基于TIMS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的交通事故特征分析與安全評(píng)價(jià)

秦緋 員偉 續(xù)宏

(1.山西省交通運(yùn)輸運(yùn)行監(jiān)測(cè)與應(yīng)急處置中心，山西 太原 030000；2.山西交通控股集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000）

一、概述

我國交通安全形勢(shì)不容樂觀，交通事故總數(shù)也逐年遞增。尤其在地勢(shì)復(fù)雜、天氣多變的山區(qū),事故發(fā)生率更是居高不下,這嚴(yán)重威脅著司乘的生命財(cái)產(chǎn)安全。

為有效應(yīng)對(duì)此類問題，山西省交通運(yùn)輸運(yùn)行監(jiān)測(cè)與應(yīng)急處置中心、山西交通控股集團(tuán)有限公司聯(lián)合東南大學(xué)開發(fā)了交通事件管理系統(tǒng)，又名TIMS（Traffic Incident Management System）。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)山西全省高速公路交通事故、路況信息、養(yǎng)護(hù)施工、天氣狀況、通行量費(fèi)、咨詢服務(wù)等信息的采集、跟蹤、整合、查詢，達(dá)到路況信息報(bào)送字段標(biāo)準(zhǔn)化、路況信息報(bào)送流程標(biāo)準(zhǔn)化、路況信息報(bào)送管理檔案化、路況信息報(bào)送及時(shí)通訊化、路況信息報(bào)送位置精細(xì)化，以及對(duì)高速公路“集中、高效、統(tǒng)一、特管”的管理目標(biāo)。

二、高速公路長(zhǎng)大縱坡段交通事故因子特征分析

（一）長(zhǎng)大縱坡段導(dǎo)致交通事故的影響因素

目前，高速公路上長(zhǎng)大下坡交通事故大致有4個(gè)主要危險(xiǎn)因素,即人為因素、車輛性能因素、道路安全因素,以及天氣條件因素。

人的因素在道路安全性上能夠發(fā)揮決定性影響，酒駕、疲勞駕駛及車輛操作不當(dāng)，都易引發(fā)交通事故；車的因素主要取決于車輛自身的設(shè)備，如：照明燈、剎車轂、減震片的疲勞強(qiáng)度等；道路安全因素主要分為道路幾何線形、路面平整度、交通安全標(biāo)志設(shè)施3類；影響交通安全的不利天氣條件主要包括冰雪、大霧、雨水等。

（二）長(zhǎng)大縱坡事故特性研究

根據(jù)事故與時(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，可以針對(duì)不同的安全問題提出不同的預(yù)案，以提高交通安全水平。

圖1 某省高速公路部分長(zhǎng)大縱坡段交通事故單日時(shí)分布圖

對(duì)長(zhǎng)大縱坡路段交通事故在空間上的分布特性進(jìn)行研究，是為了按照交通事故在空間上的分布，找出事故與公路線形之間存在的內(nèi)在聯(lián)系，從而改良現(xiàn)有道路的不良線形組合，有效提升交通安全。

圖2 某省高速公路部分長(zhǎng)大下坡段交通事故道路平面位置分布特點(diǎn)圖

圖3 某省高速公路部分長(zhǎng)大縱坡段交通事故路段坡度分布特點(diǎn)圖

圖4 某省高速公路部分長(zhǎng)大縱坡段交通事故路段坡度差分布特點(diǎn)圖

三、高速公路長(zhǎng)大下坡道路行駛安全評(píng)價(jià)研究

《道路安全手冊(cè)》中提到，評(píng)價(jià)道路交通安全的指標(biāo)分別指道路交通事故的數(shù)目或者事故中人員、財(cái)產(chǎn)損失情況，亦或者二者共存[2]。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析，一場(chǎng)交通事故的背后往往隱藏著諸多原因，如人員注意力、道路線形差，路面性能損耗嚴(yán)重等[3]。

（一）高速公路事故概率的安全評(píng)價(jià)指標(biāo)

從本質(zhì)上來說，事故率代表某一路段在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生的事故數(shù)量，事故率的大小則反映了該路段的行駛安全指數(shù)。本文以近5年內(nèi)百萬車公里事故率作為指標(biāo)，來評(píng)價(jià)14處長(zhǎng)大下坡路段的交通安全，如表1所示。從表中可知，事故率由高到低的前三坡段分別為坡段C、坡段G和路段E。

（二）交通事故嚴(yán)重程度下交通安全狀況研究

道路交通安全評(píng)價(jià)的另外一項(xiàng)指標(biāo)是事故嚴(yán)重程度，所謂事故嚴(yán)重程度，即一項(xiàng)有著4項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)的安全指標(biāo)，依次是：人員傷亡數(shù)、事故車輛數(shù)、交通事故持續(xù)時(shí)間、重大交通事故持續(xù)時(shí)間。

