换道交通事故伤害严重程度异质性分析.pdf

年第 卷第 期总第 期物流工程与管理 安全管理与技术:./.换道交通事故伤害严重程度异质性分析 尤逸文任斯奇(南京林业大学 汽车与交通工程学院江苏 南京)【收稿日期】【作者简介】尤逸文()女江苏南通人南京林业大学汽车与交通工程学院硕士研究生研究方向:交通运输 【摘 要】为研究对换道事故伤害严重程度有影响的因素文中从驾驶员、道路、车辆以及道路环境等各方面特征选出 个相关影响因素同时构建均值和方差具有异质性的随机参数 模型另一方面利用平均弹性系数结果对影响换道事故严重程度的因素进行定量描述 结果表明:车辆禁用功能轻微损坏为随机变量驾驶员性别为男性与驾驶员分心对其均值有异质性影响气囊未打开对其方差有异质性影响 视力有障碍、车辆禁用功能完全损坏、车道数、驾驶员分心等因素与事故严重程度呈正相关【关键词】交通工程换道事故均值方差异质性弹性系数【中图分类号】【文献标识码】【文章编号】()()【】.【】车辆换道事故是交通安全研究领域的一项重要研究对象驾驶员的不当换道会影响车辆的正常行驶造成交通事故的同时引起严重的伤害 因此为提高道路交通安全减少交通事故的发生有必要对影响换道事故严重程度的因素进行分析研究近年来换道交通事故已经引起大量研究学者的关注并从多方面揭示了换道事故的严重性 国外学者 和 等发现高速公路上部分侧滑碰撞和角度碰撞都是归因于换道操作随意换道行为与车辆碰撞的发生高度相关 此外不少学者开发了各种方法以研究换道事故陆建、李英帅将换道模型进行总结并划分为自动巡航控制模型与计算机仿真模型 等则通过模拟驾驶研究同一驾驶员针对不同的驾驶条件的换道行为与工作量水准 综上所述国外研究学者已经意识到研究车辆换道的必要性比较之下国内关于换道事故的研究还不成熟有必要对其进行深入研究国内外关于事故严重程度的研究多选用离散模型来进行分析广义可分为有序和无序两类其中无序概率模型又根据是否存在异质性继续细分 等采用分层有序 模型以及胡郁葱等采用的空间广义有序 模型分别对非洲农村的碰撞事故及高速公路的碰撞事故进行影响因素分析 另外非异质性模型并不适用于所有的交通事故实际情况中变量间应存在异质性关系因此开发了具有异质性的模型 等及潘义勇等分别选用具有异质性的随机参数 模型对事故进行研究以提高结论的准确性 等则采用多种离散模型对追尾事故进行分析研究并验证了具有异质性的随机参数 模型的拟合效果优于其他非异质性概率模型 此外已有学者将换道事故与离散选择模型结合研究 等采用均值异质性随机参数 模型分别对年轻和年长两类换道事故影响因素进行分析为本文的换道事故研究提供了参考 上述研究证明了具有异质性的随机参数 模型优度要高于其他离散模型因此本文选用异质性模型以研究影响换道事故伤害严重程度的变量综上所述本文考虑选用具有异质性(均值和方差)的随机参数 模型对换道事故进行研究在阐述研究模型理论物流工程与管理第 卷基础的前提下对筛选出的换道事故数据进行共线性检验再进行参数估计然后基于模型结果对人、车、路以及道路环境四个方面对影响换道事故伤害严重程度的因素进行异质性分析最后对文章内容进行总结 研究方法.均值和方差具有异质性的随机参数 模型本文的研究数据呈现离散型状态为提高模型的拟合效果以及挖掘数据间的相关联性本文选用具有异质性(均值和方差)的随机参数 模型进行建模分析 其中将换道事故划分三个严重程度等级以方便进行研究本文关于换道事故驾驶员伤害严重程度的效用函数可表示为:()式中:为换道交通事故 中驾驶员事故伤害严重程度为 的效用函数为估计参数的向量为换道交通事故 中驾驶员事故伤害严重程度为 的自变量集合为误差项随机参数 模型仅考虑到随机变量的分布会对事故严重程度造成影响未考虑到其他变量对随机变量的异质性影响 等观察到异质性会出现在参数的均值与方差之中 因此引入均值异质性和方差异质性两概念将设置为随机向量公式可设置为包含固定参数项与随机项的线性函数:()()式中:为 的均值为 的标准差是捕捉了影响驾驶员伤害严重程度 的均值异质性向量为 的对应估计向量是捕捉影响驾驶员伤害严重程度的方差异质性向量为 的对应估计向量为均值为 标准差为单位矩阵的随机向量 此时()()()()()式中:()为 的概率密度函数为描述概率密度函数均值和方差的对应向量 采用极大似然估计法对模型进行参数估计考虑到式()的概率密度函数为非封闭型函数不能直接计算得出结果基于此前关于 序列抽样的研究本文对模型进行了 次抽样以提高结果的准确性.