交通事故黑点的智能排查及整治对策的研究（可编辑）

交通事故黑点的智能排查及整治对策的研究（可编辑） 交通事故黑点的智能排查及整治对策的研究 西南交通大学 博士学位 交通事故黑点的智能排查及整治对策的研究 姓名:刘玉增 申请学位级别:博士 专业:交通运输规划与管理 指导教师:张殿业 20051001蔓要 亘童奎望盔兰堡主堑壅生兰垡笙塞 摘要 本文在综述国内外交通安全发展历程,总结交通安全发展的内在规律和我 国交通安全的特点出发,选定对交通事故黑点鉴别和事故成因分析及整治为 主 要研究对象和突破点。 在对大量事故和重点道路进行调查研究的基础上,总结国内外交通事故黑 点鉴别研究成果,从事故黑点的定义入手,分析其形成机理和表现类型,通过 事故黑点间相互作用分析,建立了事故黑点属性的正态分布模型,并对事故 黑 点进行深入研究,对传统黑点定义进行改进,得到事故黑点的分析定义,即如 果某定长路段在规定的时段内发生月起以上事故,还不能确定为黑点,应考 虑 事故的分布情况,才‘能定义该路段瞒事故黑点路段。这是论文的核心理论。 由此提出鉴别事故黑点的曲线判据。 交通事故黑点的最终鉴别应通过其属性正态模型的曲线判据进行确定,即 如果确定在一个统计周期内,在长的路段上发生起事故。则事故累计 曲线与轴所围面积大于或等于,曲线在轴上的长度小于或等于,,事 故曲线内最多只有一个点。同时满足上面三个条件的路段才是事故黑点,其 中前两个条件分别定义了事故数量和事故的集中程度。 论文从复杂系统和复杂科学的角度出发,提出安全度的概念,即界限值 ,它是黑点排查的关键指标,取决于道路危险性综合曲线的极值以及事故的 严重程度。由的取值也可以对事故黑点的类型进行初步鉴别。遗传算法是 一种模拟生物进化的一种算法,是系统复杂性研究和人工智能的常用方法之 一,交通安全系统是典型的复杂系统,通过对道路交通事故地点进行编码, 对批量事故数据进行初步鉴别即事故黑点排查,在建立易于计算机智能排查 事故黑点的遗传算法模型,给出排查事故黑点模型的算法步骤,建立了用遗 传算法模型进行事故黑点的初步排查方法。即事故黑点智能化排查研究,这 是论文核心技术之一。依据模型和求解算法研制开发了计算机软件系统,应 用此系统对选定的实例进行事故黑点初步排查,并用累计频率法进行以经济 性为原则的重点选择,得出最大效益的整治点或路段,对这些重点黑点再依 据曲线判据进行了最终鉴别和危险性分析。 粗集理论是人工智能的常用方法和基本理论,根据引发事故黑点因素集第页 西南交通大学博士研究生学位论文 的冗余问,基于粗集理论对事故黑点的产生原因进行数据挖掘,找到其最 主要的原因,从而确定事故整治方向和对策。对选定的实例进行事故黑点成 因进行分析,通过表上作业指出了该技术的运用方法。这种技术是非常有效 的事故成因分析办法。即事故黑点成因的形式化分析方法。这是论文的另一 项核心技术。 在对重点路段进行实测和大量的调研数据支持下,对影响事故的诸因素特 别是道路与环境因素进行相关分析,得出一系列相关模型和公式,即事 故 黑点成因的定量分析,为黑点的整治提供坚实的理论基础。结合实例完整讨 论 了事故黑点形成原因和整治的具体办法与措施。最后给出了事故黑点整治的 专 家意见。 论文最终是建立了一套完整的交通事故黑点排查、鉴别、成因分析和整 治的系统化方法,即首先应用遗传算法排查所有事故黑点,并用经济性原则 遴选出重要黑点,再用正态模型理论进行危险性综合曲线分析,通过基于粗 集的数据挖掘技术,得出形成黑点的主要原因,根据黑点的影响范围,提出 具体的整治措施。这是目前事故黑点排查整治研究的新思路和新办法。 最后总结了论文的成果,提出本课题研究的发展展望。 关键词: 事故黑点:分析定义;安全度:曲线判据:遗传算法;粗集理论茎篓垂 匿蜜莲蓬查堂遂兰受塞兰兰熊鲨塞, 羹 稼娌耋主 沁糟錾 鑫& 娃毽 珏耙臻翻遗珏矗秘 ,豫麟 靶, , ,如 斑弑 ? 丽啪托永一, . 鑫珏氆 勰 辩珏 聪畦攮 呔?童 稿娃蘸氇斌醢氇 口 嫩 ?, 氆 ?搴 如睡 瓣., ’ ?,畦 ? .袖,搬 , 。 拄?抟? ??撼? 撕珏 ? 珏。擐黼 以, , , 玳 茗懒 延 越 谴薛 ,. 岖&髓 犯,珏帮 娃 碡蠢簌 帮 喀 强 ?瓣瞧?搬 敷糙 窭龆 艇矬, . ?, ?.戚 舒 .’ , ?聪耐 氇 妇 耄 稿?疆魄 喇 . ,塑?戛 亘童窑遵盔鲎塑主她塞竺鲎焦迨塞 撑 艇 争拯如??辑香 勰稚蛀 ?. 