第九章 交通事故预测
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第九章 交通事故预测
引言
交通事故是随机事件，它不仅受到道路交通系统 中各要素状态的制约，还受到社会、自然的各种 偶然因素的影响。 事故偶然性的表象是受内部规律支配的，越来越 多的研究也表明，这种内在规律是客观存在的。 这种规律性，揭示了交通事故相关要素之间的必 然联系，使交通事故预测成为可能。
第三阶段：进行预测并对预测结果进行评价。
(6)利用模型进行预测
根据预测期间资料，对事故预测
(7)预测结果评价
由预测模型得到的预测结果并不一定与交通发展的实 际结果相符。这与所建模型对实际情况的拟合程度、 模型误差等多种因素有关。
模型评价常用方法：
（1）根据经验检查、判断预测结果的合理性和真实性， 并对预测结果加以修正； （2）采用多种方法进行预测，经过比较或综合，确定 出最佳预测结果； （3）通过对政策、重大事件及突变因素对交通事故产 生影响分析，对预测结果进行合理修正；
是指预测模型随着时间的推移，根据最新的信息，需 要反复修改。特别是交通事故正处于不稳定的时期， 更需要反复推测。 一般而言，事故初次预测要严格按照全部预测程序进 行，以后的各次预测，只是对初步预测进行修改或补 充。
wk.baidu.com
（3）预测的组合性
交通事故预测的组合特点是指建立多个预测模型，或 者使用多种预测技术组合，建立一个组合模型进行预 测。 使用组合预测技术其目的是保证预测方法尽可能灵活， 避免片面性；使预测模型能适应时间序列变化。
（5）系统性原则
交通系统作为社会的一个子系统，其发展变化必然受到整 个社会系统的发展变化的影响。 交通事故预测不仅要考虑到其自身发展变化，还要考虑到 社会其他子系统的发展变化的影响。这就是系统性原则。 系统性原则要求预测者要系统的考虑其他子系统的发展变 化对交通系统的影响，并多角度预测交通问题；充分考虑 未来交通或其影响因素可能出现的新变化，根据实际情况 的变化及时对预测结果进行调整。
2 － 3
1953年 、1970年，史密德进行了两次验算，在公式形式和 参数取值都不变的情况下，计算值与实际值吻合得非常 好。 大量研究表明，直到20世纪70年代中期，这一公式与绝大 多数国家的实际情况都是基本相符的。 然而，自20世纪80年代之后，史密德公式受到了新的挑战 由于世界范围的不懈努力，交通事故有了大幅度的下降， 这一公式的适用性已经动摇。
35
30
D/100,000 Population
25
20
15 2000年 2001年 2002年 理论值
10
5
0 100
200
300
400
500
600
700
800
（3）类推性原则
许多事物相互之间在发展变化上常有类似之处。 可以根据某一事物发展变化体现出的规律来预测相似 事物的未来发展变化情况，把先发展事物的表现过程 类推到后发展事物上去，并对后发展事物的前景做出 预测。类推原则在缺乏研究对象历史数据时常采用。 类推方法：局部推测整体、整体推测局部、相似事物 之间内推
现有的交通事故预测技术和方法很多都运用了连续性原则。 预测模型之所以能用于预测，就是认为模型所反映的这种 依赖关系和内在联系具有延续性。
（2）相关性原则
相关性原则是说任何交通事故因素的发展变化都不是 孤立的，都与其它一个或多个交通因素的发展变化相 互联系、相互影响的，这种发展变化过程中的相互联 系就是相关性。 相关性有多种表现形式，其中最主要的是因果关系 特点：原因在前，结果在后，并且原因和结果之间常 常具有近似函数关系的密切联系。这就为建立预测模 型进行定量预测提供了一个有效的理论依据。
AR AR0 D
AR D
AR0 ,
—事故率 —平曲线曲率 —参数
该结论表明，改变曲线半径可以提高安全．
Hauer结论：事故率与曲率大体成线性关系， Hauer结论：事故率与曲率大体成线性关系， 与半径成倒数关系
２）多元线性回归预测模型：
