驾驶员不同驾龄条件下公路交通风险致因耦合影响研究_胡立伟.pdf

书书书引用格式：胡立伟，薛宇，赵雪亭，等驾驶员不同驾龄条件下公路交通风险致因耦合影响研究安全与环境工程，（）：，y y d ，（）：驾驶员不同驾龄条件下公路交通风险致因耦合影响研究胡立伟，薛宇，赵雪亭，吕一帆，雷国庆，刘凡，张成杰（昆明理工大学交通工程学院，云南 昆明 ）摘要：为提高不同驾龄驾驶员在行车时的安全性，对驾驶员不同驾龄条件下公路交通风险致因耦合影响进行研究。首先采用 聚类分析方法将驾驶员分为低、中等、高驾龄驾驶员；然后以云南省昆明市 条交通事故数据为基础对事故原因进行分析，确定一级、二级风险因素，并采取层次分析法与变权理论相结合的方法确定各风险耦合因素的权重值；最后采用模型、耦合度模型构建驾驶员不同驾龄条件下公路交通风险致因耦合度模型，并分别计算人因和路因各构成要素之间的风险致因耦合度。研究结果表明：驾驶员低驾龄条件下相比较于中等、高驾龄条件下更易形成强耦合；人因构成要素中超速驾驶和疲劳驾驶与其他要素的耦合易形成强耦合，路因构成要素中路侧险要和长大下坡与其他要素的耦合易形成强耦合。关键词：公路交通安全；风险致因；耦合度；驾驶员驾龄；层次分析法；变权理论；模型中图分类号：；文章编号：（）收稿日期：开放科学（资源服务）标识码（）：基金项目：国家自然科学基金项目（）作者简介：胡立伟（），男，博士，教授，主要从事交通安全方面的研究。：o o o o ，（y ，y d y，）：y ，y，y y ，y ，y y y y y，y y ；y ，y o ：y；y y ；y y；第 卷第期 年月安 全 与 环 境 工 程 y 公路交通系统错综复杂，驾驶员在驾驶过程中需处理较多的信息，对于驾驶经验不足的驾驶员来说较易发生交通安全事故。驾驶员个人因素与交通安全事故的发生之间有一定的关系，驾驶员个人因素包括驾驶员的年龄、驾驶风格、心理生理因素、驾龄等，其中驾驶风格、心理生理因素难以直接量化，相关部门难以采取有效的措施对其进行控制。因此，开展驾驶员不同驾龄条件下公路交通风险致因耦合影响研究，可为相关部门改善公路不合理设计、对驾驶员进行管控提供理论依据。目前，相关学者对驾驶员因素与交通风险的关系进行了研究。如张丽霞等分析了不同驾驶员因素与道路交通事故之间的关系，发现驾驶员酒后驾车、疲劳驾驶、超速行驶和不按规定让车对道路交通事故的影响最大；房曰荣利用实车检验实验对不同类别（年龄、驾龄和性别）驾驶员的驾驶行为特征差异进行了研究；吕集尔等对驾驶员反应时间与交通安全事故之间的关系进行了研究，结果表明交通安全事故的发生主要是由于驾驶员的不良驾驶行为对驾驶员的反应时间产生了影响；对驾驶员的驾驶风格进行了研究，结果表明易冲动的人在驾驶过程中也会表现出相应的特征，会对道路交通安全带来一定的影响；等对年龄较大的驾驶员在认知负荷情况下的信息接收能力及反应能力进行了研究，结果表明随着信息量增多，驾驶员的信息接收能力及反应时间有所下降，也更容易在驾驶过程中出错；等对青年驾驶员事故影响因素进行了研究，结果表明驾驶员的技能水平和经验的缺乏以及高风险驾驶行为与交通安全事故的发生关联性较大，并且恶劣的天气会对青年驾驶员产生更大的影响；等研究了老年、中年、青年驾驶员人格特征和对交通安全的态度在驾驶行为中的作用，结果表明个年龄组驾驶员都存在不利于道路交通安全的驾驶行为特点，为道路交通安全干预措施的制定提供了经验依据；y 等对不同类型驾驶员在驾驶时的自我调节能力进行了研究，结果表明青年、老年、女性驾驶员在驾驶时的自我调节能力更强。综上所述，国内外学者对驾驶员因素与道路交通安全风险之间关系的研究多为单一因素，缺少驾驶员因素与其他因素共同作用情况下道路交通安全风险致因耦合影响研究。鉴于此，本文拟对驾驶员不同驾龄条件下公路交通风险致因耦合影响进行研究。