بررسی روش‌های مدل سازی و نتایج تحقیقات افراد مختلف در زمینه فرکانس و شدت تصادفات در راه‌های شیبدار

مرگ و میر در تصادفات جاده‌ای و خسارت به املاک و دارایی‌ها از مشکلات حمل و نقلی است که اقتصاد تمام کشورها را تحت تاثیر قرار می‌دهد. وایومینگ آمریکا، به دلیل وجود سرازیری‌های متعدد، بیشتری تعداد تصادفات کامیون‌ها را دارد. بررسی روند و علل تصادفات به مدل‌ها و توزیع‌های احتمالاتی مختلفی نیاز دارد که در این مقاله به توضیح موردی این روش‌ها اشاره شده است.

تصادفات جاده‌ای، هر ساله جراحات و خسارات مالی بزرگی بر اقتصاد خیلی از کشورها وارد می‌کند. ابتدا کمی با آمار و ارقام این تصادفات آشنا می‌شویم. به طور متوسط ​​روزانه 3300 نفر و سالانه حدود 1.2 میلیون نفر در سراسر جهان در تصادفات جاده‌ای جان خود را از دست می‌دهند. به گفته سازمان جهانی بهداشت (WHO) تصادفات جاده‌ای منجر به جراحت و معلولیت 20 تا 50 میلیون نفر می‌شود. بر اساس گزارش مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌های آمریکا (CDC)، تلفات جاده‌ای در ایالات متحده یکی از مهم‌ترین علل مرگ و میر است. در سال 2015، در مجموع 22441 راننده و مسافر در تصادفات وسایل نقلیه موتوری در ایالات متحده جان خود را از دست دادند. طبق گزارش اداره ایمنی خودروهای فدرال 3598 تصادف مرگبار شامل حداقل یک کامیون بزرگ و 667 مرگ سرنشین کامیون بزرگ (هم راننده و هم سرنشین) رخ داده است.

وایومینگ یکی از بالاترین میزان مرگ و میر در بزرگراه‌ها در کشور و نرخ تصادفات مربوط به کامیون در ایالات متحده را دارد. در سال 2014، این ایالت از نظر نرخ تصادف کامیون های بزرگ رتبه اول را به خود اختصاص داد. این نرخ بالای تصادف کامیون و مرگ و میر ناشی از بسیاری عوامل کلیدی است که از جمله آن‌ها می‌توان به شرایط چالش‌برانگیز رانندگی در زمین‌های کوهستانی که مشخصه این ایالت است و شرایط آب و هوایی نامطلوب در چنین مکان‌هایی اشاره کرد.

دپارتمان حمل و نقل ایالت وایومینگ چندین پروژه بهبود ایمنی را برای کاهش تصادفات کامیون در گردنه‌های کوهستانی انجام داده است که شامل بازسازی بخش‌ها، نصب علائم هشدار دهنده کاهش شیب، نصب سیستم‌های شبکه کابل کشی و غیره است. با این حال، تصادفات کامیون ها هنوز از مشکلات ایمنی حمل و نقلی این ایالت است. مطالعه عوامل مرتبط با سقوط کامیون در جاده‌های کوهستانی بسیار حائز اهمیت است. چندین مطالعه وجود دارد که تاثیرات متغیرهای هندسی را بررسی کرده‌اند که منجر به بهبود ایمنی با توجه به طراحی هندسی شده است. به عنوان مثال، Karlaftis و Golias، 2002، Venkataraman و همکاران، 2014.

در این متن عوامل زمینه ساز و موثر در تعداد و شدت تصادفات کامیون‌ها بررسی شده است. این امر با مطالعه اختصاصی بر روی سرازیری‌ها انجام شده است. هدف این مقاله ارائه بینش درخصوصیات جاده‌ها و ارائه توصیه‌های کمک کننده برای کاهش تصادف است.

