据(速度数据、加速度数据),同时利用录像的形式采集被试人员在骑行实验过程中的客观冲突行为数据,并以问卷的形式采集被试人员的整体骑行感受信息。对所采集的四类数据进行相应的数据处理,最终获得1011条有效样本,为路段自行车交通环境质量评价方法研究提供足够的样本数据。
  (3)路段自行车骑行行为特征研究:对手机内置传感器所采集的骑行行为数据进行指标提取,从速度相关数据(GPS数据)以及加速度数据(三个轴向)提取统计学特征指标共32项(速度加速度均值、方差、变异系数等);在此基础上,研究骑行行为特征指标与人口统计学特征(性别、时段、年龄等)、整体骑行感受、道路交通环境三者之间的关系,结果表明个人骑行行为特征与自行车交通环境质量水平影响因素(隔离形式、非机动车道有效宽度、客观冲突行为等)之间均存在一定的相关关系。
  (4)路段自行车交通环境质量评价模型研究:利用方差分析探究在不同主观感受水平下个人骑行行为特征(速度加速度均值、方差、变异系数等32项特征)的差异性情况,结果表明个人骑行行为特征在不同主观感受水平下具有显著性差异,二者存在一定相关关系;由于主观感受的划分依据容易受到个人因素的影响,因此将主观整体感受与客观冲突数据结合作为划分路段自行车交通环境质量水平的依据:并以主客观结合后的水平为标签,以道路交通环境因素(隔离形式、道路宽度、交通量等)、个人骑行行为特征(速度加速度均值、方差、变异系数等)、人口统计学特征(性别、年龄、时段)、客观冲突数据为属性,利用随机森林分类器,建立路段自行车交通环境质量评价模型,最终二分类模型精度达到80.62%,精度较高,符合论文要求。
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