（道路与铁道工程专业论文）山区公路事故成因分析研究.pdf

摘要 摘要 相对于平原区公路安全状况，山区公路交通事故的绝对次数虽然较少，但事 故死亡率却相对较高。根据2 0 0 2 年全国公路交通事故的统计来看，一次死亡1 0 人以上的特大交通事故大部分集中发生在山区公路较多的地区。由于山区公路事 故严重程度高，对社会和人民群众造成的影响大，故对此进行事故成因分析以期 提高其安全水平是有一定现实意义的。 本文在现场调研的基础上，对西部某山区公路的进行全面而系统的分析，发 现不良道路线形是事故多发的主要原因，因此将研究重点锁定在道路线形因素 上。通过对道路平、纵线形及线形组合基本指标的审核，进一步挖掘此类道路的 安全隐患。在定性分析的基础上，运用n e g a t i v eb i n o m i a l 模型对山区公路事故指 标进行建模，模型的变量从微观上揭示了道路线形、交通量等因素作为致因对事 故造成的影响。随后，通过将预测模型与实践相结合，深入挖掘并判断出每个道 路单元上起主要作用的致因，预测出相应道路单元的相对安全水平，找出隐患较 大的、急需改善的单元，实现对整条公路的安全评价。此方法尤其适用于那些新 建或无法准确获得事故数据的道路。最后，通过事故修正系数的研究，深入探讨 各种致因对事故的影响程度大小，将定性研究与定量分析相结合，修正模型并为 道路交通工作者在道路设计、工程改造等方面提供了有益的参考。此外，论文在 定性和定量的事故成因分析的基础上，提出了一系列有针对性的改善措施和建 议。 关键词成因分析；隐患甄别；事故预测模型；事故致因；事故修正系数 北京t 业大学工学硕j ：学位论文 a bs t r a c t c o m p a r i n gw i t ht h es i t u a t i o no fp l a i na r e ar o a d ，t h ea b s o l u t en u m b e ro f c r a s h e s i nm o u n t a i n o u si s q u i t el e s s ，b u t t h ea c c i d e n tm o r t a l i t yi s h i g h e rr e l a t i v e l y a c c o r d i n gt ot h et r a f f i ca c c i d e n ts t a t i s t i c s i n2 0 0 2 ，w ef i n dt h a tt h ec r a s h e sw h i c h m o r et h a n10p e o p l ed i e dp e ra c c i d e n ta l m o s to c c u r r e di nt h em o u n t a i n o u sh i g h w a y s b e c a u s eo ft h et r a f f i ca c c i d e n t si nm o u n t a i n o u sh a v i n gh i g e rp o n d e r a n c ea n dm a k i n g as t r o n gi m p a c to ns o c i e t ya n dp e o p l e ，s oi th a sm o r er e a l i s ms i g n i f i c a n c eo nt h e a c c i d e n tc a u s a t i o ns t u d i e s t 1 1 i sp a p e rh a sr o u n d l ya n ds y s t e m a t i c a l l yi n v e s t i g a t e da n dr e s e a r c h e do nt h e t r a f f i ca c c i d e n t so fc e r t a i nw e s t w a r dm o u n t a i n o u sh i g h w a y , f i n d st h a tt h ei l la l i g n m e n t i st h ep r i m a r yc a u s eo fi n d u c i n gf r e q u e n ta c c i d e n t s ，s ot h es t u d yw o u l dg i v em o r e e m p h a s i so nr o a da l i g n m e n tf a c t o r s t h r o u g ha u d i t i n go ft h er o a dp l a i n ，p r o f i l ea n d t 1 1 e i rc o m b i n a t i o n s a l i g n m e n t s ，s o m eh i d d e nt r o u b l e so ft h er o a dw o u l db ef o u n d b a s e