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考虑时间不稳定性的夜间行人-机动车事故严重程度致因分析

唐玉洁 焦朋朋 王健宇 李汝鉴

唐玉洁, 焦朋朋, 王健宇, 李汝鉴. 考虑时间不稳定性的夜间行人-机动车事故严重程度致因分析[J]. 交通信息与安全, 2025, 43(1): 61-73. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.01.006
引用本文: 唐玉洁, 焦朋朋, 王健宇, 李汝鉴. 考虑时间不稳定性的夜间行人-机动车事故严重程度致因分析[J]. 交通信息与安全, 2025, 43(1): 61-73. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.01.006
TANG Yujie, JIAO Pengpeng, WANG Jianyu, LI Rujian. Analysis of Influencing Factors for Nighttime Pedestrian-vehicle Crash Injury Severity Considering Temporal Instability[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2025, 43(1): 61-73. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.01.006
Citation: TANG Yujie, JIAO Pengpeng, WANG Jianyu, LI Rujian. Analysis of Influencing Factors for Nighttime Pedestrian-vehicle Crash Injury Severity Considering Temporal Instability[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2025, 43(1): 61-73. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.01.006

考虑时间不稳定性的夜间行人-机动车事故严重程度致因分析

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.01.006
基金项目: 

国家自然科学基金项目 52172301

北京市社会科学基金重点项目 21GLA010

北京建筑大学研究生创新项目 PG2024054

详细信息
    作者简介:

    唐玉洁(1999—),硕士研究生. 研究方向:交通安全、交通规划与管理. E-mail: bjqx987654321@163.com

    通讯作者:

    焦朋朋(1980—),博士,教授. 研究方向:智能交通、交通规划与管理、交通安全等. E-mail:jiaopengpeng@bucea.edu.cn

  • 中图分类号: U491.31

Analysis of Influencing Factors for Nighttime Pedestrian-vehicle Crash Injury Severity Considering Temporal Instability

  • 摘要: 夜间行人-机动车事故因能见度受限等因素导致伤害严重性显著高于白天。为精准识别其影响因素,构建1种混合方法,融合考虑均值和方差异质性的随机参数Logit模型与和基于沙普利可加性特征解释方法(SHapley Additive exPlanation,SHAP)的随机森林(random forest,RF)算法RF-SHAP,以2017—2022年的相关事故数据为研究对象,运用对数似然比检验对事故数据的时间稳定性进行评估,结果表明事故数据存在显著的时间不稳定性。为避免有偏的参数估计,按照2017—2019、2020、2021和2022年分别单独建模并计算显著变量平均边际效应。结果表明:①行人饮酒(2017—2019年)、救护车救援(2020年)、地方公路事故(2021年)及限速48~56 km/h(2022年)在对应年份具有随机效应,其均值或方差受交通控制、道路等级等变量影响;②行人饮酒、行人年龄>45~60岁、驾驶员受伤、车辆类型为皮卡车、货车、道路双向有分隔、不同限速值(32~40 km/h、48~56 km/h、64~72 km/h)、周末和冬季近年来对夜间行人-机动车事故开始呈现显著影响。此外,借助RF-SHAP算法对模型中的随机参数变量进行特征贡献度分析,结果揭示了4个随机参数变量的所有子变量对事故严重程度的异质性影响,并提示在制定交通安全政策时,应重点关注行人饮酒问题,加强对高速与干线公路夜间事故的防控,并合理制定限速值,避免限速过高或过低。

     

