周志俊，胡吟迪，邱艷琴

(1.上海海事大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，上海 201306；2.貴州銅仁學(xué)院藝術(shù)學(xué)院，貴州銅仁 554300)

基于矩陣模型的農(nóng)村公路交通事故多發(fā)段的鑒別

周志俊1，胡吟迪1，邱艷琴2

(1.上海海事大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，上海 201306；2.貴州銅仁學(xué)院藝術(shù)學(xué)院，貴州銅仁 554300)

為減少農(nóng)村公路交通事故發(fā)生率，采用矩陣模型對(duì)農(nóng)村公路交通事故多發(fā)段進(jìn)行有效鑒別。針對(duì)矩陣模型中不能有效鑒別的模糊路段，結(jié)合運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性確定的不良路段進(jìn)行分析，以確定模糊路段是否為事故多發(fā)段。結(jié)合實(shí)例對(duì)農(nóng)村公路交通事故多發(fā)段進(jìn)行鑒別，結(jié)果表明：采用矩陣模型結(jié)合運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性分析可以有效鑒別農(nóng)村公路交通事故的多發(fā)路段。

交通事故；事故多發(fā)路段；鑒別；運(yùn)行速度；協(xié)調(diào)性；矩陣模型

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)動(dòng)車(chē)開(kāi)始逐漸普及于廣大農(nóng)村家庭。由于農(nóng)村公路大多存在線形設(shè)計(jì)不連續(xù)、道路彎急路窄、缺乏交通指示標(biāo)志、貨車(chē)超速超載嚴(yán)重、管理不完善等狀況，導(dǎo)致交通事故頻發(fā)，給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。為了改善農(nóng)村公路交通安全狀況，許多學(xué)者從交通安全評(píng)價(jià)、交通安全設(shè)施改善等角度對(duì)農(nóng)村公路交通安全進(jìn)行研究。文獻(xiàn)[1]將投影法與文獻(xiàn)[2]中鄉(xiāng)村公路事故預(yù)測(cè)模型相結(jié)合，對(duì)農(nóng)村公路交通安全設(shè)施的選用方案進(jìn)行評(píng)價(jià)；文獻(xiàn)[3]引入模糊數(shù)學(xué)理論對(duì)農(nóng)村公路交通安全進(jìn)行等級(jí)評(píng)價(jià)，確定危險(xiǎn)路段，進(jìn)而提出改善措施；文獻(xiàn)[4]基于物元理論對(duì)農(nóng)村公路交通安全進(jìn)行評(píng)價(jià)；文獻(xiàn)[5]針對(duì)山區(qū)高速公路的特點(diǎn)，采用質(zhì)量控制法對(duì)事故多發(fā)段進(jìn)行鑒別研究。這些研究對(duì)于農(nóng)村公路交通安全具有一定的改善作用，但是很難確定某具體路段是否為交通事故多發(fā)段。

本文采用矩陣模型對(duì)事故多發(fā)段進(jìn)行鑒別，并結(jié)合運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性鑒定矩陣模型中的模糊路段是否為交通事故多發(fā)段。

1 交通事故多發(fā)段

在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)，與其他路段相比，某路段發(fā)生的交通事故數(shù)量明顯增多，或特征狀況有明顯差別的路段定義為交通事故多發(fā)段。根據(jù)上述定義，交通事故多發(fā)段包含時(shí)間范圍、空間范圍、事故特征和事故量化結(jié)果，構(gòu)建事故多發(fā)段定義結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 事故多發(fā)段定義結(jié)構(gòu)圖

事故多發(fā)段結(jié)構(gòu)圖強(qiáng)調(diào)事故數(shù)量和事故特征2個(gè)方面： 1) 計(jì)量時(shí)間內(nèi)某路段相對(duì)于一般路段沒(méi)有比較突出的事故數(shù)量和事故特征，對(duì)該路段應(yīng)進(jìn)行正常的監(jiān)護(hù)管理；2)計(jì)量時(shí)間內(nèi)某路段相對(duì)于一般路段有比較突出的事故數(shù)量和事故特征，說(shuō)明該路段需要進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)護(hù)管理。

2 運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性分析

2.1設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度

設(shè)計(jì)速度是指汽車(chē)運(yùn)行時(shí)只受道路本身?xiàng)l件(附屬設(shè)施、幾何要素、路面等)影響時(shí)，中等駕駛技術(shù)的駕駛員能保持安全順適行駛的最大行駛速度。設(shè)計(jì)速度是道路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，不同等級(jí)的道路對(duì)應(yīng)不同的設(shè)計(jì)速度。