３）非线性回归预测模型：
第二节、交通事故预测程序
１、事故预测程序
交通事故预测一般分为三个阶段：
第一阶段：预测设计
确定预测目标 收集相关资料 资料整理 选择预测模型
（1）确定预测目标
预测是为决策服务的，要根据决策所提出的要求去确 定预测目标，并确定预测的具体内容、预测的期限、 搜集哪些资料和预测结果应满足哪些标准与精度。 只有明确预测目的，才能确定预测工作应该投入的费 用和时间，明确预测结果应该详尽到何种程度及其表 现方式。
（8）预测结果跟踪
对得到的实际数据进行跟踪，必要时对预测结果修正。 对预测模型进行修正，完善预测模型，便于模型推广 使用； 分析预测误差产生的原因，为其他预测积累经验。
第三节 事故预测技术和模型
１、交通事故预测技术
分为两种：定性预测技术和定量预测技术 定性预测技术
数据资料掌握不多，或需要短时间内做出预测的情 况下，运用专家的经验和判断能力，用逻辑思维方 法，把有关资料予以加工。对交通事故的发展趋势 和特点作出定性的描述。
3、 交通事故预测的特点
交通事故预测的特点主要有：
（1）预测的自负效应
交通事故预测属于警告性预测，它能引起社会、团体 及某些人的自适应相应，及时采取相应对策，从而对 预测结果施加影响。 根据交通事故的自负效应的特点，可用事故预测来唤 醒人们的交通安全意识，取得预防事故的效果。
（2）预测的反复性
1、交通事故预测的含义
对未来可能发生的事故作出估计和推测，它是 通过对交通事故的过去和现在状态的系统探讨， 并考虑其他相关因素的变化，分析未来事故的 危险程度和发展趋势，而作出对交通事故未来 状态描述的过程，以便能及早采取措施进行防 治。
2、交通事故预测的目的
掌握交通事故的未来状况，以便及时采取相应 的对策。 避免工作中的盲目性和被动性，有效的控制各 影响因素，达到减少交通事故的目的。 对现有道路或者改建、新建道路设计方案可能 导致的交通事故次数及严重程度和事故类型预 测，有助于工程人员道路设计。
（2）搜集预测资料
准确而适时的调查研究资料和统计资料是预测的基础， 应根据预测目标的具体要求，搜集预测所需要的各种 资料，这些资料包括： 预测对象（交通事故）本身发展的历史资料； 影响预测对象发展变化各种因素的历史资料； 形成以上这些资料的背景； 各种影响因素在未来期间内可能表现的状况；
（1）移动平均方法 （2）指数平滑方法 （3）趋势预测
2 、回归分析方法 3 、灰色预测方法
２、国内外交通事故预测模型
（1）、回归预测模型
一元线性回归预测模型 多元线性回归预测模型 非线性回归预测模型
1）一元线性回归预测模型
例 平曲线与安全关系
1999年 1999 年Hauer Hauer提出了事故率与平曲线曲率关系： 提出了事故率与平曲线曲率关系：
６、预测的意义
预测是科学决策的重要前提。 做好交通事故预测工作，对提高交通安全管理工作水 平具有重要的意义。
6、交通安全预测原则（补充内容）
（1）、连续性原则
连续性原则是指任何一种交通因素的发展都带有一定的延 续性，没有一种交通因素的发展与其过去的行为没有联系。 过去的行为不仅影响到现在，还会影响到未来。这就是连 续性原则。 交通事故也是多种因素造成的，只要影响因素没有发生大 的变化，这种连续性就会持续存在。
例：美国双车道、四车道公路事故预测模型 １９９９年Council １９９９年 Council 和Stewart Stewart建立模型： 建立模型：
事故次数 / Km 长度 exp( 0 ) ADT 1 exp( 2路肩宽度） exp( 3路面宽度）
1 3 0 2
地区 北卡罗 纳 华盛顿 密执安 加利福 尼亚
道路类型 双车道 四车道隔离 双车道 四车道隔离 双车道 四车道隔离 双车道 四车道隔离 四车道无隔离
0
-2.9915 -4.6914 -6.2152 -4.5387 -8.1823 -9.2548 -3.0188 -8.9871 -8.7176
1
