为了深入研究不同颅脑损伤准则对道路交通事故中行人颅脑损伤的预测与评价性能，从已有的交通事故调查数据库中选出可以用于进行事故虚拟重建且具有详细人体颅脑伤情记录的10例行人车辆碰撞事故案例，采用多刚体动力学和有限元分析方法，对事故中人和车辆运动学响应及行人颅脑损伤情况进行虚拟重建，在此基础上，采用LASSO回归分析方法分析了多个基于人体头部运动学响应的颅脑损伤准则与事故中行人颅脑损伤的相关性；借助文献中的损伤风险曲线，分析了不同基于脑组织应变的损伤准则与行人典型颅脑损伤（弥散性轴索损伤和脑挫伤）之间的关系。研究结果表明：在多个基于人体头部运动学响应的颅脑损伤评价准则中，同时考虑头部线性和旋转运动，且体现头部碰撞功率的头部碰撞能量（HIP）准则能最有效地评价真实的颅脑损伤；基于脑组织应变的颅脑损伤准则中，累计应变损伤测量（CSDM）准则相对于最大主应变（MPS）准则能更有效地评价典型弥散性脑损伤（DAI），而扩张损伤测量（DDM）准则所反映的脑挫伤程度远低于真实的损伤状况，所以该准则难以准确预测脑挫伤的损伤风险。

为克服传统车辆运动状态重建方法不能全面反映视频图像中车辆运动状态，且使用条件受限较大的问题，基于近景摄影测量中的直接线性变换原理，结合车身外廓特征信息，提出一种完整重建视频中车辆运动状态的有效方法。该方法中的特征标定信息全部取自目标车辆的外廓特征，不受路面和环境标定条件影响，扩大了使用范围；标定区域覆盖车辆在视频中的整个运动过程，最大限度地保证了车辆行驶轨迹的空间完整性；方法中每相邻2帧之间车辆行驶距离、行驶速度及加速度的解算均独立，避免产生累计误差。最后，使用该方法分别对车辆处于低速、中高速或减速3种运动状态下，摄像方向与车辆行驶方向呈90°或30°夹角的6种组合试验中车辆的相关运动状态参数进行解算，并与试验中采集的实际运动状态参数进行分析对比。研究结果表明：当车辆分别处于低速、中高速或减速3种运动状态时，在90°摄像视角下，计算所得车速值与记录值误差在1.5%以内，行驶距离值误差在3%以内，加速度值误差在7%以内；在30°摄像视角下，计算所得车速值误差在4%以内，行驶距离值误差在5%以内，加速度值误差在9%以内；该方法计算的视频中车辆的车速和行驶距离精度较高，加速度精度满足相关行业应用要求，证明该方法用于重建视频中车辆的运动状态有效、可行。

为明确事故现场可视轮胎印迹强度与车辆动力学特性、轮胎橡胶磨损特征及道路表面灰度之间的关联特性，提出基于车路耦合的事故现场轮胎印迹强度参数化研究方法。通过结合动态滑动摩擦因数模型及轮胎非线性模型，建立车辆路面9 DOF非线性系统动力学模型，运用VBOX惯性测量技术验证模型的有效性。运用胎面磨损能量模型，从车路系统角度确定车辆、轮胎和路面特性对轮胎全局摩擦力及胎面磨损特性的影响。结合印迹强度特征模型提出轮胎印迹强度参数研究方法，选取不同制动、转向角工况及3组路面、胎面特性对轮胎路面接地力学特性、胎面橡胶磨损量、可视轮胎印迹特征进行仿真分析。结果表明：印迹强度仅与全局摩擦力大小有关，与轮胎路面滑移方向无关；滑移工况下胎面橡胶磨损量随着全局摩擦力和滑移速度的增大而增大，而印迹强度变化不明显；制动力矩和道路表面灰度对产生可视轮胎印迹起决定作用，转向角主要影响不规则可视轮胎印迹的产生；前轮轮胎最先出现可视印迹，且可视印迹长度和强度均高于后轮轮胎；采取可视印迹起点作为事故车辆速度判定具有一定的误差，应根据具体情况进行具体分析；研究成果能够为基于可视轮胎印迹的交通事故重建提供理论基础。