蜮, 建 盖糙睡 璜携协挫疆 ?王 ,, 盎 蠹岱曲珏 臻戳氆 疆? 矗.毯甜’ 攮基 鑫?蘸蠡 。娃瞧溅 鑫 磊呔一犟,鑫?砖穗 ?, 珏,越蠡玎 ?. ?, 氆 矗 痰 喇挺穗 溺 , 鑫珏如 娃?珏珏沁嚣 珏,鑫拄 弦难 蚤 圭 . 慷, 旌 黼, 《,艳. , 至?聱 , ?, 珏。娃 珏 撼纛每藏珏 。 蹦 , . , 熄嫩 攮 珏 姆柚 ., 量 主。 蟹轷。燃:。撼珏 蠢呔一跳,触弧蠡 酗 鑫融豫,弭 , ,的事故曲线的鉴别是: 脯线在轴所圈面积大于或等于 曲线在轴上的长度小于或等于型 论文第章 疆故曲线内最多只有个点 、遗传算法对事故黑点进行排查从复杂系统的角度来讲,交通安全的 发展过程以番作是人类对交通发展的一种适应过程,适应子交通安全发展 豹社会、经济、思想的模式被保整,反之则被淘汰,这一发展模式与达尔文 的进化论极为相似,因此,运用遗传算法求解交通事故黑点问题,绘出了遗 论文第章 传算法进行事故黑点排查的方法。 、租集理论数据挖掘技术应用予事故成因分析从事故成因分析所遇到 的数握冗余阀题,可能导致整治方向镳差或资金浪费,裂用糕集理论的数据 挖掘技术,对诱发事故的因素进行评价分析和表上操作,找到其主要原因。 论文第章 这是事故黑点整治的新思路。 学位论文作者魏予席 日期: ‖彦年?月?日 第页 西南交通大学博士研究生学位论文 论 第章绪 .问题的提出 道路交通事故的分布既有时间性,又有空问性。事故的空间性分布叉为分 散性和密集性两种。事故密集性分布的路段和交叉口通常称为事故多发点或 事 故多发段,俗称黑点? ,?忆 在同一地段重复发生相同类型和原因的事故,这地段必然有道路条件、 交通环境和管理等诸多因素的作用。发达国家在世纪一年代广泛开 展了事故黑点的鉴别及整治工作,在理论及实践上取得了一系列成果,逐渐 形成了事故数法、事故率法、事故数一事故率法、质量控制法等事故黑点的 鉴别方法。从世纪年代开始,我国在事故黑点的研究方面也做了大量 工作,在吸收国外研究成果的基础上进行了大胆的创新,总结出许多新的方 法,为交通安全研究和实践的科技进步进行了有益的探索。我国的交通运输 事业正处于迅速发展之中,研究事故黑点的产生机理和作用影响,探索适台 我国事故黑点鉴别方法,分析事故黑点的影响因素和有效的整治方法,仍是 前的一项重要工作。所以,给出事故黑点的批量鉴别排查方法和事故 黑点成因分析方法,是目前交通安全领域研究迫切需要解决的实际问题【。 事故黑点鉴别方法种类繁多,有着各自的出发点和优缺点,考虑交通系 统安全的固有规律,在事故黑点机理研究的基础上,建立新的易于计算机智 能排查事故黑点的模型,找出排查事故黑点模型的算法步骤,编制开发事故 黑点排查应用软件系统,对事故成因进行有效分析,得出造成事故多发拍主 要因素,给出事故黑点整治的专家意见。这是事故黑点排查整治研究的新思 路和最有效办法之一。 .交通事故黑点研究现状 ..交通事故与安全研究现状 、交通事故的宏观情况 道路交通事故与社会经济的发展、社会机动化的程度机动化程度可表 示为每人拥有的机动车数量存在着一定的关系。世第页 西南交通大学博士研究生学位论文 坦 ” 、赫‘二醚 ?。砷铷种嚣。 图.交通事故相关指标变化曲线 表卜全国历年交通事故情况统计年代以来 死亡人 万车死 万人口 受伤人 年份 次数 直接经济损失元 数 数 亡率 死亡率 ... .. .. .. .. .. .. .. .. . . . . .. .. . 随着国民经济的增长,事故各项指数除万车死亡率基本都逐渐上升, 其中近十多年事故次数年均增长率为.%、死亡人数年均增长率为.%、 受伤人数年均增长率为.%、直接损失年均增长率为.%、万车死亡率 年均增长率为一.%、十万人口死亡率年均增长率为.%,如图是事 故次数与国民生产总值的变化情况【】叭。 .交通事故的研究情况 从宏观上来讲,交通事故的发生及变化过程是多因素影响的过程,即受 经济增长因素、道路条件因素、交通意识因素、管理机制因素、地理环境因 素、区域交通安全理念因素等综合影响。而每种因素的影响及多种因素的联 第页 西南交通大学博士研究生学位论文 ? 自身的生理、心理状况是等墒嚆猛氰曼到妻芦酞 萎;璧霉复鞯酣基弱州弱剥私彭弦’ 毫 蠡鞘般鞠塑二岛薹每缆瓦熹垂一氟一芝?铤选萋黧薹; 曼蟹瘦至『墅三薹鍪蕊翼蛩。缓鎏易眠;骡奠划挪泌鲫蚴纠濒越醚 鼋学璺甯骐烈裂嚆话廷『于弩二 幽薹商篓宝至己《巨爨氇凰弛基蚕签釜癸酶。