表1 14個(gè)長(zhǎng)大下坡段事故率排名

首先,人員傷亡數(shù)是分析事件的一個(gè)最關(guān)鍵的因素,按照《中華人民共和國道路交通管理?xiàng)l例》(以下簡(jiǎn)稱“管理?xiàng)l例”)的要求,在事件中導(dǎo)致輕傷1人～2人的，屬于輕度事件；導(dǎo)致重傷1人～2人以內(nèi)或輕傷3人以上的，屬于通常事件；導(dǎo)致傷亡1人～2人或重傷3人以上至10人以下的，均屬突發(fā)性事故；而導(dǎo)致傷亡3人以上或重傷11人以上，或致死1人以內(nèi)同時(shí)重傷8人以上的，則屬特大事故。

表2 14處長(zhǎng)大下坡按照傷亡人數(shù)進(jìn)行排序表

管理?xiàng)l例規(guī)定,財(cái)物經(jīng)濟(jì)損失低于1千元的火災(zāi)事故劃分為輕微責(zé)任事故；財(cái)物經(jīng)濟(jì)損失低于3萬元的事故分類為普通責(zé)任事故；財(cái)產(chǎn)損失3萬元以上不滿6萬元的事件界定為突發(fā)性事故；財(cái)產(chǎn)損失6萬元以上的交通界定為特大事故。將事故車輛數(shù)作為事故評(píng)級(jí)的原因是在實(shí)際中，財(cái)產(chǎn)損失數(shù)額越大代表著事故受損車輛數(shù)越多，因此可將事故涉及車輛數(shù)列為衡量交通安全狀況的指標(biāo)。

（三）長(zhǎng)大縱坡交通安全問題評(píng)判方法探究

對(duì)公路大下坡路段交通安全的評(píng)估應(yīng)選擇路面安全性評(píng)估指數(shù)RSL,即用一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)值表現(xiàn)路面所處的情況,以便于對(duì)各個(gè)大下山段的情況進(jìn)行相對(duì)評(píng)價(jià)。綜合考核指數(shù)TSI是通過將各交通安全單項(xiàng)反映指標(biāo)加權(quán)后整理所得，權(quán)數(shù)與選取的坡段數(shù)量及各坡段發(fā)生的交通事故存在關(guān)聯(lián)。

1.熵權(quán)法求長(zhǎng)大下坡路面安全指標(biāo)評(píng)估權(quán)重

熵是熱力學(xué)科的物理范疇,是系統(tǒng)混沌程度及紊亂性的衡量,熵越高說明系統(tǒng)越混沌,則系統(tǒng)中承載的東西就越少；反之,則整個(gè)系統(tǒng)就越有序,系統(tǒng)所包含的信息越多。熵權(quán)法的思路即通過指數(shù)變異度的變化來判斷客觀權(quán)重[6]。

利用熵權(quán)法求得各指標(biāo)權(quán)重主要由以下6個(gè)步驟組成：

（1）決策矩陣的搭建

利用參數(shù)(事故發(fā)生率、人員傷亡數(shù)、涉事車輛數(shù)、一般事故持續(xù)時(shí)間、重大事故持續(xù)時(shí)間)和需要被評(píng)估的長(zhǎng)大下坡路段，可以構(gòu)建出決策矩陣X。

（2）決策矩陣同質(zhì)化

因以上5個(gè)參數(shù)的計(jì)量單位不同,在測(cè)算綜合指數(shù)之前,須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理。文章使用0-1歸一法對(duì)其實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，故其標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

（3）在受制于j項(xiàng)指標(biāo)的情況下，第i個(gè)測(cè)估對(duì)象在指標(biāo)體系中的占比有了第j個(gè)指數(shù)之后,第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象占該指數(shù)的比例作為Tij，則其計(jì)算公式為：

（4）計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)熵值

將第j項(xiàng)指標(biāo)熵值記為dj，其計(jì)算公式為：

由上式分析可知，計(jì)算結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)化后差異性越大，指標(biāo)熵值越??；反之指標(biāo)熵值越大。

（5）j項(xiàng)指標(biāo)多余度計(jì)算

將第j項(xiàng)指標(biāo)的多余度記為ej，其計(jì)算公式為：

指標(biāo)的上下浮動(dòng)差的大小表明了對(duì)應(yīng)指標(biāo)項(xiàng)權(quán)重值的大小。

（6）各指標(biāo)項(xiàng)權(quán)重值計(jì)算

權(quán)重值計(jì)算公式為：

2.層疊分析法求長(zhǎng)大下坡路面安全評(píng)估指標(biāo)權(quán)重

層疊分析法是處理多方向復(fù)雜性課題定性和量化有機(jī)融合的決策分析方法,該分析方法把量化研究和質(zhì)性研究緊密結(jié)合,然后利用管理者的管養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)確定各指標(biāo)與可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的比對(duì)結(jié)果,從而快速得出決策手段的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重占比,進(jìn)而運(yùn)用占比值求出各種手段的良莠次序[7，8]。