通过对云南省昆明市 年 条交通事故详细数据进行分析，选取了公路交通风险致因耦合因素，并综合利用模型、层次分析法、变权理论构建驾驶员不同驾龄条件下公路交通风险致因耦合度模型，量化不同驾龄驾驶员在各因素条件下对公路交通风险的影响，以期发现驾驶员驾龄与道路交通安全之间的关系，进而针对不同驾龄驾驶员制定合理的管控措施，以减少交通事故的发生。基于驾驶员驾龄的公路交通事故特性分析1.1驾驶员驾龄与公路交通事故关系分析通过对 经 过 处 理 后 的 云 南 省 昆 明 市 年 条交通事故详细原始数据和云南省各驾龄段驾驶员比例统计数据进行分析，得到不同驾龄驾驶员数量占比和不同驾龄驾驶员交通事故数量占比分布图，见图和图。9876543210135791113151719212325驾龄/a驾驶员数量占比/%图不同驾龄驾驶员数量占比分布图 76543210驾龄驶员数量占比/%轻伤重伤死亡135791113151719212325驾/a图不同驾龄驾驶员交通事故数量占比分布图 根据图和图对驾驶员驾龄与交通事故之间的关系进行分析，本文将不同驾龄驾驶员交通事故数量占比除以不同驾龄驾驶员数量占比所得结果定义为不同驾龄驾驶员相同占比下交通事故发生的相对可能性，该计算结果越大说明该驾龄驾驶员相比其他驾龄驾驶员发生交通事故的相对可能性越大。安全与环境工程 ：第 卷从总体上看，发生交通事故的相对可能性随着驾驶员驾龄的增长而降低；但随着驾龄的增长，包含重伤和死亡交通事故的数量占比上升，说明交通事故严重程度增加。因此，推断驾驶员驾龄与交通事故发生的相对可能性以及重伤和死亡交通事故的数量占比之间存在一定的关系。本文采取 相关性检验对驾驶员驾龄与交通事故发生的相对可能性以及重伤和死亡交通事故的数量占比之间的相关性进行验证，设定显著性水平为 ，其检验结果如表所示。表 o 相关性检验结果 项目 相关性（绝对值）显著性水平（双尾）样本总例数驾驶员驾龄与交通事故发生的相对可能性 驾驶员驾龄与重伤和死亡交通事故的数量占比 由表可知，检验结果的显著性水平均小于 ，表明驾驶员驾龄与交通事故发生的相对可能性以及重伤和死亡交通事故的数量占比之间存在相关性。1.2驾驶员驾龄范围界定以往研究对驾驶员驾龄范围的界定较为模糊，且多是采取主观性较强的方法对其进行界定。本文利用 软件中的 聚类分析方法对驾驶员驾龄进行分类，即将每个驾龄驾驶员所对应的交通事故发生的相对可能性、重伤和死亡交通事故的数量占比作为聚类的主成分和主成分进行聚类分析。对于聚类数目的确定，本文采用聚类有效性指标来确定最佳的聚类数目，且值越小，则表示其对应的聚类数目越合理。值的计算公式为d（，）（，）（）（）（）（）式中：为样本与聚心距离的和；为不同类别的聚心；表示类别为的聚心；表示类别为的聚心；表示类别为的聚心；为两个类别聚心之间的距离；为样本隶属于类别的隶属度。根据公式（）、（），可计算得到驾驶员驾龄范围界定的聚类分析结果，见表。由表可知，当聚类数目为时，值最小，因此采取聚类数目为对驾驶员驾龄范围进行划分最合理。表驾驶员驾龄范围界定的聚类分析结果 y 聚类数目值聚类数目值 驾驶员驾龄 聚类分析的结果见表。聚类分析数据分布如图所示。表驾驶员驾龄 聚类分析结果 y 驾驶员驾龄聚类编号距离驾驶员驾龄聚类编号距离 50454035300.700.800.901.001.101.201.30发生交通事故的相对可能性重伤和死亡交通事故的数量占比和%个案聚类编号123图聚类分析数据分布图 y 根据表和图聚类分析结果，本文将驾龄处于、的驾驶员分为组，并分别将其定义为低驾龄驾驶员、中等驾龄驾驶员、高驾龄驾驶员。第期胡立伟等：驾驶员不同驾龄条件下公路交通风险致因耦合影响研究公路交通系统风险因素与风险耦合分析评价2.1公路交通系统风险因素分析根据收集到的云南省昆明市交通事故详细原始数据，并借鉴已有的公路交通风险致因耦合模型，将公路交通系统一级风险因素确定为人的因素、车辆因素、道路因素和环境因素类。根据云南省昆明市交通事故详细原始数据，整理出交通事故发生原因，并确定各风险因素对交通事故的影响。本文采取准则对二级风险因素进行确定，准则是指根据公路所对应的历史交通事故数据对风险因素进行定量分析与划分。