基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的交通事故預(yù)測(cè)方法研究

熊昕

摘 要：進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展，很多領(lǐng)域的智能化以及自動(dòng)化程度也越來(lái)越高，隨著近幾年的交通工具的發(fā)展以及交通道路的建設(shè)，道路車流量也與日俱增，他們出行的頻率以及道路的交通復(fù)雜程度加深，所以道路交通事故發(fā)生的頻率在增多，雖然我國(guó)政府部門在交通事故方面采取了各種各樣的措施，但是道路交通安全的形式依然嚴(yán)峻。交通事故的發(fā)生給我們帶來(lái)個(gè)方面的損失，無(wú)論是從公民人身安全還是財(cái)產(chǎn)安全方面，除此之外還會(huì)影響到社會(huì)治安，比如說(shuō)常見的有交通堵塞、交通延誤、火災(zāi)等緊急的社會(huì)治安問題，嚴(yán)重影響到人們的正常生活，同時(shí)給國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)運(yùn)行造成不好的影響。本篇文章以基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的交通事故預(yù)測(cè)方法研究為課題，通過(guò)對(duì)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的研究和介紹，以及現(xiàn)今我國(guó)道路交通事故發(fā)生原因的分析以及發(fā)生的特點(diǎn)，我們利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方面對(duì)交通事故進(jìn)行了分析，兩者相互結(jié)合，形成道路交通事故特有的數(shù)據(jù)庫(kù)，從而為交通事故的預(yù)測(cè)提供一個(gè)很好的方法。貝葉斯網(wǎng)理論與其他的交通事故預(yù)測(cè)事故方法相比，有著很多不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，它能夠保證數(shù)據(jù)的可靠性和真實(shí)性，它能夠很好的對(duì)事故數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為交通事故的預(yù)測(cè)和預(yù)防提供一個(gè)值得參考的數(shù)據(jù)，從而有利于相關(guān)部門做出切實(shí)可行的舉措。

關(guān)鍵詞：貝葉斯網(wǎng)絡(luò)；交通事故；預(yù)測(cè)方法

一、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

（一）交通安全分析相關(guān)研究

引發(fā)不同事故的原因是不同的，但是原因和結(jié)果之間肯定有著一定規(guī)律的聯(lián)系。我國(guó)的道路交通事故一直是備受關(guān)注的社會(huì)問題，針對(duì)這個(gè)問題，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有了很多的研究，這個(gè)研究發(fā)展到現(xiàn)在一共經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展時(shí)期：?jiǎn)我蛩乩碚撌堑谝粋€(gè)發(fā)展階段的主要理論，多因素理論是對(duì)單因素理論的完善和發(fā)展是第二個(gè)階段的主要理論，最后一個(gè)階段就是系統(tǒng)致因理論階段，他更從系統(tǒng)層次對(duì)引發(fā)事故的理論進(jìn)行了歸納總結(jié)。先從單因素理論說(shuō)起，該種理論主要是從人的角度出發(fā)，對(duì)人的行動(dòng)為研究的出發(fā)點(diǎn)，但是這種理論僅僅局限于人這個(gè)因素，沒有考慮到其他的因素，他認(rèn)為交通事故石是由一種原因引起的，這是單因素理論；與單因素理論相比，多因素理論就是說(shuō)道路交通事故是由多種原因引起的，由于這種理論更有全面性，該種理論主張交通事故原因的分析應(yīng)該從三個(gè)方面入手，分別是“人、車、路”，所以它的應(yīng)用范圍更為的廣泛；最后是系統(tǒng)致因理論，是國(guó)外學(xué)者在1980年左右提出的，與因素理論不同的是，這種理論更有系統(tǒng)性，對(duì)引發(fā)事故的原因進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。

針對(duì)以上三種理論不同的特點(diǎn)，歸納起來(lái)，單因素理論具有片面性，不能全面的反應(yīng)交通事故發(fā)生的原因，但是單因素理論方法也有著自己的優(yōu)點(diǎn)，那就是能夠直觀并且直接迅速的找出事故發(fā)生的主要原因，所以我們需要根據(jù)實(shí)際的情況選擇不同的理論進(jìn)行分析，選擇適合的方法；多因素理論就是打破人們考慮問題的單向性、局部性思維，全面的來(lái)分析道路交通事故的原因，這種理論方面強(qiáng)調(diào)全面性，整體性，更有利于道路交通問題的解決。但是該種理論方法也有缺點(diǎn)，其實(shí)各種因素以及印發(fā)原因之間是存在相互聯(lián)系的，如果缺少對(duì)各種因素之間聯(lián)系的考慮，就很難做到深入分析，反而這種多因素方面顯得更為的混亂；最后的致因理論是一種系統(tǒng)性的方法，是從大量的交通事故原因當(dāng)中進(jìn)行規(guī)律性的總結(jié)和概括，由于其科學(xué)性比較強(qiáng)，所以是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一種交通事故分析預(yù)測(cè)的理論方法。

