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V  CONTENTS Summary ..................................................................................................................................................... xvi  1  Background ........................................................................................................................................... 1  1.1  Project Background ....................................................................................................................... 1  1.2  Project Objectives ......................................................................................................................... 1  2  Analysis Approaches ............................................................................................................................. 3  2.1  Scope of Report ............................................................................................................................. 3  2.2  Crash Type Definitions .................................................................................................................. 3  2.2.1  Crash Types ........................................................................................................................... 3  2.2.2  Delineation of Intersection versus Segment Crashes ........................................................... 6  2.3  Model Estimation Approach ......................................................................................................... 6  2.3.1  Crash Count Models .............................................................................................................. 6  2.3.2  Alternatives for Model Form ................................................................................................. 7  2.3.3  Model Estimation and Fit Statistics ....................................................................................... 8  2.3.4  Crash Severity Modeling ....................................................................................................... 9  2.4  Estimation and Validation Data .................................................................................................. 10  3  Models for Two‐Lane Rural Highways ................................................................................................ 12  3.1  Roadway Segments ..................................................................................................................... 12  3.1.1  Estimation and Validation Data .......................................................................................... 12  3.1.2  Estimated Models ............................................................................................................... 14  3.1.3  Validation of Models ........................................................................................................... 15  3.2  Intersections ............................................................................................................................... 18  3.2.1  Estimation and Validation Data .......................................................................................... 18  3.2.2  Estimated Models ............................................................................................................... 25  3.2.3  Validation of Models ........................................................................................................... 31  4  Models for Multilane Rural Highways ................................................................................................. 35  4.1  Roadway Segments ..................................................................................................................... 35  4.1.1  Estimation and Validation Data .......................................................................................... 35  4.1.2  Estimated Models ............................................................................................................... 40  4.1.3  Validation of Models ........................................................................................................... 43 

vi  4.2  Intersections ............................................................................................................................... 47  4.2.1  Estimation and Validation Data .......................................................................................... 47  4.2.2  Estimated Models ............................................................................................................... 54  4.2.3  Validation of Models ........................................................................................................... 54  5  Models for Urban and Suburban Arterials .......................................................................................... 61  5.1  Roadway Segments ..................................................................................................................... 61  5.1.1  Estimation Data ................................................................................................................... 61  5.1.2  Estimated Models ............................................................................................................... 67  5.1.3  Validation of Models ........................................................................................................... 68  5.2  Intersections ............................................................................................................................... 83  5.2.1  Estimation Data ................................................................................................................... 83  5.2.2  Estimated Models ............................................................................................................... 89  5.2.3  Validation of Models ........................................................................................................... 95  6  Revisiting the HSM Calibration Approach ......................................................................................... 102  6.1  Approaches Considered ............................................................................................................ 102  6.1.1  Background on HSM Approach ......................................................................................... 102  6.1.2  Approach 1 ........................................................................................................................ 103  6.1.3  Approach 2 ........................................................................................................................ 103  6.2  Approach 1 Results ................................................................................................................... 103  6.2.1  Urban Four‐Lane Divided Segments ................................................................................. 103  6.2.2  Urban Two‐Lane Undivided Segments .............................................................................. 104  6.2.3  Rural Two‐Lane, Three‐Leg Stop‐Controlled Intersections ............................................... 104  6.3  Approach 2 Results ................................................................................................................... 105  6.4  Conclusions on Calibration Exercise ......................................................................................... 108  6.4.1  Summary of Findings ......................................................................................................... 108  6.4.2  Recommended Calibration Procedure Update ................................................................. 108  7  Findings and Conclusions .................................................................................................................. 111  7.1  Proposed Models and Procedures for Manual ......................................................................... 111  7.1.1  Two‐Lane Rural Highway Models ...................................................................................... 111  7.1.2  Multilane Rural Highway Models ...................................................................................... 114  7.1.3  Urban/Suburban Arterial Models ..................................................................................... 115  7.1.4  Revisit of the Calibration Procedure ................................................................................. 118 

vii  7.2  Conclusions ............................................................................................................................... 118  8  References ........................................................................................................................................ 120  Appendix A  Average Condition Models  A‐1  Appendix B  Crash Severities – Ordered Probit Fractional Split Modeling Approach  B‐1  Appendix C  Draft Content for Highway Safety Manual, 2nd Edition  C‐1  Appendices A, B, and C are not published here, but are available on the TRB website (www.TRB.org)  by searching for “NCHRP Web‐Only Document 295". 