運(yùn)行速度指中等駕駛技術(shù)的駕駛員根據(jù)道路實(shí)際條件能保持的安全行駛速度。一般常采用在自由流交通狀態(tài)下，各類(lèi)小汽車(chē)在車(chē)速累計(jì)分布曲線上的第85位百分點(diǎn)的車(chē)輛行駛速度作為運(yùn)行速度，即有85%的車(chē)輛的地點(diǎn)車(chē)速等于或小于該速度。采用v85作為公路連續(xù)性設(shè)計(jì)的一個(gè)依據(jù)，以此來(lái)滿(mǎn)足各指標(biāo)取值的協(xié)調(diào)和線形設(shè)計(jì)的均衡，保證絕大多數(shù)小汽車(chē)的安全。

2.2運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性和連續(xù)性

1)運(yùn)行速度的協(xié)調(diào)性

在一定道路交通條件下，實(shí)際運(yùn)行速度vy與設(shè)計(jì)速度vs差的絕對(duì)值應(yīng)小于某一規(guī)定數(shù)值。有

Δv1=vy-vs。

當(dāng)Δv1<10 km/h時(shí)，運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性好；當(dāng)Δv1=10～20 km/h時(shí)，運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性較好；當(dāng)Δv1>20 km/h，運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性不良。

2)對(duì)于相鄰路段的運(yùn)行速度差的絕對(duì)值或運(yùn)行速度梯度的絕對(duì)值應(yīng)小于某一規(guī)定數(shù)值。有

式中：vi為車(chē)輛通過(guò)第i個(gè)路段后的運(yùn)行速度；vi-1為車(chē)輛通過(guò)第i-1個(gè)路段結(jié)束時(shí)的運(yùn)行速度。

當(dāng)Δv2<10 km/h時(shí)，運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性好；當(dāng)Δv2=10～15 km/h時(shí)，運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性較好；當(dāng)Δv2>15 km/h時(shí)，運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性不良。

由文獻(xiàn)[6-12]可知，運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性不良路段極易發(fā)生道路交通事故。

3 事故多發(fā)段鑒別評(píng)價(jià)指標(biāo)

事故多發(fā)段鑒別指標(biāo)可以參考交通安全評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行選取。交通安全評(píng)價(jià)指標(biāo)主要分為絕對(duì)指標(biāo)和相對(duì)指標(biāo)兩大類(lèi)。

絕對(duì)指標(biāo)包括事故次數(shù)、受傷人數(shù)、死亡人數(shù)、直接經(jīng)濟(jì)損失等；相對(duì)指標(biāo)包括交通事故死亡率(人/萬(wàn)車(chē)、人/萬(wàn)人)、事故指標(biāo)(次/(億車(chē)·km))、綜合事故率、當(dāng)量死亡人數(shù)等。選取路段事故次數(shù)、受傷人數(shù)、死亡人數(shù)作為絕對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，當(dāng)量事故次數(shù)、事故率(次/km)作為相對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1)當(dāng)量事故次數(shù)

N=N1+N2ε1+N3ε2,

(1)

式中：N1為事故次數(shù)；N2為受傷人數(shù)；N3為死亡人數(shù)；ε1、ε2分別為受傷人數(shù)、死亡人數(shù)換算為當(dāng)量事故次數(shù)的系數(shù)。

2)事故率

u=N1/Li,

(2)

U=108N1/∑qiLi,

(3)

式中：u為單位里程事故率，次/km；Li為第i個(gè)路段長(zhǎng)度；U為億車(chē)?yán)锍淌鹿事剩?(億車(chē)·km)；N1為某區(qū)域交通事故次數(shù)；qi為某區(qū)域中各道路交通量(指通過(guò)的車(chē)輛數(shù)量)。

4 構(gòu)建矩陣分析模型

根據(jù)公安交通管理相關(guān)規(guī)范中事故黑點(diǎn)認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)和治理規(guī)范研究文獻(xiàn)[13-14]以及交通事故數(shù)量和事故率的相關(guān)研究文獻(xiàn)[15-22]，構(gòu)建相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析模型。該模型應(yīng)具有簡(jiǎn)單、快速、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)農(nóng)村公路管理體系不完善、機(jī)制不健全、相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料缺乏等現(xiàn)狀，采用矩陣模型將事故次數(shù)和事故率結(jié)合起來(lái)鑒別農(nóng)村公路交通事故多發(fā)路段，該方法可以快速有效的確定農(nóng)村公路交通事故多發(fā)段。

4.1基本原理

在坐標(biāo)圖上，將研究路段的事故次數(shù)和事故率相結(jié)合，以水平軸代表當(dāng)量事故次數(shù)，垂直軸代表事故發(fā)生率，分別以所有研究路段在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的平均當(dāng)量事故次數(shù)a和平均事故率b劃分區(qū)間。將坐標(biāo)圖劃分為4個(gè)區(qū)間，依次對(duì)應(yīng)一至四區(qū)間，分別為高事故次數(shù)高事故率區(qū)間、低事故次數(shù)高事故率區(qū)間、高事故次數(shù)低事故率區(qū)間、低事故次數(shù)低事故率區(qū)間。通過(guò)對(duì)研究路段不同區(qū)間的劃分，可以簡(jiǎn)單有效的確定事故多發(fā)段、事故模糊路段、安全路段，并采取有針對(duì)性的改善措施。