do nt h eq u a l i t a t i v ea n a l y s i s ，n e g a t i v eb i n o m i a lm o d e lh a sb e e nu s e dt op r e d i c t c r a s h e s m o d e l sv a r i a b l e ss u c ha sr o a df a c t o r sa n dt r a 伍cf l o wc a l lm i c r o s c o p i c a l l y r e v e a l e dt h a tt h o s ea r ec a u s a t i o n so nc r a s h e s o nt h i sb a s i s ，c o m b i n i n gw i t h p r e d i c t i o nm o d e la n dp r a c t i c a lw o r k s ，t h i sp a p e rh a sd i g g e da n dj u d g e dt h em a i n c a u s a t i o n si ne a c hu n i ta n dc a l c u l a t e dt h er e l a t i v ea c c i d e n tl e v e li no r d e rt or a n ki n t e r m so fi t u s i n gt h er a n k i n gr e s u l t s ，i tc a nb ed i s c o v e r e dt h ed a n g e r o u su n i tw h i c h n e e d e dt ob ei m p r o v e du r g e n t l y t i l i sm e t h o di ss u i t a b l ef o re v a l u a t i n gt h er o a d s a f e t ye s p e c i a l l yf o rt h o s eh i g h w a y sw h i c hn e w l yb u i l t e do rr o a d sw i t h o u ta c c u r a t e a c c i d e n td a t a t h e n ，s u b s e q u e n tr e s e a r c ho na c c i d e n tm o d i f i c a t i o nf a c t o r s ( f u n c t i o n ) h a sb e e nd i s c u s s e dt h ei n f l u e n c ed e g r e eo fe a c hc a u s a t i o no nc r a s h e si n - d e p t h ， c o m b i n i n gt h eq u a l i t a t i v ei n v e s t i g a t i o na n dt h eq u a n t i t a t i v ea n a l y s i s ，t h en e g a t i v e b i n o m i a lm o d e lh a sb e e nr e v i s e d t 1 1 i ss t u d i e sc o u l dp r o v i d eab e n e f i c i a lr e f e r e n c e t oe n g i n e e r s f i n a l l y , a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i sa b o v e ，t h ea u t h o rp r o p o s e sas e r i e so f t a r g e t e dm e a s u r e so rs u g g e s t i o n s t om o u n t a i n o u sr o a d k e yw o r d s ： m o d e l ，c r a s h c a u s a t i o na n a l y s i s ，h i d d e nt r o u b l ed i s c r i m i n a t i o n ，c r a s hp r e d i c t i o n c a u s a t i o n ，a c c i d e n tm o d i f i c a t i o nf a c t o r s i i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：导师签名日期：1 21 鱼厶篁 第l 章绪论 1 1 课题来源 第1 章绪论 本课题来源于2 0 0 4 年西部交通建设科技项目“公路交通安全应用技术研究” 中的分课题“公路交通安全数据库技术研究”部分。 