准则风险因素等级划分标准，见表。当风险因素处于、等级，即风险因素处于可能发生和频繁发生等级时，将其确定为二级风险因素，共确定 个二级风险因素，见表。表准则风险因素等级划分标准 风险等级定量判断标准（风险发生频率）基本描述 几乎不会发生 很少发生 偶然发生 可能发生 频繁发生表公路交通系统风险因素 y 一级风险因素二级风险因素风险发生频率风险因素阐释超速驾驶 驾驶员超速驾驶会导致制动距离增长，易发生车辆碰撞和追尾事故疲劳驾驶 驾驶员疲劳驾驶会导致驾驶员反应速度降低，面对紧急情况时难以做出快速反应人的因素（）违法超车 在不具备超车条件时驾驶员违法超车，其横向距离小、操控稳定性下降跟车过近 跟车过近时易造成驾驶员视线受阻，无法判断路上情况，且制动距离缩短，易导致追尾事故转向不当 转向不当时驾驶员对车辆操控性下降，较易导致车辆碰撞事故的发生车辆因素（）刹车失灵.刹车失灵时导致车辆无法减速，易发生交通事故车龄过老.车龄过老会导致车辆操控性下降，刹车、转向等功能都会受到一定的影响装载超高.装载超高导致车辆在转弯时易发生侧滑事故路侧险要.路侧险要指有急弯、路侧深沟的路段，这些路段较易发生翻车事故路基路面状况不良.路基路面状况不良指边坡稳定性差、排水设施差等，车辆在这些路状下行驶时车辆制动性能会受到影响道路因素（）长大下坡.车辆在长大下坡行驶时，需频繁制动，会导致车辆刹车系统升温，出现热衰退现象，影响车辆刹车性能圆曲线半径.道路圆曲线半径与车辆转弯性能相关，不合理的圆曲线半径会导致车辆行驶时发生偏移、侧滑等事故竖曲线半径.道路竖曲线半径与车辆行驶时的稳定性和悬挂系统相关，不合理的竖曲线设计会带来驾驶员视觉盲区，导致车辆追尾等事故雨天 .雨天对于能见度、路面摩擦系数等有较大的影响，易发生车辆追尾事故雾天.雾天对于能见度有较大的影响，易发生车辆追尾事故环境因素（）大风.大风对于车辆稳定性有较大的影响，易导致车辆发生倾侧、侧滑、侧偏等事故冰雪 冰雪天气下路面摩擦系数较小，对于制动和转向的影响较大，较易发生车辆追尾事故，且事故严重程度相对较高2.2公路交通系统风险耦合分析耦合是指两个或两个以上的系统或运动因为相互作用而互相影响，联结一起的现象。风险耦合是指系统活动过程中个别风险与其他风险的影响程度相互依赖，其风险程度相互影响。公路交通系统属于复杂系统，当存在设计缺陷或外部因素对其造成影响时，个子系统（一级风险因素）会产生一定的干扰，使得公路交通系统受到一定程度的影响，打破其原有的平衡性，当被破坏的子系统越多，整个公路交通系统的稳定性受到的影响程度越大，使得其发生交通事故的可能性也增大。公路交通系统风险耦合因素耦合可分为以下三种类型：（）单因素风险耦合。单因素风险耦合指子系统内的风险因素发生作用所引发的风险，包括、共种，记为（）、（）、（）、（），单因素风险耦合总值记为。安全与环境工程 ：第 卷（）双因素风险耦合。双因素风险耦合指个子系统中两种不同属性风险因素间发生作用所引发的风险，包括、共种，记 为（，）、（，）、（，）、（，）、（，）、（，），双因素风险耦合总值记为。（）多因素风险耦合。多因素风险耦合指个子系统中种及以上不同属性风险因素间交互作用所引发的风险，包括、种，记 为（，）、（，）、（，）、（，）、（，），多因素风险耦合总值记为（）。驾驶员不同驾龄条件下公路交通风险致因耦合分析3.1风险因素耦合模型的构建模型在解决复杂性问题方面通用性较好，多基于客观的事故数据对风险致因耦合进行量化分析。模型包含个重要参数，其中代表了构成系统的子系统个数，当子系统中有种状态时，系统会有种状态；代表了各子系统在系统关系网络中相互依赖关系的数量，并且决定了系统适应度的大小。单因素风险耦合度的计算公式为 （）.（）式中：为单风险因素下的风险耦合度；为风险因素处于状态下发生单因素风险耦合的概率；.为风险因素处于状态下发生单因素风险耦合的概率总和。计算时风险因素和事故发生可能性随着计算得出的值的增大