تحلیل مکانی-زمانی تأثیر عوارض جاده‌ای بر شدت آسیب رانندگان کامیون‌های بزرگ با استفاده از پارامترهای تصادفی با رویکرد ناهمگونی در میانگین‌ها و واریانس‌ها

این مطالعه از یک رویکرد مدل‌سازی تا حدی محدود زمانی برای بررسی تغییرات مکانی-زمانی در شدت آسیب راننده در تصادفات کامیون‌های بزرگ تک‌وسیله در مناطق مختلف کالیفرنیا استفاده می‌کند و امکان درک دقیقی از چگونگی تغییر عوامل خاص مؤثر بر پیامدهای آسیب در طول زمان را فراهم می‌کند. این مطالعه با استفاده از داده‌های تصادف از اول ژانویه ۲۰۱۵ تا ۳۱ دسامبر ۲۰۱۷ که از سیستم اطلاعات ایمنی بزرگراه‌ها به دست آمده است، مناطق را به عنوان مناطق مسطح، ناهموار و کوهستانی طبقه‌بندی می‌کند و از یک مدل لوجیت چندجمله‌ای با پارامتر تصادفی با ناهمگونی در میانگین و واریانس برای در نظر گرفتن ناهمگونی بالقوه در پیامدهای آسیب تصادف استفاده می‌کند. این رویکرد به درک چگونگی تأثیر مناطق مختلف بر شدت آسیب کمک می‌کند و در عین حال امکان تغییرپذیری پارامتر در مشاهدات را فراهم می‌کند. این تجزیه و تحلیل با آزمون‌های نسبت درستنمایی برای تأیید پایداری و قابلیت انتقال زمانی تخمین‌های مدل در مناطق و سال‌های مختلف، غنی‌تر می‌شود. نکته قابل توجه این است که این مطالعه، واژگونی کامیون را به عنوان اولین و دومین رویداد در یک تصادف، به عنوان یک پارامتر ثابت مؤثر بر شدت آسیب در تمام سال‌ها شناسایی می‌کند و بر اهمیت آن صرف نظر از زمین یا زمان در تصادفات کامیون‌های بزرگ تک وسیله نقلیه تأکید می‌کند. علاوه بر این، این مطالعه طیف گسترده‌ای از متغیرها، از جمله ویژگی‌های راننده، ویژگی‌های تصادف، ویژگی‌های جاده، ویژگی‌های وسیله نقلیه و جنبه‌های محیطی و زمانی را در نظر می‌گیرد. یافته‌ها، اهمیت عناصر خاص زمین را در ارزیابی‌های ایمنی ترافیک و نیاز به اقدامات متمرکز برای کاهش آسیب‌های جدی در تصادفات کامیون‌ها برجسته می‌کند. شبیه‌سازی خارج از نمونه، افزایش قابل توجهی در آسیب‌های جزئی و شدید را هنگام جایگزینی پارامترهای زمین مسطح با پارامترهای زمین‌های ناهموار یا کوهستانی نشان داد. این تحقیق نه تنها با شرح جزئیات پویایی شدت آسیب در تصادفات کامیون‌های بزرگ تک وسیله نقلیه، به ادبیات موجود کمک می‌کند، بلکه کاربرد مدل‌های تا حدی محدود به زمان را در افزایش استراتژی‌های مدیریت ایمنی ترافیک نیز اعلام می‌کند.

