【摘要】：交通事故每年都會造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失,道路交通安全問題日益受到社會各界的關(guān)注。通過對事故數(shù)據(jù)深入分析,挖掘事故發(fā)生規(guī)律,進而為制定安全應(yīng)對措施提供決策依據(jù),是提升交通安全水平最直接和有效的手段,而合理的分析和建模方法是基礎(chǔ)和前提。對傳統(tǒng)模型進行改進和優(yōu)化,不僅能提高分析的準(zhǔn)確性,還能從有限的數(shù)據(jù)中獲取更多有價值的交通安全信息,即通過優(yōu)化分析方法達到提升安全水平的目的,一直都是交通安全分析方法論中最重要的分支之一,具有持續(xù)的研究空間及廣泛的應(yīng)用前景。建模數(shù)據(jù)的異質(zhì)性和內(nèi)生性是影響模型可靠性的最根本因素,同時也是易被忽略的因素。本文從刻畫異質(zhì)性和控制內(nèi)生性角度出發(fā),對傳統(tǒng)固定參數(shù)模型改進及其改進模型在我國高速公路安全分析中的應(yīng)用等進行了研究。首先,從事故次數(shù)模型、異質(zhì)性及內(nèi)生性、事故影響因素三方面對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了評述,重點分析了計數(shù)模型在道路交通安全中的應(yīng)用,總結(jié)了現(xiàn)有的研究成果,并分析了各類模型的優(yōu)勢和存在的問題�；诖�,分析了數(shù)據(jù)異質(zhì)性和內(nèi)生性對模型可靠性的影響,據(jù)此提出了模型改進方向和優(yōu)化方法。其次,結(jié)合國內(nèi)8條高速公路事故、交通運行、道路設(shè)計及天氣條件數(shù)據(jù),在同質(zhì)法路段劃分基礎(chǔ)上,基于事故積分函數(shù)確定了路段長度的合理范圍;基于Cook距離識別出了異常樣本并給出了異常樣本處理方法;采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)、克萊姆相關(guān)系數(shù)及組內(nèi)相關(guān)系數(shù)檢測了建模變量的共線性及自相關(guān)性。而后,從事故產(chǎn)生及統(tǒng)計分布角度出發(fā),闡述了事故發(fā)生的泊松過程;基于事故數(shù)據(jù)的過離散性,構(gòu)建了負二項模型;針對零事故樣本較多的情況,給出了零堆積泊松和零堆積負二項模型的建模原理;最終,從事故發(fā)生原理、模型擬合優(yōu)度及預(yù)測精度等方面綜合確定了事故次數(shù)服從的分布形式。再次,鑒于傳統(tǒng)的固定參數(shù)模型難以刻畫數(shù)據(jù)異質(zhì)性的局限性,提出了將參數(shù)隨機化的模型改進方法�；谶^離散參數(shù)在各樣本分組中隨機變化的事實,構(gòu)造了隨機效應(yīng)負二項模型;基于事故影響因素在各樣本上對安全的影響并非固定不變的假設(shè),提出了基于自變量參數(shù)隨機變化的隨機參數(shù)負二項模型。給出了兩種模型的參數(shù)估計方法,并從擬合角度對模型進行了優(yōu)選。為進一步考慮異質(zhì)性對事故發(fā)生的交互影響,將隨機項系數(shù)對角矩陣設(shè)置為各元素任意取值的自由矩陣,從而又構(gòu)建了相關(guān)隨機參數(shù)負二項模型,并給出了基于累計殘差分布的模型擬合效果評價方法。最后,在刻畫數(shù)據(jù)異質(zhì)性基礎(chǔ)上,進一步提出了通過樣本匹配控制內(nèi)生性的方法。提出了基于傾向值的樣本匹配原理和過程,給出了傾向值模型的構(gòu)建過程以及基于傾向值的鄰近匹配法、馬氏匹配法及遺傳匹配法的樣本匹配方法;利用匹配樣本構(gòu)建了相關(guān)隨機參數(shù)模型以控制數(shù)據(jù)內(nèi)生性對建模的不利影響。將本文構(gòu)建的隨機參數(shù)模型、相關(guān)隨機參數(shù)模型以及基于匹配樣本的相關(guān)隨機參數(shù)模型分別應(yīng)用至高速公路基本路段、隧道路段及爬坡路段的安全分析中。結(jié)果表明:高速公路事故次數(shù)服從負二項分布,而零堆積模型難以符合事故發(fā)生的邏輯過程,宜慎重使用;隨機效應(yīng)負二項模型和隨機參數(shù)負二項模型均能刻畫數(shù)據(jù)異質(zhì)性,但后者的擬合效果勝過前者;相關(guān)隨機參數(shù)模型能進一步反映異質(zhì)性間的相關(guān)性,因而具有更佳的擬合優(yōu)度并能獲得更多的安全分析推論;基于傾向值匹配樣本的隨機參數(shù)模型能同時控制數(shù)據(jù)異質(zhì)性和內(nèi)生性對模型可靠性的影響。利用所建模型,鑒別出了28個對高速公路事故有顯著影響的因素;得到了12個對隧道安全性有顯著影響的因素,以及各因素對事故的交互影響規(guī)律;推斷出設(shè)置爬坡車道可降低重型車比例及連續(xù)上坡長度對行車安全的不利影響并可使事故率降低17%左右。研究成果一方面證明了采用隨機參數(shù)模型控制數(shù)據(jù)異質(zhì)性和內(nèi)生性的可行性和有效性,為傳統(tǒng)模型的改進提供了新思路和方法,豐富了現(xiàn)有的事故分析理論體系;另一方面,改進模型可應(yīng)用至實際道路安全分析中,有助于制定針對性的交通安全應(yīng)對策略,提高道路設(shè)計、管理及運行安全水平。
【圖文】：

研究技術(shù)路線

段）、粵贛高速公路（上陵至鋪前段）、開陽高速公路（址山至陽江林場段）、長深高速公路（毛家店至阜新段）、京哈高速公路（沈陽至萬家段）、沈海高速公路（沈陽至大連段）、沈丹高速公路（丹東至本溪段）及沈康高速公路（沈北新區(qū)至康平段）。各高速公路基本信息和區(qū)位分布分別見表 2-1 和圖 2-1。表 2-1 高速公路基本信息Table 2-1 Basic information of freeways名稱 長度(km)設(shè)計速度(km/h)雙向車道數(shù)(條)互通立交數(shù)量(個)服務(wù)區(qū)數(shù)量(個)隧道數(shù)量(條)爬坡車道路段(個)避險車道路段(個)京珠高速 109.3 80/100 4 6 3 7 8 5粵贛高速 136.1 100 4 12 6 6 2 3開陽高速 125.9 120 4 13 3 0 0 0長深高速 404.1 120 6 15 5 0 0 0京哈高速 359.6 120 4 21 7 0 0 0沈大高速 341.7 120 8 36 6 1 0 0沈丹高速 134.4 80 4 8 4 10 1 0沈康高速 77.8 120 4 2 1 0 0 0合計 1688.9 - - 113 35 24 11 8
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U491.3

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2603175