4.2基本步驟

1)確定研究路段和研究路段的長(zhǎng)度。

2)確定時(shí)間界限，時(shí)間可以是1 a或是3 a甚至更長(zhǎng)時(shí)間，核算時(shí)間界限內(nèi)的事故次數(shù)。

3)分別利用式(1)(2)計(jì)算各研究路段的當(dāng)量事故次數(shù)和事故率。

4)分別算出所有研究路段的a和b。

圖2 矩陣模型圖

5)繪制區(qū)間坐標(biāo)(矩陣模型)圖如圖2所示。分別以a和b為區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)分界線，將坐標(biāo)圖劃分為4個(gè)區(qū)間。然后把所有研究路段按其當(dāng)量事故次數(shù)和事故率的大小，在坐標(biāo)圖上標(biāo)出相應(yīng)的位置。定位后，分別在一至四區(qū)標(biāo)上不同的符號(hào)和路段標(biāo)號(hào)。定位的結(jié)果將路段劃分為3種類(lèi)型的路段，其中一區(qū)為事故多發(fā)段、二區(qū)和三區(qū)為模糊路段，四區(qū)為安全路段。矩陣模型可以兼顧事故次數(shù)與事故頻率，但是不能對(duì)某些模糊路段做出準(zhǔn)確判斷，例如不能對(duì)低事故頻率和高事故次數(shù)的路段與低事故次數(shù)和高事故頻率的路段做出有效判斷。對(duì)于這類(lèi)模糊路段，可以結(jié)合運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性不良路段進(jìn)行分析，也可以綜合道路狀況、道路通行能力、天氣狀況、道路交通流狀況、交通提醒標(biāo)志設(shè)置情況、車(chē)輛是否超載等相關(guān)性因素進(jìn)行綜合鑒別是否為事故多發(fā)段。

5 實(shí)例應(yīng)用

5.1概況

表1 2010—2014年交通事故統(tǒng)計(jì)

某公路全長(zhǎng)28.7 km，雙車(chē)道，設(shè)計(jì)速度為30 km/h，水泥混凝土路面。該公路自2008年改造之后，交通量逐年增大，交通事故頻發(fā)。

5.2交通事故分析

根據(jù)當(dāng)?shù)亟煌ü芾聿块T(mén)提供的數(shù)據(jù)，2011年1月至2015年12月交通事故統(tǒng)計(jì)如表1所示。

由表1可知，2012年受傷人數(shù)較前1 a和后1 a有較大波動(dòng)，且受傷人數(shù)高于事故次數(shù)，原因是2012年出現(xiàn)1次特大交通事故，該路段1輛貨車(chē)與客車(chē)發(fā)生碰撞，導(dǎo)致多人受傷和1人死亡。2015年交通事故次數(shù)明顯上升，共發(fā)生84起，受傷人數(shù)保持緩慢增長(zhǎng)。2015年事故環(huán)比增長(zhǎng)率為58.49%，事故率為59.7次/(億車(chē)·km)、17.1次/106輛，受傷率為 37.6人/(億車(chē)·km)。

5.3運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性分析

研究路段設(shè)計(jì)速度為30 km/h，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，路段實(shí)際運(yùn)行速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)速度。小汽車(chē)、摩托車(chē)、大貨車(chē)的平均運(yùn)行速度分別為54.3 、64.4、36.8 km/h。為了能準(zhǔn)確找出協(xié)調(diào)性不良的路段，分別對(duì)小汽車(chē)、摩托車(chē)和大貨車(chē)的運(yùn)行速度差進(jìn)行分析，小汽車(chē)運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)速度的差值大于20 km/h、摩托車(chē)運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)速度的差值大于30 km/h、大貨車(chē)運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)速度的差值大于10 km/h的路段為速度協(xié)調(diào)性不良路段。速度協(xié)調(diào)性不良路段如表2所示。

表2 車(chē)輛在不同路段的運(yùn)行速度及其與設(shè)計(jì)速度的差值 單位：km/h

由表2可知：小汽車(chē)運(yùn)行速度不良路段有6處，分別為第1～5、7號(hào)路段，摩托車(chē)運(yùn)行速度不良路段有5處，分別為第2～5、7號(hào)路段，大貨車(chē)運(yùn)行速度不良路段有3處，分別為第1、5、6號(hào)路段。