viii  LIST OF TABLES Table 2‐1: Base Condition Crash Type Models Estimated for Each Facility Type ......................................... 5  Table 2‐2: Data Used for Estimation and Validation ................................................................................... 11  Table 3‐1: HSM Base Conditions and Data Availability, Two‐Lane Undivided (2U) Segments ................... 12  Table 3‐2: Descriptive Statistics for Base Condition SPF Estimation, Two‐Lane Undivided (2U) Segments  .................................................................................................................................................................... 13  Table 3‐3: Descriptive Statistics for Base Condition Validation Data, Two‐Lane Undivided (2U) Segments  .................................................................................................................................................................... 14  Table 3‐4: Base Condition SPFs, Two‐Lane Undivided (2U) Segments ....................................................... 15  Table 3‐5: Calibration and Validation of Washington SPFs Using Ohio Data, Two‐Lane Undivided (2U)  Segments ..................................................................................................................................................... 17  Table 3‐6: HSM Base Conditions and Data Availability, Two‐Lane Intersections ....................................... 18  Table 3‐7: Base Condition Criteria and Data Availability, Two‐Lane Four‐Leg Signal‐Controlled (4SG)  Intersections ............................................................................................................................................... 18  Table 3‐8: Descriptive Statistics for Base Condition SPFs, Two‐Lane Three‐Leg Stop‐Controlled (3ST)  Intersections ............................................................................................................................................... 19  Table 3‐9: Descriptive Statistics for Base Condition Validation Data, Two‐Lane Three‐Leg Stop‐Controlled  (3ST) Intersections ...................................................................................................................................... 20  Table 3‐10: Descriptive Statistics for Base Condition SPFs, Two‐Lane Four‐Leg Stop‐Controlled (4ST)  Intersections ............................................................................................................................................... 21  Table 3‐11: Descriptive Statistics for Base Condition Validation Data, Two‐Lane Four‐Leg Stop‐Controlled  (4ST) Intersections ...................................................................................................................................... 22  Table 3‐12: Descriptive Statistics for Modified Base Condition SPFs, Two‐Lane Four‐Leg Signal‐Controlled  (4SG) Intersections ...................................................................................................................................... 23  Table 3‐13: Descriptive Statistics for Modified Base Condition Validation Data, Two‐Lane Four‐Leg Signal‐ Controlled (4SG) Intersections .................................................................................................................... 24  Table 3‐14: Base Condition SPFs, Two‐Lane Three‐Leg Stop‐Controlled (3ST) Intersections ..................... 26  Table 3‐15: Base Condition SPF Using Poisson Distribution, Two‐Lane Three‐Leg Stop‐Controlled (3ST)  Intersections ............................................................................................................................................... 27  Table 3‐16: Base Condition SPFs, Two‐Lane Four‐Leg Stop‐Controlled (4ST) Intersections ....................... 28  Table 3‐17: Base Condition SPFs Using Poisson Distribution, Two‐Lane Four‐Leg Stop‐Controlled (4ST)  Intersections ............................................................................................................................................... 29  Table 3‐18: Modified Base Condition SPFs, Two‐Lane Four‐Leg Signal‐Controlled (4SG) Intersections .... 30  Table 3‐19: Modified Base Condition SPFs Using Poisson Distribution, Two‐Lane Four‐Leg Signal‐ Controlled (4SG) Intersections .................................................................................................................... 31  Table 3‐20: Calibration and Validation of Minnesota SPFs Using Ohio Data, Three‐Leg Stop‐Controlled  (3ST) Intersections ...................................................................................................................................... 32  Table 3‐21: Calibration and Validation of Minnesota SPFs Using Ohio Data, Four‐Leg Stop‐Controlled  (4ST) Intersections ...................................................................................................................................... 33  Table 3‐22: Calibration and Validation of OH SPFs using MN Data (4SG) .................................................. 34  Table 4‐1: HSM Base Conditions and Data Availability, Four‐Lane Undivided (4U) Segments ................... 35  Table 4‐2: Sample Size by Conditions, Four‐Lane Undivided (4U) Segments ............................................. 36  Table 4‐3: Descriptive Statistics for Base Condition SPFs, Four‐Lane Undivided (4U) Segments ............... 36 

