氣象敏感因子對貴州交通事故嚴重性的影響

杜正靜，蘇靜文，夏曉玲，尚媛媛，裴興云

(貴州省氣象服務中心，貴州 貴陽 550002)

氣象敏感因子對貴州交通事故嚴重性的影響

杜正靜，蘇靜文，夏曉玲，尚媛媛，裴興云

(貴州省氣象服務中心，貴州 貴陽 550002)

通過向交通管理行業(yè)各生產環(huán)節(jié)的專家進行調查評估，得出了各氣象因子的敏感性分析，并針對主要致災因子發(fā)生時提出相應的行車建議。為驗證評估結果，以貴州省高速公路近幾年的交通事故數(shù)據(jù)和事故發(fā)生時對應的氣象數(shù)據(jù)為基礎，統(tǒng)計了各等級事故發(fā)生時的天氣現(xiàn)象、能見度、氣溫、地面溫度、濕度、舒適度等，分析各等級事故發(fā)生的時間規(guī)律，相對應氣象條件的分布規(guī)律、特點及成因，總結出影響交通事故嚴重性的主要因素。結果表明，貴州交通事故的發(fā)生有季節(jié)性和日變化，在冬季和下午更易出現(xiàn)交通事故；天氣現(xiàn)象對交通事故的發(fā)生頻率和事故等級影響較顯著，霧、雪、雨在貴州交通事故中影響排序依次降低；能見度越低，出現(xiàn)交通事故的概率越大，事故也越嚴重；氣溫對交通事故的響應在冬夏季節(jié)更清晰，冬(夏)季氣溫越低(高)越易導致嚴重交通事故的發(fā)生；冬季舒適度指數(shù)越低時，事故等級越高，其余季節(jié)不顯著。

氣象敏感因子；交通事故嚴重性；貴州省

1 引言

隨著高速公路交通運輸快速發(fā)展，2016年12月貴州省高速公路里程達5 433 km。由于地處云貴高原東側，特殊的地理位置和地形地貌造就了特殊的天氣氣候，大霧、道路積冰、高溫、強降水及其誘發(fā)的地質災害等主要交通氣象災害對貴州公路交通安全影響將愈來愈大，氣象條件對交通運輸業(yè)的威脅也日益突出。因此，針對交通氣象安全的研究正逐漸成為一個熱點。

過去的研究[1-3]表明，霧、雨、雪在交通行駛過程中，對能見度和車輛附著系數(shù)均有所影響。除了氣象條件，交通事故的發(fā)生受人體感官的影響也很明顯，天氣狀況對駕駛員行車過程中的判斷、反應等有較大影響[4]，交通事故的發(fā)生是人、車輛、道路、天氣等因素綜合作用的結果。因此，很多研究分析了影響交通安全的氣象條件。錢莉等[5]分析了甘肅烏鞘嶺高速公路路段多發(fā)交通事故的氣象條件，主要分析了天氣現(xiàn)象和氣象要素與公路交通事故的相關關系，寧貴財?shù)萚6]、劉保鋒等[7]分析了我國不利天氣條件下的交通事故特征，吉廷艷等[8]分析了影響貴州省交通安全的主要氣象因子特征。但是，氣象條件對發(fā)生的交通事故等級是否有顯著影響？影響的臨界值范圍是多大？氣象舒適度條件對駕駛員是否有影響等等的研究較少。因此，本文試圖從貴州省交通事故等級和氣象條件的關系入手，并得到相應的影響臨界值，以期得到更客觀、科學的數(shù)據(jù)來開展貴州省的交通氣象服務業(yè)務，進而降低交通事故的發(fā)生率和交通事故等級。

2 資料和方法

由于事故資料并不能完全反映氣象條件的影響，本文還對交通管理人員進行問卷調查，以獲取敏感性和致災閾值分析。通過對貴州省交通運輸廳、貴州省路網(wǎng)中心、貴州省高速公路管理局、貴州高速公路集團有限公司營運管理中心、貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司等單位共計81位交通從業(yè)人員進行調查統(tǒng)計，去除無效數(shù)據(jù)10份，共得到71份有效調查表，但其中部分調查內容仍存在無效現(xiàn)象。