0.6725 0.7615 0.9669 0.6355 1.1758 1.0644 0.9048 1.0707 1.1213
应用相关性原则注意三个问题：
1）需要了解交通因素之间是否具有相关性。不具备相 关性或相关性不大，是难以建立相关模型的； 2）因果关系的假设来自于问题本身，不是来自于统计 分析； 3）这种相关性在交通预测期间是否会发生较大的变化。 在一定的条件下，交通因素间的相关程度可能发生变 化，如果相关程度变得较弱，会使应用历史资料建立 的预测模型失效。
D 0.0003(V P 2 )1/ 3
式中，D：目标年(以30天计)交通事故死亡人数； V：目标年机动车保有量； P：目标年人口数 推论1 推论2
1 3
十万人口事故死 亡率与机动化水 平成正比，万车 死亡率与机动化 水平成反比
D V 0.0003 ( ) P P
D V 0.0003 ( ) V P
定性预测技术：
专家会议法 德尔菲法（专家调查法）
（1）专家会议法
汇总参会专家的意见和观点。 例如，根据世界各国道路交通事故发展的历史，推 断我国将来交通事故仍然很严峻，并保持居高不下 的局面。 缺点：易受个别权威人士的意见影响。
（2）德尔菲法（专家调查法）
定量预测技术
1 、时间序列方法
（3）选择预测技术
预测技术和方法的选择往往受到收集到的资料和数据 的左右。要根据预测目标的要求和所掌握的资料，按 照经济、方便、高效的原则合理选择预测技术和预测 方法。
第二阶段：建立预测模型 (4) 建立预测模型
模型参数估计 模型诊断
(5)模型评价
模型是根据历史资料得出的，反映的是交通事故发展 的历史规律。 应对得到的预测模型分析、研究、评价其是否能够应 用于预测。 如果认为交通事故发展不符合模型预测结果，则应舍 弃模型，重新建立预测模型。只有确认模型能应用于 预测，才能利用它进行预测。
（4）概率原则
概率原则就是在给出预测值的同时还要给出预测区间与预 测对象发生在该区间的置信度（概率）。由于受到各种随 机因素干扰，这使得预测工作具有一定难度。如果在这种 情况下，仅仅给出预测值，没有对预测区间和预测置信度 进行分析，决策者难对预测结果形成正确的判断，造成决 策困难。 概率原则常用于定量预测中，特别是对于具有不确定性预 测结果的情况较适用。
2
-0.123 -0.2877 -0.4541 -0.2949 -0.2339 -0.3419
3
-0.1506
-0.4167
结论： 双车道公路
北卡罗莱纳州数据表明，加宽1米路宽，可减少15% 的事故 加利福尼亚州则可减少41%的事故
多车道公路研究较少。
Smeed模型 (1949)（非线性回归预测模型）
4、交通事故预测的分类
按预测范围：
宏观预测 微观预测
按预测结果：
定性预测 定量预测
５、预测的作用
1）预测交通事故的发展趋势，为制定预防交通对策和 交通安全宣传教育提供依据； 2）预测交通事故的变化特点，为制定针对性预防措施 和交通法规提供依据； 3）预测交通事故近期状态特征，为制定合理的交通安 全管理目标提供依据； 4）预测控制条件下的交通事故状态，对交通安全措施 的可行性和实施效果进行合理评价。
应用类推原则首要的条件是事物之间的发展变化具有类 似性，否则就不能类推。 当由局部去类推整体时，应注意局部的特征是否能够代 表、反映整体特征，是否具有代表性。因为在任何整体 中都可能存在与整体相异的局部，或某些特征与整体特 征差别较大的局部。用这些不具代表性的局部类推整体， 就会出现较大误差，甚至得到完全相反的结论。 事物之间的相似性并不是完全意义上的“等同 事物之间的相似性并不是完全意义上的“ 等同” ”，利用 类推原则时既要看到与预测对象相同的部分，也要看到 预测对象独特的一面。
引言
交通事故是随机事件，它不仅受到道路交通系统 中各要素状态的制约，还受到社会、自然的各种 偶然因素的影响。 事故偶然性的表象是受内部规律支配的，越来越 多的研究也表明，这种内在规律是客观存在的。 这种规律性，揭示了交通事故相关要素之间的必 然联系，使交通事故预测成为可能。