1 2 研究背景 1 2 1 我国公路安全状况 公路交通安全是一个世界性的社会问题，随着我国公路交通事业的发展，机 动车的迅速增长，公路交通安全问题日益突出，交通事故多发已经成为影响社会 经济发展的重大问题。2 0 0 2 年，全国公安交通管理部门共受理一般以上公路交 通事故7 7 3 1 3 7 起，造成1 0 9 3 8 人死亡、5 6 2 0 7 4 人受伤，直接经济损失3 3 2 3 亿 元；2 0 0 3 年，全国公安交通管理部门共受理一般以上公路交通事故6 6 7 5 0 7 起， 造成1 0 4 3 7 2 人死亡、4 9 4 1 7 4 人受伤，直接经济损失3 3 7 0 亿元；2 0 0 4 年，全国 公安交通管理部门共受理一般以上公路交通事故5 1 7 8 8 9 起，造成1 0 7 0 7 7 人死亡、 4 8 0 8 6 4 人受伤，直接经济损失2 3 9 亿元；2 0 0 5 年，全国公安交通管理部门共受 理一般以上公路交通事故4 5 0 2 5 4 起，造成9 8 7 3 8 人死亡、4 6 9 9 1 l 入受伤，直接 经济损失1 8 8 亿元【l j 。我国的交通事故不仅表现在绝对数字高，而且每起事故的 严重程度也很高。从2 0 0 2 年的统计数据来看，万车死亡率美国为1 9 人，欧盟 为1 7 人，日本为1 2 人，而中国为1 6 2 人。百起事故死亡人数美国为2 2 人， 欧盟为3 1 人，日本为1 o 人，而中国为1 5 3 人。我国的这些指标都远远超过了 发达国家。而且随着机动车数量的不断增加，我国的交通事故呈现不断上升的趋 势【2 1 。 1 2 2 山区公路安全状况 相对于平原地区的公路安全状况，山区公路交通事故的绝对次数虽然较少， 但事故死亡率却很高。根据2 0 0 2 年全国各类地形道路交通事故统计表1 1 可以 看出，平原地区的道路交通事故占了绝大多数，这与其在道路网中所占的比例较 高是一致的。但从事故死伤人数的分布来看，山区的事故是最危险的，平均每百 起事故死亡2 4 0 4 人，受伤9 5 7 4 人，远远高于平原区道路的情况。 北京丁业大学_ 丁学硕h | 学位论文 ! ! 曼曼曼曼曼! 曼曼曼曼! ! 曼曼曼曼! 曼曼皇曼! ! 曼! ! 曼曼曼曼! 曼! 蔓! 曼! ! 鼍! ! i ii ! ! 曼曼皇曼曼曼曼皇曼曼曼曼鼍! ! ! 曼! 曼曼苎曼量曼 表1 i2 0 0 2 年我国各类地形道路事故情况统计表【1 】 t a b l ei - it r a f f i ca c c i d e n ts t a t i s t i c so f e a c ht e r r a i ni nc h i n ai n2 0 0 2 1 l 事故次数死亡人数受伤人数 地形条件每百次事故死每百次事故 数量占总数百分比数量数量 亡人数受伤人数 合计 7 7 3 1 3 71 0 01 0 9 3 8 i1 0 0 5 6 2 0 7 41 0 0 平原 5 8 3 6 4 l7 5 4 97 1 5 7 91 2 2 63 8 6 4 8 2 6 6 2 2 丘陵 1 1 8 7 5 41 5 3 62 0 7 9 31 7 5 l 1 0 7 8 6 29 0 8 3 山区 7 0 7 4 29 1 51 7 0 0 92 4 0 4 6 7 7 3 09 5 7 4 本论文根据对贵州、重庆、甘肃、广西等多个山区省份公路交通事故现场统 计及对事故车辆受损状态的检测结果分析得知，山区公路交通事故除了具有平原 地区的一般特点外，还具有如下特剧列： 1 、重大恶性事故多发 表1 1 已反应出山区事故绝对数少，但事故严重程度较高的状况。山区公路 线形组合一般比平原区公路差，发生特大、重大交通事故的几率较大，后果严重， 一次事故殃及的车辆多，伤亡人数多，事故的危害性和经济损失巨大。 2 、事故形态多为翻车、坠车和单车事故 翻车、坠车和单车事故多发与山区公路急弯、陡坡、悬崖等危险路段较多， 道路线形状况不好有很大关系。 3 、交通事故致死率高，尤其是夜间事故致死率高 由于事故形态多为翻车、坠车，加之道路条件的险峻，致使部分驾驶员发生 事故后当场死亡。受伤人员限于山区医疗条件差，设备不足，医护人员缺少必要 的交通工具，导致抢救不及时，再加上山区公路本身现场施救难度大，导致部分 受伤人员得不到及时有效的治疗而身亡，进一步加大了交通事故的死亡率。由于 山区地形的险峻性，在夜间视距受限，照明不好，更容易发生重特大事故。 4 、超载现象严重 频繁的大型车超载与山区公路常见的长大下坡相组合，大大地增加了事故的 风险程度。并且，超载现象的频发，加大了车辆发生机械故障的可能性。 5 、异常天气所致事故比例较大 、 由于山区公路线形条件的影响，异常天气给交通带来的影响远远大于平原区 公路。 1 3 研究目的 交通事故的背后存在着许多复杂的因素，并且这些因素对事故结果具有不同 程度的影响，所有因素都集中存在着大量的数据冗余，为此，本论文拟通过研究 典型山区公路交通事故的现状和特征，找出影响山区公路交通事故发生的主要致 2 第1 章绪论 m l! i i 曼曼曼曼! 