（二）貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在安全分析中的應(yīng)用

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是近幾年才發(fā)展起來(lái)的，因?yàn)樵摲N技術(shù)具有很強(qiáng)的應(yīng)對(duì)不確定性問題的方法，并且能夠?qū)κ鹿蔬M(jìn)行推理，分析事故發(fā)生的原因，進(jìn)行安全性質(zhì)的預(yù)測(cè)等等功能。其次就是貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是一種網(wǎng)絡(luò)圖形式，通過(guò)這種形式來(lái)描述因果關(guān)系，更為簡(jiǎn)單，容易被人理解，同時(shí)容易讓專家吸收經(jīng)驗(yàn)；除此之外，它也可以實(shí)現(xiàn)定量評(píng)估分析，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行定量化處理；貝葉斯網(wǎng)絡(luò)同時(shí)具有反推理的作用，能夠進(jìn)行因果之間的分析和診斷；第五點(diǎn)是該種網(wǎng)絡(luò)便于整合各種信息，可以將專家的觀點(diǎn)與科學(xué)的預(yù)測(cè)結(jié)合起來(lái)，最后就是貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在眾多的不同類型的軟件的支持下，得到了更好的利用。因?yàn)樨惾~斯網(wǎng)絡(luò)具備與其他預(yù)測(cè)方法不同的優(yōu)勢(shì)，所以貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方法在事故預(yù)測(cè)方面受到了更多的支持，并且被廣泛的采用。

在國(guó)外，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用的領(lǐng)域是核電站軟件系統(tǒng)的安全性評(píng)估以及各種事故預(yù)測(cè)。國(guó)外的相關(guān)學(xué)者研究和分析了故障樹和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)兩種安全事故預(yù)測(cè)方法，與故障樹相比，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方法有著無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，所以相關(guān)學(xué)者開始研究故障樹轉(zhuǎn)換為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的方法。國(guó)外的學(xué)者在貝葉斯網(wǎng)絡(luò)研究方面主要的成就有美國(guó)聯(lián)邦道路局開發(fā)了一款軟件，這款軟件主要用于道路安全調(diào)查以及安全設(shè)計(jì)軟件，這款軟件的名稱叫做“交互式道路安全設(shè)計(jì)模型”，其中就有貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析模塊，受到國(guó)外學(xué)者的影響，我國(guó)安全事故預(yù)測(cè)領(lǐng)域的專家在近些年更加傾向于預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性以及安全性，可靠性的分析過(guò)程，只有貝葉斯網(wǎng)絡(luò)具備了這些特性，才能更有利于其作用的發(fā)揮。學(xué)者霍利民提出了一種創(chuàng)新性的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，建立在最小路集的基礎(chǔ)之上，這種新型的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)目前主要在電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估領(lǐng)域中應(yīng)用比較廣泛。有關(guān)學(xué)者主要從節(jié)點(diǎn)，鏈接強(qiáng)度，事件以及邏輯門之間的映射關(guān)系這四個(gè)方面對(duì)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)以及故障樹展開比較。除此之外，還有很多學(xué)者就貝葉斯網(wǎng)絡(luò)展開研究，創(chuàng)新出了很多安全事故預(yù)測(cè)方法，其中還有故障樹定量方法，貝葉斯網(wǎng)交通事故持續(xù)時(shí)間預(yù)估模型，車速交通事故預(yù)測(cè)模型，公路路側(cè)安全評(píng)價(jià)的貝葉斯網(wǎng)方法以及還有基于桶排除法的故障樹頂事件概率計(jì)算方法。

二、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的基本原理

（一）貝葉斯網(wǎng)絡(luò)基本概念

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是一種網(wǎng)絡(luò)，為這些問題的解決提供一個(gè)基本的思路，與其他問題相比，他在解決不確定性還有不完整的問題上有著很大的優(yōu)勢(shì)，主要是通過(guò)貝葉斯公式表現(xiàn)出來(lái)，對(duì)其進(jìn)行推理及應(yīng)用。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模式是一種有向無(wú)環(huán)模式圖，這個(gè)模式圖主要是節(jié)點(diǎn)還有有方向的邊構(gòu)成。相關(guān)公式介紹如下：

（1）首先我們先將兩個(gè)基本事件用字母表示，如果基本事件A發(fā)生的概率大于0，那么在基本事件A發(fā)生的概率，基本事件B發(fā)生的概率用表示，這就是條件概率的表達(dá)形式。