酉襄艇薮躜醵麴曩磁罐 。这簸是说,无 前孵?遍碡蓁; 论各个随机变量以七,,? 服从什么分布,只要满足定理祭件, 似服从正态分布。 鄢么,当很大时,它们的和石。就近 捌 影溺遵路鑫险往赘因素报多,其中邋鼹叁身条佟藏惫摇道爨线形蠢线长 度、曲线半径、纵坡、超商等、邋路 结构路面形式、路面材料、路基高度 等 戮及道路等级等,雯矫,遥籍搿鲶舔境袈侔氇会对交通安全产生影响,镛翔 当道路两侧一片荒芜时驾驶员就报容易 疲劳而引发事故。道路安金性能疑这 黧因素静综合影响的结栗,一莛攀故的发生毽遣在这样~个复杂系统蠹器因 豢发挥作用的结聚,而每一个因索的影响是不确定的,根据中心极限定理, 箕综合律翔的结聚,即道路危险髋这一指标应该鼹近儆服从正态分布的。危 险性指标采用的题单位事故率,这样它才是连续溅的随机变量。另外,窍大 部分交通瘩故,宽其是长期大面积监测的交通事故,服从正态分布,因此正 态分布曲线作为攀故黑点模型有技术基西南交通大学博士研究生学位论文 第页 性的研究。该类研究是在道路没有实际发生交通事故的阶段进行的,是对道 路建成后交通事故和安全状况的一种“预测”。研究成果的偏差会造成较大 的 核奁概念产生于世纪年代英国。年,英国政府制订了力争在 年将交通事故伤亡降低/的发展战略,为了达到这一目标,开展了大量的 问世,从年开始,安全核查成为英国全境主干道、 高速公路建设与养护工程项目必须进行的程序。澳大利亚、新西兰、美国是 启动安全核查程序时间较早、发展较成熟的国家。澳大利亚的许多地区在不 订国家的安全核查指南。 近年来,我国学者也不始了这方面的研究,如湖南省交通工程学会冯桂 炎教授主编的《公路设计交通安全审查手册》,北京工业大学刘运通教授编著 的《道路交通安全指南》等都是该项研究成果的代表。总之,发达国家经过 交通事故属于随机事件,无法于交通肇事前预知何时、何地发生哪种性质 还有相当大的困难。 交通安全资料,目前要把这一先进的经验应用到公路建设和安全管理当中, 究上来,说明后者具有广阔的发展及应用前景。我国由于缺乏完整、系统的 几十年“事后型”交通安全研究之后,逐渐把注意力转移到了“事前型”研 同层次上刀:展了安全核查工作,国家交通机构成立了专门的组织,致力于制 理论研究和方法探索,第二年,《公路安全核查指南》 该类研究主要是指道路安全核查和交通事故预测方法。较早的道路安全 错误,影响其可信度,因此必须有大量“事后型”研究成果作基础。 生交通事故之前,在道路的规划、设计或建设阶段,开展对道路交通安全特 的事故。但肇事与众多因素相联系、相制约,客观上其间存在一定的关系,例 如人、车、路的情况与管理水平等因素都与事故相关,这些因素又涉及国家或 地区的经济发展情况。正是由于引起事故的因果关系复杂,难以用确定的函数 关系计算未来的事故次数。在多种因素中必然有的对事故影响大些,有的影响 小些,经过大量的交通事故的调查研究,发现影响大的因素支配交通事故次数 的变化。应用数学模型描述这种关系,一般应用数理统计方法,找出交通事故 这种随机事件的统计规律。 综合国内外交通事故预测方法,道路交通事故预测可分为宏观预 测和微观 预测【,?。宏观预测就是对某一地区或某一城市今后几年可能发生交通事故以 及严重程度进行定性预测,主要出各方面专家通过开会讨论形式进行。微观预第页 西南交通大学博士研究生学位论文 测就是对交通事故各项指标近期内可能发生的变化趋势和变化量测算。如图 卜所示。 图交通事故预测 当前,在实际工作中预测道路交通事故时,一般采用两种方法:一种是用 两个相关因素分析与预测,具体来说.就是应用一元回归方程。如自行车的发 展数量与交通事故发展的关系,道路的改造、修建与交通事故发展的关系等。 另一种是用几个相关因素综合分析与预测,具体说来,就是应用多元回归方程。 如将机动车、非机动车、人口、道路、管理手段等综合在一起分析预测。因前 ~种预测方法准确度较差,所以通常应用多元回归方程进行预测。近几年来, 北京市、北方交通大学、公安部交通科研所等大专院校和科研机构都对道路交 通事故进行了多种方式的预测。除对北京市的交通事故预测较为准确外,对其 他地方交通事故的预测结果误差都很大,这是因相关因素中的各种自变量不稳 定造成的。而各地交通管理部门都采用简易办法预测未来交通事故的发展趋 势,如用车辆增长率来预测今后事故的增长量,用前三年或五年事故的平均数 来确定今后事故的发生数,用前几年事故的递增率来测定今后交通事故发展方 向等。