平均弹性系数异质性模型的估计结果只能描述各个变量与事故严重程度的正负相关关系而不能定量表述其对事故伤害严重程度的影响程度 平均弹性系数即指一个变量增加一个单位而其他变量保持不变的情况下对应等级的换道事故伤害严重程度发生变化的概率计算公式如下所示()()()()()式中:()为影响因素 对换道事故伤害严重程度 的边际效应值(弹性系数值)用以描述解释变量每增加一个单位换道事故严重程度 的概率变化 数据描述本文的研究数据来源佛罗里达州 年的事故数据库优先筛选了 起发生于换道过程中的车祸数据剔除各影响变量下的空白数据以及无效数据最终得到 起具有研究意义的换道交通事故数据 研究中将事故严重程度作因变量并划分三类:仅财产损失、轻伤和重伤事故三类事故的占比分别为.、.、.根据筛选出的换道交通事故数据从交通四要素各方面选取共 个潜在影响变量统计特征如图 所示图 变量描述 参数标定模型标定结果与检验共线性检验完成后取显著水平.在此基础上利用逐步回归法挑选出 个与因变量显著相关的自变量参与建模初步选用多项式 模型为基础模型得到效用函数并在此基础上寻找具有随机效用的变量 假设现有的所有变量均为随机变量依次进行标定并进行随机性检验最后通过检验留下的变量即为随机变量 进一步探索对随机变量的均值和方差具有异质性影响的其他变量得到最终的边际效用结果在建立模型后需要确定整体模型的拟合优度的可信性在自由度 的情况下基础模型的对数似然函数值为.估计模型的对数似然函数值为 .最终算得卡方值结果.大于临界值.检验结果表明本研究的异质性(均值和方差)模型拟合效果较准确因此可以进行后续研究 结果分析.随机参数随机参数 模型的估计结果表明碰撞时车辆禁用功能轻微损坏该变量被识别为随机变量并且服从(.)的正态分布即对比于车辆禁用功能全部损坏与禁第 期尤逸文等:换道交通事故伤害严重程度异质性分析用功能部分损坏两种情况.的驾驶员在碰撞时车辆禁用功能轻微损坏的驾驶情况下降低了发生轻伤事故的概率同时.的驾驶员在碰撞时车辆禁用功能轻微损伤的驾驶情况下增加了发生轻伤事故的概率.均值异质性和方差异质性本文选用的异质性模型不仅能够识别出出影响因素中的随机变量同时可以深入挖掘对随机变量产生影响的其他变量结果如表 所示碰撞时车辆禁用功能轻微损坏这一随机变量在驾驶员性别为男性与碰撞时驾驶员分心这两个变量中存在均值异质性系数分别为.与.都为正 这一结果表明碰撞时车辆禁用功能轻微损坏时驾驶员性别为男性和碰撞时驾驶员分心情况下驾驶员出行都会增加发生发生轻伤事故的概率另外车辆禁用功能轻微损坏这一随机变量在气囊未打开这一变量中存在方差异质性且系数为负 表明在该状况下气囊未打开这一变量的离散程度会随着车辆禁用功能轻微损坏该随机变量的增大而减小表 参数估计结果类别自变量均值和方差异质性的随机参数 模型参数估计 值驾驶员特性视力无障碍.视力有障碍.未明显机动操作.其他机动操作.车辆特性车辆年龄超过十年.车辆禁用功能完全损坏.限制车速 /.限制车速 /.限制车速超过/.道路特性车道数为.车道数为.道路环境特性黑暗有微光.随机参数车辆禁用功能轻微损坏.随机参数的均值异质性男性驾驶员.驾驶员分心.随机参数的方差异质性气囊未打开.注:为仅财产损失事故、为轻伤事故、为重伤事故.驾驶员特性分析表 平均弹性系数结果类别自变量弹性分析仅财产损失 轻伤事故重伤事故驾驶员特性视力无障碍.视力有障碍.未明显机动操作.其他机动操作.车辆特性车辆年龄超过十年.