عامل‌های راننده، وسیله نقلیه و محیط، هر کدام با درصدهای متفاوتی باعث ایجاد تصادفات ترافیکی می‌شوند. راننده (94٪)، وسیله نقلیه (5٪) و محیط (1٪). همچنین مطالعات متعددی نشان داده‌اند که ویژگی‌های هندسی جاده بر توانایی دیدن و مشاهده رانندگان در شرایط محیطی و در نتیجه بر رفتار رانندگی آن‌ها تأثیر می‌گذارد. بنابراین در نظر گرفتن تأثیر متغیرهای هندسی بر فرکانس و شدت تصادفات ضروری است.

رویکردهای روش‌شناختی مختلفی برای درک روابط بین تصادفات و عوامل تصادف در ادبیات فنی وجود دارد. روش‌های غالب، مدل‌های پواسون و دوجمله‌ای منفی هستند که معمولاً برای پیش‌بینی فرکانس‌های تصادف به کار می‌روند.

مسلماً مدل رگرسیون پواسون نسبت به مدل رگرسیون خطی برتری دارد. استفاده از مدل‌سازی رگرسیون خطی در تجزیه و تحلیل داده‌های تصادف محدودیت‌های استفاده زیادی دارد و به همین دلیل استقاده نمی‌شود. از ایرادات مدل پواسون برابر شدن میانگین با واریانس است در حالی که این پدیده به سختی در داده‌های اصلی تصادف مشاهده می‌شود. در بیشتر داده‌ها، واریانس فرکانس تصادف از میانگین بیشتر است. همچنین استدلال شده است که استفاده از مدل پواسون ممکن است واریانس ضرایب برآورد شده را دست کم بگیرد.

۱- Miao و Lum در تلاشی برای محدود کردن اثرات پراکندگی بیش از حد در مدل پیش‌بینی خود، محدودیت پواسون میانگین برابر واریانس را با استفاده از پارامتر پراکندگی Wedderburn کاهش دادند. نتایج نشان داد که استفاده از مدل پواسون با داده‌های پراکنده منجر به استنتاج‌های اشتباه از نظر احتمال خرابی می‌شود، زیرا این مدل ممکن است احتمال وقوع را بیش از حد یا کمتر برآورد کند.

مدل دو جمله‌ای منفی که بسط مدل پواسون است، به دلیل توانایی آن در مدیریت داده‌های پراکنده و سایر مسائل آماری مربوط به داده‌های خرابی، به عنوان جایگزینی برای مدل پواسون پیشنهاد شده است. این احتمالاً متداول‌ترین مدل مورد استفاده در مدل‌سازی فرکانس تصادف است.

میائو عملکرد مدل‌های رگرسیون پواسون و دوجمله‌ای منفی را با بررسی رابطه بین تصادفات کامیون و ویژگی‌های هندسی بخش‌های جاده ارزیابی کرد. این مطالعه نشان داد که درجه شیب، میانگین سالانه ترافیک روزانه AADT، درصد کامیون‌ها، انحنای افقی و متغیرهای ساختگی سالانه، که تغییرات سال به سال در تصادفات کامیون را به حساب می‌آورند، همگی تأثیر قابل‌توجهی بر تصادفات کامیون‌ها دارند. این مطالعه به این نتیجه رسید که با استفاده از روش حداکثر احتمال، هر مدل تخمین پارامترهای ثابتی دارند. با این حال، مطالعه به این نتیجه رسید که مدل دوجمله‌ای منفی در تخمین فراوانی بخش‌های جاده‌ای با درگیری تصادف کامیون بهتر عمل می‌کند.

۲- Shankar و Mannering از پواسون و توزیع دوجمله‌ای منفی برای مطالعه تأثیرات عوامل هندسی راه و عوامل محیطی بر فرکانس تصادفات در روستایی در ایالت واشنگتن استفاده کردند. این دو فرکانس انواع خاصی از تصادفات (واژگونی، برخورد با اشیاء ثابت، برخورد با وسایل نقلیه پارک شده، و تصادفات در یک جهت) را مدل سازی کردند. آن‌ها استدلال کردند که بررسی جداگانه انواع خرابی‌ها با رگرسیون، اطلاعات ارزشمندی را ارائه می‌دهد.

