Bài giảng An toàn giao thông đường ô tô

BỘ MÔN ĐƯỜNG BỘ - ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI HÀ NỘI AN TỒN GIAO THƠNG ĐƯỜNG Ơ TƠ Bài Giảng Cao Học NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG CHỦ BIÊN: PGS.TS BÙI XUÂN CẬY THỰC HIỆN: TS NGUYỄN VĂN HÙNG TS NGUYỄN HỮU DŨNG HÀ NỘI – Tháng 1/ 2011 Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA: KS MAI VĂN HỒNG (VỤ CƠ SỞ HẠ TẦNG- BGTVT) KS QUÁCH VĂN KHOA (TỔNG CỤC ĐƯỜNG BỘ - DRVN) TS ĐÀO HUY HOÀNG (VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI) PGS TS NGUYỄN QUANG TOẢN PGS TS TRẦN THỊ KIM ĐĂNG KS MAI XUÂN THỤ KS NGUYỄN THỊ THỤC KS TRẦN VĂN CHÍNH Ms Eng MIKE GOODGE Ms Eng MICHEL DORVAL Mrs MAVIS JOHNSON A1.1 Consultant in Vietnam Road Safety Project (VRSP) Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội LỜI NĨI ĐẦU Cuốn sách “An Tồn Giao Thơng Đường Ô Tô” biên soạn để phục vụ cho chương trình giảng dạy cao học chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Kể từ năm 2005 đến nay, vấn đề an tồn giao thơng trở thành mối quan tâm hàng đầu dự án xây dựng đường ô tô Việt Nam Đến năm 2007 cơng việc Thẩm định an tồn GT tách thành nội dung q trình Thẩm định cơng trình xây dựng giao thơng theo định số 23/2007/QĐ-BGTVT Vì lý đó, sách tài liệu bổ ích cho học viên cao học, kỹ sư sinh viên xây dựng cơng trình giao thơng có khái niệm kiến thức chun sâu vấn đề an tồn giao thơng nghiên cứu góc độ kỹ thuật giao thơng Cuốn sách bao gồm chương đưa khái niệm An tồn giao thơng rủi ro tai nạn; Giới thiệu mơ hình nghiên cứu tai nạn giới; Mức độ tác động yếu tố hình học đường tơ lên rủi ro tai nạn, kèm theo giải pháp thiết kế xử lý điểm đen thực tiễn Việt Nam đặc điểm trình thẩm định, thẩm tra an tồn giao thơng nuớc giới Phân công biên soạn sách sau: PGS TS Bùi Xuân Cậy biên soạn chương I chương II TS Nguyễn Hữu Dũng biên soạn chương III chương IV TS Nguyễn Văn Hùng biên soạn chương V Cuốn sách hồn thành phần đóng góp hỗ trợ bạn đồng nghiệp ngành giao thơng vận tải, nhóm tư vấn A1.1 dự án An tồn giao thơng Việt Nam (VRSP) Nhóm tác giả xin trân trọng cám ơn nhà xuất Xây dựng tạo điều kiện để sách sớm mắt bạn đọc Đây thức đầu tiên, chắn khơng tránh khỏi thiếu sót chưa đáp ứng yêu cầu người đọc Nhóm biên soạn mong bạn đọc góp ý để lần xuất sau hoàn thiện Hà Nội, 17/ 01/ 2011 Các tác giả Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội MỤC LỤC CHƯƠNG I: AN TỒN GIAO THƠNG VÀ CÁC KHÁI NIỆM 1.1 TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TAI NẠN GIAO THÔNG 1.2 AN TỒN GIAO THƠNG VÀ RỦI RO TAI NẠN 13 1.3 MỨC ĐỘ CHẤN THƯƠNG VÀ CÁC DẠNG XUNG ĐỘT 16 1.4 HỆ THỐNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NGHIÊN CỨU TAI NẠN GIAO THÔNG 20 1.5 CƠ CẤU TỔ CHỨC VỀ AN TỒN GIAO THƠNG TẠI VIỆT NAM 25 1.6 CÁC HƯỚNG DẪN VỀ AN TỒN GIAO THƠNG 26 CHƯƠNG II: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TAI NẠN GIAO THÔNG ĐƯỜNG Ô TÔ 28 2.1 PHÂN TÍCH TỔNG QUAN 28 2.2 ĐẶC TRƯNG TAI NẠN TRÊN MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG 33 2.3 CÁC HÌNH THỨC TẬP TRUNG TAI NẠN 36 2.4 ĐẶC TRƯNG TAI NẠN TRONG MỐI QUAN HỆ VỚI LƯU LƯỢNG GIAO THÔNG 39 2.5 ĐẶC TRƯNG TAI NẠN TRONG MỐI QUAN HỆ VỚI YẾU TỐ HÌNH HỌC ĐƯỜNG 41 2.6 ĐÁNH GIÁ CỦA IRAP ĐỐI VỚI MỨC ĐỘ RỦI RO TRÊN MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG Ô TÔ 45 2.7 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ TAI NẠN GIAO THÔNG TRÊN MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG 51 CHƯƠNG III: THẨM ĐỊNH VÀ PHÂN TÍCH AN TỒN GIAO THÔNG ĐƯỜNG Ô TÔ 56 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG 56 3.2 CÔNG VIỆC THẨM ĐỊNH AN TỒN GIAO THƠNG 58 3.3 XÁC ĐỊNH, KHẢO SÁT VÀ XỬ LÝ ĐIỂM ĐEN TRÊN ĐƯỜNG BỘ 65 CHƯƠNG IV: GIẢI PHÁP NÂNG CAO AN TỒN GIAO THƠNG ĐƯỜNG Ô TÔ 70 4.1 HỆ THỐNG AN TỒN LẮP ĐẶT TRÊN CÁC PHƯƠNG TIỆN GIAO THƠNG 71 4.2 GIẢI