这些简易办法虽然简单,有一定的科学性,但精度较低。 根据交通事故和安全研究角度的不同可划分为宏观的交通安全研究与微 观的交通安全研究。宏观的交通安全研究一般考虑区域的宏观要素指标,如人 口、经济发展水平、机动车保有量与区域总体交通安全状况的相关规律。微观 交通安全研究一般关注道路上的微观要素,如道路条件、车辆条件及环境因素 与相应路段、地点的交通事故的相关规律。要使交通安全状况得到彻底改变,第 页 西南交通大学博士研究生学位论文 微观交通安全研究是一种最客观最直接的方法。交通事故黑点研究就是典型的 微观交通安全研究。如图卜所示。 交通安全研 / 宏观薪究 //\人口 保有量 件 夕一 鼙 弋黥研 图.交通安全研究 ..事故黑点与成因分析研究情况 、交通事故黑点定义 目前,在对交通事故黑点的定义上,美国交通运输工程学院《交通运输 工程手册》和相当一部分国家对事故黑点有比较明确的定义,普遍是在给定 的统计周期内?年,路网中某些点段对应某种算法得到的事故发生水平 评定指标明显高于类似地点、类似交通状态下区域路网上的平均指标,这些 点段为事故黑点。我国对事故黑点的认识是那些因道路原因经常发生交通事 故和很容易发生交通事故的路段,一年内因道路原因发生次以上重大交通 事故视为事故多发。.米范围内的事故发生地视为事故多发点:道路上 .米范围内或桥涵洞全程的事故发生地,视为事故多发段剐列。 事故黑点在国内多表述为“事故多发位置”,“事故多发段”或“事故多 发点”。事故黑点定义在学术界有许多不同的表述,但大多数没有相对精确的 定义。如澳大利亚莫那什大学 的欧顿教授.. 在《道路安全工程指南》一书中将事故多发位置定义为:道路系统中事故具 有无法接受高的发生率位置;北京工业大学任福田、刘小明教授认为:在计 量周期内,某个路段的事故次数明显多于其他路段,或超过某个规定数值时, 则该路段既为危险路段:湖南大学冯桂炎教授从事故的分布特征角度指出: 事故密集分布的交叉口和路段称为事故多发点或多发路段。西南交通大学博 士研究生学位论文 第页 就是事故树分析法的基本程序流程。 圈卜事故树分析的基本程序 .事故黑点鉴别方法概述 ..事故黑点鉴别方法介绍 、事故数法【 事故数法英国方法是将交通事故的历史数据,尤其是交通事故发生 次数,作为鉴别交通事故黑点的指标,并根据交通事故的统计特征及交通安 全管理目标的要求,确定鉴别标准,当特定地点交通事故发生次数的数值超 过鉴别标准阈值时,即可认为该地点属于危险地点。这就是事故数法的基本 思路。该方法是由英国首先提出并在其国内广泛使用。英国鉴别事故多发路 段的方法是借助构成事故率标准的三个主要组成部分来鉴别事故多发地段, 即: 事故次数和事故类型: 事故发生时间、日期: 繁燹 嚣凑交遘太学薅去疆究生学位论文 道路长度或区域大小,其规定如下: ?在。平方公羹范霞内,年笈生过次讯臣:.僻圆唯礴文嗜; 燮霸目,?萝阢鞫黼篾驻;?墅警丰岔毒参降:鲳妯四骚剁型; 蘑的掣怀斯描蟛望蒹,羰堕溥;?潆铲;目孺琅强靳霜吼趔肺辅 幂卑笨尘; 随尴溘鼎闻霸增藩摧嘿些鐾;薹萋囊譬囊重囊薹萎姜薹臻;萎霉罄;纛 瞥蛮界 限值取决于事故次数和事故严重性 ,由于单个事故的概率密度 函数是: 删 。去。一譬 所以,当纠时 ‰。去 叫衄 考 虑事故严重性影响时,,。。。?矣,由于路段的危险性综合曲线是 广 珂起事故叠加的结果,可以用曲线极值的叠加和区间长度来定义界限值面 积,即:单个事故的界限值,。;,由于是定值,可以略去不考虑。 因此,界限值高度为: 考虑事故严重性影响 ? 。砉,一。蓦孑? 不考虑事故严重性影响 一 ,,??兰 饥 一 般来讲,叠加后的曲线最大值 。 事 实上,界限值就是路段的安全度,路网和区域的安全度可由此推广。 有 拼妗 第页 西南交通丈学博士研究生学位论文 嚣,在突际豹运耀孛,密薮率法仍霹黥蠢琵潺逡或误翔靛情嚣。 、质量控制法【 震爨控毒《濠美国方法帮零故率矮量控澍法嚣翡基零恩路霆;交逶 事故是偶然的小概率事件,在特定区段上交通事故的分布应当符合统计规 律。 在戴方嚣,美鐾黪学者泛经骰了鞍受深入豹磷究,毙较一致魏黉法是,特定 区段上交通事故的发生次数服从分布。在特定的置信魔条件下,若 获选区段发生事故豹撅率小于实际发生在该路段靛事敖瓣频率,买可认为该 区段存在较大的危险,成属于危险地点。 