基于TIMS監測數據的交通事故特征分析與安全評價

秦緋 員偉 續宏

(1.山西省交通運輸運行監測與應急處置中心，山西 太原 030000；2.山西交通控股集團有限公司，山西 太原 030000）

一、概述

我國交通安全形勢不容樂觀，交通事故總數也逐年遞增。尤其在地勢復雜、天氣多變的山區,事故發生率更是居高不下,這嚴重威脅著司乘的生命財產安全。

為有效應對此類問題，山西省交通運輸運行監測與應急處置中心、山西交通控股集團有限公司聯合東南大學開發了交通事件管理系統，又名TIMS（Traffic Incident Management System）。該系統實現了對山西全省高速公路交通事故、路況信息、養護施工、天氣狀況、通行量費、咨詢服務等信息的采集、跟蹤、整合、查詢，達到路況信息報送字段標準化、路況信息報送流程標準化、路況信息報送管理檔案化、路況信息報送及時通訊化、路況信息報送位置精細化，以及對高速公路“集中、高效、統一、特管”的管理目標。

二、高速公路長大縱坡段交通事故因子特征分析

（一）長大縱坡段導致交通事故的影響因素

目前，高速公路上長大下坡交通事故大致有4個主要危險因素,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揮決定性影響，酒駕、疲勞駕駛及車輛操作不當，都易引發交通事故；車的因素主要取決于車輛自身的設備，如：照明燈、剎車轂、減震片的疲勞強度等；道路安全因素主要分為道路幾何線形、路面平整度、交通安全標志設施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）長大縱坡事故特性研究

根據事故與時間的內在聯系，可以針對不同的安全問題提出不同的預案，以提高交通安全水平。

圖1 某省高速公路部分長大縱坡段交通事故單日時分布圖

對長大縱坡路段交通事故在空間上的分布特性進行研究，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在聯系，從而改良現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大下坡段交通事故道路平面位置分布特點圖

圖3 某省高速公路部分長大縱坡段交通事故路段坡度分布特點圖

圖4 某省高速公路部分長大縱坡段交通事故路段坡度差分布特點圖

三、高速公路長大下坡道路行駛安全評價研究

《道路安全手冊》中提到，評價道路交通安全的指標分別指道路交通事故的數目或者事故中人員、財產損失情況，亦或者二者共存[2]。根據經驗分析，一場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，路面性能損耗嚴重等[3]。

（一）高速公路事故概率的安全評價指標

從本質上來說，事故率代表某一路段在單位時間內發生的事故數量，事故率的大小則反映了該路段的行駛安全指數。本文以近5年內百萬車公里事故率作為指標，來評價14處長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）交通事故嚴重程度下交通安全狀況研究

道路交通安全評價的另外一項指標是事故嚴重程度，所謂事故嚴重程度，即一項有著4項二級指標的安全指標，依次是：人員傷亡數、事故車輛數、交通事故持續時間、重大交通事故持續時間。

表1 14個長大下坡段事故率排名

首先,人員傷亡數是分析事件的一個最關鍵的因素,按照《中華人民共和國道路交通管理條例》(以下簡稱“管理條例”)的要求,在事件中導致輕傷1人～2人的，屬于輕度事件；導致重傷1人～2人以內或輕傷3人以上的，屬于通常事件；導致傷亡1人～2人或重傷3人以上至10人以下的，均屬突發性事故；而導致傷亡3人以上或重傷11人以上，或致死1人以內同時重傷8人以上的，則屬特大事故。

表2 14處長大下坡按照傷亡人數進行排序表

管理條例規定,財物經濟損失低于1千元的火災事故劃分為輕微責任事故；財物經濟損失低于3萬元的事故分類為普通責任事故；財產損失3萬元以上不滿6萬元的事件界定為突發性事故；財產損失6萬元以上的交通界定為特大事故。將事故車輛數作為事故評級的原因是在實際中，財產損失數額越大代表著事故受損車輛數越多，因此可將事故涉及車輛數列為衡量交通安全狀況的指標。

