时空环境因素对无信号交叉口事故严重程度的异质性影响.pdf
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1、第4 0卷第4期河 北 工 业 科 技V o l.4 0,N o.42 0 2 3年7月H e b e i J o u r n a l o f I n d u s t r i a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g yJ u l y 2 0 2 3 文章编号:1 0 0 8-1 5 3 4(2 0 2 3)0 4-0 2 7 4-1 0时空环境因素对无信号交叉口事故严重程度的异质性影响陈 钦(江苏都市交通规划设计研究院有限公司,江苏南京 2 1 0 0 0 1)摘 要:为了明确无信号控制交叉口事故的诱发机理、降低事故损失,对美国西南部某州2 0 1
2、6年7月至2 0 2 0年1 2月的5 9 5 6起发生在无信号交叉口的事故数据进行统计分析,构建考虑均值和方差异质性的随机参数L o g i t模型,并分别针对白昼事故和夜间事故,选取周时间、季节、道路空间因素和环境因素作为影响因素,对模型进行参数估计和边际效应分析。结果表明:夏季对昼夜事故的严重程度有异质性影响;恶劣天气条件仅对夜间事故严重程度存在异质性影响,伴随大雾或者强风的降雨天气是加剧事故严重程度的最主要原因,且影响因素在春、夏季节的交互作用更加复杂;人行横道、交通稳静化措施对轻伤、重伤事故有助于减少人员在事故中的受伤概率;大型交通枢纽以及特殊状态下的路段附近,易发生人员伤亡事故。研
3、究结果可为交通安全改善措施的制定提供参考,为降低道路交通事故风险提供新思路。关键词:交通运输安全工程;事故严重程度;随机参数L o g i t模型;影响因素;恶劣天气条件中图分类号:U 4 9 1.3 1 文献标识码:A D O I:1 0.7 5 3 5/h b g y k j.2 0 2 3 y x 0 4 0 0 5收稿日期:2 0 2 2-0 9-1 9;修回日期:2 0 2 2-1 1-3 0;责任编辑:尹梓如作者简介:陈 钦(1 9 8 3),男,福建福清人,高级规划师,硕士,主要从事交通运输规划、管理与道路交通安全方面的研究。E-m a i l:l a k e r s 9 1 0
4、 11 6 3.c o m陈钦.时空环境因素对无信号交叉口事故严重程度的异质性影响J.河北工业科技,2 0 2 3,4 0(4):2 7 4-2 8 3.CHE N Q i n.H e t e r o g e n e o u s e f f e c t s o f s p a t i o t e m p o r a l-e n v i r o n m e n t a l f a c t o r s o n t r a f f i c a c c i d e n t s i n j u r y s e v e r i t y a t u n s i g n a l i z e d i n t e
5、 r s e c t i o n sJ.H e b e i J o u r n a l o f I n d u s t r i a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2 0 2 3,4 0(4):2 7 4-2 8 3.H e t e r o g e n e o u s e f f e c t s o f s p a t i o t e m p o r a l-e n v i r o n m e n t a l f a c t o r s o n t r a f f i c a c c i d e n t s i n j u r y s e v
6、 e r i t y a t u n s i g n a l i z e d i n t e r s e c t i o n s CHE N Q i n(J i a n g s u U r b a n T r a n s p o r t a t i o n P l a n n i n g a n d D e s i g n I n s t i t u t e C o m p a n y L i m i t e d,N a n j i n g,J i a n g s u 2 1 0 0 1 8,C h i n a)A b s t r a c t:I n o r d e r t o c l a r
7、 i f y t h e t r i g g e r i n g m e c h a n i s m o f a c c i d e n t s a t u n s i g n a l i z e d i n t e r s e c t i o n s a n d r e d u c e a c c i d e n t l o s s e s,a s t a t i s t i c a l a n a l y s i s w a s c o n d u c t e d o n 5 9 5 6 a c c i d e n t s t h a t o c c u r r e d a t u n s
8、 i g n a l i z e d i n t e r s e c t i o n s i n a s t a t e l o c a t e d i n t h e s o u t h w e s t e r n r e g i o n o f t h e U n i t e d S t a t e s f r o m J u l y 2 0 1 6 t o D e c e m b e r 2 0 2 0.T h e r a n d o m p a r a m e t e r s L o g i t m o d e l s c o n s i d e r i n g h e t e r o