一般趣定褒一定置信度下,实际事敬搴大予上限为危险路段,上、下疆 之间位为应注意路段,小于下限为事故较少路段,即安全路段。上、下限计 箨公式为; 群.爿?胆上 艇 膨 《。爿一罄一二 。 肘 朋 式中:辑为涵界诧率,群为上限值,繇为下限值: “为类似路段平均事故率; 为统计常数,如%置信度,.; 膨为特定地点农调查期闯的平均车辆如现数,交叉盛以吾万辆枫动 车计,路段以亿辆机动车计。 、攀故频率一事故率法 事故频率一事故率法普遍采用的方法较为理想的黑点撩别方法是将 事故数法和事故枣法结念在~越,采用搴故数法进行初步筛选,应用豢敞率 法最终确认道路危险地点,以克服事故数法和攀故率法两者的缺点。赘本概 念和具体步骤如下; 事故频率:在一定长度的路段内或踌口处,单位时间内发生的事故次数。 事故率:相对于每褥万车公里或单位交通流量,道路上所发生交通事故 的次数。 调焱并收集资料。主第页 西潲交通大学博士研究生学位论文 ?第个事故点的事故率次/酉万车次为: .。型 ?计葵所有搴故点蛇平均事故次数如和平均事故事&。 气替,‰:娑 萁余步骤与藏段酶交通事敖黑点鍪嗣步骤鞫同。最氟在路掰图上稔搴故 黑点标明。 、怒薅法【 鉴于事故频数法与事故率法备有优缺点,为了更好地嬷别事敞黑点段, 。 一些专家捷是将攀数攘率法与事故率法缝合考惑浆篷阵滚图? . 区 区 区 轧被萍川番秘拳塾攀飙擞” 口摹馥攘数 鹜?篝匿蓐法 矩阵横坐标为事故频数,纵嫩标为事故率每百万率公里事故数,在鉴 别事兹黑点踺,霉簪处于区毫攀故率、裹事款数静鼹段重点考虑,对于 二区高攀放率、低事故数,区低事故率、高事故数的段点则应獭加 以具体蛇分毫睡,焱保迁对恁验路段采取改善措施的最优效益分爨鲍基础上 有 所取舍。 、当基总事故次数法鞘烈 上面几种鉴别事故黑点的方法,只怒单纯利用事故统计值,没有考摩事西南 交通大学博士研究生学位论文 第 页 故损失的严重程度,如果将具有不同严重度的事故数简单累加,则会掩盖一 些具有相同的事故数的路段的实际上可能不同的事故严重度。由于严重事故 对社会和个人的危险程度远大于一般的轻微事故,所以为了精确地判断危险 路段,鉴别时应当将事故的严重程度考虑进去。为此,提出了当量总事故次 数方法。该方法基于受伤与死亡事故的次数及其严重程度,通过赋予受伤及 死亡事故一定的权值来计算事故的严重程度,其基本公式是: ?一?工 式中:舱??当量总事故次数; ??死亡事故中死亡人数: ,??事故受伤人数: 尉???总事故次数: 硒岛??死亡、受伤事故的权重。 、事故系数法和安全系数法 以上交通事故黑点的鉴别方法都没有涉及道路条件因素,并且交通事故 主要从交通法规和事故处理方面进行事故的分类和原因判断,对道路环境条 件的影响作用考虑较少。在判断事故原因时主要突出了驾驶员的主观错误和 机械故障。事实上每一次道路交通事故都是由于这样那样的原因,使包括驾 驶员、汽车、气候条件、道路环境等在内的道路系统相互协调作用受到破坏 的结果。在这个系统中任何一个环节的正常机能受到破坏,都会引起事故。 事故系数法前苏联方法,交通事故调查的结果表明,道路条件对交通 事故的影响是显著的。某一路段发生交通事故的危险性,用表征道路条件对 交通事故影响的事故率系数来评价。它是由不同路段上的各种道路因素相对 安全系数的乘积计算得到的。事故率系数超过鉴别标准的,可列为交通事故 黑点。事故系数法充分考虑了各种道路因素对交通事故的影响,在量化与综 合的基础上,评价特定区段的危险性。该方法选取的指标代表性较强,危险 分析较为深入细致。运用事故系数法可直观全面地反映出特定地点的道路条 件及交通安全状况,且危险地点鉴别的结果有助于交通事故多发的成因分析 和改善措施的选择。在实际应用中,事故系数法既可用于现有道路危险地点 的鉴别,又可用于新建道路或道路改建的交通安全分析,具有广泛的实用价 值。该方法的不足之处在于数据需求量较大,数据资料分散,采集难度较大。 第页 西南交通大学博士研究生学位论文 安全系数法,交通事故在公路路线上的分布是不均匀的,大部分集中发 生在较短的路段上。在经常发生事故地点的前后相邻路段上,车辆速度经常 发生急剧的变化。安全系数法的核心是用速度的变化来评价特定地点的危险 性。尽管安全系数法省去了对于道路条件的详细分析,降低了该方法对有关 道路条件方面数据的依赖性,但在事故多发成因及改善策略分析阶段,仍然 需要大量的有关道路条件、交通状况、驾驶特征方面的数据,故安全系数法 通常与事故系数法等方法配合使用。 