量曼曼舅 因，并定量的分析每个致因要素的影响程度大小，明确造成事故频发的核心影响 因素，为后期实施工程改造和找出安全隐患指明方向。 1 4 研究意义 1 4 1 探讨山区公路交通安全的意义 对于西部山区的众多典型公路，由于建设之初财力缺乏，设计、施工周期短， 地质、地形条件较为复杂，因此造成了许多先天的不利因素。急弯、陡坡或长大 下坡路段是山区公路难以避免的较常见的线形设计。使用极限或接近极限的路线 几何指标，连续使用较低的路线几何参数更是很多山区公路的通病。虽然这些路 线极限指标能满足规范的要求，但在特定的环境条件下，不能满足道路安全使用 的要求。车辆行驶在连续指标偏低的路段，驾驶员精神高度紧张，容易引发事故， 即所谓的“合法不合理”。这样的线形造成山区公路交通事故严重程度高，社会 影响大，对人民群众造成的伤害大。故针对山区公路进行事故成因分析以期提高 其安全水平是有一定现实意义的。 1 4 2 探讨交通事故成因的意义 探讨交通事故成因有以下三方面的重要意义： l 、以往的成因分析主要集中在事故多发点段的成因鉴别，得到的结论是某 个黑点处事故频发的致因。但我们知道，对于一条公路而言，事故的发生是连续 的，各个点处的事故致因在一定程度上是相互影响的，而非孤立的。 2 、造成事故的原因可通过公安、交警部门的卷宗、数据库等途径获得，这 些资料记录的事故原因是由现场执法的交警判断并记录的，判断结果有可能存在 由人为因素造成的误差。 3 、以往的致因研究必须要已知交通事故数据和道路运营的状况，如果是新 建道路或没有详细事故记录的道路，都不能准确地进行成因分析和安全评价。 因此，鉴于以上缺点，本论文拟采用连续型的定性与定量相结合的方法研究 事故成因，研究结论可为类似正在设计和建造中的道路进行运营前的安全评价， 并分析已建道路沿线各个路段的风险系数，用以支持安全改善方案的制订。 1 5 研究内容 论文以山区公路为研究对象，在驾驶员、机动车状态良好的情况下，重点研 究道路线形对交通事故的影响，构建道路因素与事故指标的概率模型，并运用弹 性分析的方法，找到事故的核心影响因素，定性研究与定量分析相结合，探索山 北京| 丁业大学丁学硕十学位论文 区公路交通事故频发的主要致因，为进一步提出改善措施明确方向。 论文各章节的内容大致如下，其中第4 ，5 章为重点章节。 第1 章绪论 本章介绍论文的研究背景、目的和意义，以及论文的主要研究内容。 第2 章国内外研究综述 本章介绍与研究内容相关的国内外研究成果，找出现有研究存在的不足和有 待深入研究的问题，同时也为后续章节提供方法论上的参考。 第3 章山区公路事故特征分析及规律研究 本论文选择一条有代表性的典型山区公路为研究对象，通过分析其事故状况 和道路特征，了解山区公路在事故时空分布、事故形态、事故原因、交通组成等 方面的特点，为后续章节的研究打下基础。 第4 章山区公路隐患甄别 本章通过审核样本公路在线形方面存在的不足，揭示山区公路由于道路特 性、交通设施等客观原因造成的安全隐患。 第5 章山区公路事故成因分析 本章通过统计分析，选定对交通事故具有重要影响的相关因素，建立事故预 测模型。在事故预测模型的基础上，通过弹性分析、成因推理、事故修正系数研 究等方法找出造成事故的主要致因和次要致因，并定量计算出它们各自对事故的 影响程度，为交通管理和道路改造指明方向。 第6 章山区公路改善对策研究 本章根据隐患甄别和成因分析的结论，有针对性地提出改善对策和建议。 需要说明的是，论文侧重于方法和思路上的研究。本文的数据是通过对甘肃、 重庆、贵州、广西等省市的山区公路进行实地调研获得的，论文选用了一条最有 代表性的公路进行分析并以此为契机探索山区公路事故成因方面的相关问题。对 于平原区或其它等级的山区公路，由于交通组成、道路特征等的复杂性，本文的 结论仅具有一定的参考价值，论文的重点是要进行方法可行性上的探讨。 4 第2 章国内外研究综述 皇! 曼曼曼皇皇曼曼! 鼍曼曼! ! 曼曼! ! 曼皇曼曼! 皇! 曼! ! 罡! ! ! ! i o i i ! ! 曼! 曼皇曼! 曼曼曼皇! 曼曼! 曼曼曼曼 第2 章国内外研究综述 2 1 事故成因研究 在“人一车一路一环境”构成的交通系统中，影响交通安全的因素既有人， 还有道路、车辆和交通环境，它们之间相互作用，相互影响。长期以来，交通管 理部门在对事故进行分析时，把人的因素，特别是驾驶员的交通违章行为放在了 第一位，从事故的直接诱因来看，这无疑是正确的，而且对于交通安全的宣传教 育工作具有积极意义。但是，这样的做法在一定程度上夸大了人为因素的影响而 忽略了其他因素的作用。并且对于事故的潜在诱因：道路、车辆、交通环境对驾 驶员所造成的间接影响没有充分考虑在内。假设如果交通参与者的违章行为是事 故发生的主要原因，那么由于交通违章的发生具有随机性，就可以得到道路交通 事故在路网中的分布是均匀分布的结论。然而实际情况是，道路交通事故在路网 中的分布是不均匀的，这种不均匀性是由于路网之间的道路状况、交通设旌、交 通量、交通环境、地貌、地理位置以及交通管理水平等存在的差异引起的。这种 差异的影响反映到驾驶员身上，就体现为不同程度的违章行为。 