高速公路事故預測模型研究.pdf

1、高速公路具有通行能力高、舒適、運輸成本低、經(jīng)濟效益好等特點,現(xiàn)已成為我國綜合交通運輸系統(tǒng)的重要組成部分。然而,高速公路運輸在帶來高效、快捷、方便的同時,隨著道路通車里程和交通運輸?shù)脑鲩L,也帶來了諸如交通事故增加等負面影響。建立高速公路事故預測模型可以填補道路事故預測體系中高速公路部分的空白,揭示高速公路事故發(fā)生的機理,掌握交通事故的發(fā)展趨勢,為我國高速公路交通事故的預測和預防提供理論依據(jù)。 論文的研究依托2004年西部交通建設科

2、技項目“公路交通安全應用技術(shù)研究”中的分課題“公路安全手冊研究”中“高速公路交通安全分析及事故預測方法”部分,研究工作以收集得到的大量的高速公路事故、道路環(huán)境、交通流數(shù)據(jù)為基礎,以符合高速公路特點與規(guī)律的建模及統(tǒng)計分析方法等關鍵技術(shù)展開。研究內(nèi)容包括高速公路交通安全影響因素的確定,路段劃分新方法,事故頻數(shù)預測模型的建立,事故類型預測模型研究,立交橋區(qū)事故修正系數(shù)研究,以及高速公路安全服務水平等級劃分方法等關鍵技術(shù)。 從理論上講,

3、建立事故頻數(shù)預測模型考慮的影響因素越多越好,考慮的因素越多,模型的預測結(jié)果就越精確,但實際上任何預測模型都不可能涵蓋所有的影響因素,并且考慮的因素越多,用來建模的樣本量就越少,建立的模型精度也大大降低；另一方面,如果考慮的因素過多,就會出現(xiàn)模型可移植性差、不利于實際應用等問題。論文從一般性、簡單性、實用性的原則出發(fā),在文獻閱讀、對數(shù)據(jù)整理分析和前述高速公路事故特點和規(guī)律研究的基礎上確定了可能影響事故發(fā)生的最為基本和最為重要的包括環(huán)境、道

4、路線形、交通屬性在內(nèi)的自變量。 路段長度的劃分是建立高速公路事故頻數(shù)預測模型的第一步,路段劃分的好壞直接影響到模型擬合的精度以及模型的應用效能。本論文考慮定長和不定長方法的不足,并針對高速公路的特點,提出了基于Fisher有序聚類分析的高速公路路段長度劃分方法,以事故沿道路每公里的空間分布頻數(shù)為聚類指標進行路段長度劃分,通過實例驗證,一方面發(fā)現(xiàn)按照Fisher有序聚類分析方法劃分路段的結(jié)果能夠使得分段后的事故頻數(shù)很好地服從一定的

5、概率分布,有益于模型的構(gòu)建；另一面,應用該方法分段能夠很好地考慮事故的發(fā)生水平,把事故水平相近的鄰近路段劃分到同一研究樣本內(nèi),有助于準確的量化影響因素的作用,在樣本量不是特別大的情況下,能夠突出兩者之間的關系。 高速公路事故頻數(shù)預測模型研究是論文研究的核心內(nèi)容。論文在文獻綜述、影響因素確定和路段劃分等基礎之上,根據(jù)高速公路事故規(guī)律及其影響因素的范圍、作用模式和相關機理,以統(tǒng)計學符合度與模型應用性兩項指標為參照,選取了最優(yōu)的建模方

6、法和技術(shù),在采集和分析充足的道路、交通、事故等特征數(shù)據(jù)的基礎上,建立了高速公路交通事故頻數(shù)預測模型。論文分別采用Poisson、Negative binomial、ZIP和ZINB的分布形式對數(shù)據(jù)進行了回歸,通過比較4種分布模型的回歸結(jié)果,最終選擇了Negative binomial分布形式的模型,并對模型進行了驗證和有效性分析。除了對事故頻數(shù)預測模型進行研究外,論文還用多分變量的邏輯回歸方法建立了事故類型預測模型。事故類型預測模型就是

7、要建立事故類型與自變量之間的相關關系,從而可以預測在有事故發(fā)生時,它可能屬于哪種事故類型。同樣可以為事故的預測和預防以及交通管理提供理論依據(jù)。模型的最后結(jié)果表明事故發(fā)生的類型與大小車速度差、大車比例和城市-鄉(xiāng)村變量有強相關關系,而與其他變量的相關性較弱。 為了更進一步增強理論研究成果的實用性,本論文進一步探討了具有較高實用價值的事故修正系數(shù)(AMF)。論文以立交橋區(qū)為突破口,對高速公路立交橋區(qū)的事故修正系數(shù)進行了研究。論文明確了

8、高速公路“立交安全影響區(qū)”這一概念,分別以500m和100m為統(tǒng)計單元,研究“立交橋”兩側(cè)共5km范圍內(nèi)的事故發(fā)生水平,確定了立交安全影響區(qū)的范圍,并繪制了立交區(qū)的事故水平分布圖。 作為理論上的拓展研究,更為了進一步提升理論研究成果的實用性,論文探討了在工程實踐中亟需確立的高速公路安全服務水平的概念、量化方法及其分級策略。論文以路段事故的觀測值與模型估算的均值之間的相互關系為主線,以“事故均值度量方程”為依托,以事故率為分級指標

9、,借用概率論理論中“置信區(qū)間”的概念把我國高速公路的安全服務水平分成了4級,并給定了各級的量化分級標準。這一結(jié)果直接而簡捷地標定了高速公路不同路段所能提供的安全服務程度,指導工程人員發(fā)現(xiàn)潛在的事故隱患路段,從而進行有針對性的改造和改進。 目前國內(nèi)外均沒有成熟的高速公路事故預測模型,論文在對大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的基礎上,對高速公路事故建模相關的幾個關鍵問題進行了深入的研究,得出了一系列有價值的結(jié)論。本文的研究方法和思路將對其他道路設施