在有限的时间里,驾驶员要直观地根据眼前出现的复杂情况判断应付的 可能,这时他的神经处于高度紧张状态.可能犯错误出事故;在疲劳的 情况下,事故的数量与可能性增加。考虑到这些情况时,在那些道路交通事 故统计原因里,诸如过高的车速、不当的超车、不当的转弯、夜间不良的视 距、甚至撞上路边的行人与自行车,除个别事故是由于驾驶人粗心或酒后驾 驶引起的以外,大部分驾驶人出现此类事故的主要原因与由特定的道路行驶 条件有关,而特定的道路行驶条件与道路的设计,道路的管理有关。在特定 的行驶条件下,驾驶人稍稍放松注意力或过高地估计道路状况.就有可能引 发事故。许多道路安全专家认为:仅仅驾驶人一方的错误,不易引起最严重 后果的事故,事故的生要原因往往是由潜在的危险道路条件引起的。 根据现有的资料,直接原因为道路缺陷的事故数量不超过%。属于这 类事故的有:在汽车的重力作用下道路的边坡发生破坏、道路严重泛油导致 摩阻系数明显下降、不坚固的护栏等。但是考虑到道路条件会促使事故的发 生,实际上道路条件对交通安全的间接影响作用是很显著的。..季奥齐金 在分析了个道路交通事故的基础上,仔细考虑了事故地点的道路特征 后,得出的结论为:不良道路条件的影响是%交通事故的直接或间接原因。 前苏联巴布可夫教授对道路各组成部分和行车条件对交通安全的影响做 了大量第页 西南交通大学博士研究生学位论文 了交通量与道路平、纵、横断面各组成部分的影响。现时,规定这些系数的 清单还不全面,它们的数值也不是最终的。随着统计资料,特别是我国资料 的进一步积累,影响因素的清单与备系数的数值将会精确化。这个精确化应 从两方面来进行: ?在有特点的自然地形区里,补充考虑当地的道路条件: ?考虑道路使用过程中不良气候条件的影响如:冰、雾、路面上的泥 土、行车道部分山于积雪而变窄等。 、累计频率法【】 同济大学提出的考虑经济性的鉴别方法。累计频率法是基于统计原理的 一种方法,以每一单位长度发生的事故次数为纵坐标,以发生大于 某一事故次数的累计频率为横坐标,绘制累计频率曲线。该方法确定事故黑 点并没有把所有条件异常的道路包括进去,它注重的是以最小的费用,取得 最大的安全治理效果,可以蜕是一种经济判别的方法,有很高的实用价值。 缺点是没有考虑事故的损失情况,以及没有找出所有的条件异常路段。 通过比较一些累计频率曲线,可以发现在累计频率%~%间的曲线 常有“突变点”,在突变点左边,即累计频率小于%的路段,事故次数最高, 且事故次数随累计频率的数变小而急剧增加,属事故多发区域。 、事故黑点的冲突判定法【】】 事故黑点的冲突判定法是以交通冲突技术作为理论基础,对路段交通状 况进行冲突观测分析。建立以交通冲突为基础的路段交通事故黑点判定方 法。 其理论依据主要有以下几个方面: 严重冲突与事故之间有良好的相关关系,严重冲突间接地反映了地点安 全程度的好坏; 严重冲突能够较好地反映地点安全状况的变化趋势: 严重冲突的严重性可以反映交通参与者的安全感好坏: 路段每天严重冲突的发生规律较好地服从分布。 通过对路段严重冲突的大量调查和统计分析,选择代表正常安全性的冲 突值作为判定正常与异常的标准,如果观测到的冲突大于该值,则认为该路 段在安全性方面发生了显著变化,出现了不安全因素,应当作为一个事故黑 点来进行治理。该方法只能在对路段的安全性能有一定了解,认定该路段的 第页 西南交通大学博士研究生学位论文 比较高的情况下爿。好使用,所以,准确地况,该方法只是一种事故黑点验证 方法。 、模糊评价法【】 该方法是在被鉴别的路段的道路条件、交通条件差别较大,采用其它方 法难以保证鉴别精度的情况下,针对交通安全概念的模糊性,评价思维方式 的多样性及评价结果常以口语化表达的特点,建立模糊评价模型,对路段的 危险性进行综合排序髟拶鞭赫秘醑麟鞫。硇骆烈鞠阳喾蠢器霸美;驻螽 潼黩蓊鞍醛繇戮挈酝嚣。 ?:薹。零囊冀囊霪粪篓墓熏塑囊鬟薹 限耋;纠附力懿喊翔弘稍粪鸶蓁鎏塞鍪囊蠢塑霎囊娄囊囊蠢强蜒静群 强瓣?强弱解鹭秘彰挝酗型:眭塑蓊娶跫; 。崭雾蕊糕 簖罐擅醇辫黉等囊鹾箱弱舅:瀵噎漆曝疆蕊蔷裁弱弱艇魏鬟蘑瑚弼赫 辫麓翳势联。醛箱嚣稿~黼莪茁嚣;一确灏溪蕊乎驴营鲁】:糕妊奢。在人麟 中,作用单元就是人脑神经 绥憝;凌经济体系审,车麓蕈元掰怒是令久、窳簇、公司或鞭家;在交遴体 系中,作用单元则可能车辆、车流、驾驶人、控制系统、管理机构、研究机 构、生产厂家、其它交通参与者等。 复杂 系绞没有一个控制中橛。