从系统论的观点来看，道路交通系统是由人、车、路、环境四大要素构成的 一个复杂系统，其各维组成要素又自成系统，各为子系统，这些子系统既独立作 用又相互制约，它们本身的可靠性程度和它们之间的相互作用决定了这个复杂系 统的运行状况和交通安全水平。同时，这四大要素中的潜在危险性主要体现在主 观方面( 驾驶员、乘客、行人等交通参与者) 的不安全行为和客观方面( 道路、 车辆、交通环境等) 的不安全状态，只有这四大要素相互协调，相互配合，才能 使道路交通这个大系统处于最优状态。然而，道路交通系统的运行又是一个很难 控制的随机过程，由于人的生理特点的原因，在参与交通的过程中，难免会出现 各种不利于交通安全的行为。同时，由于人们对交通系统中的客观要素研究不够 深入，从而对车辆、道路、交通环境的运行特点及其对交通安全的影响缺乏足够 的认识。以上各种因素交织作用，使得交通事故成为现代交通系统中一个不可避 免的副产物。所以，绝对的交通安全是不存在的。 事故成因指诱发事故的各种因素，从表面上看，每一起交通事故都是偶然的， 孤立的，有各自的表现形式，但从大量的交通事故中人们不难发现，在某个特定 的事故多发点或事故危险点，某些事故成因具有明显的突出性，并且可发现这些 事故成因与事故特征之间存在内在的相关关系。因此，国内外学者对事故成因进 行了大量的研究，以求探索和挖掘事故发生的本质原因和机理，防忠于未然。 5 北京t 业大学工学硕：卜学位论文 2 1 1 事故成因研究的发展历程 任何事故的发生，必然有其原因，而且不同事故的引发原因各不相同，但是 这种由因而果的现象肯定存在着一定的规律性。根据安全系统工程发展历程来 看，事故致因理论分别经历了单因素理论、多因素理论和系统致因理论阶段。每 一种理论都有其贡献价值，分别评述如下1 4 j ： l 、单因素理论阶段 这种理论把事故简单地归结为由一种原因引起，一因可以引起一果，一果必 有一因，比较侧重于对“人的分析。具体可以分为三种：( 1 ) 事故是由具有事 故倾向的人引起，即认为有些人本身就有产生事故的倾向性。这种理论当然是片 面的，它源于对实际事故的观察，其理论贡献在于驾驶员与管理人员都需要有较 高的生理和心理素质，这也是当今需要对驾驶员进行适应性检测的一种理论基 础。( 2 ) 事故是由肇事者的心理动力引发的，即因肇事者的心理受到刺激而有意 无意引发事故，从而得到心理上的宣泄或期望引起社会的注意。这种理论对于一 个理性的人显然不成立，但特定的环境条件下有其合理性。( 3 ) 社会环境因素理 论，认为社会环境条件是事故产生的原因。它强调事故发生的外部根源性，而忽 视了人的主观能动性。 单因素理论只是从某一个方面、某一个角度研究事故发生的规律，是最简单 原始的理论，它忽略了事物之间的联系性。但它的直观性对于我们分析寻找事故 发生的主要原因非常有用，特别是在事故分析的初步阶段更是如此。 2 、多因素理论阶段 单因素理论逐渐发展成为多因素理论，该理论广泛地用于各种事故的分析， 认为在道路交通事故分析中，主要应从“人一车一路一环境”四因素着手。多因 素理论的贡献主要在于使人们改变了对交通事故成因的单向性、局部性的思维， 开始从社会整体的角度来考虑交通安全问题，然而多因素理论的不足在于对多个 因素之间的关系及相互影响考虑不够，没有对多个因素之间的逻辑关系进行深入 分析。 3 、系统致因理论阶段 国外在2 0 世纪8 0 年代提出了系统致因理论，该理论以系统的观点对引发事故 的多种因素及其关系( 主要是逻辑关系) 进行研究。系统致因理论的重大贡献在于 首次将数学引入到事故研究之中，强调了定性和定量分析的结合，使事故的分析 与预防建立在科学的基础之上。它是目前事故分析方面最先进的理论，也是最有 效的理论。 6 第2 章国内外研究综述 2 。1 2 国外事故成因研究 在道路安全系统分析中，美国的威廉哈顿( w i l l i 锄h a d d o n ) 将人、车、 路在交通事故中的相关关系用矩阵形式表示，称为著名的哈顿矩阵，如表2 1 所 不。 表2 - 1 哈顿矩阵【5 】 t a n e2 - 1ma ：t r i xo f w i l l i 锄h a d d o n 【5 1 因素事故前事故中 事故后 培训、安全教育、行车态度、行人和骑车 人车内位置和坐姿紧急救援 人的着装 主动安全( 制动、车辆性能、车速、视野) ，被动安全( 车辆防撞结 车 抢救 相关因素( 交通量、行人等)构、安全带等) 道路标志标线、几何线形、路表性能、视路侧安全( 易折性) 、安道路交通设 路 距、安全评价全护栏施的修复 哈顿矩阵中的9 个单元中的每一个都会对事故或伤亡有直接或间接的影响， 甚至成为主要或次要原因，反之，其中任何一个或几个环节的改善也会减少事故 或降低事故伤害。 美国的t r e a t 和英国的s a b e y 经过对大量事故的深入研究得到以下结论，如 表2 2 所示。 