為驗證專家評估的結果，本文利用包括2008年1月—2014年5月期間貴州省自動氣象站資料、貴州省公安廳交警總隊交通事故資料分析，以期得到較客觀的結果。分析中，事故資料包含經(jīng)濟損失、傷亡人數(shù)、事故發(fā)生時記錄的天空狀況和天氣現(xiàn)象(包含晴、陰、霧、雨、雪)、能見度及事故點里程數(shù)，共1 942起。因部分事故點無具體經(jīng)緯度信息，或無具體發(fā)生時間，故進行氣象條件分析僅用963例事故數(shù)據(jù)。

根據(jù)公安部關于《道路交通事故等級劃分標準》，將發(fā)生的交通事故分為輕微事故(Ⅰ級)、一般事故(Ⅱ級)、重大事故(Ⅲ級)、特大事故(Ⅳ級)等。交通事故統(tǒng)計資料中天空狀況和天氣現(xiàn)象則將晴、陰、雨、霧、雪等分別量化為0～4；按照能見度200 m以上、能見度100～200 m、能見度50～100 m、能見度50 m以下分別定義能見度強度為1，2，3，4級(見表1)。

表1 交通事故及氣象條件等級劃分Tab.1 Classification of traffic accidents and meteorological factors

在分析天氣現(xiàn)象對交通事故的影響時，由于交通事故等級是離散的隨機數(shù)，直接計算交通事故等級與天氣現(xiàn)象之間的相關系數(shù)較低。但是，通過統(tǒng)計貴州省逐日每3 h的天氣現(xiàn)象，將事故百分率除以各種天氣現(xiàn)象出現(xiàn)的百分率(見公式1)，得到晴、陰、雨、雪、霧等天氣現(xiàn)象下的事故頻數(shù)具有一定的分析價值。

(1)

其中s表示該類天氣現(xiàn)象出現(xiàn)時的事故數(shù)，ns為累計事故數(shù)，w表示事故出現(xiàn)時的天氣現(xiàn)象次數(shù)，nw為該天氣現(xiàn)象出現(xiàn)的累計次數(shù)。

3 專家評估分析

針對致災氣象因子的敏感性排序，圖2中數(shù)值越小敏感性越高。可以看出，在貴州，影響交通事故最顯著的氣象因子是影響路面摩擦力的凍雨、道路結冰、公路積雪，其次是影響駕駛員視程的短時強降雨、霧和霾、降雪，其余影響力較弱的依次是閃電雷暴、風力、日雨量、路面低溫、路面高溫，沙塵天氣、風向和日溫差對交通事故的影響最不明顯，這可能與貴州無沙塵、風力較小、日溫差不劇烈有關。

圖1 致災因子的敏感性排序Fig.1 Sensitivity ranking of factors causing disaster

從表2可以看出，大部分交通管理人員認為，災害性天氣下的車距均應控制在100 m以下。但對于災害性天氣致災的臨界值和控制車速則有差異。大部分(67.9%)交通管理人員認為霧和霾的致災臨界值為200 m，一半左右人員認為車速控制在60 km/h以下較妥。道路結冰對交通安全行駛影響較大，67.9%的管理人員認為，在道路結冰時車速應控制在60 km/h以下。關于降雪的致災臨界值分歧較大，分別有27.8%、33.3%、30.6%的人分別認為是小雪、中雪和大雪，同時，在時速的控制上40.8%、42.3%的管理人員認為是60 km/h和40 km/h。短時強降雨大部分認為小時雨量達到大雨以上時易致災，車速應控制在60 km/h較妥。大部分認為路面高溫的致災臨界值在50～54 ℃，路面高溫時車速控制在80 km/h以下較合適。

表2 氣象致災因子臨界值及控制車速車距Tab.2 The critical value of meteorological factors causing disasterand speed and spacing limit

4 影響因子分析

據(jù)統(tǒng)計，交通事故的發(fā)生有主觀因素，如醉駕、疲勞駕駛、超速駕駛、違規(guī)超車等，也有機械故障、能見度降低影響視線、雨雪天車輪抓地力下降造成打滑等客觀原因。這里僅分析氣象條件對交通事故的影響。

