An advanced multi-faceted statistical analysis of accident probability and severity exploiting high resolution traffic and weather data

Abstract

The objective of this PhD thesis is the investigation of accident probability and severity exploiting high resolution traffic and weather data from urban roads and motorways, collected on a real-time basis, with specific focus on Powered-Two-Wheelers. For that purpose, an advanced mesoscopic multi-faceted statistical analysis was conducted in order to expand previous road safety work and contribute to the further understanding the complex issues of accident probability and severity. Linear models as well as non-linear models were developed on the basis of 6-year accident data from urban roads as well as an urban motorway in Greater Athens area (Attica Tollway). Empirical findings indicate that high resolution traffic and weather data are capable of opening new dimensions in accident analysis in urban roads and urban motorways. The multi-faceted statistical analysis conducted in the thesis has revealed a consistent and strong influence of traffic parameters on accident probability and severity. It is interesting that weather parameters were not found to influence accident probability and severity when linear relationships are considered. Lastly, the application of cusp catastrophe models demonstrated that it is likely that even small traffic and weather changes may have a critical impact on road safety in urban roads as sudden transitions from safe to unsafe conditions (and vice versa) may occur.

Ο στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η διερεύνηση της πιθανότητας και σοβαρότητας ατυχήματος σε αστικές οδούς και αστικούς αυτοκινητοδρόμους με έμφαση στους δικυκλιστές, αξιοποιώντας κυκλοφοριακά και μετεωρολογικά δεδομένα υψηλής ευκρίνειας τα οποία έχουν συλλεχθεί σε πραγματικό χρόνο. Για τον σκοπό αυτό, εφαρμόστηκε μεσοπρόθεσμου χαρακτήρα σύγχρονη πολυεπίπεδη στατιστική ανάλυση, με σκοπό να συμβάλει στην περαιτέρω κατανόηση των πολύπλοκων ζητημάτων της πιθανότητας και της σοβαρότητας του ατυχήματος. Γραμμικά μοντέλα καθώς και μη γραμμικά μοντέλα αναπτύχθηκαν αξιοποιώντας έξι ετών δεδομένα ατυχημάτων από αστικούς δρόμους καθώς και από την Αττική οδό. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα υψηλής ευκρίνειας κυκλοφοριακά και μετεωρολογικά δεδομένα είναι ικανά να ανοίξουν νέες διαστάσεις στην ανάλυση των τροχαίων ατυχημάτων στις αστικές οδούς και στους αστικούς αυτοκινητόδρομους. Η πολυεπίπεδη στατιστική ανάλυση που διενεργήθηκε στο πλαίσιο της διατριβής, έδειξε ότι υπάρχει σημαντική επιρροή των κυκλοφοριακών παραμέτρων στην πιθανότητα και στη σοβαρότητα ατυχήματος. Είναι ενδιαφέρον το γεγονός ότι οι μετεωρολογικές παράμετροι δεν βρέθηκαν να επηρεάζουν την πιθανότητα ατυχήματος και τη σοβαρότητα, όταν εξετάζονται οι γραμμικές σχέσεις. Τέλος, η εφαρμογή της θεωρίας καταστροφής έδειξε ότι ακόμα και μικρές αλλαγές στις κυκλοφοριακές και μετεωρολογικές παραμέτρους μπορεί να έχουν σημαντική επίδραση στην οδική ασφάλεια σε αστικές οδούς, καθώς ξαφνικές μεταβάσεις από ασφαλείς σε μη ασφαλείς καταστάσεις (και το αντίστροφο) είναι δυνατό να συμβούν.