表2 - 2 各因素对事故的影响程度【5 1 原因 s a b e y 结论 t r e a t 结论 原因 s a b e y 结论 t r e a t 结论 ( ) ( )( )( ) 单纯路 23 人和车 46 单纯人6 5 5 7 路和车 11 单纯车 22 人车路共同 1 3 路和人 2 43 7 从上表各因素对事故的影响程度可以看出，与道路有关的原因大约是 2 8 3 4 ，与人有关的原因大约是9 3 9 4 ，与车有关的原因大约是8 1 2 ， 这表明人是事故的关键因素。 根据现有的资料可以作出结论，直接原因是道路缺陷的事故数量不超过总量 的1 0 。但是，如果考虑到不良道路条件在很大程度上促使事故发生，那么道路 在保证交通安全方面的间接作用显然会明显增长，甚至可以用百分之几十来表 示。国外的一些研究证明了上述观点。 前苏联学者o a 季沃奇金对全苏境内i v 级公路上1 3 0 0 0 余起道路交通事 故进行分析，并仔细考虑了事故地点道路的特征后，得出的结论认为，不良道路 条件的影响是7 0 交通事故的直接或间接原因【6 】。 欧洲联合经济委员会在关于预防道路不幸事件问题的研究中指出，7 0 的事 故是由道路的缺陷所致l l j 。 7 北京t 业大学工学硕十学位论文 前联邦德国和瑞士通过大量的研究发现：事故的原因往往不是单一的，通过 分析得出结论：一起交通事故的诱发因素平均为1 5 至1 6 个【6 】。 法国国家保险公司曾经对导致道路交通事故的直接伴随因素进行分析。在详 细研究了1 0 6 4 个事故后得出结论，那些通常被视为驾驶员的错误和失误导致的 事故背后，隐含着大约4 0 的道路因烈州。见表2 3 所示。 表2 - 3 道路因素间接导致事故发生的百分比【7 】 事故的主要原因由不利道路因素促使事故发生的百分比 驾驶员的不良生理状况( 如疲倦、生病、酗酒) 4 0 驾驶员的操作失误、错误( 如不正确的超车等) 4 1 驾驶员的判断错误( 制动距离判断失误等)3 4 美国交通事故专家h a i g h t f 教授指出【g j ：不管各方面的意见如何，只是驾驶 员一方面的错误，决不会引起最严重后果的事故。事故的主要原因往往是不安全 的、危险的道路条件引起的。 在东京召开的第十三届国际道路会议上，匈牙利的报告指出【l 】：“虽然根据 正式的统计认为，大多数交通事故是由于驾驶员的错误引起的，但是有些路段上 事故引人注目地集中，而在具有良好几何特征的路段上，无疑在很大程度上交通 是安全的，这就着重指出了道路因素在交通安全中所起的决定性作用。 匈牙利的研究还指出：“虽然人的因素在交通事故中不能排除，但是可以通 过改善道路条件以使驾驶员在驾驶汽车时减少犯错误的可能性，从而使交通事故 大大减少。 德国的统计资料指出：事故发生数量( 百万车公里的事故数) 与道路设计方 法的关系如表2 - 4 所示。从此表可以看出，道路设计方法对于百万车公里事故数 的影响是十分明显的。 旧设计方法设计 3 2 干线公路 新设计方法设计 1 1 旧设计方法设计 3 7 其它公路 新设计方法设计 2 9 除了不同国家的交通安全专家在事故成因的认识上存在一定的差异外，专家 与交通参与者之间对于这一问题的看法也存在着差别。1 9 7 8 年国际驾驶员行为 研究协会( i p b r a ) 在一些国家抽样调查了驾驶员对道路交通事故原因的看法， 得出表2 5 的结论【5 1 。 形成这种差异的原因是多方面的，主要有： 第2 荦围内外研究综述 1 、不同的国家，道路发展水平和交通状况差异很大，发展中国家的道路行 车质量还有许多缺陷，道路对事故的影响应比发达国家大。 2 、各国评价的标准不一样，没有一个统一的评价标准，而事故的原因是多 因素的，在主要原因之外往往还有第二因素，甚至第三、四因素在起作用。专家 们对各个因素在事故中的作用认识也有不同。 表2 5 世界主要国家事故原因调查 认为下列因素是交通事故基本原因的驾驶员比例( ) 国家 驾驶员过失道路条件 英国 5 6 16 3 西班牙 9 2 o6 5 前苏联 5 2 72 0 6 法国 8 5 5l o 8 瑞典 8 1 1 6 1 南美洲 8 5 74 1 南斯拉夫 6 9 72 0 4 日本 4 4 01 7 3 平均 7 0 81 1 6 尽管如此，不论是专家还是交通参与者，对于以下两点的认识还是比较一 致的： 1 、在三要素中，驾驶员是环境的理解者、指令发出和操作者，因此它是系 统的核心。路和车的因素必须通过人才能起作用，人、车、路组成的系统时刻在 变化，因此是不稳定的，三者靠人的干预达到平衡，无疑人是道路事故的关键因 素。 2 、人的因素在三个要素中是最难改变的，人对所处环境的认知和反映在很 大程度上决定于固有的生理和心理因素，因此车辆和道路环境会对人的行为产生 很大的影响。道路交通环境和车辆对交通安全的影响，除了力学上的作用外，更 重要的是它们对人的行为的间接影响。 2 1 3 国内事故成因研究 国内学者提出在事故成因分析方面的抽象函数表达，在人一车一路体系中， 一般用如下的抽象关系式来描述事故的产生【9 j ： a = f ( e ，nr ) ( 2 1 ) 式中彳发生交通事故的行为； 尸影响到交通安全的人为因素； y 影响到交通安全的车辆因素； r 影响到交通安全的道路因素； 交通事故的发生，往往是人一车一路体系中一个或多个因素失去协调所致。 