9、 g e n e i t y i n m e a n a n d v a r i a n c e w e r e c o n s t r u c t e d t o s e p a r a t e l y i n v e s t i g a t e d a y t i m e a n d n i g h t t i m e a c c i d e n t s.W e e k l y t i m e,s e a s o n,r o a d s p a t i a l f a c t o r s,a n d e n v i r o n m e n t a l f a c t o r s w e r
10、 e s e l e c t e d a s i n f l u e n c i n g f a c t o r s.T h e p a r a m e t e r e s t i m a t i o n a n d m a r g i n a l e f f e c t a n a l y s i s w e r e i m p l e m e n t e d o n t h e m o d e l.T h e r e s u l t s s h o w t h a t s u mm e r h a s a h e t e r o g e n e o u s i m p a c t o n
11、t h e 第4期陈 钦:时空环境因素对无信号交叉口事故严重程度的异质性影响s e v e r i t y o f d a y t i m e a n d n i g h t t i m e a c c i d e n t s,a n d a d v e r s e w e a t h e r c o n d i t i o n s h a v e o n l y h e t e r o g e n e o u s e f f e c t s o n t h e s e v e r i t y o f n i g h t t i m e a c c i d e n t s.A d d i t
12、i o n a l l y,r a i n y w e a t h e r,a c c o m p a n i e d b y h e a v y f o g o r s t r o n g w i n d s,i s a m a j o r r e a s o n f o r e x a c e r b a t i n g t h e s e v e r i t y o f a c c i d e n t s.T h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n i n f l u e n c i n g f a c t o r s i n s p r i n
13、g a n d s u mm e r i s m o r e c o m p l e x.P e d e s t r i a n c r o s s w a l k s a n d t r a f f i c c a l m i n g m e a s u r e s c a n h e l p r e d u c e t h e p r o b a b i l i t y o f p e r s o n a l i n j u r i e s i n m i n o r a n d s e v e r e a c c i d e n t s.A r e a s n e a r l a r g
14、 e t r a n s p o r t a t i o n h u b s a n d s p e c i f i c r o a d s e c t i o n s a r e m o r e p r o n e t o a c c i d e n t s i n v o l v i n g c a s u a l t i e s.T h e r e s e a r c h r e s u l t s c a n p r o v i d e r e f e r e n c e f o r t h e d e v e l o p m e n t o f t r a f f i c s a f
15、 e t y i m p r o v e m e n t m e a s u r e s a n d p r o v i d e n e w i d e a s f o r r e d u c i n g t h e r i s k o f r o a d t r a f f i c a c c i d e n t s.K e y w o r d s:t r a f f i c s a f e t y e n g i n e e r i n g;a c c i d e n t i n j u r y s e v e r i t y;r a n d o m p a r a m e t e r L
16、 o g i t m o d e l;i n f l u e n c i n g f a c t o r s;a d v e r s e w e a t h e r c o n d i t i o n s 据世界卫生组织(W o r l d H e a l t h O r g a n i z a t i o n)报道,道路交通事故已成为人类非正常死亡的主要致因1。根据事故伤害的严重程度,可以将道路交通事故分为死亡事故、重伤事故、轻伤事故和仅财产损失事故4类,探明不同伤害程度事故的发生原因对预防事故发生、降低人身伤害、减少财产损失意义重大。围绕人、车、路、环境等不同角度,国内外学者已经开展了大量
17、的理论研究和实证研究,分析驾驶行为特性2、驾驶员属性(性别、驾龄等)3、车型4、车辆速度特性5、道路特征6、车道宽度7、天气8、交通流特性9等因素对事故严重程度的影响效能。但是,即便是相同的因素,它们在白昼和夜间对行车安全的作用效果也存在显著异质性,例如夜间时段不良光照条件对驾驶员视距的限制比白昼时段更加严重,这将会显著加剧驾驶员正确判断安全跟车距离以及安全车速的难度,同时让驾驶人难以明晰路肩位置和道路曲率,威胁行车安全。因此,以事故率普遍较高的无信号交叉口为例,采用数理统计的手段探查白昼和夜间时空环境因素对事故严重程度的贡献差异,捕获影响因素在时间维度上的不稳定特征具有重要意义。目前国内外研