也就是瀵,每令终震攀元邦窍一露之越, 都能发探篡作用,但个体的作用并不能决定系统的发展蕊律。如股票市场, 每个投资者都能独立谶行操作,但并不能决定市场的发展方向。 复杂 系统能自学习、自组织、自协调,并随之扩大、发展,与外界条 孛疆逶疲, 姨嚣这到一秘程霹豹平衡秘稳定。麴在一个燕力擎系统孛,逶过 分子的运动,能够达到一种稳定曲勺状态。 系统 是开放的。受外界影响,并通过作用单元的自组织、自学习等功 能与终嚣的变证甥逶痰。在魏耪夔瀵纯系统中,终赛繇境豹变纯都会从秘秘 的迸纯过程鞭南交通大学博士研究生举位论文 笪塑巫 应有大鬣类似路段的统计数据,且鼹信度的选取也要有大量统计数据的支 持, 数蠡;妻少,最终豹鍪涮分援结采楚不虿信豹。瓣魏这势方淡在许多雹家秘逮 区是难以做到的。 、概率论一数理统计方法 这类方法的代表蠢慕计频率法、渖突剿定法等,是在对瓣标路段戆突遴 安全数攒进行广泛调凌的基础上,依据概率论与数理统计的方法对数据滋行 整理分析,找出交通掰故的统计规律,并确定界限值,从而筛选出事故黑点。 这样得出事故黑点的可靠性高,锩判的可能性小,应用前景广。但这类方法 氇存在整篙要数蠢多,调查辩阕长、范围广静不矮。 、矩阵法 此方法实际上是综合考虑事故频数与事故率指标,当研究路段内交股最 变化不大鞋,主要考纛事敲频数撵褥,当不嗣鼹毁事故交逶爨囊较大差列潜, 事故率指标就会防止单独运用事敞频数法所带来的盲目性。但是该方法赋表 示了路段的危险程度,而不能对低事故次数高幕故率的路段与高事故次数低 事故率作出本质的区别,只是简攀地将其作为?恁险路段巅对待。同时,瞧 没寿考虑添爨篷与搴敬严重程度豹决定性箨麓。 综上所述,作为冰故黑点鉴别方法.各有冀劝能特点和通用范围。假都 是考虑了黑点存在的必要条件,即一定的事故数量。如果将密故比喻成糍机 误差懿诿,黑点处熬密敖必然鸯系绫误差存在,因魏目一令蟪点发生多熬密 故还不熊确定为黑点,还要考虑充分条件,也就是同类或闻琢因事故存在的 比例。这就要从黑点自身的属性研究开始,关淀黑点的机理,找到黑点存在 的充婴条件,并且要既保证事故黑点鉴别方法的简便性和司”掇作性,又要保 证签溺绥莱抟可靠缝,著戈事蔽罴点成嚣分辑及整改措施撬供必要的支持。 .论文主要研究概况 堇羹。矫窕目标鸶内銎 遗传给后代,两只能通过物化途级鹫给社会。正瓣麓 ;盼制曲鞋豢引斛 鳓崮静套棼影引崩赢彖辅翻萋铆参瓿嘲奎天。的知,熟醒朗叼。强型、 蔼蛀秘驻酣~薛驰菲耐斋毯翁鞲辩褊稚臻落娥戮霞轰季两露垂蘩鬻蚶翳;砝 第页 西南交通大学博士研究生学位论文 出鉴别事故黑点的曲线判据,实现了论文研究的第一个目标,即事故黑点的 机 理研究。并通过实例进行了说明。 图卜是本文研究的核心内容和目标。 事故黑点分析定义与传统定义 事故黑点模型研究 遗传累计算法理论 事故黑点的属性 事故黑点初步排查 曲线判据 开发智能化排查软件系统 实例说明 实例说明 事故黑点成因形式分析? 。。。, 交通事故 事故茎蚕嚣蓍曩羹分析瓶 相关分析 事故黑点成因 整治办法 图卜论文研究目标和内容 、事故黑点智能化排查研究 通过建立事故黑点易于排查的遗传算法模型,对路网中事故黑点进行初 步排查,开发出了智能化的计算机事故黑点排查系统,实现了论文研究的第 二 个目标,即事故黑点智能化排查研究。并通过实例验证说明其使用。 、事故黑点成因的形式化分析方法 利用粗集驰理论的数据挖掘技术,对事故黑点形成的背面因素进 行科学的筛选,找出主要因素,实现了论文研究的第三个目标,即事故黑点成 西南交通大学博士研究生学位论文 第页 黼的形式住分桥方法。并通过实例说酶。 、攀故黑焱成困的定量分攒与整浚 对造成事故的诸要索,特别是道路要素进行相关分析,得蹦一系列的经 骏公式期模型,嶷现了论文研究豹第霹个目标,即事故黑点成因的定量分丰 厅。 墩后通过实仞给出具体的整治办法。 ..磷究方法与技术路线 论文针对上述基撂,通过对交通事救黑点定义改进,形成枧理、影响范 围、表现类别和艇别标准的研究,提出利用遗传算法对事故黑点进行初步排 焱,再对黑点进行安全投评价分孝厅,然藤剥用搬榘理论技出造成事故黑点 的 主要原因,通过相关分析找出各种因素对事故的影响关系,再通过实例给出 熙点排凌、分瓠秘整治的一整套办法。最后编制开发了基于遗传算法模型的 交通事故黑点初步排查的应用软件系统,系统还可以对排查出的黑点掇出初 步的整治意见,并结合实例说明其有效性和使用方法。