مقایسه مدل های رگرسیونی و نظریه مطلوبیت در پیش بینی تصمیم عبور از چراغ قرمز/زرد با لحاظ ناهمگنی مکانی و سلایق رانندگان

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناسی ارشد راه و ترابری، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران
2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران
3 کارشناسی ارشد حمل و نقل، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
چکیده
مدلسازی تصمیم توقف یا عبور رانندگان هنگام مواجهه با چراغ زرد نقش مهمی در سیستم‌های پیشگیری از تردید (dilemma protection)، کمک راننده (driver-assistive)، و هشدار به راننده دارد. تصمیم نادرست منجر به تصادفات و مخاطرات ایمنی می ­شود. مدل­ های پیش ­بینی تصمیم توقف/عبور به دوگروه مدل ­های رگرسیونی و تئوری مطلوبیت تقسیم بندی می ­شوند. اما مشخص نیست کدام گروه از این مدل­ ها، قدرت پیش بینی بهتری دارند و آیا منطق و تئوری قوی تر مدل ­های مطلوبیت، منجر به برازش و پیش ­بینی بهتری می­ شود. علاوه بر آن در مطالعات پیشین، کمتر اتفاق افتاده است که هر سه تصمیم توقف، عبور از چراغ زرد، و عبور از چراغ قرمز با هم پیش بینی­ شود. هدف از مقاله جاری، مقایسه نکویی برازش و پیش ­بینی صحیح این دو گروه از مدل ­ها با در نظر گرفتن تصمیم ناایمن عبور از چراغ قرمز می ­باشد. همچنین بررسی شد در نظر گرفتن اختلاف سلیقه تصادفی یا ناهمگنی رانندگان در کنار ناهمگنی مکانی به کمک مدل ­های تئوری مطلوبیت، آیا سبب بهبود پیش­ بینی­ تصمیم ­های رانندگان می‌شود یا خیر. لذا طیف وسیعی از مدل ­های  خانواده تئوری مطلوبیت از جمله لوجیت چندجمله ­ای، آشیانه ­ای و ترکیبی و مدل ­های رگرسیون لجستیک چندجمله ­ای، ترتیبی و پروبیت ساخته و پرداخته شد. سپس نکویی برازش و توانایی پیش بینی این دو گروه مقایسه شد. برای مدلسازی، داده‌های سه تقاطع نهضت، مدرس و مازندران در شهر سمنان، به کمک فیلمبرداری استخراج شد. شاخص ­های لگاریتم درست نمایی، نسبت درست نمایی، درصد برآورد درست و شاخص اطلاعات آکایکه (AIC) نشان می‌دهد که نکویی برازش مدل ­های رگرسیونی بهتر از مدل ­های تئوری مطلوبیت است. اعتبارسنجی به کمک 20 درصد از داده­ ها نیز موید همین مطلب بود. اما مزیت مدل­ های تئوری مطلوبیت، نشان دادن ناهمگنی سلایق رانندگان و ناهمگنی‌های مکانی بود. مدل رگرسیون لجستیک چندجمله ­ای با  43/99 درصد برآورد درست به عنوان بهترین مدل شناخته شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Comparing the Regression and Utility Theory Models in Predicting Yellow/Red Light Running Decisions Considering Spatial and Drivers’ Heterogeneity

نویسندگان English

Mohammad-Ali Haghighat 1
Abdoul-Ahad Choupani 2
Farshid Afshar 3
1 M.Sc., Faculty of Civil Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
2 Assistant Professor, Faculty of Civil Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
3 M.Sc., Department of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده English

Modeling the decision of drivers to stop or pass when facing a yellow light plays an important role in dilemma protection, driver-assistive, and driver warning systems. The wrong decision leads to accidents and safety hazards. The models for predicting stop/go decisions are divided into two broad categories: regression and utility theory models. But it is not clear which group of these models has better predictive power and whether the stronger logic and concept of utility models leads to better forecasts. In addition, in previous studies, it has rarely happened that all three decisions of stopping, passing a yellow light, and passing a red light are predicted together. The purpose of this article is to compare the goodness of fit and the correct prediction of these two groups of models considering the unsafe decision of red light running. Therefore, a wide range of utility theory family models, including multinomial, nested, and combined logit, and multinomial, ordered, and probit logistic regression models were calibrated. Then the goodness of fit and predictive ability of these two groups were compared. It was also investigated whether the consideration of drivers’ random taste variations and spatial heterogeneity with the help of utility theory models will improve the model acuuracy. For modeling, the data of three intersections of Nehzat, Modares, and Mazandaran in Semnan, Iran were extracted with the help of filming. The measures of the likelihood logarithm, likelihood ratio, percentage of correct predictions, and Akaike information criteria (AIC) showed that the goodness of fit of regression models is better than utility theory models. Validation with the help of 20% of the data also confirmed the same. But the advantage of utility theory models was to demonstrate the heterogeneity of drivers' tastes and spatial heterogeneity. The multinomial logistic regression model was recognized as the best model with 99.43% correct predictions.

کلیدواژه‌ها English

drivers' decision-making
yellow/red light running
spatial and drivers’ heterogeneity
logistic regression
utility theory
  • آیین­نامه راهنمایی و رانندگی. (1384).

