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基于模型群的重型货车交通安全风险因素分析

柯星安 赵丹 王秋鸿 胡越宁 牛帅

柯星安, 赵丹, 王秋鸿, 胡越宁, 牛帅. 基于模型群的重型货车交通安全风险因素分析[J]. 交通信息与安全, 2024, 42(4): 72-80. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2024.04.008
引用本文: 柯星安, 赵丹, 王秋鸿, 胡越宁, 牛帅. 基于模型群的重型货车交通安全风险因素分析[J]. 交通信息与安全, 2024, 42(4): 72-80. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2024.04.008
KE Xingan, ZHAO Dan, WANG Qiuhong, HU Yuening, NIU Shuai. An Analysis of Risk Factors of Traffic Safety for Heavy Trucks Based on Model Group[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2024, 42(4): 72-80. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2024.04.008
Citation: KE Xingan, ZHAO Dan, WANG Qiuhong, HU Yuening, NIU Shuai. An Analysis of Risk Factors of Traffic Safety for Heavy Trucks Based on Model Group[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2024, 42(4): 72-80. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2024.04.008

基于模型群的重型货车交通安全风险因素分析

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2024.04.008
基金项目: 

国家重点研发计划项目 2023YFB4302703

公安部科学研究项目 2023JSM05

详细信息
    作者简介:

    柯星安(2000—),硕士研究生. 研究方向:交通安全. E-mail:lqlxdwl@163.com

    通讯作者:

    赵丹(1983—),博士,副教授. 研究方向:交通安全、智能交通. E-mail:zhaodan@ppsuc.edu.cn

  • 中图分类号: U491.31

An Analysis of Risk Factors of Traffic Safety for Heavy Trucks Based on Model Group

  • 摘要: 为了深入探究重型货车交通事故的风险因素及发生机理,基于中国某省2016—2021年重型货车交通事故数据,构建集成随机森林、Logistic回归、地理加权Logistic回归和贝叶斯网络模型的模型群,对风险因素的影响程度、空间异质性及其因果路径进行分析。结果显示:①重型货车行驶状态、碰撞形态等10个因素对风险存在显著影响,其中农村交通参与者、正面和侧面碰撞在不同模型中的影响程度有轻微差异,追尾碰撞的影响程度在地理加权Logistic回归模型中较贝叶斯网络模型更高。②重型货车右转、存在违法行为、涉及弱势道路使用者时极容易发生亡人事故,分别使风险增加了41.9%,39.3%和39.0%。③以碰撞形态作为中介变量,重型货车行驶状态、事故另一方交通方式和年龄这3类因素与亡人事故风险的因果路径分析表明:当重型货车与弱势道路使用者发生侧面碰撞时,亡人事故风险比发生刮擦且事故另一方为其他类型机动车提高64.4%,为重型货车交通事故典型危险场景;对方年龄为30岁及以下时,追尾碰撞概率较30~60岁以及60岁以上分别增加10.3%和26.1%。④具有空间异质性的风险因素中,正面碰撞的空间异质性强度最大,右转的空间异质性强度最小。结论表明:基于模型群的分析框架可得到重型货车交通安全风险显著影响因素,可验证因素在不同模型中影响程度的差异性及空间异质性。

     

  • 图  1  模型群协同分析框架

    Figure  1.  The synergy interpreting framework of model group

    图  2  特征重要性(排名前13)

    Figure  2.  Feature importance(top 13)

    图  3  准确率与特征个数的学习曲线

    Figure  3.  Learning curve between accuracy and number of features

    图  4  树型贝叶斯网络结构

    Figure  4.  The Bayesian network structure for TAN

    图  5  回归系数空间分布

    Figure  5.  Spatial distribution of regression coefficients

    表  1  自变量选取及编码

    Table  1.   Selection and encoding of independent variables

    归类 自变量 分类 编码 归类 自变量 分类 编码
    事故信息 年份[11] 2016 0 道路信息 地形 平原 0
    2017 1 山区 1
    2018 2 线形 平直 0
    2019 3 弯坡 1
    2020 4 照明条件 白天 0
    2021 5 黄昏或黎明 1
    月份 春(3~5) 0 夜间有路灯 2
    夏(6~8) 1 夜间无路灯 3
    秋(9~11) 2 路表情况 干燥 0
    冬(12~2) 3 潮湿 1
    天气 良好(晴阴) 0 路口路段类型 普通路段 0
    不良(雨雪雾) 1 特殊路段 1
    能见度/m ≥50 0 交叉口 2
    <50 1 匝道口 3
    碰撞形态 刮擦 0 中央隔离设施 0
    正面碰撞 1 1
    侧面碰撞 2 路侧防护设施 0
    追尾碰撞 3 1
    重型货车驾驶人信息 年龄/岁 ≥20~30 0 道路类型 其他 0
    >30~60 1 高速公路 1
    驾龄/年 >0~4 0 城市道路 2
    >4~7 1 一般公路 3
    >7 2 物理隔离 无隔离 0
    户口 城市 0 中心隔离 1
    农村 1 机非隔离 2
    违法行为 0 中心加机非 3
    1 对方交通参与者信息 对方性别 0
    车辆安全状态 正常 0 1
    非正常 1 对方年龄/岁 ≤30 0
    行驶状态 直行 0 >30~60 1
    左转 1 >60 2
    右转 2 对方户口 城市 0
    静止 3 农村 1
    碰撞角色 碰撞 0 对方交通方式 其他机动车 0
    被碰撞 1 弱势道路使用者(VRU) 1
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    表  2  Logistic回归模型群结果对比