第三阶段：进行预测并对预测结果进行评价。
(6)利用模型进行预测
根据预测期间资料，对事故预测
(7)预测结果评价
由预测模型得到的预测结果并不一定与交通发展的实 际结果相符。这与所建模型对实际情况的拟合程度、 模型误差等多种因素有关。
模型评价常用方法：
（1）根据经验检查、判断预测结果的合理性和真实性， 并对预测结果加以修正； （2）采用多种方法进行预测，经过比较或综合，确定 出最佳预测结果； （3）通过对政策、重大事件及突变因素对交通事故产 生影响分析，对预测结果进行合理修正；
是指预测模型随着时间的推移，根据最新的信息，需 要反复修改。特别是交通事故正处于不稳定的时期， 更需要反复推测。 一般而言，事故初次预测要严格按照全部预测程序进 行，以后的各次预测，只是对初步预测进行修改或补 充。
wk.baidu.com
（3）预测的组合性
交通事故预测的组合特点是指建立多个预测模型，或 者使用多种预测技术组合，建立一个组合模型进行预 测。 使用组合预测技术其目的是保证预测方法尽可能灵活， 避免片面性；使预测模型能适应时间序列变化。
（5）系统性原则
交通系统作为社会的一个子系统，其发展变化必然受到整 个社会系统的发展变化的影响。 交通事故预测不仅要考虑到其自身发展变化，还要考虑到 社会其他子系统的发展变化的影响。这就是系统性原则。 系统性原则要求预测者要系统的考虑其他子系统的发展变 化对交通系统的影响，并多角度预测交通问题；充分考虑 未来交通或其影响因素可能出现的新变化，根据实际情况 的变化及时对预测结果进行调整。
2 － 3
1953年 、1970年，史密德进行了两次验算，在公式形式和 参数取值都不变的情况下，计算值与实际值吻合得非常 好。 大量研究表明，直到20世纪70年代中期，这一公式与绝大 多数国家的实际情况都是基本相符的。 然而，自20世纪80年代之后，史密德公式受到了新的挑战 由于世界范围的不懈努力，交通事故有了大幅度的下降， 这一公式的适用性已经动摇。
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D/100,000 Population
25
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15 2000年 2001年 2002年 理论值
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0 100
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300
400
500
600
700
800
（3）类推性原则
许多事物相互之间在发展变化上常有类似之处。 可以根据某一事物发展变化体现出的规律来预测相似 事物的未来发展变化情况，把先发展事物的表现过程 类推到后发展事物上去，并对后发展事物的前景做出 预测。类推原则在缺乏研究对象历史数据时常采用。 类推方法：局部推测整体、整体推测局部、相似事物 之间内推
现有的交通事故预测技术和方法很多都运用了连续性原则。 预测模型之所以能用于预测，就是认为模型所反映的这种 依赖关系和内在联系具有延续性。
（2）相关性原则
相关性原则是说任何交通事故因素的发展变化都不是 孤立的，都与其它一个或多个交通因素的发展变化相 互联系、相互影响的，这种发展变化过程中的相互联 系就是相关性。 相关性有多种表现形式，其中最主要的是因果关系 特点：原因在前，结果在后，并且原因和结果之间常 常具有近似函数关系的密切联系。这就为建立预测模 型进行定量预测提供了一个有效的理论依据。
AR AR0 D
AR D
AR0 ,
—事故率 —平曲线曲率 —参数
该结论表明，改变曲线半径可以提高安全．
Hauer结论：事故率与曲率大体成线性关系， Hauer结论：事故率与曲率大体成线性关系， 与半径成倒数关系