 

  • عبدالرزاقی، علیرضا، میربهاء، بابک، رصافی، امیرعباس (1398) "مدلسازی رفتار تردید رانندگان در انتخاب عبور یا توقف پس از زمان زرد درتقاطع‌های چراغ‌دار با استفاده از مدل لوجیت ترکیبی (مطالعه موردی شهر قزوین)"، فصلنامه مهندسی حمل و نقل، سال 11، شماره 1، پیاپی 42، صفحه 221-238.

 

  • نجمی اتر آبادی، احمد. (1396) "مطالعه ناحیه تردید در میدان‌های چراغ‌دار"، پایان نامه کارشناسی ارشد، استاد راهنما: ایمان آقایان و عبدالاحد چوپانی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود, شاهرود.

 

  • Ali, Y., Haque, M.M., Zheng, Z. and Bliemer, M.C. (2021) “Stop or go decisions at the onset of yellow light in a connected environment: A hybrid approach of decision tree and panel mixed logit model”, Analytic Methods in Accident Research, 31, 100165.

 

  • Cai, J., Zhao, J., Liu, J., Shen, K., Li, X., & Ye, Y. (2020). Exploring factors affecting the yellow-light running behavior of electric bike riders at urban intersections in China. Journal of advanced transportation, 2020.

 

  • Campisi, T., Tesoriere, G., Canale, A., Basbas, S., Vaitsis, P., Nikiforiadis, A., & Nikolaidis, M. (2020). Comparison of Red-Light Running (RLR) and Yellow-Light Running (YLR) traffic violations in the cities of Enna and Thessaloniki. Transportation research procedia, 45, pp. 947-954.

 

  • Choupani, A. A. (2021) “Assessing drivers’ compliance with restrictive yellow traffic lights in a developing country”, Transportation Research Record, 2675(6), pp. 38-50.

 

  • Du, M., Liu, J., & Chen, Q. (2021). Improving traffic efficiency during yellow lights using connected vehicles. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 578, 126108.

 

  • Elmitiny, N., Yan, X., Radwan, E., Russo, C. and Nashar, D. (2010) “Classification analysis of driver's stop/go decision and red-light running violation”, Accident Analysis & Prevention, 42(1), pp. 101-111.

 

  • Gates, T.J., Noyce, D.A., Laracuente, L. and Nordheim, E.V. (2007) “Analysis of driver behavior in dilemma zones at signalized intersections”, Transportation Research Record, 2030, pp. 29-39.

 

  • Gazis, D., Herman, R., and Maradudin, A. (1960) “The problem of the amber signal light in traffic flow”, Operations Research, 8(1), pp. 112-132.

 

  • Hensher, D.A., John, M.R. and William H.G. (2005) “ Applied choice analysis: A primer”, Cambridge University Press, Cambridge.

 

  • Hess, S. (2005) “ Advanced discrete choice models with applications to transport demand”, PhD Thesis, University of London.

 

  • Lavrenz, S.M., Pyrialakou, D. and Gkritza, K. (2014) “Modeling driver behaviour in dilemma zones: A discrete/continuous formulation with selectivity bias corrections”, Analytic Methods in Accident Research, 3, pp. 44-55.

 

  • McFadde, D. and Train, K.E. (2000) “Mixed MNL models for discrete response”, Journal of Applied Econometrics, 15(5), pp. 447- 470.

 

  • McGee, Sr., H.K., Moriarty, K., Eccles, K., Liu, M., Gates, T.J. and Retting, R. (2012) “NCHRP Report 731: Guidelines for Timing Yellow and All-Red Intervals at Signalized Intersections”, Transportation Research Board, Washington, D.C., 2012.

 

  • Naik, B., Appiah, J. and Rilett, L.R. (2020) “Are dilemma zone protection systems useful on high speed arterials with signal coordination? A case study”, International Journal of Intelligent Transportation Systems Research, 18(2), pp. 219-229.

 

  • National Committee on Uniform Traffic Laws and Ordinances (NCUTLO). (2000) “Uniform Vehicle Code”.
  • Papaioannou, P. (2007) “Driver behaviour, dilemma zone and safety effects at urban signalised intersections in Greece”, Accident Analysis & Prevention, 39(1), pp. 147-158.

 

  • Rakha, H.A., Amer, A. and El-Shawarby I. (2008) “Modeling driver behaviour within a signalized intersection approach decision-dilemma zone”, Transportation Research Record, 2069, pp. 16–25.

 

  • Savolainen, P., Sharma, A. and Gate, T.J. (2016) “Driver decision-making in the dilemma zone examining the influences of clearance intervals, enforcement cameras and the provision of advance warning through a panel data random parameters probit model”, Accident Analysis & Prevention, 96, pp. 351-360.

 

  • Train, K.E. (2009) “Discrete Choice Methods with Simulation”, Cambridge University Press: Cambridge, Edition: 2.

 

  • Wang, X., Mao, Y., Xiong, J. J., & He, W. (2022). Yellow light decision based on driving style: Day or night?. PLoS one, 17(3), e0265267.

 

  • Wei, H., Li, Z., Yi, P. and Duemmel, K. (2011) “Quantifying dynamic factors contributing to dilemma zone at high-speed signalized intersections”, Transportation Research Record, 2259, pp. 202-212.

 

  • Yang, Z., Tian, X., Wang, W., Zhou, X. and Liang, H. (2014) “Research on driver behavior in yellow interval at signalized intersections”, Mathematical Problems in Engineering.

  • تاریخ دریافت 01 فروردین 1402
  • تاریخ بازنگری 14 خرداد 1402
  • تاریخ پذیرش 03 تیر 1402