5.4事故多發(fā)段鑒別分析

收集2012—2014年該路段事故數(shù)據(jù)，計(jì)算當(dāng)量事故次數(shù)和事故率等參數(shù)。表3為各路段事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，各路段合計(jì)事故次數(shù)、死亡人數(shù)與受傷人數(shù)分別為172、14、155人；各路段平均事故次數(shù)、死亡人數(shù)與受傷人數(shù)分別為21.5、1.75、19.38人。根據(jù)式(1)(2)可以計(jì)算出表4所示的事故數(shù)據(jù)處理結(jié)果，路段合計(jì)當(dāng)量事故次數(shù)5 249次，平均當(dāng)量事故次數(shù)65.5次，路段平均事故率47.46次/km。

表3 各路段事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表4 事故數(shù)據(jù)處理結(jié)果

將表4的數(shù)據(jù)輸入矩陣模型，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知：路段4、7落入一區(qū)，為事故多發(fā)段；路段1、3、5落入二區(qū)，路段2落入三區(qū)，路段1、2、3、5為危險(xiǎn)模糊路段，需要進(jìn)行具體分析；路段6、8落入四區(qū)，為低事故次數(shù)低事故率路段。

圖3 矩陣模型處理結(jié)果

由表2知，第1(K1～K2)、2(K5～K7)、5號(hào)(K15～K17)路段為不良路段，第1、2、5號(hào)路段也是矩陣模型中的模糊路段，由此可知第1、2、5號(hào)路段為事故多發(fā)路段。綜合事故多發(fā)段道路的相關(guān)性因素對(duì)模糊路段進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，路段1為轉(zhuǎn)彎路段，沒(méi)有交通提醒標(biāo)志，缺乏防護(hù)欄；路段2為連續(xù)下坡路段，路面狀況不理想，雨天事故發(fā)生率高；路段5是一條轉(zhuǎn)彎路段，轉(zhuǎn)彎半徑過(guò)小，前方視距被障礙物遮住，道路邊緣沒(méi)有防護(hù)欄，且通過(guò)該路段的車(chē)輛超速?lài)?yán)重，可知這3條路段極易發(fā)生交通事故。綜上所述，路段1、2、4、5、7這5條路段鑒定為事故多發(fā)路段。

6 結(jié)論

1)以路段的事故次數(shù)、受傷人數(shù)、死亡人數(shù)、運(yùn)行速度、設(shè)計(jì)速度、日交通流量、高峰小時(shí)交通量、道路總里程等為輸入變量，以當(dāng)量事故次數(shù)與事故率為輸出變量建立矩陣模型，確定路段是否為事故多發(fā)路段。矩陣模型中的模糊路段，不容易確定是否為交通事故多發(fā)段，結(jié)合運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性進(jìn)行分析，可以有效鑒別矩陣模型中的模糊路段是否為事故多發(fā)路段。

2)道路不良路段包括運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性和運(yùn)行速度連續(xù)性?xún)蓚€(gè)指標(biāo)，運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性運(yùn)用設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度的差值確定道路不良路段，而運(yùn)行速度連續(xù)性通過(guò)相鄰路段的速度差值確定不良路段。在實(shí)際操作過(guò)程中，運(yùn)用運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性的方式確定道路不良路段更加易于操作。

3)農(nóng)村公路交通事故多發(fā)段的有效鑒別，可以為農(nóng)村公路基層管理者提供簡(jiǎn)單快速有效的鑒別方法，進(jìn)而采取有針對(duì)性的改善措施，提高農(nóng)村公路的交通安全性。

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(責(zé)任編輯：楊秀紅)

Multi-SegmentIdentificationofRuralRoadTrafficAccidentBasedonMatrixModel

ZHOUZhijun1，HUYindi1，QIUYanqin2

(1.CollegeofTransportation,ShanghaiMaritimeUniversity,Shanghai201306,China; 2.AcademyofArts,GuizhouTongrenUniversity,Guizhou554300,China)

In order to reduce the incidence of rural road traffic accidents, the matrix model is used to effectively identify the multiple sections of rural road traffic accidents. According to the fuzzy road segment which cannot be effectively identified in the matrix model, the fuzzy road segment can be determined whether is an accidental segment based on the analysis of the bad section determined by the running speed coordination. With the example of the multiple segments of the rural road traffic accidents for identification, the results show that combined with the analysis of the running speed coordination, the matrix model is effective to identify the rural road accident multiple segments.

traffic accident;accident multiple segment; identification; running speed; coordination; matrix model

2016-11-25

周志俊(1990—)，男，貴州福泉人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸規(guī)劃與管理，E-mail:853948300@qq.com.

10.3969/j.issn.1672-0032.2017.02.006

U491.31

：A

：1672-0032(2017)02-0033-07