جاده

جاده

ارزیابی و اولویت‌بندی روش‌های پیش‌بینی نقاط تصادف‌خیز راه‌های بین‌شهری با رویکرد AHP-TOPSIS

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
2 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
چکیده
تصادفات جاده‌ای در ایران سالانه بیش از ۲۰ هزار کشته و ۷ درصد تولید ناخالص داخلی را به خود اختصاص می‌دهند. شناسایی نقاط تصادف‌خیز (مکان‌های دارای پتانسیل بالای وقوع تصادف) یکی از مؤثرترین راهکارهای کاهش خسارات است. روش‌های متنوعی از سه دسته‌ی آماری سنتی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق برای پیش‌بینی این نقاط ارائه شده‌اند، اما فقدان مقایسه‌ی نظام‌مند، انتخاب روش مناسب برای راه‌های ایران را دشوار ساخته است. روش‌شناسی: ۱۵ روش پیش‌بینی شامل ۳ روش آماری (فراوانی، نرخ تصادف، بیز تجربی)، ۴ روش یادگیری ماشین (جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان، XGBoost، درخت تصمیم) و ۸ روش یادگیری عمیق (CNN، LSTM، CNN-LSTM، GCN، GAT، STGNN، Transformer، Ensemble) در ۷ معیار (دقت، حساسیت، سرعت، حجم داده، تفسیرپذیری، تعمیم‌پذیری، نیاز به تخصص فنی) ارزیابی شدند. داده‌ها از مرور سیستماتیک ۹۰ مقاله (۲۰۲۵-۲۰۱۹) استخراج گردید. وزن‌دهی با AHP و رتبه‌بندی با TOPSIS انجام شد. یافته‌ها: CNN-LSTM ترکیبی با امتیاز ۰.۸۵۲ بالاترین رتبه را کسب کرد. XGBoost با ۰.۷۹۵ بهترین روش یادگیری ماشین بود. روش‌های آماری با میانگین ۰.۲۷۵در رتبه‌ی آخر قرار گرفتند. میانگین امتیاز یادگیری عمیق (۰.۶۵۲)، یادگیری ماشین (۰.۶۳۴) و آماری (۰.۲۷۵) است. تحلیل حساسیت پایداری نتایج را تأیید کرد. نتیجه‌گیری: روش CNN-LSTM ترکیبی به عنوان روش برتر در پیش‌بینی نقاط تصادف‌خیز راه‌های بین‌شهری ایران انتخاب شد. در شرایط داده‌ی بسیار محدود (کمتر از ۳,۰۰۰ رکورد)، روش بیز تجربی و در شرایط نیاز به تفسیرپذیری بالا، روش درخت تصمیم پیشنهاد می‌گردد.
کلیدواژه‌ها