PHÁP AN TOÀN TRONG QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ ĐƯỜNG 81 4.3 AN TỒN GIAO THƠNG TRONG VÙNG THI CƠNG 106 4.4 ĐÁNH GIÁ TÍNH HIỆU QUẢ CỦA CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐIỂM ĐEN .111 CHƯƠNG V: PHƯƠNG PHÁP ỨNG DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU AN TỒN GIAO THƠNG 120 5.1 KỸ THUẬT XUNG ĐỘT GIAO THÔNG 120 5.2 PHƯƠNG PHÁP BAYES 126 5.3 ĐƯỜNG CONG PHÂN BỐ LORENZ .131 5.4 HÀM HỒI QUY TUYẾN TÍNH ĐA BIẾN 133 5.5 KỊCH BẢN DỰ ĐOÁN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TAI NẠN .134 Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội CHƯƠNG I AN TỒN GIAO THƠNG VÀ CÁC KHÁI NIỆM 1.1 TỔNG QUAN VỀ DIỄN BIẾN CỦA TAI NẠN GIAO THƠNG 1.1.1 Tai nạn giao thơng nước giới Trong nước thuộc khối liên minh Châu Âu (EU), kể từ năm 2001 đưa sách số người chết tham gia giao thông đến năm 2010 giảm nửa Để thực mục tiêu này, Ủy ban An tồn giao thơng Châu Âu xuất “cuốn sách trắng” sách giao thông Châu Âu đến năm 2010 “White paper: European transport policy for 2010” Cùng với chương trình hành động An tồn giao thơng (2001÷ 2010) loạt giải pháp An tồn giao thơng đề xuất áp dụng như: tăng cường kiểm tra giao thông đường, triển khai ứng dụng kỹ thuật khoa học công nghệ đại An tồn giao thơng, cải thiện sở hạ tầng giao thông tiến hành biện pháp để nâng cao nhận thức người tham gia giao thơng Bảng phía rằng, từ năm 2000 đến 2006, chín quốc gia Châu Âu (Luxemburg, Portugal, France, Denmark, Switzerland, Netherlands, Germany, Latvia Norway) giảm từ 29% ÷ 53% số người chết tai nạn giao thông Điều chứng tỏ quốc gia hướng theo mục tiêu sách đề Countries (Quốc gia) Luxemburg Portugal France Denmark Switzerland Netherlands Germany Latvia Norway Fatalities in 2000 (Người chết năm 2000) 76 1,860 8,079 498 592 1,082 7,503 588 341 Fatalities in 2006 (Người chết năm 2006) 36 969 4,709 306 370 730 5,091 407 242 % reduction (Phần trăm giảm) 53% 48% 42% 39% 38% 33% 32% 31% 29% Trong quốc gia cịn lại có số người chết giảm không đáng kể, đặc biệt nước (Azerbaijan, Georgia, Lithuania, Ukraine, Russia, Hungary Bulgaria) số người chết từ năm 2000 đến năm 2006 tăng lên (xem bảng phía dưới) Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội Countries (Quốc gia) Bulgaria Hungary Russia Ukraine Lithuania Georgia Azerbaijan Fatalities in 2000 (Người chết năm 2000) 1,012 1,200 29,594 5,984 641 500 596 Fatalities in 2006 (Người chết năm 2006) 1,043 1,303 32,724 6,867 759 581 1,027 % increase (Phần trăm tăng) 3% 9% 11% 15% 18% 16% 72% Hơn nữa, tất phương tiện giao thơng đạt tiêu chí đề Đặc biệt số tai nạn liên quan đến xe máy có dao động lên xuống theo thời gian khó nhận biết Theo kết nghiên cứu CHLB Đức diễn biến tai nạn chết người liên quan đến xe máy từ năm 1995 đến dao động tăng lên giảm xuống (đặc biệt cao năm 1999) Trong đó, theo thống kê tai nạn từ năm 1950 đến Hà Lan, diễn biễn tai nạn thường xuyên dao động đạt giá trị cao năm 1960, 1980 1995 Sự phát triển theo thời gian tai nạn Sự phát triển theo thời gian tai nạn Hà Lan từ CHLB Đức từ năm 1995 đến năm 2006 năm 1950 đến năm 2000 (Chỉ số index năm 1995= 100; Thời điểm có 51,716 tai nạn xe máy 336,374 tai nạn tơ) Tuy nhiên có khác biệt cấu trúc tai nạn người bị chấn thương người chết tham gia giao thông trình xảy xung đột Sự khác biệt bị chi phí nhiều giải pháp an tồn giao thơng hiểu biết người tham gia giao thơng Do q trình tăng lên phương tiện giao thông phát triển mạng lưới đường số tai nạn chết người hàng năm tham gia giao thông, quốc gia có giải pháp an tồn giao thơng tốt có khả giảm xuống Đối với nước nằm tổ chức hợp tác phát triển kinh tế Châu Âu “non-European Organization for Economic Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội Co-operation and Development (OECD)” có giải pháp an tồn giao thơng tích cực để giảm