道路因素是引发事故的最深层次的原因，它会直接或间接地引发事故。道路因素 9 北京t 业入学 _ 学硕十掌位论文 引发事故的3 种形式如图2 1 所示。第1 种方式为道路条件直接作用引起交通 事故，这是一般统计中所指的道路因素引起的交通事故；第2 种方式是道路因素 作用于驾驶员而间接引发交通事故：第3 种方式则是道路因素作用于车辆而引发 事故。在这3 种形式中，我们往往容易忽视后两种情况。其中道路因素对驾驶员 产生作用而引发的事故尤其应该引起注意，即式( 2 1 ) 中的变量p 不是基本变量， 而是受变量r 影响的函数，用式2 2 表示： 只= g ( g ) ( 2 - 2 ) 式中的因变量只可以理解为一般交管部门认定的由于驾驶员的失误和错误 导致的交通事故行为。根据良好的道路状况下交通较为安全，而恶劣条件的路段 上事故相对集中的有关事实，给出上述函数的大致曲线如图2 2 所示。 图2 - 1 道路因素引发事故的直接和间接方式【7 】 f i g u r e 2 1d i r e c ta n di n d i r e c tm a n n e r so fc r a s h e sc a u s e db yr o a df a c t o r s 7 恶劣 足 良好 图2 - 2 驾驶员与道路因素的相关趋势曲线【， f i g u r e 2 2c o r r e l a t i o nt r e n d l i n eb e t w e e nd r i v e r s 锄dr o a d 缸t o r s 【7 】 此外，江苏大学的刘志科l o 】等人通过研究国内外交通事故成因，得出如表 2 - 6 所示的结论，从此表可以看出，不论国内外，机动车驾驶员的责任都是主要 影响因素，车辆、道路相关责任( 包括环境) 是次要影响因素。但值得深思的是， 国内对事故成因的分析显示，与道路环境有关的交通事故仅占极小比例，而与行 人责任有关的事故却远远高于国外。这样的资料可以得出结论：在引发事故的成 因中，道路因素相对来说是次要的。 经过审慎的分析，刘志强等人认为上面的结论是欠科学的，造成上述现象的 原因有两方面。直接原因是：国内目前很少针对性的开展交通安全环境对交通事 故影响的相关研究，同时更由于交通事故的作用主体是人或车辆，交通执法时为 l o 第2 章国内外研究综述 了更好更快地完成事故的处理，确定事故责任人，最方便的办法就是从人和车这 两个因素入手，而不会从交通环境、交通服务水平的角度来看待问题，因此统计 数字中很少提及道路交通环境的影响因素。而更深层次的原因则是割裂了人一车 一路体系中三个因素之间存在的相互联系，特别对道路因素在交通安全中的作用 认识不足。这样的事故原因分析，很容易从思想上导致对道路规划、设计研究工 作的偏废，对交通安全的影响是十分危险的。 表2 - 6 国内外交通事故成因比较 国别驾驶员( )车辆( )道路相关责任( )行人( ) 国外 8 0 哆0 0 5l 嗍o 国内 7 伊一8 0 5 1 1 5 2 2 事故预测模型研究 国内外关于事故预测的具体模型很多，大体可分为两类：一类是非概率模型， 诸如多项式线性回归模型、时间系列模型等；另一类是概率论模型，诸如泊松分 布模型、负二项分布模型等。这里主要介绍国内外几个比较典型的事故预测模型。 2 2 1 非概率模型 ( 1 ) 史密德( s m e e d ) 模型【l l 】 史密德模型是英国伦敦大学史密德r j 教授于1 9 4 9 年根据1 9 3 8 年欧洲2 0 个国家的道路交通事故调查数据资料，运用统计回归分析的方法所建立的道路交 通事故预测模型，见式2 3 所示： d ：0 0 0 0 3 ( n p 2y 3 ( 2 3 ) 式中卜死亡人数； n _ 机动车保有量； p l 一人口数； 很多模型都是以s m e e d 所做的工作为基础建立起来的，但是此法也并非完 美无缺。a n d r e a s s e n 认为s m e e d 公式只分析了2 0 个国家仅仅一年的数据，不能 用来对任何国家、任何年份的死亡人数进行预测。大量研究证明：直到上世纪 7 0 年代初，这一道路交通事故预测模型与很多国家的实际情况基本相符。但7 0 年代中期以来，由于各国开始不同程度的重视交通安全，安全设施逐步完善，道 路交通事故次数与伤、亡人数均有了大幅下降，这一模型的适应性已经开始动摇。 ( 2 ) 北京模型【1 1 】 北京模型是北京市交通工程研究所针对我国道路交通的事故特点提出的具 有代表性的交通事故统计预测模型。该模型选择了1 1 项指标描述道路交通事故， 见式2 4 ： 北京丁q k 大掌工学硕十学位论文 】，= 3 5 7 7 7 9 + 9 3 3 0 2 8 l l g + 8 2 4 9 2 1 l g 墨+ 3 2 6 7 7 7 l g 托+ 8 0 0 4 5 4 l g 墨( 2 - 4 ) 一1 1 4 9 0 5 1 9 x 6 2 2 4 9 0 2 1 9 五一4 5 0 4 9 9 1 9 墨一1 5 2 6 0 8 1 9 o 一2 8 7 1 9 1 1 9 五l 式中x ，临时人口数； z 常驻人口数； x ，机动车辆数； x 。