山区高速公路交通事故形态及时间分布特征研究

山区高速公路交通事故形态及时间分布特征研究

0道路交通事故频发点的概念及控制法应用随着国家西部的快速发展，西部省份的道路建设也迅速发展。由于受地形限制,很多高路公路需要翻越山地丘陵、多隧道、连续下坡和急弯路段,这些路段同时也是交通事故多发路段,事故后果往往非常严重且救援困难。基于此,研究中国山区高速公路交通事故特性,鉴别交通事故多发路段,提高山区高速公路交通安全水平具有重要的现实意义。近年来,国内外许多学者对交通事故的分布规律及事故多发路段的鉴别进行了大量研究。挪威公路局分析了天气、公路条件、交通量、隧道长度与事故类型、事故发生区段之间的关系。中国很多学者通过对国内外有关交通事故数据进行统计,分析了交通事故的时间及区域分布的规律。在此基础上,确定道路交通事故多发点是改善道路交通安全状况的第一步,其意义在于确定急需改善交通安全状况的位置,分出优先次序,采取合理的改善措施,有效提高道路交通安全水平。道路交通事故多发点又称“黑点”,是指道路上交通事故显著突出的路段或交叉口。对此,有关学者也进行了相关研究,提出了一些方法,尤其是质量控制法应用较广。为此,本文在研究中国山区高速公路交通事故发生的状态及时间分布规律基础上,提出以当量事故率为指标,采用质量控制法进行事故多发段鉴别,希望为中国山区高速公路交通事故多发路段的治理提供借鉴和参考。1事故分析1.1事故分布特征1.1.1交通事故调查分析交通事故形态是指交通事故的外部表现形式,根据山区高速公路的交通事故的主要表现形态,本文把交通事故形态分为碰撞、追尾、翻车、撞固定物和其他共5种。通过对陕西西汉(西安—汉中)高速公路和云南昆石(昆明—石林)高速公路交通事故调查,可以发现这2条高速公路交通事故中将近一半是追尾事故,其次是碰撞和翻车,如图1所示。由图1可以看出,追尾相撞事故突出,占总数的46.74%,碰撞、追尾和翻车这3类事故形态累计百分比达到78.14%,且这3类事故产生的后果都比较严重。1.1.2交通事故时段分布交通事故时间分布规律是指交通事故随时间而变化的统计特征。交通事故与交通活动和交通环境都有着密切的相关性。交通事故的自然环境,如季节、天气情况等,其时间变化规律更加明显,尤其是山区高速公路,这一环境变化更快。本文重点分析交通事故在一天中的时段分布规律,根据2007～2009年的西汉高速公路与昆石高速速公路的交通事故统计资料,给出了交通事故时间分布规律,如图2所示。从图2可以看出,交通事故时间分布,主要集中在2:00～4:00、12:00～14:00、16:00～18:00,这3个高峰时段共占全天交通事故发生总量的42.2%。其主要原因是:2:00～4:00和16:00～18:00这2个时段,山区多霜雾,是驾驶人驾驶车辆最费神、最费力和最紧张的时候,也是全天交通事故高发和行车险象环生的时段;12:00～14:00时间段,驾驶人午后有些疲劳,生理机能下降,主观上心情急躁,加之视线不良、客观性疲劳等因素的影响,极易引发交通事故。1.2影响因素的因素造成交通事故的原因是极其复杂的,但从总体来说,导致交通事故的成因主要可以归结于人、车、路和环境这4个因素。本文将事故原因大致分为10类,其中,制动失效、紧急避让不及而发生碰撞的事故占总数的34%,而与人有关的事故率高达64%。交通事故原因分类如图3所示。1.2.1驾驶人交通事故中的违章行为人是交通参与过程中的主体,驾驶人的个人素质直接关系到道路交通的安全。从众多案例来看,由于驾驶人个人素质不同,部分驾驶人不能适应山区高速公路行驶的要求,是引发交通事故的主要原因。驾驶人的个人素质包括心理、生理和经验3个方面,见表1。在对驾驶人发生交通事故的26种原因的统计分析中发现,居于前3位的违章行为是:(1)操作不当。操作不当是指驾驶人在遇到突然的交通情况时,没有采取有效的措施,出现紧急避让不及、频繁使用制动器等;山区高速公路环境复杂,许多驾驶人对路况不熟,缺乏行车经验,一旦出现险情,较易出现操作不当,从而酿成事故。(2)超速行驶,安全跟车间距不足。山区高速公路因沿途地形复杂,多急弯和长大下坡路段,尤其是遇上风、雨、雪、雾天或者路面结冰时,应当减速行驶。在实际驾驶中,由于许多驾驶人没有按照规定正确行驶,与前车跟得很近,往往导致了追尾事故的发生。(3)驾驶疲劳。由于山区高速公路多桥隧相连,车辆频繁进出隧道,不断变化的光照强度很容易导致驾驶人眼睛疲劳,注意力下降,成为事故多发的潜在因素。1.2.2事故工况分析车是交通参与过程中的客体,车辆山区高速公路尤其如此。据统计,山区高速公路交通事故中,由于制动不良和制动失效引发的交通事故,约占交通事故总数的50%。除此以外,诸如车况差,行驶过程中突然出现机械故障;为追求更多的经济效益,不顾车辆安全承载能力,违章超限、超载;车辆制动时跑偏、爆胎等都有可能导致事故发生。另据资料统计表明,事故车辆类型比例中,大货车的比例高达75%。