电动自行车事故伤害严重程度分析:一项针对40岁及以上骑手的年龄分层研究

时间:2026年1月27日
来源:Accident Analysis & Prevention

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针对中国贾 zoom市40岁以上电动自行车骑行者的事故严重性,采用XGBoost-SHAP与RPBL-HM混合模型分析,发现农村地区、主要道路及节假日显著增加重伤风险,不同年龄组风险因素存在差异,为制定年龄分层交通安全策略提供依据。

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贾静春|岳浩|杨尚林|贾晓璐|邱玉双
北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室,北京,100044,中国

摘要

随着电动自行车(e-bikes)的普及,交通安全问题日益突出,尤其是对于40岁及以上的骑行者而言,由于生理机能下降,他们面临更高的风险。然而,针对这一人群的碰撞伤害严重程度因素的研究仍然有限。本研究分析了中国胶州市2452起涉及40岁及以上骑行者的电动自行车事故,将他们分为三个年龄组:40-50岁、50-60岁和60岁及以上。研究采用了一种混合方法框架,结合了极端梯度提升(XGBoost)算法与Shapley加性解释(SHAP)以及具有均值异质性的随机参数二元逻辑模型(RPBL-HM)。结果显示,农村地区、次级道路和节假日会增加所有40岁及以上骑行者遭受严重伤害的可能性。每个年龄组表现出不同的风险模式:40-50岁年龄组在零下温度和涉及卡车的事故中严重伤害的概率更高;50-60岁年龄组在夜间、黎明、雨雪天气、零下温度和空气质量不佳的条件下面临更高的风险;60岁及以上年龄组在骑行者为农民、空气质量不佳、非高峰时段、涉及摩托车/卡车以及秋季农村地区的事故中风险更高。这些发现为制定针对不同年龄段的交通安全干预措施提供了证据,对改善老龄化社会中老年骑行者的电动自行车安全具有重要意义。

