新能源汽车交通事故特征分析——以长沙市为例_苏美玲.pdf
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1、收稿日期:2022-08-01*湖南省教育厅重点项目(20A173)、中央高校基本科研业务费专项资金项目(531118010636)、长沙理工大学公路工程教育部重点实验室开放基金项目(kfj220202)资助第一作者简介:苏美玲(1999),硕士研究生.研究方向:交通安全、公交线网优化.E-mail: 通信作者:刘晨辉(1987),博士,教授.研究方向:交通安全、智能交通控制与仿真.E-mail:新能源汽车交通事故特征分析以长沙市为例*苏美玲1冯晓锋2刘晨辉1,3袁军4(1.湖南大学土木工程学院长沙 410082;2.湖南警察学院交通管理系长沙 410138;3.长沙理工大学公路工程教育部重点
2、实验室长沙 410114;4.长沙市公安局交通警察支队长沙 410006)摘要:针对日益突出的新能源汽车交通安全问题,为综合识别新能源汽车交通事故特征,基于长沙市309起新能源汽车交通事故数据,首先从事故严重程度、碰撞特性、车辆及驾驶员特性、环境特性等方面展开描述性分析。根据严重程度,新能源汽车事故被划分为了财产损失、伤人、死亡这3类。结果表明,从严重程度来看,新能源汽车事故中伤亡事故占比高达78.7%,其中死亡事故接近1/5;从碰撞类型来看,新能源汽车事故以碰撞运动车辆(65.0%)和碰撞行人事故(24.3%)为主,其中后者死亡事故比例高达46.7%。此外,新能源汽车事故多发生在城市道路路段
3、,但并未呈现出显著的时间分布特征。在综合考虑人-车-路-环境-碰撞等各种因素后,利用有序逻辑回归模型对事故严重程度进行了建模分析,识别影响事故严重程度的关键因素。结果显示,碰撞类型和时间对事故严重程度有显著影响。与碰撞运动车辆相比,碰撞静止车辆/固定物事故后果更为轻微,而碰撞行人事故后果更为严重;与晚上相比,发生在白天的交通事故后果更为严重,发生在早晚高峰时段的交通事故中伤亡事故比例接近100%。其他因素,包括天气、事故地点、车辆种类和使用性质等,对事故严重程度均未呈现显著影响。关键词:交通安全;新能源汽车;交通事故;事故严重程度;有序逻辑回归模型中图分类号:U491.31文献标识码:Adoi
4、:10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.06.017An Analysis of Accident Characteristics of New Energy Vehicles:A Case Study in Changsha,ChinaSU Meiling1FENG Xiaofeng2LIU Chenhui1,3YUAN Jun4(1.College of Civil Engineering,Hunan University,Changsha 410082,China;2.Department of Traffic Management,Hunan Police Aca
5、demy,Changsha 410138,China;3.Key Laboratory of Highway Engineering of Ministry of Education,Changsha University ofScience&Technology,Changsha 410114,China;4.Traffic Police Detachment of Changsha Public Security Bureau,Changsha 410006,China)Abstract:Aiming at the increasingly serious safety issues of
6、 new energy vehicles,a descriptive analysis is carriedout first to identify the characteristics of the severity,collision type,driver&vehicle features,and environmentalfeatures based on 309 traffic accidents of new energy vehicles in Changsha.Here,these accidents are divided intothree types by sever
7、ity,i.e.,property damage only,injury,and fatal accidents.It is found that 78.7%of these acci-dents are injury-or-fatality ones,with the fatality proportion approaching 20%.In terms of collision types,these acci-新能源汽车交通事故特征分析以长沙市为例苏美玲冯晓锋刘晨辉袁军165交通信息与安全2022 年6 期第 40卷总 241期0引言新能源汽车作为实现交通运输领域节能减排的重要手段,在
8、近些年得到了大力发展。根据动力来源,现阶段新能源汽车主要分为3类1:混合动力汽车,主要指搭载了任何2种能源的车辆;纯电动汽车,属于化学电池电动车,依靠蓄电池提供动力;燃料电池汽车,主要燃料为氢气或甲醇,燃料在车辆正常运行中进行化学反应转换为电能。截至2022年6月底2,我国新能源汽车保有量已达到1 001万辆,其中纯电动汽车保有量810.4万辆,且仍在快速增加中。与此同时,新能源汽车交通事故也在不断增加,相关交通安全问题日益突出。针对机动车交通事故,国内外学者已经做了大量的研究工作3-4。然而,这些研究多针对的是传统内燃机汽车,而新能源汽车独特的技术特性给交通安全带来了新的挑战。首先,新能源汽
