一种基于故障树模型的高速公路交通事故成因分析方法技术

一种基于故障树模型的高速公路交通事故成因分析方法，本发明专利技术涉及基于故障树模型的高速公路交通事故成因分析方法。本发明专利技术的目的是为了解决高速公路交通事故的成因分析尚多局限于事故原因的定性分析，还不能很好地确定各事故影响因素权重的大小等缺陷，导致高速公路交通事故的成因分析准确率低的问题。过程为：一、收集并分类整理交通事故数据；二、建立高速公路交通事故故障树模型；三、确定顶上事件所有的事故链；四、得到高速公路交通事故发生的主要原因链；五、得到驾驶员、车辆、道路、交通环境四个因素在交通事故发生中占的比例。本发明专利技术用于高速公路交通事故成因分析技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于故障树模型的高速公路交通事故成因分析方法
本专利技术涉及基于故障树模型的高速公路交通事故成因分析方法。
技术介绍
近年来，我国的高速公路取得了迅猛发展，通车里程已达13.1万公里，位居世界第一，为人们的生活提供了极大的便利。随着高速公路里程的增加及基础设施的完善，其单位里程事故率和亿车公里死亡率趋于下降，但事故总量仍然居高不下，且事故的严重程度逐年上升，安全形势依然严峻，严重影响人民生命财产安全。因此，对高速公路交通事故进行成因分析，剖析交通事故的发生机理，并提出相应的安全改善措施，从源头上改善其交通安全状况，是十分有意义的。国外对交通事故进行成因分析的研究有：P.Kuzminski等对汽车事故的因果结构进行建模，从驾驶员、车辆、道路与环境三个方面分析了事故发生的可能途经；NopadonKronprasert等将证据理论应用于故障树分析模型中，提出了一种基于道路安全检测的信息故障树模型，用于识别道路基础设施缺陷，预防事故的发生；UteChristineEhlersa等构建了适用于智能交通环境的蝴蝶结模型，并从事故成因和结果两个方面对比分析了传统交通环境和智能交通环境的安全状况。国内对交通事故进行成因分析的研究有：邵春福等根据事故多发点的统计数据，建立基于粗糙集理论的决策表，对路段上的交通事故进行成因分析；过秀成等运用模糊c—划分空间法对事故黑点成因进行空间划分,采用模糊聚类ISODATA方法进行事故黑点成因聚类分析；李铁洪等根据小半径曲线路段的各种交通事故形态,对事故的成因作了分析,指出现行相关规范的不足，并结合事故实例分析，进一步提出了相应的预防措施；王迎等提出了基于FCM聚类的山区高速公路事故多发点成因分析方法,并以京珠高速公路为例进行了验证。综上所述，国内外学者在交通事故成因分析方面已经开展了大量的研究工作，并取得了一定的成果。事故成因分析原理主要包括单事件原理、事件链原理、决定因素原理、多事件链原理和多线性事件序列原理等。随着研究的深入，交通事故的成因分析已由早期的单事件原理逐渐发展到综合考虑多个因素的多事件链原理。故障树分析法(FaultTreeAnalysis，FTA)就是一种基于多事件链原理的事故成因分析方法。FTA技术通过分析可能造成事故的各方面原因，并画出逻辑关系图，从而判明事故发生的原因、原因的组合及事故发生概率，是一种具有广阔应用前景的系统安全分析方法。目前，FTA技术已涉及到核能、机械、化工、电子、交通、矿业等多个领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决高速公路交通事故的成因分析尚多局限于事故原因的定性分析，还不能很好地确定各事故影响因素权重的大小等缺陷，导致高速公路交通事故的成因分析准确率低的问题，而提出一种基于故障树模型的高速公路交通事故成因分析方法。一种基于故障树模型的高速公路交通事故成因分析方法具体过程为：步骤一、收集并分类整理交通事故数据；步骤二、根据步骤一的交通事故数据信息，建立高速公路交通事故故障树模型；步骤三、对高速公路交通事故故障树模型进行定性分析，求解最小割集，确定顶上事件所有的事故链；步骤四、对高速公路交通事故故障树模型进行自顶上事件至基本事件的定量分析，得到高速公路交通事故发生的主要原因链；步骤五、对高速公路交通事故故障树模型进行自基本事件至顶上事件的定量分析，得到驾驶员、车辆、道路、交通环境四个因素在交通事故发生中占的比例。