hạn chế tối đa gia tăng tai nạn chết người (xem bảng phía dưới) Countries (Quốc gia) Korea Japan New Zealand Australia Canada United States Fatalities in 2000 (Người chết năm 2000) 10,236 10,403 462 1,817 2,927 41,945 Fatalities in 2006 (Người chết năm 2006) 6,327 7,272 391 1,598 2,892 42,642 % reduction (% giảm) 38% 30% 15% 12% 1% -2% (tăng 2%) 1.1.2 Tai nạn giao thông Việt Nam Từ số liệu thống kê tai nạn Ủy ban An toàn giao thông quốc gia, diễn biến tai nạn giao thông theo thời gian từ năm 1990 đến 2009 thể thơng qua hình vẽ phía Số người chết người bị chấn thương liên quan đến tai nạn giao thơng từ năm 1990 đến 2002 có khuynh hướng gia tăng tương tự phát triển vụ tai nạn giao thông Trong thời kỳ số lượng người chấn thương tăng 6.2 lần (từ 4,956 đến 30,999 người chấn thương) số người chết tăng 5.8 lần (từ 2,268 đến 13,186 người chết) Thời kỳ năm 2002 2005, số vụ tai nạn người bị chấn thương hàng năm giảm mạnh khoảng 47% (từ 27,993 đến 14,711 vụ tai nạn) 61.2% (từ 30,999 đến 12,013 chấn thương) Điều thể kết tích cực sách an tồn giao thơng, giải pháp chương trình hành động thực thi suốt thời gian từ năm 2000 đến 2005 Sự phát triển theo thời gian tai nạn giao thông, người chết chấn thương từ năm 1990 đến năm 2009 35,000 30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 Tai nạn Người chết Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội Chấn thương 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 Trong năm gần (từ năm 2005 đến năm 2009), số tai nạn người chết hàng năm giảm nhẹ trước Tuy nhiên có dao động lên xuống xu hướng phát triển số lượng người chết tai nạn giao thơng kể từ năm 2002 đến Con số tử vong hàng năm giảm nhẹ khoảng 16% (từ 13,186 người chết năm 2002 đến 11,094 người chết năm 2009) Điều thể khác biệt cấu trúc tai nạn người chết người bị chấn thương Thêm vào đó, giải pháp đề xuất chưa phát huy đầy đủ hiệu để ngăn cản tai nạn chết người Vì lý đó, cần có giải pháp lắp đặt thiết bị an toàn chủ động bị động phương tiện giao thông Trang bị quần áo mũ bảo hiểm cho người lái xe máy người xe đạp Đẩy mạnh giải pháp cưỡng chế, giám sát quản lý tốc độ Xây dựng hệ thống kiểm định chất lượng cho xe hai bánh Bởi vì, Việt Nam có hệ thống kiểm định cho xe tơ (theo báo cáo Cục Đăng Kiểm Việt Nam (Vietnam Register-VR), tính đến thời điểm năm 2009 có 1,137,933 xe tô đưa vào kiểm tra, số chiếm 74% tổng số phương tiện xe ô tô lưu hành) Theo kết Tổ Chức Y tế Thế Giới (WHO), năm 2007 Việt Nam có 12,800 người chết tai nạn giao thơng, chấn thương có 10,266 người Nếu so sánh với nước có thống kê sở liệu tốt Hà Lan, Anh, CHLB Đức, Pháp, Singapore Úc nước số người bị chấn thương lớn gấp 15 đến 70 lần số người chết (xem biểu đồ phía dưới) Điều chứng tỏ, số chấn thương vụ tai nạn giao thông Việt Nam chưa thu thập thống kê đầy đủ Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội Tỉ lệ (Chấn thương/ Tử vong) 90,0 80,1 Tỉ lệ (Chấn thương/ Tử vong) 80,0 69,0 70,0 60,0 48,4 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 16,7 19,3 21,2 Pháp Úc Hà Lan 0,8 0,0 Việt Nam Singapore CHLB Đức Anh 1.1.3 So sánh tỉ lệ tai nạn giao thơng Việt nam với nước khác Hình biểu diễn mối quan hệ tỷ lệ phương tiện giao thông theo đầu người (xe/ 1,000 dân) tỷ lệ người chết theo tăng lên dân số hàng năm (người chết/ 100,000 dân) nước khác (số liệu thống kê năm 2003) Rõ ràng nhận thấy Bộ mơn đường - ĐHGTVT Hà nội 10 CHƯƠNG V PHƯƠNG PHÁP ỨNG DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU AN TỒN GIAO THƠNG Chương giới thiệu số phương pháp áp dụng nghiên cứu An tồn giao thơng nước giới Nội dung chương góp phần phục vụ công việc nghiên cứu khoa học chuyên sâu, mô xung đột, phân tích rủi ro tiềm năng, dự báo tai nạn phân tích phân bố tai nạn mạng lưới đường 5.1 KỸ THUẬT XUNG ĐỘT GIAO THÔNG (THE TRAFFIC CONFLICT TECHNIQUE - TCT) 5.1.1 Khái niệm Kỹ thuật xung đột giao thông (The Trafic Conflict Technique) xuất phát từ kết nghiên cứu phịng thí nghiệm (Detroit General Motors Laboratory) vào cuối năm 1960, để xác định vấn đề an toàn liên quan tới phương tiện xe cộ (PERKINS and HARRIS, 1968) Thông qua cơng việc khảo sát ghi lại tình va chạm mô phương tiện giao thơng, để từ xác định hành động nhằm tránh xung đột tiềm Trong việc thiết lập mối quan hệ xung đột tai nạn, phương pháp nhà nghiên cứu đánh giá có nhiều ưu điểm Tuy nhiên, vài nhược điểm phương pháp sớm nhà khoa học tiết lộ (COOPER, 1977) (WILLIAMS, 1981) Mặc dù có nhiều vấn đề liên quan đến tính hiệu mức độ tin cậy phương pháp, nhiều nhà nghiên cứu tiếp tục thử nghiệm để thiết lập định nghĩa, phân tích, đánh giá đưa tiêu chuẩn mức độ xung đột Phương pháp kỹ thuật xung đột Thụy Điển (Swedish Traffic Conflict Technique), phát triển dựa kết nghiên cứu trường Đại học Lund (University of Lund), định nghĩa khái niệm “xung đột” sau: “Đó tình quan sát được, tình có chuyển động tiến lại gần hai hay nhiều người tham gia giao thông khoảng thời gian không gian rủi ro xung đột xuất chuyển động người tham gia giao thông không thay đổi” (AMUNDSEN and HYDEN, 1977) Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội 120 Thông thường chuyển động phương tiện giao thông vùng xung đột bao gồm: Phanh, tăng tốc, tránh đột ngột dừng lại (đối với người bộ, nhiều trường hợp định quay trở lại) Nghiên cứu tổng hợp trình xung đột bao gồm hình thức sau:  Dạng xung đột (xem hình vẽ)  Phương tiện giao thông người điều khiển phương tiện  Mức độ nguy hiểm xung đột (xe bảng)  Vùng không gian quan sát  Thời gian quan sát Khi tỉ lệ xung đột (KR) xác định theo công thức sau: KR  Kt Bt (SCHNABEL/ LOHSE, 1997) Trong đó: KR = Tỉ lệ xung đột (Konfliktrate) Kt = Số lượng xung đột (bao gồm xung đột dẫn đến tai nạn xung đột tránh được) thời điểm quan sát t Bt = Số lượng phương tiện giao thông (bao gồm người bộ) xuất “nhìn thấy nhau” tiến gần đến phạm vi xung đột, thời điểm quan sát t 5.1.2 Thời gian tai nạn “Time-to-Accident” Xuất phát từ định nghĩa ban đầu PERKINS and HARRIS (1967), giới hạn xung đột xác định thời điểm (theo không gian thời gian) xuất hành động người tham gia giao thông điều khiển xe để tránh va chạm Từ đó, hình thành khái niệm về: Thời gian dẫn đến tai nạn “Time-to-Accident” (TA) Thời gian dẫn đến tai nạn (TA) tính từ thời điểm người lái xe thực hành động tránh xe vị trí xung đột, tai nạn xảy người lái giữ nguyên tốc độ hướng chuyển động Thời gian TA xác định thông qua việc ước tính tốc độ (kể từ người lái phát điểm xung đột thực hành động tránh xe) khoảng cách dẫn đến điểm tai nạn Time to Accident (TA) = Khoang cach dan den tai nan Toc Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội 121 Các tình xung đột phân biệt thành loại, là: xung đột nguy hiểm (Serious Conflicts) xung đột khơng nguy hiểm (Non-Serious Conflicts) Các tình có mối quan hệ với thay đổi tốc độ để tránh xung đột Kết thực nghiệm cho thấy, đường giới hạn hai tình xung đột (nguy hiểm không nguy hiểm) hàm phi Biên giới tình xung đột nguy hiểm (Serious Conflicts) xung đột không tuyến mối quan hệ tốc độ thời nguy hiểm (Non-Serious Conflicts) theo phương pháp Kỹ thuật xung đột (TCT) gian tiến đến tai nạn “Time-to-Accident” Ví dụ mơ thể tình tai nạn xảy vùng xung đột nút giao thơng ngã tư khơng có đèn tín hiệu (nút giao thơng đường đường phụ) Trong ví dụ này: xe ưu tiên đường (right-of-way vehicle) bắt đầu hãm phanh để tránh xung đột với xe đường phụ (Duty-to-Yield Vehicle) Mặc dù vậy, tai nạn xảy Trong tình tai nạn này, thái độ xử lý hành động người điều khiển xe giả định trước Kết thời gian dẫn đến tai nạn “Time-to-Accident” (TA) = 11 [m] = m 10,56 [ ] s 1,04 [s]; Trong thời gian để xe dịng phụ thoát qua vùng xung đột 1,05 [s] Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội 122 5.1.3 Mối quan hệ xung đột tai nạn HYDEN (1987) đưa mối quan hệ trạng thái chuyển động an toàn (safe passages), xung đột tiềm (potential conflicts), xung đột nhẹ (slight conflicts) tai nạn (xung đột nghiêm trọng- serious conflicts) hình chóp cạnh (hình vẽ bên) Hình chóp tai nạn theo HYDEN (1987) HYDEN (1987) tiếp tục xây dựng mối quan hệ vùng nguy hiểm xung đột (Severity Zone) tần suất (%) xuất tai nạn vùng nguy hiểm (Accident relative frequencies per severity zone) Đường màu xanh thể tần suất xuất xung đột (Conflicts) Đường màu đỏ thể tần suất xuất tai nạn (Accidents), phần (tơ đậm màu đỏ) vùng diện tích xuất tai nạn (5 %) Kết quan sát xung đột cho thấy: Trung bình có vu tai nạn xuất khoảng thời gian 5.000 quan sát Do vậy, việc xác định xác vùng xuất tai nạn (phần đuôi đường cong) khó khăn Kết nghiên cứu sở để dự đoán số tai nạn dựa xung đột quan sát tần suất xuất xung đột nguy hiểm điều kiện giao thông khác HYDEN (1996) sử dụng phần mềm phân tích giao thơng (VIVA-traffic video-analysis software) việc nghiên cứu mối quan hệ mức độ hãm phanh (braking rate) với mức độ nguy hiểm (hay giảm mức độ an tồn- Deceleration-to-Safety) Kết phân Bộ mơn đường - ĐHGTVT Hà nội 123 biệt mức độ xung đột (trong mức độ xung đột xung đột xung đột trầm trọng- serious conflicts- với mức hãm phanh “Braking Rate” từ  [m/s2]  [m/s2]) Việc tăng mức hãm phanh thể an toàn tăng lên Đường cong màu đỏ thể đường giới hạn xung đột không nguy hiểm xung đột nguy hiểm  Conflict Level = Braking rate  [m/s2]  Conflict Level = Braking rate  [m/s2]  Conflict Level = Braking rate  [m/s2]  Conflict Level = Braking rate  [m/s2] Mức độ xung đột (Conflict Level) mối quan hệ tốc độ (Speed [km/h]) mức hãm phanh (Braking Rate [m/s2]) Tuy nhiên, số nghiên cứu (HAUER and GARDER, 1986) nêu nhược điểm phương pháp kỹ thuật xung đột dựa tốc độ khoảng cách trình quan sát Q trình quan sát từ nhóm xung đột tình riêng lẻ dẫn đến thiếu kịch xung đột phức tạp, chưa xét đến mệt mỏi người tham gia giao thông… Để khắc phục nhược điểm (CHIN and QUEK, 1997) sử dụng kỹ thuật phân tích video phương pháp đo quang (photometric measurement) để ghi lại tình xung đột phức tạp, đồng thời định nghĩa lại phù hợp thời gian không gian gần với tình tai nạn Kết nghiên cứu (CHIN and QUEK, 1997) liên quan đến mối quan hệ tần suất xuất xung đột (Conflict Frequency) mức độ xung đột (Conflict Severity) thể hình vẽ phía Trong đó, vùng diện tích xuất tai nạn (Serious Conflicts) thể màu đỏ hình vẽ đường thẳng nét đứt thể giá trị giới hạn (Threshold Value) xung đột có khả tránh (Non-Serious Conflicts) xung đột xuất tai nạn (Serious Conflicts) Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội 124 CHIN and QUEK (1997) đề xuất sử dụng hàm mật độ xác suất Weibull (Weibull Probability Density Function) để phản ánh phù hợp phân bố liên quan đến xác suất xuất mức độ xung đột Sự phát triển áp dụng phương pháp Bayesian để phân tích phân bố Weibull với hai đại lượng Mơ hình phân tích cịn gọi là: “Weibull-Bayesian Model” hay “Weibull ++” 5.1.4 Các kết nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật xung đột Bộ mơn đường - ĐHGTVT Hà nội 125 Ví dụ: Kết nghiên cứu Viện GDV CHLB Đức, liên quan đến giá trị rủi ro từ xung đột mật độ tai nạn (UD) thời gian quan sát năm 5.2 PHƯƠNG PHÁP BAYES 5.2.1 Khái niệm phương pháp BAYES (Bayes method) Phương pháp BAYES đặt theo tên Thomas Bayes (1702—1761), tín đồ giáo hội đáng tơn kính “The Reverend”, đồng thời nhà nghiên cứu xác suất toán học Năm 1719 ông đăng ký vào trường Đại học “University of Edinburgh” thuộc Scotland để khám phá logic học thuyết thần học “theology” Sau này, ông tiếng với lý thuyết Thomas Bayes born in London, England Bayers công bố sau qua đời Lý thuyết Bayes cho phép tính xác suất