发生交通事故的大型车辆中,以重型车辆为主,而且这些车辆大多超限、超载;发生交通事故的小型车辆中,以底盘较轻的轿车、面包车及微型货车等车型居多。1.2.3德国高速公路纵坡坡度与交通事故率的关系道路交通的安全取决于交通过程中人、车、道路和环境是否保持协调。因此,除了前面2个因素以外,道路本身对交通安全的影响是不容忽视的,在某些情况下,它可能成为导致交通事故发生的主要原因。表2给出了德国高速公路统计的纵坡坡度与交通事故率的关系,可以看出,纵坡坡度加大,交通事故率增加。山区高速公路中,大多纵坡较大,且有多处连续下坡,急弯路多且线性较复杂。因此,极易形成交通事故的多发路段,而且事故往往后果严重,并且难于救援、疏导和处理。1.2.4农村雪天气山区高速公路穿越山区较多,山脉两端气候差异大,且降雨量大,冬季有积雪,如西汉高速公路跨越中国南北分界的秦岭主脉,冰雪阴雨天气路面易结冰、覆雪和湿滑,附着系数明显降低,影响车辆操纵稳定性;山区的长大下坡较多,车辆在持续长大下坡路段行驶就更容易发生事故。2试验结果的计算质量控制法是以事故发生频率为指标进行计算,然而,由于山区高速公路的发生事故后果都比较严重,而事故率没有考虑事故损失的严重程度。如果将具有不同严重程度的事故数简单累加,则会掩盖一些具有相同事故数的路段实际上可能具有不同的事故严重度,因此,不能单纯利用事故统计值来分析。由于严重事故对社会和个人的危险程度远远大于一般的轻微事故,所以,为了精确地判断事故多发点,鉴别时应当将事故的严重程度考虑进去。为此,通过赋予受伤及死亡事故一定的权值来计算当量事故数,在质量控制法中采用当量事故数来计算当量事故频率。当量事故频率μ的计算公式为μ=Νm=Κ1F+Κ2J+Rm(1)μ=Nm=K1F+K2J+Rm(1)式中:N为统计期间内事故发生地点的当量事故数;F为事故中死亡人数(人);J为事故中受伤人数(人);R为统计期内发生的事故数(次);K1、K2为死亡、受伤事故的权重(K1取2.0,K2分轻伤与重伤,分别取1.2和1.5);m为路段累计车辆数(亿车)。因此,质量修正法的公式可以表述为Ρ(n|μ‚t)=e-μtn!(μt)n(n≥0)(2)P(n|μ‚t)=e−μtn!(μt)n(n≥0)(2)式中:P(n|μ,t)为某路段在时间t内发生n起交通事故的概率。n的均值E(n)和方差D(n)分别为E(n)=μt,D(n)=μt(3)若这一分布的置信水平取为95%,则上限值R+为R+=λ+1.96√λm+12m(4)R+=λ+1.96λm−−√+12m(4)式中:λ为相似区间平均事故率(起/亿车km),λ取均值μt。R+是所要鉴别路段事故率的临界上限。当该路段的实际事故率大于R+时,为危险路段,应采取改善措施。3密度函数及参数上述方法中没有考虑事故频率μ的统计特征,只是利用直接观测值,导致结果准确性下降。本文通过对大量当量事故频率的统计分析发现,当量事故频率的分布服从Weibull分布函数。因此,可以用Weibull函数相关理论研究当量事故数的特性。Weibull分布的失效率函数及密度函数分别为r(t)=(β/η)(t/η)β-1(5)p(μ)=(β/η)(μ/η)β-1exp[-(μ/η)β](6)式中:β为形状参数;η为尺寸参数。密度函数均值和方差分别为E(μ)=ηΓ(1+1β)D(μ)=η2[Γ(1+2β)-Γ2(1+1β)](7)E(μ)=ηΓ(1+1β)D(μ)=η2[Γ(1+2β)−Γ2(1+1β)](7)式中:Γ(·)为伽玛分布函数。β、η参数估计采用线性拟合方法进行。所以,当μ的分布为p(μ)时,当量事故次数的边缘分布为Ρ(n|t)=∫Ρ(n|μ‚t)p(μ)dμ=∫e-μtn!(μt)n(β/η)(μ/η)β-1e[-(μ/η)β]dμ(8)其均值为E(n/t)=ηΓ(1+1/β)t(9)因此,λ可替代为λ=∑E(n|t)∑m(10)将计算结果代入式(4)计算临界上限,并将每路段的当量事故率与临界上限进行比较,从而鉴别出事故多发点。4相似区间的划分选取云南省昆石高速公路作为研究对象,收集了2006年1月到2009年12月间发生的交通事故统计资料;同时,从交通管理相关部门收集得到该路段不同区段交通流量数据及线形资料。按照路段节点、交通量条件及事故资料,将昆石高速公路沿线划分为8个区间,计算每个区间长度、累计通行车辆数;根据沿线道路交通条件,分为3个相似区间,分别为区间1～3、4～6及7～8。通过对收集的区间事故数进行统计分析,由式(1)计算区间当量事故数,然后进行Weibull分布拟合,计算结果见表3。取置信水平为95%,计算每个区间的上限值。根据沿线交通事故的分布情况,昆石高速公路可划分为78个路段,当量事故率高于相应区间当量临界比率上限的路段即为事故多发路段。这里根据当量事故率的大小进行排序,在进行治理时,应优先治理事故率高的路段,昆石高速公路事故多发路段共计12段,见下页表4。5集中点0.0(1)山区高速公路交通事故中约50%是追尾事故,其次是碰撞和翻车,碰撞、追尾和翻车3类事故形态累计百分比达