引言

随着城市交通的快速发展和绿色出行理念的普及,电动自行车已成为现代城市交通系统的重要组成部分(Bai等人,2020年)。由于其操作简单、对身体要求低、方便灵活的特点,电动自行车的使用率在各个年龄段持续上升,特别是成为中老年人群的重要日常出行方式(Leger等人,2019年;Schepers等人,2020年)。
截至2023年底,中国的电动自行车数量达到了3.5亿辆(Zhang等人,2024年)。然而,随着电动自行车拥有量的增加,相关事故数量也在持续上升(An等人,2013年;Fyhri等人,2019年)。中国电动自行车事故导致的死亡人数从2015年的6453人增加到2020年的8724人,增长了35.2%,占交通事故死亡总数的约13.51%,这一增长率远高于其他交通方式(Zhu等人,2021年)。
值得注意的是,截至2024年底,中国60岁及以上的人口达到了3.1亿,占全国人口的22.0%,其中65岁及以上的人口为2.2亿,占15.6%,这标志着中国已进入深度老龄化社会(国家统计局,2025年)。这一人口结构变化凸显了迫切需要解决老年道路使用者的交通安全问题。40岁及以上的人群普遍面临生理机能下降和认知能力减退等限制(Bayam等人,2005年;Ulak等人,2017年)。值得注意的是,40岁是一个具有生理意义的临界年龄,因为在这个年龄左右可能会出现视力障碍(包括夜视能力下降),反应时间也会以每十年2-6毫秒的速度减慢(Woods等人,2015年),这些都对在复杂交通环境中安全骑行电动自行车至关重要。以胶州市为例,在2019年至2024年间发生的3476起电动自行车事故中,40岁及以上骑行者参与的事故有2452起,占比高达70.5%。此外,在1169起导致严重伤害或死亡的事故中,40岁及以上骑行者参与的事故有911起,占比78.0%,这凸显了40岁及以上年龄组在电动自行车事故中的脆弱性。多项研究也表明,与年轻骑行者相比,40岁以上的骑行者面临更高的严重伤害风险(Hu等人,2014年;Weber等人,2014年;Hertach等人,2018年;Li等人,2022年;Qian和Shi,2023年)。
此外,40岁及以上的电动自行车骑行者在不同年龄组之间存在显著的风险因素差异。现有研究表明,中年道路使用者常因工作压力和生活负担而表现出疲劳驾驶等高风险行为,而老年群体则主要受到生理机能下降的制约(Vlakveld等人,2015年;Dzinyela等人,2023年;Hossain等人,2024年;Tamakloe等人,2025年)。因此,对不同年龄组进行差异化的风险分析并准确识别每个年龄组的具体风险因素,对于制定有针对性的安全预防策略具有重要的理论价值和实际意义。然而,现有研究对40岁及以上电动自行车骑行者的伤害严重程度关注不足,更缺乏对其不同年龄组风险差异的深入探讨。
为填补这些研究空白,本研究基于中国山东省胶州市2019年至2024年的事故数据,创新性地聚焦于40岁及以上的电动自行车骑行者。遵循交通安全研究中广泛采用的年龄分层方法(Martínez-Ruiz等人,2015年;Vanparijs等人,2015年),本研究将这一人群分为三个年龄组:40-50岁、50-60岁和60岁及以上。通过构建结合极端梯度提升(XGBoost)与具有均值异质性的随机参数二元逻辑模型(RPBL-HM)的混合方法框架,本研究旨在:
  • (1)
    识别并量化影响不同年龄组电动自行车骑行者伤害严重程度的关键因素。
  • (2)
    捕捉随机参数的均值异质性,并探索每个年龄组内的潜在差异。
  • (3)
    识别不同因素之间的交互效应,并探讨每个年龄组面临的典型安全风险场景。
  • (4)
    研究不同年龄组之间的关键因素和风险场景的差异。
本研究可以为交通管理部门和安全从业者提供科学依据,以制定差异化和有针对性的交通安全干预策略。此外,基于现有的事故严重程度分析方法,本研究的独特贡献在于它没有将年龄仅仅视为众多解释变量之一,而是进行了专门针对40岁及以上高风险人群的年龄分层分析。这种针对性方法能够识别出在总体分析中可能被掩盖的年龄特定风险因素和交互效应。
本文的其余部分安排如下:第2节对现有文献进行了全面回顾。第3节描述了事故数据的来源和特征。第4节介绍了混合方法框架的构建过程。第5节展示了年龄组的统计验证结果。第6节提出了政策建议。第7节总结了研究结论。

部分摘录

电动自行车的独特安全特性

电动自行车在速度、法规、防护装备和用户群体方面与传统自行车、摩托车和行人有显著差异。这些差异导致了独特的碰撞模式和伤害风险,需要专门的研究关注。
关于速度特性,中国2024年的安全技术规范(GB 17761-2024)将电动自行车的最大设计速度限制为25公里/小时。在此标准之前,没有技术速度限制,超过25公里/小时的电动自行车

数据和描述

本研究使用的数据来自中国山东省胶州市,涵盖了2019年至2024年五年期间的警方报告的电动自行车事故数据。该数据集包含2452起涉及40岁及以上骑行者的事故,其中“40-50岁”年龄组的数据集包含670起事故,“50-60岁”年龄组的数据集包含987起事故,“60岁及以上”年龄组的数据集包含795起事故。
本研究分析的单位是参与事故的电动自行车,伤害严重程度结果代表

框架

本研究采用了结合XGBoost-SHAP和RPBL-HM模型的混合框架。图1展示了该混合方法的框架。
在这个框架中,XGBoost-SHAP和RPBL-HM在顺序分析过程中发挥互补作用。首先,XGBoost-SHAP用于识别和排序影响骑行者伤害严重程度的因素的重要性,确保只有最具影响力的因素被纳入后续的统计分析中

年龄组的统计验证

采用似然比测试来评估三个年龄组(40-50岁、50-60岁和60岁及以上)之间数据集的适用性。测试检验了模型在各年龄组之间相似的零假设,即不需要不同的模型规格。使用方程(13)进行这些测试(Washington等人,2020年):χ2=2[LL(βA2,A1)LL(βA1)LL(βA2)L(βA2)

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