车辆禁用功能完全损坏.限制车速/.限制车速/.限制车速超/.道路特性车道数为.车道数为.道路环境特性黑暗有微光.由表 可知驾驶员是否存在视力障碍的状况会显著影响交通事故的严重程度 当驾驶员存在视力障碍时发生仅财产损失的概率增加了.发生重伤的概率减少了 而有视力障碍的驾驶员发生仅财产损失的概率仅增加了.发生重伤的概率减少了.推测是因为视力存在障碍的驾驶员在行驶过程会更谨慎发生事故的概率就相对较低 另外当无明显机动动作时发生仅财产损失与重伤的概率分别降低了.和.当存在其他机动动作时发生重伤的概率增加了.潜在原因可能是正常行驶操作会避免车辆碰撞相应的减少了事故发生的可能性.车辆特性分析从表 中可知当限速在 /时仅财产损失发生的概率增大了.轻伤和重伤发生的概率相应分别减少了.和.当车辆限速超过/时发生仅财产损失的概率减少了.轻伤和重伤发生的概率相应分别增加了.和.因此各道路有必要规定最高行驶速度以避免发生交通事故 表中当车辆年龄超过十年时发生仅财产损失与和重伤的概率分别减少了.和.发生轻伤的概率增加了.这可能是因为驾驶员在驾驶老旧车辆时有意降低行驶速度、驾驶更加谨慎以防止发生事故.道路特性分析车道数为 时发生仅财产损失和轻伤的概率分别增加了.和.发生重伤的概率降低了.当行驶在单一道路上时驾驶员不能进行任意换道等操作并且行驶方向一致所以不容易发生重伤事故 车道数为 时发生仅财产损失的概率降低了.发生轻伤和重伤的概率分别增加了.和.与车道数为 的情况相比车道数增多发生严重事故的概率也增加了将两类车道数的情况进行比较可知车道数的增多导致每个车道的行驶状况差异增大更容易发生冲突.道路环境特性车辆行驶于黑暗而有微光的道路环境上容易造成交通事故如表可知在该情况下发生轻伤的概率增加了.有微光的情况与完全黑暗的情况相比完全黑暗的情况下驾驶员会提高自己的警惕性更关注于周围的环境以避免交通事故的发生有微光的情况下驾驶员则不会集中注意力因此更易发生交通事故 结论驾驶员视力有障碍、限制车速在 /等因素与发生仅财产损失的换道交通事故呈正相关其他机动动作、限制车速 /等因素与之呈负相关驾驶时无明显机动动作、车辆驾驶年龄超过十年以及道路环境为黑暗有微光与发生轻伤事故呈正相关车辆禁用功能全部损坏、车道数为 物流工程与管理第 卷等因素与发生重伤事故呈正相关车道数为 该因素与发生重伤事故呈负相关碰撞时车辆禁用功能轻微损坏这一随机变量在驾驶员性别为男性与碰撞时驾驶员分心这两个变量中存在均值异质性且相关系数都为正 这一结果表明在碰撞时车辆禁用功能轻微损坏时驾驶员为男性和碰撞时驾驶员分心两个变量降低了发生轻伤的可能性 另外碰撞时车辆禁用功能损坏这一随机变量在气囊未打开这一变量中存在方差异质性且系数为负 表明在该状况下气囊未打开这一变量会使该随机参数的分布变窄随机变量的离散程度和随机性也随之降低参考文献 .():.:.:.陆建李英帅.车辆换道行为建模的回顾与展望.交通运输系统工程与信息():.:.():.:.胡郁葱韦湖曾强.基于空间广义有序 模型的高速公路事故严重程度分析.华南理工大学学报(自然科学版)():.:.:.潘义勇吴静婷施颖缪炫烨.建成环境对老年人交通事故严重程度异质性影响.交通运输系统工程与信息():.:.:.:.:.:.():.(上接第 页)参考文献 .:().:.:.:.蔡振兵.轨道交通出行特征及其分担率预测研究.北京:北京交通大学.崔叙喻冰洁杨林川梁源张凌菲方翰.城市轨道交通出行的时空特征及影响因素非线性机制基于梯度提升决策树的成都实证.经济地理():.?.戴洁张宁何铁军等.步行环境对轨道交通站点接驳范围的影响.都市快轨交通():.轩宏伟王花兰颜月霞.常规公交影响下的轨道交通吸引范围研究.铁道运输与经济():.褚冬竹魏书祥.轨道交通站点影响域的界定与应用兼议城市设计发展及其空间基础.建筑学报():.():.:.:.:.万峰.基于多方式影响域与吸引强度的城市轨道交通站点客流预测.北京:北京交通大学.