۳- پژوهش دیگری که توسط Milton و  Mannering انجام شد، مدل‌های پیش‌بینی تصادف را با استفاده از داده‌های شریان‌های اصلی در ایالت واشنگتن توسعه دادند. برای ارزیابی اثرات متغیرهای هندسی بر فرکانس تصادف از مدل دوجمله ای منفی استفاده شد. ترافیک و چندین متغیر هندسی در مدل های مختلف توسعه یافته گنجانده شد. نویسندگان پیشنهاد کردند که ابزار رگرسیون دو جمله ای منفی، یک ابزار پیش بینی کننده قدرتمند است که باید در مطالعات آینده مورد استفاده قرار گیرد.

۴- Poch و Mannering مدل‌های دوجمله‌ای منفی فرکانس‌های تصادف در تقاطع‌ها را از 63 تقاطع در Bellevue، در ایالت واشنگتن تخمین زدند. برای شناسایی بهتر ترافیک و عناصر هندسی که فرکانس تصادف در تقاطع‌ها را تعیین می‌کنند، مدل‌های جداگانه‌ای برای انواع خرابی تصادفات از جمله تصادف کل، انتهای عقب، زاویه و تصادفات در نزدیکی گردش‌ها ایجاد شد.

۵- Dong و همکاران مطالعه‌ای را برای شناسایی تأثیر ویژگی‌های مختلف طراحی هندسی جاده بر فرکانس تصادف کامیون انجام دادند. این عوامل در انواع مختلف خودروهای برخوردی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که ترافیک، درصد کامیون، طول بخش راه و محدودیت سرعت برخی از عواملی هستند که نوع برخورد بر تصادفات کامیون تأثیر می‌گذارند.

۶- Agbelie عوامل مؤثر در فرکانس تصادف و شدت آسیب را با استفاده از مدل های دو جمله ای و چند جمله‌ای منفی با پارامترهای تصادفی بررسی کرد. این مطالعه نشان داد که افزایش تعداد کامیون‌های ترکیبی با کاهش تعداد تصادف مرتبط است. با این حال، حضور کامیون های ترکیبی شدت تصادف را پس از وقوع تصادف افزایش داد. همچنین شیب های عمودی بیشتر از 5٪، زمین غلتشی، عرض راه و افزایش شهرنشینی احتمال شدت آسیب تصادف را افزایش می‌دهند در حالی که وجود علائم توقف، و عرض‌های میانه وسیع‌تر اثرات معکوس داشتند.

۷- Fitzsimmons و همکاران تصادفات کامیون‌های بزرگ را در پیچ‌های افقی در بزرگراه‌های روستایی دو خطه در کانزاس با استفاده از تحلیل نسبت شانس ارزیابی کردند. آن‌ها دریافتند که تفاوت‌های قابل توجهی بین تصادفات یک و چند وسیله نقلیه و کامیون وجود دارد.

در این مقاله به کمک روش‌های مدلسازی رگرسیون پواسون، عوامل موثر بر فرکانس تصادفات در سرازیری های ایالت وایومینگ بررسی شد. هدف تحقیق ارزیابی عوامل هندسی مربوط به کاهش شدت و فرکانس تصادف کامیون در جاده‌های گذر کوهستانی در وایومینگ است.

شناسایی عوامل مؤثر در کاهش فرکانس تصادف برای رسیدگی به نرخ بالای تصادف کامیون در ایالت وایومینگ مورد نیاز است. از آنجایی که هیچ مطالعه ای در مورد ارزیابی متغیرهای هندسی کمک کننده، به ویژه در مورد سرازیری ها، انجام نشده است، این مطالعه به سیاست گذاران و طراحان برای اتخاذ استراتژی های مناسب برای کاهش تصادفات کمک می‌کند. نتایج نشان داد که برخی از متغیرها مانند طول بخش راه سرازیری، عرض شانه و میانگین سالانه ترافیک روزانه ADTT دارای ضرایب مثبت هستند که نشان می‌دهد این عوامل با افزایش دفعات تصادف درسرازیری‌ها و گردنه‌های کوهستانی مرتبط هستند. با این حال عوامل دیگری برای کاهش شدت تصادف کامیون از جمله طول منحنی افقی و تعداد نقاط دسترسی نیز یافت شدند.

منابع:

• https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095756418305579