  • 图  1  随机参数正态分布图

    Figure  1.  Normal distribution of random parameters

    图  2  随机参数特征贡献度图

    Figure  2.  Feature contribution of random parameters

    表  1  变量描述表

    Table  1.   Variable description table

    变量类别 变量 变量赋值
    因变量 事故严重程度 0为无/可能伤害[30.9%];1为轻伤(非致残伤害)[36.0%];2为重伤(死亡/致残伤害)[32.9%]
    行人特征 需救护车救援 0为否*[23.9%];1为是[76.0%]
    行人年龄/岁 0为≤25*[25.6%];1为>25~45[41.5%];2为>45~60[22.1%];3为>60[10.6%]
    行人饮酒 0为否*[79.1%];1为是[20.8%]
    行人受伤 0为否*[4.0%];1为是[95.9%]
    行人性别 0为女性*[30.9%];1为男性[69.0%]
    驾驶人特征 驾驶人年龄/岁 0为≤25*[23.4%];1为>25~45[39.8%];2为>45~60[22.2%];3为>60[14.4%]
    驾驶人饮酒 0为否*[95.2%];1为是[4.7%]
    驾驶人受伤 0为否*[94.0%];1为是[5.9%]
    驾驶人性别 0为女性*[35.1%];1为男性[64.8%]
    肇事逃逸 0为否*[73.2%];1为是[26.7%]
    碰撞特征 行车方向 0为非直行*[10.6%];1为直行[89.3%]
    车辆类型 0为小汽车*[55.6%];1为SUV(运动型多用途汽车)[20.2%];2为皮卡车[14.3%];3为货车[6.7%];4为其他[2.9%]
    行人位于行车道 0为否*[27.6%];1为是[72.3%]
    行人穿过道路时发生碰撞 0为否*[62.6%];1为是[37.3%]
    道路特征 碰撞位置 0为交叉口及附近15m内*[35.5%];1为非交叉口路段[64.4%]
    道路线形 0为非弯曲*[94.5%];1为弯曲[5.4%]
    路面条件 0为干燥*[80.5%];1为潮湿[18.9%];2为冰霜雪冻[0.4%]
    道路分隔情况 0为单向无分隔*[2.6%];1为双向无分隔[65.1%];2为双向有分隔[32.2%]
    道路等级 0为高速公路*[3.9%];1为干线公路[22.2%];2为次干路[15.1%];3为地方公路[58.5%]
    道路限速/(km/h) 0为≤24*[1.6%];1为32~40[10.9%];2为48~56[34.9%];3为64~72[30.1%];4为≥80[22.2%]
    交通控制 0为否*[60.0%];1为是(交通标志及信号)[39.9%]
    车道数/条 0为≤2*[51.8%];1为>2~4[28.5%];2为>4[19.5%]
    时间和环境特征 不良天气 0为否*[75.4%];1为是(雨/雪/雾)[24.5%]
    工作区 0为否*[98.4%];1为是[1.5%]
    季节 0为春天*[19.0%];1为夏天[18.9%];2为秋天[31.3%];3为冬天[30.5%]
    有路灯照明 0为否*[53.0%];1为是[46.9%]
    周末 0为否*[70.8%];1为是[29.1%]
    地形条件 0为沿海*[28.6%];1为山区[8.5%];2为山麓[62.7%]
    发展程度 0为乡村*[30.6%];1为城市[69.3%]
    事故发生区 0为商业区*[45.3%];1为农林牧业区[18.3%];2为工业和机构区[2.0%];3为居住区[34.2%]
    注:*表示自变量的参照类别,[]内为变量的各类别比率。
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    表  2  相邻年份似然比检验结果

    Table  2.   Results of likelihood ratio test for adjacent years

    (ti, ti+1) LL(βtiti) LL(βti) LL(βti+1) $\chi_\Upsilon ^2$值 自由度 置信水平/%
    (2017,2018) -2 214.23 -1 000.94 -1 167.05 92.49 84 75.34
    (2018,2019) -2 283.99 -1 167.05 -1 069.07 95.73 82 85.74
    (2019,2020) -2 142.73 -1 069.07 -1 018.98 109.37 82 97.66
    (2020,2021) -2 128.74 -1 018.98 -1 053.56 112.40 84 97.90
    (2021,2022) -2 168.74 -1 053.56 -1 055.68 119.01 86 98.93
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    表  3  2017—2019年似然比检验结果

    Table  3.   The results of the likelihood ratio test from 2017 to 2019

    (ti-ti+2) $\chi_\Upsilon ^2$值 自由度 置信水平/%
    (2017—2019) 184.45 166 84.46
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    表  4  初步年份分组似然比检验结果

    Table  4.   Preliminary likelihood ratio test results for yearly grouping

    年份 (2017—2019) 2020 2021 2022
    (2017—2019) 608.74(74)[99.99%] 240.21(64)[99.99%] 451.65(62)[99.99%]
    2020 106.17(66)[99.87%] 109.20(64)[99.96%] 182.74(62)[99.99%]
    2021 95.36(66)[98.95%] 183.08(74)[99.99%] 167.06(62)[99.99%]
    2022 109.60(66)[99.94%] 202.71(74)[99.99%] 129.32(64)[99.99%]
    注:()里为自由度,[]为置信水平。
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    表  5  参数估计结果