xảy kiện ngẫu nhiên A biết kiện liên quan B xảy Xác suất ký hiệu P(A|B), đọc "xác suất A có B" Đại lượng gọi xác suất “có điều kiện-conditional probability” hay xác suất “hậu nghiệm-posterior probability” rút từ giá trị cho B phụ thuộc vào giá trị B Theo định lí Bayes, xác suất xảy A biết B phụ thuộc vào yếu tố:  Xác suất xảy A riêng nó, khơng quan tâm đến B Kí hiệu P(A) đọc xác suất A Đây gọi xác suất “biên duyên-marginal probability” hay xác suất “tiên nghiệm-prior probability”, "tiên nghiệm" theo nghĩa khơng quan tâm đến thông tin B Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội 126  Xác suất xảy B riêng nó, khơng quan tâm đến A Kí hiệu P(B) đọc "xác suất B" Đại lượng cịn gọi “hằng số chuẩn hóa- normalising constant”, ln giống nhau, khơng phụ thuộc vào kiện A muốn biết  Xác suất xảy B biết A xảy Kí hiệu P(B|A) đọc "xác suất B có A" Đại lượng gọi “có khả năng-likelihood” xảy B biết A xảy Khi biết ba đại lượng này, xác suất kiện A điều kiện B xác định cơng thức: Từ dẫn tới hệ trực tiếp định nghĩa xác suất có điều kiện cơng thức tính sau đây: Ví dụ: Theo số liệu thống kê Mỹ năm 2007, tai nạn giao thông chết người nguyên nhân say rượu chiếm khoảng 40% tổng số vụ tai nạn Nếu tỷ lệ số người say rượu lái xe chiếm 4%, việc say rượu lái xe làm tăng khả gây tai nạn chết người lên lần? Gọi A kiện “lái xe xảy tai nạn chết người” B điều kiện “người lái xe say rượu lái xe” Khi đó: P(A) xác suất xảy tai nạn chết người (sự kiện A) P(B) xác suất người lái xe say rượu lái xe (sự kiện B) P(A\B) xác suất xảy tai nạn chết người (sự kiện A) người lái xe bị say rượu (điều kiện B) P(B\A) xác suất người lái say rượu (sự kiện B) xuất tổng số vụ tai nạn chết người (điều kiện A) Khi đó: xác suất xảy tai nạn chết người người lái xe bị say rượu P(A\B) tính theo cơng thức sau: P( A B) = 40% P( A) P( B A) P( A) likelihood * prior = 10 P( A) = = 4% P( B) normalizing _ cons tan t Kết luận: Việc say rượu lái xe làm tăng khả gây tai nạn xe cộ chết người lên khoảng 10 lần Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội 127 5.2.2 Phương pháp BAYES thực nghiệm (empirical Bayes methods) Trong thống kê, phương pháp Bayes thực nghiệm (Empirical Bayes methods) có khác biệt với phương pháp Bayes sơ khai (true Bayesian methods), đề cập mục 5.2.1, là: Sự khác cấu trúc phân bố xác suất tiên nghiệm “prior probability” Theo phương pháp Bayes thực nghiệm xác suất tiên nghiệm xác định từ liệu, phương pháp Bayes sơ khai khơng phụ thuộc thông tin sở liệu quan sát Phương pháp Bayes thực nghiệm (Empirical Bayes methods) gần với mơ hình Bayes bậc II (The two-stage hierarchical Bayesian model) ứng dụng nghiên cứu lựa chọn xếp loại vị trí điểm đen tai nạn mạng lưới đường Theo kết nghiên cứu (POWERS/ CARSON, 2004) phương pháp thực nghiệm Bayses (Empirical Bayes) viện nghiên cứu giao thơng Mỹ áp dụng để ước tính lợi ích liên quan đến an tồn giao thơng trước sau đề giải pháp Ngoài “Empirical Bayes Method” cịn áp dụng mơ hình thiết kế an tồn giao thơng (Highway Safety Design Model) phần mềm phân tích liệu tai nạn (ví dụ như: LIMDEP Version 7.0) để dự đoán cải thiện mức độ an tồn giao thơng đoạn đường trình tu bảo dưỡng Hướng dẫn áp dụng phương pháp thực nghiệm Bayes dành cho việc phân tích liệu tai nạn trước sau có giải pháp (POWERS/ CARSON, 2004), tiến hành theo bước sau đây: Bước 1: Xác định hàm miêu tả mức độ an tồn giao thơng (Determination of the Safety Performance Function- SPF) Hàm mơ hình tốn để dự đốn xuất vụ tai nạn đoạn đường xác định (với đặc trưng hình học như: Lưu lượng xe trung bình ngày đêmAADT, chiều dài đoạn đường, bề rộng mặt đường lề đường, số xe, tốc độ giới hạn…) Các nghiên cứu rằng, cách miêu tả tốt sử dụng hàm hồi quy tuyến tính nhiều biến với số lượng vụ tai nạn trước đề xuất giải pháp tối thiểu năm SPFi = 0 + 1 Xi,1 + 2 Xi,2 + 3 Xi,3 + … + p-1 Xi,p-1 + i SPFi = biến phụ thuộc “dependant variable”, số vụ tai nạn năm trước đề xuất giải pháp Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội 128 Xi,1 đến Xi,p-1= biến không phụ thuộc “independent variables”, bao gồm: Lưu lượng xe trung bình ngày đêm-AADT, chiều dài đoạn đường, bề rộng mặt đường lề đường, số xe, tốc độ giới hạn…) 0 đến p-1 hệ số phương trình hồi quy (được xác định theo phần mềm tính tốn hồi quy tính dựa cơng thức nghịch đảo chuyển chí ma trận) i hệ số miêu tả lỗi ngẫu nhiên mà chưa tính đến tính tốn mơ hình Trong yếu tố trên, lưu lượng xe bình quân ngày đêm năm (AADTi) chiều dài đoạn đường (Li) hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến số vụ tai nạn (SPFi) Độ tin phương trình thể mối quan hệ: SPFi = 0 + 1 (Li)+ 2 (AADTi) đạt 95% Bước 2: Xác định đại lượng phân tán  (Determination of the Overdispersion Parameter, ) Một số nghiên cứu quan niệm xuất tai nạn phân phối theo quy luật Poisson Tuy nhiên có nhiều nghiên cứu tìm thấy mâu thuẫn khác biệt xuất tai nạn mô hình dự đốn dựa phân phối Poisson (xem phụ lục) Vì vậy, nhà nghiên cứu thơng thường đề xuất phân phối nhị thức âm “the negative binomial distribution (xem phụ lục)” để thể phân bố xác suất xuất tai nạn Khi đó, đại lượng phân tán, , đại lượng sử dụng để xác nhận việc lựa chọn phân phối nhị thức âm có hay khơng Dữ liệu coi phân tán, phương sai “Variancei2” xác suất xuất tai nạn (SPFi) vượt giá trị trung bình ứng với 95% độ tin cậy Chiều dài đoạn đường yếu tố ảnh hưởng định “a primary determined affecting” đến giá trị đại lượng phân tán,  Để ước tính tốt số lượng vụ tai nạn dự báo đoạn đường, đại lượng phân tán điều chỉnh dựa chiều dài đoạn đường (Li): i =  Li Trong đó: i đại lượng phân tán điều chỉnh đoạn đường i  đại lượng phân tán toàn đoạn đường Li chiều dài đoạn đường thứ i  hệ số ( = 1), thể khác biệt đặc tính hình học lưu lượng giao thơng đoạn đường Nếu đặc tính yếu tố hình học giao thông đoạn đường không giống nhau, lựa chọn  = Ngược lại, tồn đoạn đường có giống yếu tố hình học thành phần giao thơng lựa chọn  = Bộ mơn đường - ĐHGTVT Hà nội 129 Ngoài ra, đại lượng phân tán, i đoạn đường thứ i, tính tốn theo phân phối gamma, theo cơng thức sau: i =  SPFi Trong đó:  hệ số ( = 1) Nếu  = ta có mơ hình “ the standard negative binomial model” Nếu  = 1, “Variance” phân bố gamma giảm xác suất xuất tai nạn SPFi tăng lên Bước 3: Xác định trọng lượng tương đối,  (Determination of the Relative Weight, ) Khái niệm trọng lượng tương đối () đề xuất, để điều chỉnh phù hợp mức độ biến đổi đại lượng phân tán i , tính theo cơng thức sau đây: αi = SPFi 1+ φi Bước 4: Dự đoán số vụ tai nạn,  (Determination of Estimated Expected Crashes,  ) i = (i) (SPFi) + (1-i) (i) i số vụ tai nạn dự đoán đoạn đường i i số vụ tai nạn thực tế năm đoạn đường i Bước 5: Xác định số hiệu quả,  (Determination of the Index of Effectiveness, ) Bước cuối trình xác định tính hiệu việc thực giải pháp an tồn giao thơng Khái niệm: số hiệu “The Indes of Effectiveness” hàm λi πi đại lượng sau: θi = σ i2 1+ πi Trong đó: i2 phương sai “The Variance” tính theo cơng thức sau: i2 = (1 - i) i phương sai tính tốn theo công thức sau: σ i2 = SPFi (1 + SPFi ) φi Li Cuối cùng, khác tương đối xuất tai nạn thực tế tai nạn dự đoán là: 100(1 - i) Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội 130 5.3 ĐƯỜNG CONG PHÂN BỐ LORENZ 5.3.1 Khái niệm Đường cong phân bố Lorenz nhà kinh tế học người Mỹ (Max Otto Lorenz) phát triển vào năm 1905 trình miêu tả phân bố mức độ thu nhập khác hộ gia đình phương pháp để xác định mức độ tập trung hộ gia đình giàu có “Method of Measuring the Concentration of Wealth” Sau đó, đường cong Lorenz “Lorenz curve” giới thiệu sách “The Elements of Statistical Method” xuất năm 1912 tác giả Willford Isbell King Có thể nói, đường