9、车噪声低,这一特性在提高乘坐舒适性的同时,也给骑行者和行人带来了更多威胁5-6。基于美国新能源汽车交通事故数据,Hanna7和Wu等8指出在低速运行场景下,混合动力汽车与行人/自行车发生事故的概率是传统内燃机汽车的2倍。基于挪威20112018年电动汽车事故数据,Liu等9同样证实电动汽车对行人和骑行者的威胁更大。其次,电动汽车在过热或碰撞的情况下,易出现爆炸、着火、漏电等危险,对事故人员造成威胁10-11。基于近几年国内外电动汽车事故数据,张康康等12研究认为国内电动汽车主要事故成因为自燃,而国外电动汽车事故主要由碰撞引起,这是因为国内电动汽车产业起步较晚,动力电池安全性能有待进一步提高。陈
10、泽宇等13分析了20142019年国内外严重的电动汽车起火事件,发现自燃、充电起火和碰撞是引发电池起火的主要原因。姜良维等14分析了公安部20182020年新能源汽车碰撞事故统计数据,发现新能源汽车的万车事故率、万车死亡率都显著高于传统汽车。吕家慜15分析了NAIS上海市松江区站点55例电动汽车碰撞事故,发现电动汽车事故形态主要以在交叉口的单车事故与追尾碰撞为主。总的来说,国外方面,研究人员较早开始利用实际交通事故数据来探究新能源汽车引发的交通安全问题,侧重于分析新能源汽车对行人和骑行者造成的威胁,最近开始探索更广泛的事故类型。然而,考虑到国内外交通环境的巨大差异,其研究发现是否适用于我国需要
11、进一步验证。国内方面,研究人员仍侧重于从电池热失控角度探究新能源汽车安全问题,从交通工程角度基于实际交通事故数据的相关研究有限,且现有研究多以对事故的描述性分析为主,缺乏基于统计建模的深入量化分析。因此,通过分析最新的新能源汽车交通事故数据,本文旨在明确其事故特征与发展趋势,并利用统计建模来精准识别影响事故严重程度的关键因素,从而为预防新能源汽车事故并制定相关监管政策提供数据支持。1数据采集与描述性分析本次研究分析的是长沙市 2020 年 1 月 1 日2022年6月27日的新能源汽车交通事故,该数据由长沙市交警支队提供。在此期间,长沙市累计发生376起涉及新能源汽车的交通事故,2020年、2
12、021年和2022上半年分别发生了96起、165起和115起交通事故(见表1),上升趋势明显。这些事故主要发生表1新能源汽车交通事故年份分布Tab.1Distribution of new energy vehicle traffic accidentsby year年份202020212022月份167121671216事故数31657788115受伤人数4549629597死亡人数612161414dents are dominated by collisions with moving vehicles(65.0%)and collisions with pedestrians(24.3
13、%),and the fa-tality proportion of the latter reaches up to 46.7%.Besides,these accidents mostly occur on urban roadway seg-ments,but do not show obvious patterns in time.Then,an ordered Logit model is developed to identify the factorswhich significantly influence accident severity.The estimated res
14、ults indicate that both collision type and the timeof day show significant effects on accident severity.Compared with striking a moving vehicle,striking a stationaryvehicle or object tends to be less severe,whereas pedestrian-vehicle crashes tend to be more severe.Besides,acci-dents involving new en
15、ergy vehicles in daytime are found to be more severe than those at nighttime,and for thoseoccurring at morning and evening peak hours,their injury-or-fatality proportion is close to 100%.The rest factors,including weather,location,vehicle type,etc.,do not show significant effects.Keywords:traffic sa
16、fety;new energy vehicle;traffic accidents;accident severity;ordered Logit model166于城区,共造成348人受伤和62人死亡,平均每百起事故受伤人数和死亡人数分别为93人和16人。可见,长沙市新能源汽车交通事故虽然整体仍然较少,但增长迅速,且后果严重,安全问题日益突出。为进一步探索事故特征,表2展示了事故发生的时间、地点、类型、天气、驾驶员年龄和性别、新能源汽车种类等信息。为后续准确识别各变量对于新能源汽车交通事故及严重程度的影响,首先对数据进行处理,信息不明的数据被清除,分布不均衡的数据则被合并。在新能源汽车种类方
17、面,只有纯电动汽车和插电式混合动力汽车被用于后续分析,2者是目前主要的新能源汽车类型;在碰撞类型中,只保留了碰撞运动车辆、碰撞静止物体、碰撞行人3种主要的碰撞类型,其中碰撞静止物体以碰撞静止车辆为主,占比高达84.8%;对于天气,雨雪雾天气被合并为恶劣天气,而晴阴被合并为良好天气。最后,有309起事故记录被保留用于量化分析,占原始数据的82.2%。表2新能源汽车交通事故特征汇总Tab.2Statistics of new energy vehicle traffic accident变量严重程度碰撞类型驾驶员年龄/岁驾驶员性别新能源汽车种类车辆使用性质星期时间事故地点天气类别财产损失事故伤人事