    Table  5.   Estimation results for parameters

    变量 2017—2019年 2020年 2021年 2022年
    参数估计 z 参数估计 z 参数估计 z 参数估计 z
    轻伤 常数项 -2.131 -4.47 -2.682 -5.51 -1.473 -4.35 -1.776 -2.99
    需救护车救援 1.072 4.26
    行人年龄>45~60岁 0.519 2.71
    行人特征 行人年龄>60岁 0.750 2.72 0.721 3.29 0.756 3.21
    行人饮酒 0.505 1.93 0.549 2.95
    行人饮酒标准差 1.614 2.02
    驾驶人特征 驾驶人饮酒 1.615 4.32 0.819 2.21 1.492 3.22
    行车方向为直行 1.304 3.04 2.055 4.38 1.847 3.37
    车辆类型为SUV 0.715 3.55
    碰撞特征 车辆类型为皮卡车 0.524 2.03
    行人位于行车道 0.672 2.95 0.549 2.97 0.838 3.78 0.784 4.16
    行人穿过道路时发生碰撞 0.509 2.86 0.504 2.38 0.511 3.08
    车道数3~4条 0.546 2.74 0.627 3.70
    车道数>4条 0.589 2.52 0.891 4.52 0.863 3.71
    路面潮湿 0.542 2.32
    限速32~40 km/h -1.934 -4.26 -2.035 -3.37 -2.236 -6.3
    道路特征 限速48~56 km/h -0.973 -4.39 -2.119 -4.17
    限速48~56 km/h标准差 1.643 1.97
    限速64~72 km/h -0.809 -4.82
    地方公路 -1.022 -6.56 -5.259 -3.47
    地方公路标准差 2.940 3.35
    时间和环境特征 冬季 0.515 2.58
    有路灯照明 -0.681 -3.6
    行人饮酒:有交通管控 0.900 2.10
    均值异质性 地方公路:行车方向为直行 3.110 2.52
    限速48~56 km/h:干线公路 1.205 1.81
    方差异质性 地方公路:SUV 0.563 2.03
    限速48~56 km/h:行人年龄>45~60岁 0.787 1.76
    重伤 常数项 6.267 4.66 1.141 4.28 0.723 5.3
    救护车救援 -0.705 -4.14 -2.011 -3.52 -0.789 -4.89 -1.477 -9.96
    救护车救援标准差 2.829 2.24
    行人特征 行人年龄>45~60岁 -0.555 -3.00
    行人年龄>60岁 -0.647 -2.48
    行人受伤 -5.511 -4.13
    驾驶人特征 驾驶人受伤 -1.396 -3.03 -0.935 -2.28
    行车方向为直行 -0.719 -2.95
    车辆类型为皮卡车 0.491 2.03
    碰撞特征 车辆类型为SUV 0.371 2.21 0.503 2.16
    车辆类型为货车 0.621 2.09
    车辆类型为其他 -2.506 -2.21
    行人位于行车道 -0.429 -2.71
    道路特征 道路双向有分隔 -0.421 -2.55
    夏季 -0.411 -2.21
    秋季
    时间和环境特征 冬季 0.496 3.22
    周末 -0.508 -3.01
    发展程度为城市 0.796 5.59
    均值异质性 需救护车救援:驾驶人饮酒 -2.566 -2.01
    方差异质性 需救护车救援:行人位于行车道 -0.631 -1.93
    AIC 2118.7 2204.0 2273.0 2299.7
    模型收敛时的对数似然 -1 036.363 -1 085.979 -1 116.484 -1 131.856
    McFadden R2 0.172 0.128 0.125 0.144
    注:设置无/可能伤害事故为参考类别。
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    表  6  显著影响因素平均边际效应值

    Table  6.   Average marginal effects of significant influencing factors

    变量 2017—2019年 2020年 2021年 2022年
    无/可能伤害 轻伤 重伤 无/可能伤害 轻伤 重伤 无/可能伤害 轻伤 重伤 无/可能伤害 轻伤 重伤
    行人特征 需救护车救援 0.046 0.032 -0.078 -0.020 0.147 -0.128 0.085 0.062 -0.147
    行人饮酒 -0.016 0.029 -0.013 -0.011 0.019 -0.007
    行人受伤 0.667 0.332 -0.999
    行人年龄>45~60岁 -0.012 0.020 -0.009 0.012 0.005 -0.018
    行人年龄>60岁 -0.007 0.012 -0.005 -0.010 0.016 -0.005 0.007 0.003 -0.010 -0.009 0.016 -0.006
    驾驶人特征 驾驶人饮酒 -0.008 0.013 -0.005 -0.005 0.006 -0.001 -0.004 0.008 -0.003
    驾驶人受伤 0.004 0.003 -0.006 0.003 0.002 -0.005
    碰撞特征 行车方向为直行 -0.104 0.179 -0.075 -0.240 0.358 -0.118 0.071 0.037 -0.108 -0.185 0.306 -0.122
    车辆类型为SUV -0.010 -0.006 0.015 -0.021 0.018 0.003
    车辆类型为皮卡车 -0.012 0.006 0.006
    车辆类型为货车 -0.004 -0.003 0.007
    车辆类型为其他 0.001 0.001 -0.002
    行人位于行车道 -0.014 0.099 -0.085 -0.052 0.077 -0.026 -0.054 0.089 -0.035 -0.064 0.106 -0.042
    行人穿过道路时发生碰撞 -0.017 0.026 -0.009 -0.012 0.020 -0.008 -0.018 0.030 -0.012
    道路特征 车道数3~4条 -0.013 0.023 -0.010 -0.022 0.033 -0.011
    车道数>4条 -0.010 0.018 -0.007 -0.022 0.035 -0.012 -0.015 0.024 -0.010
    路面潮湿 -0.007 0.013 -0.005
    地方公路 0.060 -0.090 0.031 0.016 -0.022 0.006
    道路双向有分隔 0.013 0.006 -0.020
    限速32~40km/h 0.006 -0.011 0.005 0.006 -0.010 0.004 0.010 -0.017 0.006
    限速48~56km/h 0.023 -0.040 0.017 0.024 -0.039 0.015
    限速64~72km/h 0.035 -0.058 0.023
    时间和环境特征 发展程度为城市 -0.051 -0.033 0.084
    周末 0.012 0.008 -0.020
    夏季 0.009 0.004 -0.013
    冬季 -0.012 0.020 -0.008 -0.016 -0.012 0.027
    有路灯照明 0.021 -0.037 0.015
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  • 收稿日期:  2024-06-04
  • 网络出版日期:  2025-06-27

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