cong Lorenz loại đồ thị dùng để biểu diễn mức độ bất bình đẳng phân phối Trục tung trục hoành thể tỷ lệ phần trăm tích lũy giá trị cần thể Không vậy, đường cong Lorenz ứng dụng nghiên cứu tai nạn giao thông Các kết nghiên cứu (MAIER/ DUNG, 2008) sử dụng đường cong LORENZ việc nghiên cứu phân bố mức độ tập trung tai nạn tiềm an toàn (SIPO) mạng lưới đường CHLB Đức Ví dụ: Nếu nghiên cứu phân bố tai nạn mạng lưới đường, đó: Trục hồnh thể tỷ lệ phần trăm cộng dồn tổng số chiều dài mạng lưới đường nghiên cứu; Trục tung thể tỷ lệ phần trăm cộng dồn tổng số tai nạn có mạng lưới Đường thẳng nối điểm có tọa độ (0,0) (1,1) tạo với trục hồnh góc 450, gọi đường bình đẳng tuyệt đối Mỗi điểm đường thể tỷ lệ phần trăm số tai nạn tỷ lệ phần trăm chiều dài mạng lưới Đường cong lõm thể trực quan bất bình đẳng phân bố tai nạn, lõm mức độ bất bình đẳng phân bố tai nạn đoạn đường cao Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội 131 5.3.2 Hệ số Gini (Gini index) Khi đường Lorenz khơng cắt đường lõm thể mức độ bất bình đẳng lớn Tuy nhiên đường cong cắt chưa thể đưa kết luận Đó hạn chế việc sử dụng đường cong Lorenz để đánh giá định lượng bất bình đẳng phân bố Để khắc phục nhược điểm này, người ta thường sử dụng hệ số Gini Hệ số phát triển nhà thống kê học người Ý Corrado Gini (1884- 1965) thức cơng bố viết năm 1912 ông mang tên "Variabilità e mutabilità" Chỉ số Gini (GiniIndex) hay gọi hệ số Gini thể dạng tỷ lệ phần trăm, tính hệ số Gini nhân với 100 Hệ số Gini (G) xác định theo công thức sau: G= A A+B Trong đó: A: diện tích vùng nằm đường thẳng (đường bình đẳng tuyệt đối) đường cong Lorenz (đường bất bình đẳng tuyệt đối) B: diện tích vùng nằm phía đường cong Lorenz (đường bất bình đẳng tuyệt đối) phần gạch hình vẽ Vì A+B = 0,5 (do đường bình đẳng tuyệt đối hợp với trục hồnh góc 45°), nên hệ số Gini: G = A/(0,5) = 2A = 1-2B Trong trường hợp đường cong Lorenz biểu diễn hàm số y = L(x), giá trị phần diện tích B hàm tích phân ỗ L( x )dx V h s Gini (G) xác định theo công thức sau: Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội 132 Giá trị hệ số Gini nằm khoảng từ đến 1, giá trị cao mức độ bất bình đẳng phân bố lớn Hệ số Gini từ 0,5 trở lên coi có mức độ bất bình đẳng cao; Cịn khoảng từ 0,2 đến 0,35 phân bố tương đối cân Số tượng trưng cho bình đẳng tuyệt đối (có mức độ phân bố), số tượng trưng cho bất bình đẳng tuyệt đối 5.4 HÀM HỒI QUY TUYẾN TÍNH ĐA BIẾN Trong nghiên cứu tai nạn giao thơng đặc trưng tai nạn (như mật độ tai nạn, chi phí tai nạn rủi ro tai nạn…), nhận thấy: Xuất nhiều yếu tố tác động đến đặc trưng tai nạn số tai nạn là: Lưu lượng giao thơng, bề rộng mặt đường, độ dốc dọc, bán kính đường cong, số lượng góc ngoặt, chiều dài tầm nhìn… Do hàm hồi quy tuyến tính đa biến lựa chọn để biểu diễn mối quan hệ tác động Bộ mơn đường - ĐHGTVT Hà nội 133 Hình vẽ minh họa tác động đa biến lên rủi ro tai nạn (UR) 5.5 KỊCH BẢN DỰ ĐOÁN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TAI NẠN Các kịch dự đoán xây dựng dựa xu hướng phát triển theo thời gian số liệu thực nghiệm khứ Xu hướng phát triển tai nạn thơng thường đường hồi quy tuyến tính, hay đường cong Logarith… bị tác động nhân tố ảnh hưởng Bộ môn đường - ĐHGTVT Hà nội 134 ... LÝ ĐIỂM ĐEN TRÊN ĐƯỜNG BỘ 65 CHƯƠNG IV: GIẢI PHÁP NÂNG CAO AN TOÀN GIAO THÔNG ĐƯỜNG Ô TÔ 70 4.1 HỆ THỐNG AN TOÀN LẮP ĐẶT TRÊN CÁC PHƯƠNG TIỆN GIAO THƠNG 71 4.2 GIẢI PHÁP AN TỒN TRONG QUÁ... GIAO THÔNG 20 1.5 CƠ CẤU TỔ CHỨC VỀ AN TỒN GIAO THƠNG TẠI VIỆT NAM 25 1.6 CÁC HƯỚNG DẪN VỀ AN TỒN GIAO THƠNG 26 CHƯƠNG II: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TAI NẠN GIAO THÔNG ĐƯỜNG Ô TÔ... 12% 1% -2% (tăng 2%) 1.1.2 Tai nạn giao thông Việt Nam Từ số liệu thống kê tai nạn Ủy ban An toàn giao thông quốc gia, diễn biến tai nạn giao thông theo thời gian từ năm 1990 đến 2009 thể thơng