本专利技术的有益效果为：1、利用故障树模型对高速公路交通事故进行成因分析，过程简便易懂，结果可靠有效，提高了高速公路交通事故的成因分析准确率；2、确定了事故发生的可能途经，即事故链，并定量计算了每条事故链的概率，不仅找出事故发生原因，更确定了各因素的权重大小，提高了高速公路交通事故的成因分析准确率；3、由底层事件的发生概率确定出人、车、路、环境在原因构成中的占比大小，提高了高速公路交通事故的成因分析准确率。本专利技术通过采取合理的安全措施建立安全屏障，如图4中的剪刀所示，剪断这六条事故链，使其不发生，则可预防约50％伤亡事故，安全效果显著。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为故障树模型结构示意图；-“或”门-“与”门图3为故障树山区高速公路伤亡事故故障树；X1为年老体弱，X2为判断错误，X3为缺乏经验，X4为急躁激进，X5为未保持安全距离，X6为制动不当，X7为其他操作不当，X8为倒车、掉头，X9为违规变道，X10为违规停车，X11为无证驾驶，X12为机件不符合标准，X13为安全设施不全，X14为制动失效，X15为大型车，X16为超载，X17为小半径平曲线路段，X18为陡坡路段，X19为弯坡组合路段，X20为长大下坡坡底，X21为路表潮湿，X22为雾天，X23为雨天，X24为夜间无照明，X25为能见度低于200m，M1为判断错误；X1～X11以及M1为驾驶员的，X12～X16为车辆的，X17～X21为道路的，X22～X25为环境的；图4为故障树各事件的条件概率，i为1、2、3、4、5或6，i/j为第1或第3，*为小数点位数；图5为故障树各基本事件的概率。具体实施方式具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的基于故障树模型的高速公路交通事故成因分析方法具体过程为：步骤一、收集并分类整理交通事故数据；步骤二、根据步骤一的交通事故数据信息，建立高速公路交通事故故障树模型；步骤三、对高速公路交通事故故障树模型进行定性分析，求解最小割集，确定顶上事件所有的事故链；步骤四、对高速公路交通事故故障树模型进行自顶上事件至基本事件的定量分析，得到高速公路交通事故发生的主要原因链；步骤五、对高速公路交通事故故障树模型进行自基本事件至顶上事件的定量分析，得到驾驶员、车辆、道路、交通环境四个因素在交通事故发生中占的比例。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤一中收集并分类整理交通事故数据；具体过程为：收集高速公路近年来的交通事故数据，交通事故数据总量至少300起，且数据量越多，结果越可靠。事故数据的收集可向公安交通管理部门和高速公路路产部门求助。将收集的高速公路交通事故数据进行筛选，由于高速公路专供汽车行驶、全部控制出入的特殊性，行人禁止闯入高速公路，故剔除机动车与行人之间的事故，仅分析机动车之间的事故，然后对高速公路交通事故按照驾驶员、车辆、道路、环境(天气)四个方面进行分类整理，统计各方面类别属性信息(比如驾驶员的年龄、性别、操作不当行为；车辆的车辆类型、是否超载；道路的几何线形、路表情况；天气情况、照明条件等)及对应事故数。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述步骤二中根据步骤一的交通事故数据信息，建立高速公路交通事故故障树模型；具体过程为：故障树的结构如图2所示，由多层事件构成。树的顶端表示某类事故，称为顶上事件；树的底部表示事故发生的最基本原因，称为基本事件；树的中部表示事故发生的中间原因，称为中间事件。另外，不能或者不需要再往下分析的事件，称为省略事件。各类事件的因果关系用“与”门、“或”门两种逻辑门表示。道路交通系统是由人、车、路与环境共同构成的动态系统，交通事故的发生正是这四个要素相互作用的结果，对于高速公路也不例外。对步骤一的交通事故数据提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于故障树模型的高速公路交通事故成因分析方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一、收集并分类整理交通事故数据；步骤二、根据步骤一的交通事故数据信息，建立高速公路交通事故故障树模型；步骤三、对高速公路交通事故故障树模型进行定性分析，求解最小割集，确定顶上事件所有的事故链；步骤四、对高速公路交通事故故障树模型进行自顶上事件至基本事件的定量分析，得到高速公路交通事故发生的主要原因链；步骤五、对高速公路交通事故故障树模型进行自基本事件至顶上事件的定量分析，得到驾驶员、车辆、道路、交通环境四个因素在交通事故发生中占的比例。