这也是本论文研究的 技术路线,如图卜所示。 研究所选用的方法越与研究对象、鬻要解决的问题相适应的。事故黑点 分析定义、鉴剐方法研究和成因分析是奉课题研究的核心与重点部分,黑点 艇别研究采用数学分析方法,建立黑点属性的正态模型,推出曲线判据。事 敬黑点成因分析刚采用裙关分析技术,被摇谎礴的事敌数搽资料,建立经验 公式和相关模型。对于事故黑点的初步排查,则根据复杂系统邋应性的原理, 觚交通安全静笈麓痰薄磁发,建立了适鼹交通安全度酶概念,秘蔫遗传簿法 对事故黑点进行排查确定。遗传葬法是~种成熟的寻优方法,税各个领域都 鸯成功疲羯的走镯。 事故黑点的确定只是手段,交通安余研究的目的是对危险路段进行整改, 淤提褰遵潞交逶瓣安全褴。事教发生静存在着诲多复杂豹毽素,显这磐因素 对事故结果具有不同程度的影响。如何对这些因素进行分类,区分其主要因 索帮次要阂素,建决定攀藏黑患整浚方祭戆善要润蘧。翻震数掇挖掘方法逮 行成因的形式化研究,以确定主要因素。然后根据相关分析的缎论和这些主 黎因素钢定攘疲戆整穗羧蓬彝办法。繁茭 覆瘫交逶犬学薅士綦嚣突生攀位 论文 搜集糕理事故照点的研 究状况番理论成果 炎精收集 辩逡定熬实饲黯莰避行遴 现有事敞数据痒下载 路条件和事故情况调研 数据颈处理和滋集备类整 治措施及专家意见 研究黑点形成机理 建立模型并通过实例说明 典型路段事故分厅,确定形成蹶蹶和因索集合 建搬基于遗传算法 建立基于粗集理论的 夔事彀糕点初步撵查摸鹫 事敖黑点残鞠势辑模蘩 璃实铡说明使:;方法 事鼓与闲素豹稻芙分褥 稳造求解簿法和择套步骥 建立相关模型 实例说明 通过实例说明黑点;治措施 开发实用的软件系统 总结 捌卜课题研究的技术路线第页 西南交通大学博士研究生学位论文 第章道路交通事故黑点研究 .事故黑点的分析定义 ..传统定义的局限性 最终确定事故黑点时,传统方法均将事故作为单独的离散点来考虑,一 起事故发生即定义为道路上的一点,将所有的点标出后,依据点与点之间的 关系进行安全性能的评判来确定黑点路段。最基本的黑点定义评判方法 是:如果某定长路段,在规定的时段内发生起以上事故,则定义该路段为事 故黑点路段。 这种定义有其优越性,它简单明了,容易理解,多发点的确定过程清晰 明确,可以给人以直观明晰的感觉。但这种定义方法也有不足之处,具体体 现在以下几个方面: ?造成事故的原因是多方面的,诸如道路条件因素、交通量与交通成份 因素、驾驶人的群体素质等,由于定义缺乏严格性和统一性,造成黑点研究 的多重概念。如当定义事故黑点仅是道路条件造成时,则与事故的严重程度 等无关:若从治理的效果为出发点,定义事故黑点考虑交通量、交通成份等 因素时,则应考虑事故严重性等。但传统的定义方法对各种事故一视同仁, 无论事故的严重性如何,均简单的视为一个点,忽略了事故的严重程度。 ?如果从道路条件的角度进行分析,一起事故发生的原因,是由于事故 发生地点附近显现的或潜在的道路交通环境对驾驶人进行误导或使驾驶人 操 作困难,导致驾驶人做出错误判断或操作不当而发生事故,事故发生点是危 险点,但以危险点为中心的一定距离内道路的危险程度也会很高。 例如弯道的视距变化,实际视距小于安全视距时,道路条件变得危险, 此时实际视距越小,其危险程度越高,如图.所示,实际视距是由? 和?逐渐缩小的。实际视距最小的点为最危险点,这段道路的危险性 是以这点为中心向两侧逐渐变小的,是一条逐渐变化的曲线。 传统定义确定事故黑点所考虑的只是一个点,忽视了这一点前后两 侧的情况,即事故的分布规律。例如,图.的情况,、之间路段被第页 西南交 通必攀博士研究生学位论文 数据见袭?示。绕十时限为年月至年月。 表典獭事故路段统计 里程 事故数 嫩程 事战数 里程 事故数 熙程 事敞数 十 “鞋 营 十 “十 ? 十十 ? ? 嚣《 垂 王 王【 将段分成小段,每小段?米,分别焉,,?标谈,累 计事故数如图.所示。 裁 辖 赫 矗 矗 彳 矗 矗 船 盎 里程 幽?典爨褰故鼹段事故统计势布 可见,在典型的黑点路段事故分布都近似服从正态分布,因此可以假定 事故发生点是危险点,以危险点为中心的一定距离内道路的危险程度也会很 高。道鼹上每一点的安全性能是不同的,为此必定义一个傻“,以此僮代表 道路上点豹危险瞧,袋篷越大道路上该点的惫除缝越离,反之,么毽越,、越安 全。以邋路里程为横轴,以危险性为纵轴,那么道路安全性能可用髋险 曲线的形式直观表现出来。如图.所示。