18、故死亡事故碰撞运动车辆*碰撞静止物体(包括静止车辆和固定物)碰撞行人3030*男*女纯电动*插电式混合动力私家车(包括租赁车辆等)*出租客运公交客运货运车辆工作日*周末白天(07:0019:00)晚上(19:0007:00)*交叉口(包括进出口、匝道口等)路段(包括桥梁、隧道等)*良好(阴,晴)*恶劣(雨雪雾)占比/%21.461.517.265.010.724.324.675.493.56.593.56.537.539.212.011.374.425.650.249.831.768.379.620.4注:*基准值。基于严重程度,本文中交通事故被划分为财产损失事故、伤人事故和死亡事故3类。新能
19、源汽车交通事故以伤人事故为主,占比达61.5%;死亡事故比例为17.2%。也就是说,接近1/5的新能源汽车交通事故造成了人员死亡,证实了新能源汽车事故的严重性。1.1碰撞特性从碰撞类型来看,新能源汽车交通事故以碰撞运动车辆和碰撞行人为主,分别占比 65.0%和24.3%。进一步分析可以发现:碰撞行人事故中死亡事故比例接近 50%,见图 1。此外,从 20202022年,碰撞行人事故比例由20.0%上升到25.8%,而死亡人数占比由57.1%上升到71.4%。可见,新能源汽车对行人交通安全构成了严重威胁。碰撞运动车辆碰撞静止物体碰撞行人事故占比/%7560453015021.969.166.73
20、3.333.353.5946.700财产损失事故伤人事故死亡事故碰撞类型图1不同碰撞类型新能源汽车事故的严重程度分布Fig.1Distributionof new energyvehicleaccidentsbyseverityunderdifferentcollisiontypes1.2车辆及驾驶员特性从新能源汽车种类来看,事故涉及的新能源汽车以纯电动汽车为主,占比高达93.5%,与国家2022年6月底公布的新能源汽车中纯电动汽车的绝对优势地位(80.9%)一致2。相比之下,插电式混合动力汽车占比较小。可见,纯电动汽车已经成为长沙的主流新能源汽车类型。车辆使用性质方面,出租客运和公交客运车辆
21、占比分别达到39.2%和12.0%。虽然二者绝对数量要远少于私家车,但在政策的扶持下,2者电动化比例远高于私家车。目前,长沙市公交车已经完全淘汰燃气车,而出租客运车辆中的燃气车也在逐步淘汰中。此外,11.3%的交通事故涉及货运车辆。随着城市物流车辆电动化的推进,可以预测未来电动货运车辆会进一步增加。值得注意的是,由于客货营运车辆驾驶员均可以认为是职业驾驶员,其交通事故特征可能与私家车驾驶员有较大差异。新能源汽车交通事故特征分析以长沙市为例苏美玲冯晓锋刘晨辉袁军167交通信息与安全2022 年6 期第 40卷总 241期从驾驶员性别来看,男性比例远高于女性。分析认为,其中1个重要原因是事故涉及的
22、新能源车辆仍以客货营运车辆为主,而营运车辆驾驶员以男性为主。从驾驶员年龄来看,30岁以下的青年驾驶员比例较小,仅有24.6%。1.3环境特性交通运行情况会随着环境变化呈现不同的特征。从时间上来看,长沙市新能源汽车事故并没有呈现出特别明显的早晚高峰趋势(见图2),其在白天和晚上的比例均为50.0%左右。此外,事故在工作日和周末也并未呈现明显变化,见图 3。这与 Liu等9研究的挪威新能源汽车事故有明显的早晚高峰、周末少于工作日的情况有所不同。分析认为,其主要原因是事故涉及新能源车辆中的营运车辆占比巨大,而相比之下,挪威新能源汽车以私家车为主。事故占比/%时刻765432104.54.53.63.
23、62.61.33.94.23.91.96.86.86.84.54.54.55.54.53.91.93.62.35.24.95.82.900:0001:0002:0003:0004:0005:0006:0007:0008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:006.5图2新能源汽车交通事故时刻分布Fig.2Distributionof new energyvehicleaccidentsbytimeofday2018161412108642011.715.218.113.915.51
24、015.5事故占比/%星期一 星期二 星期三 星期四 星期五 星期六 星期日图3新能源汽车交通事故星期分布Fig.3Distributionof new energyvehicleaccidentsby dayofweek从事故发生地点来看,新能源汽车事故主要集中在路段上,占比高达68.3%,是交叉口事故发生数的2倍还多。这与吕家慜15对上海市松江区55例电动汽车交通事故的分析结果正好相反,其数据中交叉口交通事故占比67%。分析认为,这应该是与数据采集区域和时间段有关。吕家慜15使用的NAIS数据是调查区域内满足一定条件的抽样事故数据,而本文分析的是调查区域内所有涉及新能源汽车的事故数据,更能
25、反应新能源汽车事故的真实分布情况。从天气类型来看,大部分事故发生在晴天或阴天等良好天气,发生在雨雪雾天气的事故占比为20.4%。2研究方法本文中,基于严重程度,新能源汽车交通事故被划分为财产损失、伤人与死亡3类。因此,事故严重程度是1个典型的离散有序多分类变量,传统的线性回归方法无法对其进行拟合。逻辑回归模型是最常用的二分类变量建模方法,而有序逻辑回归模型(the ordered Logit model)是在其基础上的扩展,其原理是将因变量的多个分类有序依次分割为多个二元逻辑回归模型,分别计算因变量落入各个分类的概率。因此,本文将采用ordered Logit模型来识别影响新能源汽车交通事故严
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