層疊分析法的構(gòu)造,通常包括以下四大階段:構(gòu)建層次模式、構(gòu)造判斷矩陣、層級(jí)單排序及其統(tǒng)一性試驗(yàn)、層級(jí)總排列及其統(tǒng)一性試驗(yàn),其分析過程主要包括：

（1）構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型

目標(biāo)層次即為公路長(zhǎng)大下坡交通安全綜合評(píng)估,標(biāo)準(zhǔn)層面兩個(gè)指標(biāo)：長(zhǎng)大下坡事故率和交通事故嚴(yán)重程度；指標(biāo)層面四個(gè)指標(biāo)：傷亡人數(shù)、涉事機(jī)動(dòng)車數(shù)量、交通事故時(shí)間、重要交通事故存續(xù)時(shí)間。

（2）構(gòu)造鑒定矩陣

長(zhǎng)大下坡交通綜合評(píng)估安全的分級(jí)框架設(shè)置好后,將以最高級(jí)交通安全綜合鑒定結(jié)果的排名為基礎(chǔ),再對(duì)下一級(jí)中各相應(yīng)項(xiàng)目進(jìn)行兩兩比對(duì)。該矩陣形式如表3所示,表中C為目標(biāo)樓層,A為指標(biāo)層事故嚴(yán)重程度，A1,A2…A4依次代表傷亡人數(shù)、涉事機(jī)動(dòng)車數(shù)量、事件時(shí)間、重要事件時(shí)間。由于b層（原則層）下沒有指標(biāo)層,所以只需建立1個(gè)鑒定矩陣A；判斷矩陣C是以嚴(yán)重程度為依據(jù),判斷A1,A2…A4兩兩之間的重要性。因原則層所包含的要素只需要鑒定事故率和事故嚴(yán)重性,幾乎不影響總體架構(gòu),所以對(duì)其進(jìn)行占比賦值時(shí),不要求建立鑒定矩陣,以目標(biāo)級(jí)高速公路長(zhǎng)大下坡交通安全綜合評(píng)估為基礎(chǔ)，本文認(rèn)為事故率和事故嚴(yán)重程度有相同重要性，因此各占比0.5。

表3 判斷矩陣大致形式

（3）層次單排序及其一致性檢驗(yàn)

根據(jù)矩陣論，一致的測(cè)試手段為：

為了降低階數(shù)對(duì)AI值的影響,引入一個(gè)統(tǒng)一性指數(shù)RI，RI值與原矩陣同階。此外，如果將AI與RI相除就可以求得AR,AR的含義是一致隨機(jī)性比率。RI的取值參照表3-9。

當(dāng)隨機(jī)一致性比率值等于0.1時(shí),假設(shè)對(duì)矩陣A的不統(tǒng)一性限制在允許范圍以內(nèi),則對(duì)該矩陣存在著令人滿意的統(tǒng)一性,并通過了統(tǒng)一證明；反之,也就無法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一性檢測(cè),此時(shí)便需要重建判斷矩陣,直至完成統(tǒng)一性篩選。

綜合以上結(jié)果可知：在兩種不同的權(quán)重算法中，一致把長(zhǎng)大下坡C段和I段選作安全形勢(shì)最差的路段，把長(zhǎng)大下坡J段和A段選作安全狀況最佳的長(zhǎng)大下坡路段[9]。

四、結(jié)語

基本數(shù)據(jù)是全文研究的出發(fā)點(diǎn),全文的基本數(shù)據(jù)是通過TIMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫獲取,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中包含路面交通設(shè)施信息(路面平縱線型、指示標(biāo)線等)、道路交通信息(車流、速度等)、交通事故信息(交通事故出現(xiàn)時(shí)段、交通事故類別等)?；诖?，文章得出如下結(jié)論：對(duì)高速公路長(zhǎng)大下坡，事故率和道路交通事故嚴(yán)重程度均是評(píng)判其安全狀況的重要指標(biāo),也將交通事故嚴(yán)重性分由4個(gè)二級(jí)指數(shù)來衡量，那就是人員傷亡數(shù)量和涉事車量、一般事故存續(xù)時(shí)間和重大事故存續(xù)時(shí)間,最后則用算法為14處長(zhǎng)大下坡路段做出道路安全評(píng)估。