为了丰富人车碰撞事故运动学理论，同时为面包车碰撞行人事故的分析鉴定提供理论支撑，对20～110 km·h^-1车辆碰撞速度下行人被面包车碰撞后的运动规律进行研究。利用多刚体建模系统PC-Crash软件构建面包车与行人碰撞仿真模型，并通过仿真获得多种碰撞条件下行人碰撞后的纵向/横向抛距、抛射高度、抛射角度、空中旋转圈数、躯干合成速度和头部合成加速度等运动学数据。结合国家车辆事故深度调查体系（NAIS）中14例具有可靠数据的事故样本进行比较验证。定义并提出了行人被面包车碰撞后的拱推型运动形态，以区别于长头车碰撞的卷绕型和平头车碰撞的推掷型。结果表明：拱推型碰撞中行人会在瞬间被加速到车辆碰撞速度的111%～127%；在高速（110 km·h^-1）碰撞中，头部合成加速度值超过3 000 m·s^-2，头部损伤指标（HIC）值超过7 500；行人空中旋转不超过3圈，被抛高度不超过4.0 m，抛射角度介于6°～11°；行人抛距与车辆碰撞速度之间的关系可以用幂函数模型进行描述；碰撞接触位置、车型外廓参数、行人行走速度和行人碰撞姿势对行人被抛运动形态有一定程度的影响，相对标准碰撞的影响程度一般在5%以内，最大不超过10%（边翻型除外）；行人头部损伤安全界限（HIC值为1 000）对应的车辆碰撞速度约为55 km·h^-1；边翻型碰撞中行人的运动形态与拱推型差别较大，横向抛距最大可达12.0 m。

为有效采集城市道路交通事故数据，分析交通事故时空特征，辨识交通事故原因，利用手机APP方法采集了宁波市鄞州区2016年第四季度的37 654起交通事故数据。鉴于传统K-means聚类算法收敛慢和精度低的缺陷，建立改进的K-means聚类算法以消除孤立点对聚类结果的影响，对研究范围内的交通事故黑点进行识别及分析。结果表明：基于手机APP采集的有效事故数据样本量占实际警情的比例为96.4%，能满足事故数据分析的精度和质量要求；近4年每个季度的事故变化趋势呈现明显的锯齿状变化；机动车与机动车事故数量最大，机动车与非机动车事故数量次之，事故比例分别为58.4%和15.8%；时间特征方面，周一发生的事故数量最大，周四最低，事故比例分别为15.4%和13.2%；空间特征方面，道路交通事故发生地点主要集中在地面路段、交叉口、停车场等，事故比例分别为77.4%、11.6%和7.0%，居民小区和高架事故比例较低，分别为3.2%和0.9%；事故原因方面，跟车距离过近、转弯未让直行、违法变更车道、超速行驶等驾驶行为是引发交叉口机动车与机动车类型事故的主要原因，事故比例分别为28.8%、22.9%、15.6%和7.6%；机动车转弯未让直行非机动车、非机动车闯红灯、机动车与非机动车相互占用车道和非机动车逆向行驶，是诱发交叉口机动车与非机动车类型事故的主要原因，事故比例分别为36.6%、16.6%、9.9%和7.3%。

针对现有研究多基于病例对照的欠采样方法，即每起事故从连续交通流数据中按一定比例抽取对照的非事故数据构建模型，而该类模型在连续数据环境中的预测精度存在缺陷的状况，对城市交通连续观测并动态调控的技术环境（简称连续数据环境）开展道路交通事故风险预测模型构建研究。首先提出基于全样本交通流数据，结合“调整事故分类阈值”的方法解决事故风险预测研究中的非平衡数据分类问题；而后采用上海市城市快速路2014年5，6月的线圈检测交通流数据及历史事故数据开展实证研究，以受试者工作特征曲线下面积为评价指标，对比基于全样本和抽样样本构建的常用事故风险预测模型（逻辑回归、随机森林）的整体预测能力；以灵敏度和特异度的几何均数为评价指标，对比3种分类阈值计算方式（约登指数法、事故占比法和交叉点法）对事故/非事故综合预测精度的影响。结果表明：在连续数据环境下，采用全样本数据建模能使模型整体预测能力提高13.06%；基于约登指数法进行分类阈值计算可使模型的事故/非事故综合预测精度最佳。