（三）長大縱坡交通安全問題評判方法探究

對公路大下坡路段交通安全的評估應選擇路面安全性評估指數RSL,即用一個評價指標值表現路面所處的情況,以便于對各個大下山段的情況進行相對評價。綜合考核指數TSI是通過將各交通安全單項反映指標加權后整理所得，權數與選取的坡段數量及各坡段發生的交通事故存在關聯。

1.熵權法求長大下坡路面安全指標評估權重

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

利用熵權法求得各指標權重主要由以下6個步驟組成：

（1）決策矩陣的搭建

利用參數(事故發生率、人員傷亡數、涉事車輛數、一般事故持續時間、重大事故持續時間)和需要被評估的長大下坡路段，可以構建出決策矩陣X。

（2）決策矩陣同質化

因以上5個參數的計量單位不同,在測算綜合指數之前,須進行標準化管理。文章使用0-1歸一法對其實行標準化處理，故其標準化公式為：

（3）在受制于j項指標的情況下，第i個測估對象在指標體系中的占比有了第j個指數之后,第i個評價對象占該指數的比例作為Tij，則其計算公式為：

（4）計算第j項指標熵值

將第j項指標熵值記為dj，其計算公式為：

由上式分析可知，計算結果標準化后差異性越大，指標熵值越小；反之指標熵值越大。

（5）j項指標多余度計算

將第j項指標的多余度記為ej，其計算公式為：

指標的上下浮動差的大小表明了對應指標項權重值的大小。

（6）各指標項權重值計算

權重值計算公式為：

2.層疊分析法求長大下坡路面安全評估指標權重

層疊分析法是處理多方向復雜性課題定性和量化有機融合的決策分析方法,該分析方法把量化研究和質性研究緊密結合,然后利用管理者的管養經驗確定各指標與可實現標準的比對結果,從而快速得出決策手段的各個標準權重占比,進而運用占比值求出各種手段的良莠次序[7，8]。

層疊分析法的構造,通常包括以下四大階段:構建層次模式、構造判斷矩陣、層級單排序及其統一性試驗、層級總排列及其統一性試驗,其分析過程主要包括：

（1）構建層次結構模型

目標層次即為公路長大下坡交通安全綜合評估,標準層面兩個指標：長大下坡事故率和交通事故嚴重程度；指標層面四個指標：傷亡人數、涉事機動車數量、交通事故時間、重要交通事故存續時間。

（2）構造鑒定矩陣

長大下坡交通綜合評估安全的分級框架設置好后,將以最高級交通安全綜合鑒定結果的排名為基礎,再對下一級中各相應項目進行兩兩比對。該矩陣形式如表3所示,表中C為目標樓層,A為指標層事故嚴重程度，A1,A2…A4依次代表傷亡人數、涉事機動車數量、事件時間、重要事件時間。由于b層（原則層）下沒有指標層,所以只需建立1個鑒定矩陣A；判斷矩陣C是以嚴重程度為依據,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重性,幾乎不影響總體架構,所以對其進行占比賦值時,不要求建立鑒定矩陣,以目標級高速公路長大下坡交通安全綜合評估為基礎，本文認為事故率和事故嚴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

根據矩陣論，一致的測試手段為：

為了降低階數對AI值的影響,引入一個統一性指數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的含義是一致隨機性比率。RI的取值參照表3-9。

當隨機一致性比率值等于0.1時,假設對矩陣A的不統一性限制在允許范圍以內,則對該矩陣存在著令人滿意的統一性,并通過了統一證明；反之,也就無法實現統一性檢測,此時便需要重建判斷矩陣,直至完成統一性篩選。

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

四、結語

基本數據是全文研究的出發點,全文的基本數據是通過TIMS系統的數據庫獲取,數據庫系統中包含路面交通設施信息(路面平縱線型、指示標線等)、道路交通信息(車流、速度等)、交通事故信息(交通事故出現時段、交通事故類別等)?；诖?，文章得出如下結論：對高速公路長大下坡，事故率和道路交通事故嚴重程度均是評判其安全狀況的重要指標,也將交通事故嚴重性分由4個二級指數來衡量，那就是人員傷亡數量和涉事車量、一般事故存續時間和重大事故存續時間,最后則用算法為14處長大下坡路段做出道路安全評估。