２）多元线性回归预测模型：
３）非线性回归预测模型：
第二节、交通事故预测程序
１、事故预测程序
交通事故预测一般分为三个阶段：
第一阶段：预测设计
确定预测目标 收集相关资料 资料整理 选择预测模型
（1）确定预测目标
预测是为决策服务的，要根据决策所提出的要求去确 定预测目标，并确定预测的具体内容、预测的期限、 搜集哪些资料和预测结果应满足哪些标准与精度。 只有明确预测目的，才能确定预测工作应该投入的费 用和时间，明确预测结果应该详尽到何种程度及其表 现方式。
（8）预测结果跟踪
对得到的实际数据进行跟踪，必要时对预测结果修正。 对预测模型进行修正，完善预测模型，便于模型推广 使用； 分析预测误差产生的原因，为其他预测积累经验。
第三节 事故预测技术和模型
１、交通事故预测技术
分为两种：定性预测技术和定量预测技术 定性预测技术
数据资料掌握不多，或需要短时间内做出预测的情 况下，运用专家的经验和判断能力，用逻辑思维方 法，把有关资料予以加工。对交通事故的发展趋势 和特点作出定性的描述。
3、 交通事故预测的特点
交通事故预测的特点主要有：
（1）预测的自负效应
交通事故预测属于警告性预测，它能引起社会、团体 及某些人的自适应相应，及时采取相应对策，从而对 预测结果施加影响。 根据交通事故的自负效应的特点，可用事故预测来唤 醒人们的交通安全意识，取得预防事故的效果。
（2）预测的反复性
1、交通事故预测的含义
对未来可能发生的事故作出估计和推测，它是 通过对交通事故的过去和现在状态的系统探讨， 并考虑其他相关因素的变化，分析未来事故的 危险程度和发展趋势，而作出对交通事故未来 状态描述的过程，以便能及早采取措施进行防 治。
2、交通事故预测的目的
掌握交通事故的未来状况，以便及时采取相应 的对策。 避免工作中的盲目性和被动性，有效的控制各 影响因素，达到减少交通事故的目的。 对现有道路或者改建、新建道路设计方案可能 导致的交通事故次数及严重程度和事故类型预 测，有助于工程人员道路设计。
（2）搜集预测资料
准确而适时的调查研究资料和统计资料是预测的基础， 应根据预测目标的具体要求，搜集预测所需要的各种 资料，这些资料包括： 预测对象（交通事故）本身发展的历史资料； 影响预测对象发展变化各种因素的历史资料； 形成以上这些资料的背景； 各种影响因素在未来期间内可能表现的状况；
（1）移动平均方法 （2）指数平滑方法 （3）趋势预测
2 、回归分析方法 3 、灰色预测方法
２、国内外交通事故预测模型
（1）、回归预测模型
一元线性回归预测模型 多元线性回归预测模型 非线性回归预测模型
1）一元线性回归预测模型
例 平曲线与安全关系
1999年 1999 年Hauer Hauer提出了事故率与平曲线曲率关系： 提出了事故率与平曲线曲率关系：
６、预测的意义
预测是科学决策的重要前提。 做好交通事故预测工作，对提高交通安全管理工作水 平具有重要的意义。
6、交通安全预测原则（补充内容）
（1）、连续性原则
连续性原则是指任何一种交通因素的发展都带有一定的延 续性，没有一种交通因素的发展与其过去的行为没有联系。 过去的行为不仅影响到现在，还会影响到未来。这就是连 续性原则。 交通事故也是多种因素造成的，只要影响因素没有发生大 的变化，这种连续性就会持续存在。
例：美国双车道、四车道公路事故预测模型 １９９９年Council １９９９年 Council 和Stewart Stewart建立模型： 建立模型：
事故次数 / Km 长度 exp( 0 ) ADT 1 exp( 2路肩宽度） exp( 3路面宽度）
1 3 0 2
地区 北卡罗 纳 华盛顿 密执安 加利福 尼亚
道路类型 双车道 四车道隔离 双车道 四车道隔离 双车道 四车道隔离 双车道 四车道隔离 四车道无隔离
0
-2.9915 -4.6914 -6.2152 -4.5387 -8.1823 -9.2548 -3.0188 -8.9871 -8.7176