为了提升中国的道路安全评价水平，提出一种基于微观交通仿真与极值理论相结合的城市交叉口安全评价方法。首先提出一种新的微观交通仿真标定方法，它是以优化冲突参数后侵占时间（Post-encroachment Time，PET）分布作为标定目标，同时将平均排队长度和冲突数量作为约束条件，并使用遗传算法寻找仿真模型中最优驾驶人行为参数的系统性方法。然后引入极值理论中的极大阈值方法（Peaks-over-threshold，POT），选用PET值作为模型输入指标，对交叉口年平均事故频率进行预测。选取上海市奉贤区的10个交叉口作为案例分析，对交叉口仿真建模后，分别使用基于平均排队长度的传统标定方法、考虑冲突数量的两阶段标定方法和优化PET分布的多约束标定方法进行标定，并使用POT方法获得各交叉口的事故预测值。结果表明：所提方法在相关性检验、相对安全检验和事故预测3个方面显著优于其他2种标定方法；将其与基于实际观测冲突的极值预测进行对比，发现两者在相交冲突和追尾冲突的事故预测上表现均较为良好，而对于换道冲突的预测较为一般；提出的基于微观交通仿真与极值理论的方法是一种可行的、有潜力的城市交叉口安全评价方法。

为了构建信号交叉口交通冲突模型，提取29个信号交叉口260 h的交通冲突数据，考虑交通冲突异质性，构建了随机参数（RP-PLN）交通冲突模型和随机效应（RE-PLN）交通冲突模型，采用贝叶斯方法和马尔科夫链蒙特卡罗（MCMC）仿真对模型参数后验分布进行估计，利用方差信息准则和残差标准化决定系数对2种模型的拟合优度进行了比较。研究结果表明：2种交通冲突模型都可以有效处理交通冲突异质性；RP-PLN交通冲突模型的拟合优度优于RE-PLN交通冲突模型；当其他变量保持不变时，直行交通量增加1%可使直右交通冲突增加0.54%；右转交通量增加1%可使直右交通冲突增加0.65%；右转大车比例增加1%，直右交通冲突增加1.06%；物理渠化岛和标线渠化岛的设置可以分别使直右交通冲突降低18.9%和17.3%；设置加速车道可使直右交通冲突降低22.9%；右转半径增加1%，直右交通冲突降低10.5%；安装右转让行标志可使直右交通冲突降低16.5%；设置右转专用相位可使直右交通冲突降低29.8%。

为了减少雨天交通安全隐患，保障高速公路行车安全，根据雨天高速公路实际行车状态、路面径流特点和车辆水膜相互作用探究雨天安全行车速度。首先，提出“移动水坝”概念，并分析“移动水坝”现象出现的原因和形成机理；依据水力学基本理论探究“移动水坝”现象中水膜厚度和车辆滑水限速值的变化规律；然后，利用Fluent软件仿真车辆对水流的阻挡作用，依据外侧车道大车行车间距的水压力探究连续“移动水坝”形成的条件，并确定外侧车道大车在不同行驶速度下相应的临界车头时距；最后，应用流体力学原理仿真分析车辆行驶速度和水膜厚度与轮胎受到的动水压力之间的关系，确定不同降雨强度下内侧车道小客车的滑水限速值。研究结果表明：雨天在高速公路外侧车道行驶的大车会对路面径流产生阻挡作用，出现“移动水坝”现象；“移动水坝”作用下水膜厚度较正常排水状态下增加，导致内侧车道行驶的小客车滑水限速值降低；设定试验条件下外侧车道大车间距40 m时，两车的水坝作用连续，增加大车车头时距可以减弱连续“移动水坝”作用；车辆行驶过程中轮胎受到的动水压力随水膜厚度及行驶速度的增加而增大，小客车在“移动水坝”作用下发生滑水的概率增加，根据轮胎动水压力值和滑水值确定不同降雨强度对应的临界滑水速度，可相应作为雨天高速公路小客车行驶速度限值。