مقدمه

حمل و نقل بار مزایای قابل توجهی از جمله ارتقای رشد اقتصادی، افزایش کارایی زنجیره تأمین و تضمین تحویل به موقع کالا را ارائه می‌دهد. با این حال، نگرانی‌های ایمنی قابل توجهی نیز به ویژه از نظر تلفات مربوط به ترافیک ایجاد می‌کند. در سال 2020، تعداد تلفات مرتبط با حمل و نقل بار به 5582 از مجموع 38824 نفر رسید که نشان دهنده افزایش 30.1 درصدی نسبت به سال 2010 است. کامیون‌ها 88.9 درصد از این تلفات را به خود اختصاص داده‌اند که 12.8 درصد از کل تلفات مربوط به بزرگراه‌ها را تشکیل می‌دهد. در سال ۲۰۱۹، تصادفات وسایل نقلیه موتوری ۳۴۰ میلیارد دلار هزینه برای جامعه آمریکا به همراه داشت. این مبلغ معادل ۱۰۳۵ دلار برای هر ۳۲۸ میلیون آمریکایی و ۱.۶ درصد از تولید ناخالص داخلی واقعی کشور در آن سال است که ۲۱.۴ تریلیون دلار بود (NHTSA، ۲۰۲۳a). طبق گزارش موسسه بیمه بزرگراه‌ها (۲۰۲۴)، در سال ۲۰۲۱، کالیفرنیا از نظر تصادفات تک وسیله نقلیه‌ای بالاترین رتبه را داشت۵، به طوری که تصادفات کامیون‌های بزرگ (GVWR > ۱۰۰۰۰ پوند) در حوادث تک وسیله نقلیه با نسبت ۲.۱:۱ در مقایسه با تصادفات چند وسیله نقلیه رخ داد (NHTSA، ۲۰۲۳b). کامیون‌های بزرگ همچنین ایمنی سایر وسایل نقلیه درگیر در تصادفات را به خطر می‌اندازند، زیرا 72 درصد از تلفات در تصادفات کامیون‌های بزرگ چند وسیله نقلیه، سرنشینان سایر وسایل نقلیه بودند، در حالی که 71 درصد از سرنشینان سایر وسایل نقلیه در تصادفات مربوط به کامیون‌های بزرگ دچار جراحات شدند (NHTSA، 2023b).

از منابع موجود مشخص است که احتمال آسیب‌های شدید در تصادفات کامیون‌های بزرگ با وجود قوس‌های افقی و عمودی افزایش می‌یابد (البدیری و همکاران، ۲۰۱۸؛ اسلام و هرناندز، ۲۰۱۳؛ اودین و هیون، ۲۰۱۷؛ وانگ و پراتو، ۲۰۱۹؛ زو و همکاران، ۲۰۱۷). بنابراین، کامیون‌های بزرگ در مسیرهایی که درصد بیشتری از مقاطع دارای قوس و شیب دارند، نسبت به مسیرهایی با هندسه مستقیم یا تعداد محدودی از مقاطع قوس، بیشتر در معرض خطر هستند. در ایالت کالیفرنیا، طبق سیستم اطلاعات ایمنی بزرگراه‌ها (HSIS)، کل شبکه بزرگراهی موجود ۱۵۲۹۸.۸ مایل است که از این مقدار، زمین‌های مسطح ۶۱۹۲.۸۵ مایل (۴۰.۴۸٪)، زمین‌های ناهموار ۵۰۲۶.۴۷ مایل (۳۲.۸۶٪) و زمین‌های کوهستانی ۴۰۷۹.۴۶ مایل (۲۶.۶۷٪) است، همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است (HSIS، ۲۰۲۳).

در مهندسی بزرگراه، بخش‌های جاده به سه نوع زمین طبقه‌بندی می‌شوند (هیئت تحقیقات حمل و نقل، ۲۰۱۶؛ منرینگ و واشبرن، ۲۰۲۰؛ اداره بزرگراه فدرال، ۲۰۲۴)؛ زمین‌های مسطح/هموار با شیب‌ها و ترازهایی مشخص می‌شوند که وسایل نقلیه سنگین را قادر می‌سازد سرعت‌های قابل مقایسه‌ای با خودروهای سواری داشته باشند، که معمولاً شامل شیب‌هایی تا دو درصد می‌شود. زمین‌های غلتان شامل شیب‌ها و ترازهایی هستند که در مقایسه با خودروهای سواری، سرعت وسایل نقلیه سنگین را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند، اما سرعت آنها را برای مدت طولانی به خزیدن کاهش نمی‌دهند. زمین‌های کوهستانی شامل شیب‌ها و ترازهایی هستند که منجر به حرکت وسایل نقلیه سنگین با سرعت خزیدن در مسافت‌های طولانی یا در فواصل مکرر می‌شوند.