【技术特征摘要】
1.一种基于故障树模型的高速公路交通事故成因分析方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一、收集并分类整理交通事故数据；步骤二、根据步骤一的交通事故数据信息，建立高速公路交通事故故障树模型；步骤三、对高速公路交通事故故障树模型进行定性分析，求解最小割集，确定顶上事件所有的事故链；步骤四、对高速公路交通事故故障树模型进行自顶上事件至基本事件的定量分析，得到高速公路交通事故发生的主要原因链；步骤五、对高速公路交通事故故障树模型进行自基本事件至顶上事件的定量分析，得到驾驶员、车辆、道路、交通环境四个因素在交通事故发生中占的比例。2.根据权利要求1所述一种基于故障树模型的高速公路交通事故成因分析方法，其特征在于：所述步骤一中收集并分类整理交通事故数据；具体过程为：收集高速公路交通事故数据，交通事故数据总量至少300起；将收集的高速公路交通事故数据进行筛选，剔除机动车与行人之间的事故，仅分析机动车之间的事故，然后对高速公路交通事故按照驾驶员、车辆、道路、环境四个方面进行分类整理，统计各方面类别属性信息及对应事故数。3.根据权利要求2所述一种基于故障树模型的高速公路交通事故成因分析方法，其特征在于：所述步骤二中根据步骤一的交通事故数据信息，建立高速公路交通事故故障树模型；具体过程为：对步骤一的交通事故数据提取交通事故原因信息，将高速公路交通事故作为顶上事件，驾驶员因素、车辆因素、道路因素和交通环境因素四方面因素作为中间事件，具体的交通事故原因作为基本事件，构建高速公路交通事故故障树模型。4.根据权利要求3所述一种基于故障树模型的高速公路交通事故成因分析方法，其特征在于：所述高速公路交通事故故障树模型道路因素中包括不良线形因素，对于平原区高速公路，不良线形因素为小半径平曲线路段、陡坡路段和弯坡组合路段；具体划分标准为：当平原区高速公路圆曲线半径＞1000m，坡度≤-3％或坡度≥3％，平原区高速公路线形为陡坡路段；当平原区高速公路圆曲线半径≤1000m，-3％＜坡度＜3％，平原区高速公路线形为小半径平曲线路段；当平原区高速公路圆曲线半径≤1000m，坡度≤-3％或坡度≥3％，平原区高速公路线形为弯坡组合路段；对于山区高速公路，不良线形因素为小半径平曲线路段、陡坡路段、弯坡组合路段和长大下坡坡底路段；具体划分标准为：当山区高速公路圆曲线半径＞1000m，坡度≤-3％或坡度≥3％，山区高速公路线形为陡坡路段；当山区高速公路圆曲线半径≤1000m，-3％＜坡度＜3％，山区高速公路线形为小半径平曲线路段；当山区高速公路圆曲线半径≤1000m，坡度≤-3％或坡度≥3％，山区高速公路线形为弯坡组合路段；当高速公路平均纵坡在3％以上、连续下坡坡长大于5km，山区高速公路线形为长大下坡路段。5.根据权利要求4所述一种基于故障树模型的高速公路交通事故成因分析方法，其特征在于：所述步骤三中对高速公路交通事故故障树模型进行定性分析，求解最小割集，确定顶上事件所有的事故链；具体过程为：列出高速公路交通事故故障树模型的结构函数：假设高速公路交通事故故障树有n个相互独立的基本事件，Xi为第i个基本事件，Yi是Xi状态变量，仅取1值或0值，分别表示基本事件Xi发生或不发生；若取尽所有基本事件的所有状态Yi，则含有n个相互独立的基本事件的高速公路交通事故故障树模型的结构函...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥海，崔洪海，柳昕汝，焦明伟，朴忠源，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，吉林省交通规划设计院，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23