自行车数； x ；道路长度； x 。道路面积： x ，灯控路口； x 。交通标志； 丘交通标线； x 。繁忙而失控的部位； x 交警人数； 上述经验模型实质上还是统计回归模型，鉴于具有预测的背景条件已经发生 变化，经验模型不能用于预测与模型建立的背景条件不同的区域范围。 2 2 2 概率模型 概率模型是近十来年研究比较多的事故模型，反映了人们在事故认识上的 进步。首先认为发生事故是随机事件，这种离散的随机事件服从一定的分布，根 据其分布来描述其发生的概率和均值等参数。现在研究比较多的模型形式为泊松 分布( p o i s s o nd i s t r i b u t e ) 和负二项分布( n e g a t i v eb i n o m i a ld i s t r i b u t e ) 1 1 2 ，1 3 , 1 4 1 。 下面对概率模型：泊松( p o i s s o n ) 、负二项( n e g a t i v eb i n o m i a l ) 和z i p 分 布模型进行详细的介绍。 1 、泊松随机分布模型 在单位时间内发生的事故次数平均值用允。来描述，五，取决于特定的道路交 通属性值，在单位时间内观测到发生y 次的概率p 可以用泊松分布来表示： p ( 脚华y w ( v 。- - - o 1 ，2 ，3 ) ( 2 - 5 ) 5 f 气)( ，、 式中允单位时间内某事故地点f 的事故次数平均值： 假设 = ( x 舭，x 舻靠；岛，屈，及尾) ( 2 6 ) 式中，x i ox n ，x 靠为第f 个地点的道路交通属性值，不同地点的属性值很 可能不同；屈是独立于事故地点f 的模型参数系数。由于单位时间内事故次数丑 总是非负值，因此通常可以用下列函数表示，见式2 7 ： 1 2 第2 苹圜内外研究综述 以= e x p ( p j x ，) ( 2 7 ) p o i s s o n 分布要求每个事故地点在一定时期内的均值与方差必须相同，但是， 经验表明，在实际情况中，事故地点在一定时期内的均值与方差并不一定相同。 为此，提出了n e g a t i v eb i n o m i a l 模型。 2 、n e g a t i v eb i n o m i a l 分布模型 h a u e r n g 和l o v e l l 在1 9 8 8 年进一步改进了泊松随机分布模型方法，事故数 据的方差v a r 进一步假设为： l n 丑= 。而+ f ( 2 8 ) 尸【】，2 咒旧= p 一 唧5 y , ( 2 9 ) 甲诣】- 粼识h ( 2 - 1 0 ) 目 口+ 五 ( 2 1 1 ) 目= 1 a ( 2 1 2 ) v a r y d = e 【咒】 1 + 妇【咒】) ( 2 1 3 ) 这里e x p ( 占) 服从均值为1 方差为口2 的分布，对式2 - 9 积分可得到y 服从负二 项( n e g a t i v eb i n o m i a l ) 分布的函数表达式2 1 0 。参数口常常被称为离散程度 ( o v e r d i s p e r s i o n ) ，系数1 7 1 适用于总体但又独立于单独的事故地点，口值用于检 验是否存在被忽略的变量，口值越大表示被忽略的变量影响越重要。n e g a t i v e b i n o m i a l 模型是目前国际上用于事故预测最流行的算法【1 5 ，1 6 1 。 3 、z e r oi n f l a t e dp o i s s o n ( z i p ) 分布模型 z e r oi n f l a t e dp r o b a b i l i t y 模型一般用在样本数据含o 值较多( 常称z e r o i n f l a t e d ) ，数据离散程度非常严重的情况下。因为，常规p o i s s o n 模型和n e g m i v e b i n o m i a l 都难以拟合这种数据。 假设道路设施在一定时间段内一直都不发生事故( 用z - - 0 表示) 的概率为 吼，那么发生事故的概率为l q ，； 一定时间内发生o 次事故的概率可以表示为： 尸( r = o ) = 留f + 【l q ，】r 。( 0 ) ( 2 1 4 ) 一定时期内发生，次事故的概率可以用下式表示为： 尸( z = 力= 【1 一q f 】r ，u ) ( 2 - 1 5 ) 对于p o i s s o n 分布来说，预测事故次数可以用公式( 2 1 6 ) ： 北京工业大学工学硕= l ：学位论文 ， r 舢) = p 一 ( 2 1 6 ) ，! 对于n e g a t i v eb i n o m i a l 分布来说，预测事故次数可以用公式( 2 1 7 ) ： r ，( ) = f ( o + 歹) ! r ( p ) “8 t 【1 一“。】。 ( 2 1 7 ) 通常为了求g ，用l o g i s t i c 或者正态分布模型嵌套y