-احسانی، سید مجید و آسوده، راضیه (۱۳۹۹). شناسایی نقاط حادثه خیز راه‌های برون شهری با استفاده از روش مدل‌سازی فازی. مجله راهور، ۴(۲)، 134-103.
-سادات حسینی، سید محمد؛ سلیمی کوچی، محمدباقر؛ جوزی دستجره، امیر و بیرانوند، محسن (۱۴۰۳). شناسایی و تحلیل نقاط حادثه خیز شهر همدان. مجله راهور، ۸(۱)، ۱۳۱-۱۵۲.
- غفاری، سارا و حسینعلی، فرهاد (۱۴۰۳). بررسی تأثیر عوامل هندسی بر شدت تصادفات در راه‌های برون‌شهری با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی و یادگیری عمیق. پژوهشنامه حمل و نقل، ۲۱(۳)، ۴۵-۶۸.
-مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی (۱۴۰۳). بسته سیاستی کاهش تصادفات رانندگی در سال ۱۴۰۳. تهران.
-سازمان پزشکی قانونی کشور (۱۴۰۲). گزارش آمار تلفات حوادث رانندگی کشور. تهران.
-AASHTO. (2010). Highway safety manual. AASHTO.
-Alagarsamy, S., et al. (2021). Prediction of road accidents using machine learning technique. IJARSCT, 6(1), 45-52.
-Anik, B. M. T. H., et al. (2023). inTformer:A time-embedded attention-based transformer for crash likelihood prediction. arXiv:2307.03854.
-Bradley, A. P. (1997). The use of the area under the ROC curve in the evaluation of machine learning algorithms. Pattern Recognition, 30(7), 1145-1159.
-Chang, L. Y., & Chen, W. C. (2005). Data mining of tree-based models to analyze freeway accident frequency. Journal of Safety Research, 36(4), 365-375.
-Chaudhary, M., et al. (2023). Risk maps and intervention strategies in road traffic accidents using GIS. Transport Safety Review, 52, 21-38.
-Elvik, R. (2008). A survey of operational definitions of hazardous road locations. Accident Analysis & Prevention, 40(6),1830-1835.
-Gao, Y., et al. (2023). STZITDGNN: Spatiotemporal zero-inflated Tweedie distribution graph neural network. Transportation Research Part C, 148, 104002.
-Golestani, N., Moosavi, S. M. H., & Shabani, S. (2025). Bus telematics data analysis for crash risk prediction on Iranian intercity roads. PLoS ONE, 20(4), e0312345.
-Hauer, E. (1996). Identification of sites with promise. Transportation Research Record, 1542, 54-60.
-Hauer, E. (1997). Observational before-after studies in road safety. Pergamon.
-Hwang, C. L., & Yoon, K. (1981). Multiple attribute decision making. Springer.
- Kaffash Charandabi, N., Gholami, A., & Abdollahzadeh Bina, A. (2022). Road accident risk prediction using generalized regression neural network optimized with self-organizing map. Neural Computing and Applications, 34(11), 8511-8524.
-Lipton, Z. C. (2018). The mythos of model interpretability. Queue, 16(3), 31-57.
-Lord, D., & Mannering, F. (2010).The statistical analysis of crash-frequency data. Transportation Research Part A, 44(5),291-305.
-Nippani, A., et al. (2023). Graph neural networks for road safety modeling. arXiv:2311.00164.
-Pan, Y., et al. (2018). Regularized deep belief network for traffic accident prediction. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 19(12), 3890-3900.
-Rana, P., et al. (2024). Machine learning approach to enhance highway railroad grade crossing safety. Transportation Research Record, 2678(3), 245-260.
-Saaty, T. L. (1980). The analytic hierarchy process. McGraw-Hill.
-Sajadi, P., et al. (2024). Accident impact prediction based on deep convolutional and recurrent neural network. arXiv:2411.07537.
-Shabani, S., et al. (2019). A risk based model for the switch derailment using Bayesian network. Proceedings of the 4th International Conference on Railway Technology.
 -Shabani, S., et al. (2021). Developing a model for the risk of the rail vehicles collision using Bayesian network. Journal of Transportation Safety, 43(2), 145-162.
-Singh, G., et al. (2020). Deep neural network-based predictive modeling of road accidents. Procedia Computer Science, 167, 1672-1681.
-Sokolova, M., & Lapalme, G. (2009). A systematic analysis of performance measures for classification tasks. Information Processing & Management, 45(4), 427-437.
-Theofilatos, A., et al. (2019). Comparing machine learning and deep learning methods for real-time crash prediction. Accident Analysis & Prevention, 132, 105278.
-Wan, R., et al. (2023). Traffic accident hotspot prediction using temporal convolutional networks. In ACM SIGSPATIAL 2023.
-Yang, S., & Abdel-Aty, M. (2025). Real-time crash prediction with limited connected vehicle data using ensemble LSTM-CNN. Transportation Research Part C, 162, 104112.
-Yu, L., et al. (2021). Deep spatiotemporal graph convolutional network for traffic accident prediction. Neurocomputing, 423, 135-147.
-Yuan, J., et al. (2019). Real-time crash risk prediction using LSTM recurrent neural network. Transportation Research Record, 2673(4), 314-326.