4.1 影響時間分析

從2008—2014年貴州交通事故的發(fā)生時間來看(見圖2)，冬季最容易發(fā)生交通事故，共發(fā)生約600起事故，從月份來看，冬季事故數(shù)較高，12、 2月均在200起左右，1月也接近200起；其次是夏季，夏季6—8月事故發(fā)生數(shù)呈逐漸上升趨勢，8月最高，達200起左右；秋季的事故數(shù)最低，發(fā)生事故共461起，與冬季相差約140起，其中秋季又以10月的事故數(shù)最低，共發(fā)生146起。在一天當中，交通事故有幾個高發(fā)點。一是05時(北京時，下同)、07時；二是從12—20時這一時段，交通事故數(shù)均在100起以上，其中16時這一時段達到一天中事故發(fā)生的頂峰，共約117起；最后一個高發(fā)時段是24時前后。可以看出，貴州省交通事故發(fā)生時間有較強的季節(jié)性和日變化特征。

圖2 貴州省交通事故時間分布(a：逐月，b：逐時)Fig.2 Time distribution of traffic accidents in Guizhou province (a: monthly, b: hourly)

4.2 天氣現(xiàn)象

從圖3可以看出，霧對交通事故的影響最大，其頻數(shù)為3.19，其余依次是雪(1.67)、雨(1.33)、晴天(1.06)、陰天(0.80)。針對不同的事故等級，各種天氣現(xiàn)象下均是Ⅱ級事故相對較多，但是在霧、雪天氣下，出現(xiàn)Ⅲ級的事故頻數(shù)相對較高，分別為0.69和0.35。而當事故等級為最高的Ⅳ級時，雪的影響更顯著，為0.17，高于雨(0.09)和霧(0.09)。可見，不管是交通事故數(shù)還是交通事故等級，天氣現(xiàn)象對其均有影響?？傮w而言，出現(xiàn)霧時對交通安全影響最顯著，不僅交通事故頻發(fā)，且交通事故的嚴重性更大。其余天氣現(xiàn)象中影響較大的依次為雪和雨。需要說明的是，由于事故統(tǒng)計資料中無是否凝凍(或結冰)，故該部分未進行詳細分析，僅以專家評估分析為主。

圖3 各種天氣條件下事故頻數(shù)分布Fig.3 Frequency distribution of accidents in different weather

4.3 能見度

利用交通事故時記錄的能見度等級和公式(1)計算的不同能見度下交通事故出現(xiàn)的頻數(shù)(見圖4)?？梢钥闯?，能見度越低，出現(xiàn)交通事故的概率越大，如當能見度低于50 m時，發(fā)生事故的頻數(shù)為84.23。具體到事故等級，仍然是Ⅱ級事故的發(fā)生率較高，當能見度為50 m以下時，Ⅱ級事故的頻數(shù)為61.42，其次為Ⅲ級，頻數(shù)為14.04，此時Ⅰ級和Ⅳ級事故相差不明顯，分別為5.26和3.51?？傊?，當能見度低于200 m時，發(fā)生交通事故的概率較大，而低于50 m時，則極易發(fā)生交通事故。

圖4 不同能見度下交通事故頻數(shù)Fig.4 Frequency of traffic accidents in different visibility

4.4 溫度

從交通事故等級的溫度箱形圖(見圖5)可以看出，溫度對交通事故的影響在四季各不相同。春季出現(xiàn)Ⅰ級事故時溫度中位數(shù)為18 ℃，Ⅱ、Ⅲ級事故時溫度中位數(shù)分別下降為16 ℃、14 ℃，Ⅳ級事故時溫度中位數(shù)則上升為16.7 ℃。但是，值得注意的是，盡管Ⅳ級事故時溫度中位數(shù)上升，但隨著事故等級越嚴重，事故發(fā)生時氣溫的上四分位數(shù)則是不斷下降。在夏季，溫度較高時事故等級高，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級事故的溫度中位數(shù)和四分位數(shù)差別較小，分別在22.5 ℃、26 ℃左右，而Ⅰ級時溫度中位數(shù)為21 ℃。秋季出現(xiàn)Ⅰ、Ⅱ級事故時溫度中位數(shù)為16 ℃，Ⅲ級事故時為17 ℃，但到Ⅳ級事故時，溫度中位數(shù)為13 ℃。在冬季，溫度較低時事故等級高，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級事故對應的溫度中位數(shù)分別為8、5.3、5 ℃，Ⅳ級事故時上升為6.3 ℃。在冬季和春季有一共同特征，即事故等級上升時，氣溫的四分位數(shù)則是下降的。從事故發(fā)生時的離散狀況來看，出現(xiàn)Ⅳ級事故時溫度的離散程度最大，溫度對發(fā)生特大事故的影響不穩(wěn)定。因此，不考慮溫度對Ⅳ級特大事故的影響，溫度對交通事故的影響表現(xiàn)為：春、冬季溫度越低，出現(xiàn)交通事故的等級越高；夏季則相反，溫度越高時交通事故等級也相對高；秋季溫度對各等級的事故影響不明顯。