为探究出行安全对用户出行选择行为的影响，提出了考虑事故风险成本和旅行时间的多类用户交通分配模型。针对事故发生的随机性特征，定义了路径出行安全可靠性概念，并以此计算用户的事故风险成本预算，体现出行者的安全偏好。基于考虑事故机会和事故风险的基础事故预测模型，针对路段和交叉口的不同特征，分别定义了路段和交叉口的事故风险成本分布。构建的交叉口事故风险成本模型，体现了交叉口不同转向的事故风险成本的差异性。为了求解基于安全可靠性的多类用户交通分配模型，采用路径配流法和相继平均法设计了相应的求解算法，并通过算例分析了模型和算法的有效性。研究结果表明：安全可靠性在用户出行选择中具有重要影响。当在广义出行费用中考虑事故风险成本时，出行者会更多地选择事故风险成本较小的路径；不同风险倾向的用户会有不同的选择特征，保守型出行者倾向于选择路径事故风险成本标准差相对较小的路径，即事故风险成本波动小的路径，而中立型出行者倾向于选择事故风险成本均值相对较低的路径；考虑交叉口的事故风险成本与否会直接影响流量分配结果，即路径交叉口数量和转向的差异性同样会影响出行者的选择。所提出的模型对于客流预测和网络安全评价与管理具有潜在的应用价值。

针对运输路段交通事故概率未知的情况，提出同时考虑运输成本和风险的危险品运输网络选线模型，以降低危险品运输事故对沿线居民和周围环境的影响。考虑发生交通事故后有毒气体泄漏的二次事故，对事故后果进行量化，界定为气体覆盖范围内的受影响人数；考虑在实际运输过程中路段的复杂性，采用最短路径算法选取运输成本较低的若干条备选路径，对运输路网进行简化；假设事故由袭击方制造且运输方对多条路径进行组合使用，以运输风险最小为目标，建立基于零和博弈理论的复合选线模型；采用启发式算法对模型进行求解，获得运输方对各条备选路径的选择概率，构成复合选线策略。以上海市道路网液氯运输选线问题作为典型案例，验证复合选线模型的有效性，并将模型得到的复合选线策略与最优单一选线策略的结果进行对比分析。结果表明：复合选线策略的期望受影响人数为184人，而单选线策略的期望受影响人数为374人；复合选线模型能够很好地解决危险品运输路段概率未知的问题，并能很好地指导实际危险品运输，且在降低运输风险方面效果优于单一选线策略；最短路径算法的运用能有效限制运输路径的长度，有利于节约运输成本；启发式算法的运行时间较短，在适当控制备选路径数量的前提下，可以用于更大规模路网下的运输选线工作。

为控制危险品运输风险大小并提高风险分布合理性，兼顾运输商的利益诉求，对多种类型危险品在同一路网内运输时的多路径组合优化问题进行研究。首先根据运输路径物理特征，结合路段风险值给出路径间的物理相异度计算方法，并根据各路段在路网内的地理位置，给出路径间的空间相异度计算方法；然后设置总风险阈值和最小相异度约束，建立同时考虑累积运输风险、运输费用和运输时间的多目标优化模型，改进第2代非支配排序遗传算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ，NSGA-Ⅱ）对模型求解，利用动态拥挤距离来提高群体中个体分布的均匀性；最后通过随机网格网络算例对多种类型危险品在不同起讫点间单次、多次运输场景下的路径选择进行仿真优化，并利用实际路网数据对优化方法的可行性进行验证。结果表明：设置危险品运输路径之间的相异度约束，可减少共用路段/节点数量，避免运输风险在局部区域内过度集中；适当增加累积运输风险，有利于提高路径之间的物理相异度和空间相异度，使运输风险的分布更为分散，同时扩大了运输商的路径优化空间。研究结果可为政府部门对危险品运输风险控制及风险分布管理提供新的方法，为运输商的路径选择提供决策支持。