از آنجایی که طول شبکه بزرگراه کالیفرنیا حدود ۶۰٪ از شبکه را بخش‌هایی با شیب‌ها و منحنی‌های افقی تشکیل می‌دهد که می‌تواند یکی از دلایل آسیب‌های شدید در تصادفات کامیون‌های بزرگ باشد. بنابراین، هدف اصلی که این مطالعه را بدیع می‌کند، پرداختن به مسائل مربوط به تغییرات مکانی-زمانی در متغیرهای توضیحی شدت آسیب در تصادفات کامیون‌های بزرگ تک وسیله‌ای است که در انواع مختلف زمین‌های بزرگراهی رخ می‌دهد. شناسایی ناپایداری زمانی متغیرهای توضیحی مؤثر بر شدت آسیب که ممکن است به دلیل پیشرفت تکنولوژی و سایر پیشرفت‌ها مانند تجربه رانندگی و بهبود زیرساخت‌ها، به ویژه در زمینه بزرگراه‌ها در زمین‌های مختلف، رخ دهد، بسیار مهم است. به عنوان مثال، رانندگان در نهایت توانایی مانور در اطراف پیچ‌های تند را توسعه می‌دهند و با گذشت زمان به رانندگان ماهر برای موقعیت‌های مشابه تبدیل می‌شوند، اما سایر رانندگان می‌توانند با چنین مانورهای هندسی مشکل داشته باشند. علاوه بر این، برای کاهش احتمال تصادفات، به ویژه در نقاط حادثه‌خیز، سازمان‌ها همچنان تغییرات کوچکی را در شبکه‌های خود توصیه می‌کنند. بنابراین، نادیده گرفتن نقش بی‌ثباتی زمانی عوامل تعیین‌کننده شدت آسیب ممکن است جانبدارانه باشد و نتایج گمراه‌کننده‌ای ارائه دهد (البدیری و بهنود، 2021، منرینگ، 2018). رویه مشابهی در مجموعه مقالات موجود در مورد تحقیقات ایمنی کامیون‌های بزرگ مشاهده می‌شود.

این مقاله دو نکته کلیدی را در درک عوامل مؤثر بر شدت آسیب در تصادفات کامیون‌های بزرگ تک‌وسیله معرفی می‌کند. اول، یک رویکرد مدل‌سازی با محدودیت زمانی جزئی با استفاده از یک مدل لوجیت چندجمله‌ای با پارامتر تصادفی با ناهمگونی در میانگین‌ها و واریانس‌ها اعمال می‌شود. این روش امکان ارزیابی چگونگی تکامل عوامل مؤثر بر شدت آسیب در طول زمان را فراهم می‌کند و درک دقیق‌تری از تغییرات زمانی در نتایج تصادف ارائه می‌دهد. دوم، این مطالعه طبقه‌بندی اصلاح‌شده‌ای از بزرگراه‌ها را به سه دسته زمین خاص ارائه می‌دهد: مسطح/هموار، ناهموار و کوهستانی. برخلاف روش‌های مرسوم که به مسافت کلی بزرگراه متکی هستند، این طبقه‌بندی تأثیر متمایز ویژگی‌های زمین را بر نتایج تصادف ثبت می‌کند و دیدگاه دقیق‌تری در مورد خطرات خاص زمین ارائه می‌دهد. با ادغام این دو پیشرفت روش‌شناختی، این تحقیق به شکاف‌های اساسی در ادبیات موجود می‌پردازد و بینش‌های جدیدی در مورد چگونگی تأثیر عوامل زمانی و مرتبط با زمین بر شدت آسیب در تصادفات کامیون‌های بزرگ تک‌وسیله ارائه می‌دهد.

ادامه مقاله با مروری گسترده بر ادبیات تحقیق در مورد ایمنی کامیون‌های بزرگ آغاز می‌شود و پس از آن به بحث در مورد داده‌های مورد استفاده پرداخته می‌شود. بخش بعدی، روش‌شناسی اتخاذ شده در این مقاله را شرح می‌دهد و پس از آن، تخمین مدل‌ها، قابلیت انتقال و آزمون‌های ناپایداری مکانی-زمانی با استفاده از آزمون‌های نسبت درستنمایی، شبیه‌سازی‌های پیش‌بینی خارج از نمونه و در نهایت بحث مفصل در مورد یافته‌ها ارائه می‌شود. مقاله با نتیجه‌گیری از نتایج تمام تحلیل‌های انجام شده در این مقاله به پایان می‌رسد.(منبع).