四季中地表溫度對交通事故的影響也有差異，但不如氣溫顯著。春季(圖略)Ⅰ到Ⅳ事故等級對地表溫度平均值的響應呈弱的下降趨勢，分別為18 ℃、17 ℃、16.8 ℃、15 ℃,差別不顯著；夏季(見圖6a)時出現(xiàn)Ⅰ級事故時地表溫度平均值較低，為22 ℃，Ⅱ級時為25 ℃，Ⅲ、Ⅳ級時為24 ℃，但Ⅳ級事故時的地表溫度平均值離散程度較大。秋冬季時地表溫度對交通事故嚴重性的響應趨勢類似氣溫，秋季時Ⅳ級事故的平均值最低，而冬季(見圖6b)時地表溫度越低事故也越嚴重。

圖5 交通事故等級不同季節(jié)的溫度箱型圖(a：春季，b：夏季，c：秋季，d：冬季)Fig.5 The temperature box chart of traffic accidents in different seasons(a: spring, b: summer, c: autumn,d: winter)

圖6 交通事故等級不同季節(jié)的地表溫度箱型圖(a：夏季，b：冬季)Fig.6 Surface temperature box chart of traffic accidents in different seasons(a: summer, b: winter)

4.5 相對濕度

從相對濕度對交通事故的影響來看(見圖7)，冬春季出現(xiàn)較嚴重事故時濕度較高，但事故等級與濕度增加并非線性增長關系，在Ⅳ級事故時相對濕度均值較Ⅲ級略低；而在夏季時，出現(xiàn)Ⅰ級事故的相對濕度平均值明顯較其余等級事故高，但Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級事故時的相對濕度差異不明顯；秋季時出現(xiàn)Ⅳ級事故的相對濕度平均值明顯較Ⅰ至Ⅲ級事故高，且穩(wěn)定在88%左右。這與實際情況相符，即當相對濕度較高時，貴州易出現(xiàn)霧或雨的時候，或者影響駕駛員視程，或者影響路面濕滑程度，因而易發(fā)生交通事故。

圖7 交通事故等級不同季節(jié)的相對濕度箱型圖(a：春季，b：夏季，c：秋季，d：冬季)Fig.7 Relative humidity box chart of traffic accidents in different seasons(a: summer, b: winter)

4.6 氣象舒適度

交通事故的發(fā)生有較大的人為因素，但是環(huán)境的舒適度對人的情緒、操作能力等有重要的影響，因此，本文利用文獻[9]計算氣象舒適度，以分析氣象舒適度對交通事故的影響。

氣象舒適度是指某時段的地面氣溫、濕度、風速對人體戶外活動舒適程度的綜合影響，其表達公式為：

(2)

(2)式中SD為舒適度指數(shù)；T為氣溫；RH為相對濕度；V為風速；其等級分類見表3。

表3 旅游舒適度劃分標準Tab.3 Criteria for the classification of comfort

從舒適度對交通事故的響應來看(表3、圖8)，春季出現(xiàn)Ⅰ級事故時舒適度為很舒適，而Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級事故時舒適度指數(shù)變化不大，均在舒適等級；夏季除Ⅱ級事故時舒適度指數(shù)接近舒適等級，其余均為暖舒適；秋季時在Ⅰ、Ⅲ級事故時為很舒適，Ⅱ、Ⅳ級時為涼舒適，但值得注意的是，在Ⅳ級事故時，舒適度均值接近較舒適的下限；冬季時從均值來看，Ⅰ、Ⅳ級時處于較舒適狀態(tài)，但Ⅳ級事故的均值接近較不舒適的上限，而Ⅱ、Ⅲ級事故時均為較不舒適。另外，從下四分位數(shù)值來看，在冬季，當舒適度指數(shù)越低時，事故等級越高，而夏季則不明顯?？梢?，不舒適氣象條件對駕駛員有一定的影響，進而影響交通事故的發(fā)生。