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0.6725 0.7615 0.9669 0.6355 1.1758 1.0644 0.9048 1.0707 1.1213
应用相关性原则注意三个问题：
1）需要了解交通因素之间是否具有相关性。不具备相 关性或相关性不大，是难以建立相关模型的； 2）因果关系的假设来自于问题本身，不是来自于统计 分析； 3）这种相关性在交通预测期间是否会发生较大的变化。 在一定的条件下，交通因素间的相关程度可能发生变 化，如果相关程度变得较弱，会使应用历史资料建立 的预测模型失效。
D 0.0003(V P 2 )1/ 3
式中，D：目标年(以30天计)交通事故死亡人数； V：目标年机动车保有量； P：目标年人口数 推论1 推论2
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十万人口事故死 亡率与机动化水 平成正比，万车 死亡率与机动化 水平成反比
D V 0.0003 ( ) P P
D V 0.0003 ( ) V P
定性预测技术：
专家会议法 德尔菲法（专家调查法）
（1）专家会议法
汇总参会专家的意见和观点。 例如，根据世界各国道路交通事故发展的历史，推 断我国将来交通事故仍然很严峻，并保持居高不下 的局面。 缺点：易受个别权威人士的意见影响。
（2）德尔菲法（专家调查法）
定量预测技术
1 、时间序列方法
（3）选择预测技术
预测技术和方法的选择往往受到收集到的资料和数据 的左右。要根据预测目标的要求和所掌握的资料，按 照经济、方便、高效的原则合理选择预测技术和预测 方法。
第二阶段：建立预测模型 (4) 建立预测模型
模型参数估计 模型诊断
(5)模型评价
模型是根据历史资料得出的，反映的是交通事故发展 的历史规律。 应对得到的预测模型分析、研究、评价其是否能够应 用于预测。 如果认为交通事故发展不符合模型预测结果，则应舍 弃模型，重新建立预测模型。只有确认模型能应用于 预测，才能利用它进行预测。
（4）概率原则
概率原则就是在给出预测值的同时还要给出预测区间与预 测对象发生在该区间的置信度（概率）。由于受到各种随 机因素干扰，这使得预测工作具有一定难度。如果在这种 情况下，仅仅给出预测值，没有对预测区间和预测置信度 进行分析，决策者难对预测结果形成正确的判断，造成决 策困难。 概率原则常用于定量预测中，特别是对于具有不确定性预 测结果的情况较适用。
2
-0.123 -0.2877 -0.4541 -0.2949 -0.2339 -0.3419
3
-0.1506
-0.4167
结论： 双车道公路
北卡罗莱纳州数据表明，加宽1米路宽，可减少15% 的事故 加利福尼亚州则可减少41%的事故
多车道公路研究较少。
Smeed模型 (1949)（非线性回归预测模型）
4、交通事故预测的分类
按预测范围：
宏观预测 微观预测
按预测结果：
定性预测 定量预测
５、预测的作用
1）预测交通事故的发展趋势，为制定预防交通对策和 交通安全宣传教育提供依据； 2）预测交通事故的变化特点，为制定针对性预防措施 和交通法规提供依据； 3）预测交通事故近期状态特征，为制定合理的交通安 全管理目标提供依据； 4）预测控制条件下的交通事故状态，对交通安全措施 的可行性和实施效果进行合理评价。
应用类推原则首要的条件是事物之间的发展变化具有类 似性，否则就不能类推。 当由局部去类推整体时，应注意局部的特征是否能够代 表、反映整体特征，是否具有代表性。因为在任何整体 中都可能存在与整体相异的局部，或某些特征与整体特 征差别较大的局部。用这些不具代表性的局部类推整体， 就会出现较大误差，甚至得到完全相反的结论。 事物之间的相似性并不是完全意义上的“等同 事物之间的相似性并不是完全意义上的“ 等同” ”，利用 类推原则时既要看到与预测对象相同的部分，也要看到 预测对象独特的一面。