    Table  2.   Comparison of LRs model group results

    自变量 影响因素 LR模型 GWLR模型
    回归系数 显著性 平均系数 最小系数 最大系数 空间异质性
    对方户口 农村 1.141 <0.001* 1.144 0.828 1.304 -0.296**
    碰撞角色 被碰撞 0.077 0.664 0.102 0.067 0.132 0.501
    违法行为 1.649 <0.001* 1.635 1.613 1.650 0.289
    对方交通方式 VRU 1.578 <0.001* 1.549 1.499 1.622 0.395
    物理隔离 中心隔离 -0.480 0.437 -0.484 -0.642 -0.078 0.398
    机非隔离 0.275 0.167 0.233 0.096 0.407 -0.391
    中心加机非 -0.293 0.528 -0.265 -0.456 -0.129 0.293
    年龄/岁 >30~60 0.251 0.241 0.232 0.207 0.329 0.244
    >60 1.499 <0.001* 1.531 1.344 1.644 0.398
    照明条件 黄昏或黎明 -0.113 0.762 0.010 -0.305 0.105 -0.014
    夜间有路灯 -0.008 0.974 -0.024 -0.076 0.167 0.437
    夜间无路灯 0.118 0.599 0.128 0.038 0.225 -0.016
    碰撞形态 正面碰撞 1.493 <0.001* 1.494 0.885 1.757 -1.226**
    侧面碰撞 0.705 0.003* 0.631 0.586 0.733 0.310
    追尾碰撞 1.501 <0.001* 1.525 1.329 1.666 -0.380**
    年份 2017 -0.193 0.519 -0.145 -0.590 -0.061 0.174
    2018 -0.041 0.895 -0.059 -0.463 0.129 -0.530
    2019 -0.108 0.733 -0.158 -0.333 -0.071 0.434
    2020 -0.932 0.004* -0.950 -1.324 -0.801 0.019
    2021 -1.602 <0.001* -1.644 -1.751 -1.554 0.384
    行驶状态 左转 0.681 0.077 0.765 0.176 1.042 -0.781
    右转 3.148 <0.001* 3.232 2.718 3.397 -0.044**
    静止 -0.033 0.902 -0.079 -0.182 0.158 -0.029
    AICc 867.829 866.837
    注:“*”为该因素显著;“**”为该显著的因素存在空间异质性。
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    表  3  贝叶斯网络组合模型指标对比

    Table  3.   Comparison of BN combination model indicators

    评价指标 RF-BN RF-LR-BN
    准确率 0.735 0.755
    精确率 0.788 0.808
    召回率 0.794 0.808
    F1分数 0.791 0.808
    AUC值 0.795 0.807
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    表  4  模型群影响程度整合结果

    Table  4.   Integration results of model group impact degree

    风险因素 BN GWLR 排名差值
    影响程度/% 排名 平均系数 排名
    违法行为_有 39.3 2 1.635 2 0
    行驶状态_右转 41.9 1 3.232 1 0
    对方户口_农村 13.7 6 1.144 7 1
    对方交通方式_VRU 39.0 3 1.549 3 0
    对方年龄(>60) 29.2 4 1.531 4 0
    碰撞形态_正面碰撞 17.1 5 1.494 6 1
    碰撞形态_侧面碰撞 11.7 7 0.631 8 1
    碰撞形态_追尾碰撞 4.2 8 1.525 5 3
    年份(2020) -21.1 9 -0.950 9 0
    年份(2021) -23.0 10 -1.644 10 0
    注:当排名极差为0时,认为模型结果一致;当排名极差≠0时,认为存在一定程度的偏差。
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    表  5  相关因素对碰撞形态的影响程度

    Table  5.   The degree of influence on collision forms

    影响因素 正面/% 侧面/% 追尾/%
    行驶状态_左转 -1.8 32.0 -22.6
    行驶状态_右转 -3.9 18.6 -23.0
    行驶状态_静止 -7.3 -23.1 36.5
    对方交通方式_VRU 0.2 23.9 -29.0
    对方年龄_>30~60 -4.8 8.2 -10.3
    对方年龄_>60 -4.7 16.8 -26.1
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  • 收稿日期:  2023-07-10
  • 网络出版日期:  2024-11-25

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