圖8 交通事故等級不同季節(jié)的舒適度箱型圖(a：春季，b：夏季，c：秋季，d：冬季)Fig.8 Box chart of comfort degree in traffic accidents in different seasons (a: spring, b: summer, c: autumn, d: winter)

5 小結

①貴州省交通事故的發(fā)生具有明顯的季節(jié)性和日變化特征，在冬季和夏季分別為高峰期，一天之中則是在下午為事故高發(fā)時段。

②專家對致災因子的敏感性分析表明，影響交通事故最顯著的氣象因子是影響路面摩擦力的凍雨、道路結冰、公路積雪，其次是影響駕駛員視程的短時強降雨、霧和霾、降雪，并根據(jù)經(jīng)驗得到各災害性因子的致災臨界值。

③事故發(fā)生時的天氣現(xiàn)象或天空狀況中，霧對交通事故的發(fā)生率影響最大，其于依次為雪、雨、晴天、陰天，但當事故等級達最高級別時，雪的影響更顯著。

④在各氣象影響因子中，受低能見度影響時，能見度越低，出現(xiàn)交通事故的概率越大，低于50 m時，則極易發(fā)生交通事故。春、冬季溫度越低，出現(xiàn)交通事故的等級越高，夏季則相反，溫度越高時交通事故等級也相對高；秋季溫度對各等級的事故影響不明顯；事故等級與濕度增加并非線性增長關系。當相對濕度較高時，易發(fā)生交通事故；人體舒適度對交通事故的影響更多地表現(xiàn)在不舒適性上，在冬季，當舒適度接近冷不舒適時，事故等級越高。

[1] 張利,汪林.不利氣象條件對公路交通安全的影響及對策[J].公路交通科技,2011，28(S)：120-123.

[2] 包左軍，湯筠筠，李長城，等.公路交通安全與氣象影響[M].北京:人民交通出版社,2008.

[3] 羅慧，李良序，胡勝，等.公路交通事故與氣象條件關系及其氣象預警模型[J].應用氣象學報,2007,18(3):350-356.

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[5] 錢莉，安穎穎，趙德強.烏鞘嶺高速公路路段多發(fā)交通事故的氣象條件分析[J]，干旱氣象,2014(2):286-291.

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TheImpactofMeteorologicalSensitivefactorsonTrafficAccidentsSeverityinGuizhouProvince

DU Zhengjing，SU Jingwen，XIA Xiaoling，SHANG Yuanyuan，PEI Xingyun

(Guizhou Province Meteorological Service Center,Guiyang 550002, China)

Through the investigation and evaluation by exports working inthe traffic management industry, the sensitivity analysis of each meteorological factor was obtained, and corresponding driving suggestions were put forward in the light of the major disaster causing factors. To validate the evaluation results, based on the highway traffic accident and the corresponding meteorological data in Guizhou Province in recent years, the weather phenomena, the level of visibility, air temperature, ground temperature, humidity and the comfort index etc. were all counted, and the time regularity of accidents, the distribution, characteristics and causes of the meteorological conditions were analyzed, and the main factors affecting the seriousness of traffic accidents were summarized. The results show that the traffic accidents in Guizhou Province occur with seasonal and diurnal variations, and the traffic accidents occur easily in winter and afternoon.The weather phenomenon has a significant influence on the frequency and level of traffic accidents, and the influence of fog, snow and rain on traffic accidents in Guizhou is reduced in turn. With the lower visibility, the probability of traffic accidents increases and the accident might be the more serious. The response of the temperature to the traffic accidents is clearer in winter and summer. When the temperature of winter (summer) is lower (higher), the serious traffic accidents might occur. While the comfort index in winter is low, the accident grade is higher, but in the rest season this phenomenon is not significant.

meteorological sensitive factors; traffic accidents severity; Guizhou Province

1003-6598(2017)05-0001-07

2017-09-14

杜正靜(1977-),女，高工，碩士，主要從事預報服務工作，E-mail:duzjxf@163.com

黔科合支撐[2017]2812:高速公路大霧預報預警技術研究。

P42∶U491.3

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