18、究学者用于探究事故严重程度影响因素问题的最有效方法是离散选择模型。常用的离散选择模型大多基于传统L o g i t模型结构形式,例如S Z E等1 0综合考虑区域人口数量、碰撞、建筑环境、道路几何以及交通条件等多维特征,构建二元L o g i t模型用于确定死亡事故和受伤事故的影响因素差异。林庆丰等1 1则在道路环境因素的基础上,将驾驶人年龄因素加入多项式L o g i t模型,分析了不同形态公交车事故中严重程度影响因素的异同性。但是传统L o g i t模型的基本假设是将所有参数均视作固定参数,即默认因素对严重程度的影响机理始终是无变化的。这一假设忽视了影响因素的时空变化特性,因此往往无法深
19、入剖析影响因素的潜在关系。针对此类异质性问题,研究人员从参数的角度出发,允许模型参数在一个分布区间内变化(通常为 正 态 分 布),构 建 了 随 机 参 数 模 型1 2。WU等1 3采用随机参数L o g i t模型分别量化了驾驶员行为、天气条件、环境特征、道路几何特征和交通组成对 多 车 事 故 和 单 车 事 故 的 影 响。B EHNOO D等1 4同样采用随机参数L o g i t模型研究了全球经济衰退3个阶段中,事故造成行人伤害严重程度的影响因素差异。随后,随机参数的均值和方差异质性也引起了研究人员的重视,有学者提出了考虑均值和方差异质性的随机参数模型。基于此模型,YAN等1 5
20、构建挖掘恶劣天气条件下事故严重程度影响因素的时空不稳定性;S E R AN E E P R AKA R N等1 6研究了涉及混合动力车辆的事故严重程度影响因素;宋栋栋等1 7分析了驾驶人、道路和环境潜在因素对城市道路事故严重程度的异质性影响;潘义勇等1 8重点讨论了建成环境对老年人在交通事故中遭受伤害等级的影响因素。综上所述,国内外研究人员在研究事故严重程度影响因素方面已经取得了许多成果,但是仍然缺乏对建成环境和天气环境因素的综合探讨,而且对时空因素的影响考量较少。本研究以美国西南部某州的事故数据为基础,构建均值和方差异质性的随机参数L o g i t模型,重点考虑影响因素的时空不稳定性,根据
21、模型参数估计和边际效应分析结果,深入探讨时空环境对城市道路无信号灯交叉口路段的事故严重程度的异质性影响机理,并解析这些特征之间潜在的异质交互作用,以期为车辆被动安全系统的设计提供理论依据和参考。1 建模方法1.1 考虑均值和 方差异 质 性 的 随 机 参 数L o g i t模型笔者选择采用考虑均值和方差异质性的随机参数L o g i t模型来分析无信号交叉口昼夜时段事故严重程度的影响因素,该模型的效用函数如式(1)所示。Si j=iXi j+i j,(1)572河 北 工 业 科 技第4 0卷式中:Si j表示事故j的伤害严重程度为等级i的效用函数;i为待估参数的向量;Xi j为事故j中伤
22、害严重程度为i的解释变量的向量;i j代表服从广义极值 分 布 的 误 差 项。根 据 效 用 函 数 构 建 的 多 元L o g i t模型1 9,如式(2)所示。Pj(i)=e x p(iXi j)Ie x p(iXi j),(2)式中:Pj(i)表示事故j严重程度为i的概率;I为所有事故严重程度的集合。标准的多元L o g i t模型中假设每个解释变量对每起事故严重程度的影响是固定不变的,但是在实际事故中解释变量的影响会因为事故的差异而不同。因此为了解决事故中由于未观测到变量引发的异质性问题,在模型中引入均值和方差异质性向量,其表达形式如式(3)所示。i=+i jZi j+i je x
23、 p(i jWi j)vi j,(3)式中:表示待估参数的均值;Zi j为事故j中存在的均值异质性向量,用于捕捉均值异质性;i j则为其对应估计参数的向量;i j为i的标准差;Wi j为方差异质性向量;i j为Wi j对应的待估参数向量;vi j为误差项。此时可构成考虑均值和方差异质性的随机参数L o g i t模型,如式(4)所示。Pj(i)=e x p(iXi j)Ie x p(iXi j)f(|)d,(4)式中:f(|)为服从某种分布的概率密度函数,根据以往研究的成果,刻画事故严重程度一般采用正态分布的形式2 0;表示刻画该分布的预定义参数向量。由于考虑均值异质性的随机参数L o g i
24、 t模型为非闭式积分,无法求解出闭式解析解,因此,采用5 0 0次H a l t o n序列抽样的模拟极大似然估计法(s i m u l a t i o n m a x i m u m l i k e l i h o o d e s t i m a t i o n,S ML E)对参数进行估计。1.2 解释变量的边际效应模型中解释变量的估计参数无法直接反映其对事故严重程度的影响程度,因此选用边际效应评价方法来分析每个解释变量对结果的影响程度。离散变量和连续变量的边际效应计算公式如式(5)和式(6)所示2 1-2 2。Ed=P(X=1)-P(X=0)P(X=0),(5)Ec=yxcxcy,(6)
25、式中:Ed和Ec分别为离散变量和连续变量的边际效应;Ed刻画的是离散变量从0变为1时,对应伤害严重程度概率变化的百分比;Ec为连续变量变化1%时,对应伤害严重程度概率变化的百分比。2 数据描述事故数据来源于美国西南部某州2 0 1 6年7月至2 0 2 0年1 2月的历史事故数据统计,剔除统计数据缺失值和数据异常值,筛选得到城市道路无信号灯路段事故5 9 5 6起,以每日6:0 01 8:0 0为白昼时段,其余时间为夜晚时段的方式划分,得到白昼时段事故3 5 1 9起,夜间时段事故2 4 3 7起,根据造成的人员伤亡和财产损失后果,事故被划分为4个等级,分别是仅财产损失事故、轻伤事故(非失能性
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- 关 键 词:
- 时空 环境 因素 信号 交叉口 事故 严重 程度 异质性 影响
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