ix  Table 4‐4: Descriptive Statistics for Base Condition Validation Data, Four‐Lane Undivided (4U) Segments  .................................................................................................................................................................... 37  Table 4‐5: HSM Base Conditions and Data Availability, Four‐Lane Divided (4D) Segments ....................... 37  Table 4‐6: Sample Size by Condition, Four‐Lane Divided (4D) Segments ................................................... 38  Table 4‐7: Descriptive Statistics for Base Condition SPFs, Four‐Lane Divided (4D) Segments ................... 38  Table 4‐8: Descriptive Statistics for Base Condition Validation Data, Four‐Lane Divided (4D) Segments ‐  Illinois .......................................................................................................................................................... 39  Table 4‐9: Descriptive Statistics for Base Condition Validation Data, Four‐Lane Divided (4D) Segments ‐  Washington ................................................................................................................................................. 40  Table 4‐10: Base Condition SPFs, Four‐Lane Undivided (4U) Segments ..................................................... 41  Table 4‐11: Base Condition SPFs, Four‐Lane Divided (4D) Segments ......................................................... 42  Table 4‐12: Calibration of the Texas (2009–11) Safety Performance Functions Using the Texas (2012)  Data, Multilane Undivided Segments Base Conditions .............................................................................. 44  Table 4‐13: Calibration of the California (2009–10) Safety Performance Functions Using the Illinois  (2009–11) Data, Multilane Divided Segments Base Conditions ................................................................. 45  Table 4‐14: Calibration of the California (2009–10) Safety Performance Functions Using the Washington  (2009–11) Data, Multilane Divided Segments Base Conditions ................................................................. 46  Table 4‐15: HSM Base Conditions and Data Availability, Multilane Intersections ..................................... 47  Table 4‐16: Descriptive Statistics for Base Condition SPFs, Multilane Three‐Leg Stop‐Controlled (3ST)  Intersections ............................................................................................................................................... 48  Table 4‐17: Descriptive Statistics for Base Condition Validation Data, Multilane Three‐Leg Stop‐ Controlled (3ST) Intersections .................................................................................................................... 49  Table 4‐18: Descriptive Statistics for Base Condition SPFs, Multilane Four‐Leg Stop‐Controlled (4ST)  Intersections ............................................................................................................................................... 50  Table 4‐19: Descriptive Statistics for Base Condition Validation Data, Multilane Four‐Leg Stop‐Controlled  (4ST) Intersections ...................................................................................................................................... 51  Table 4‐20: Base Condition Criteria and Data Availability, Multilane Four‐Leg Signal‐Controlled (4SG)  Intersections ............................................................................................................................................... 52  Table 4‐21: Descriptive Statistics for Base Condition SPFs, Multilane Four‐Leg Signal‐Controlled (4SG)  Intersections ............................................................................................................................................... 52  Table 4‐22: Descriptive Statistics for Base Condition Validation Data, Multilane Four‐Leg Signal‐ Controlled (4SG) Intersections .................................................................................................................... 53  Table 4‐23: Base Condition SPFs, Multilane Three‐Leg Stop‐Controlled (3ST) Intersections ..................... 55  Table 4‐24: Base Condition SPFs, Multilane Four‐Leg Stop‐Controlled (4ST) Intersections ....................... 56  Table 4‐25: Base Condition SPFs, Multilane Four‐Leg Signal‐Controlled (4SG) Intersections .................... 57  Table 4‐26: Validation of the Minnesota (2009–11) Safety Performance Functions Using the Ohio (2009– 11) Data, Three‐Leg Stop Controlled (3ST) Intersections ........................................................................... 58  Table 4‐27: Calibration of the Minnesota (2009–11) Safety Performance Functions Using the Ohio (2009– 11) Data, Four‐Leg Stop‐Controlled (4ST) Intersections ............................................................................. 59  Table 4‐28: Calibration of the Ohio (2009–11) Safety Performance Functions Using the Minnesota (2009– 11) Data, Four‐Leg Signal‐Controlled (4SG) Intersections .......................................................................... 60  Table 5‐1: Ohio Segment Length and Crash Type Totals for Five‐Year Period for Base Condition Sites  (Urban/Suburban Arterial Segments) ......................................................................................................... 63 

x  Table 5‐2: Ohio Segment Crash Type Statistics for Five‐Year Period for Base Condition Sites  (Urban/Suburban Arterial Segments) ......................................................................................................... 64  Table 5‐3: OH Segment Continuous Variable Statistics for Base Condition Sites (Urban/Suburban Arterial  Segments) ................................................................................................................................................... 65  Table 5‐4: OH Segment Categorical Variable Total Mileage (mi.) for Base Condition Sites  (Urban/Suburban Arterial Segments) ......................................................................................................... 66  Table 5‐5: Total (TOT) for Base Conditions Option 1 (Urban/Suburban Arterial Segments) ...................... 69  Table 5‐6: Total (TOT) for Base Conditions Option 2 (Urban/Suburban Arterial Segments) ...................... 69  Table 5‐7: Multiple‐Vehicle Non‐Driveway (MVN) for Base Conditions (Urban/Suburban Arterial  Segments) ................................................................................................................................................... 70  Table 5‐8: Rear‐End (RE) for Base Conditions (Urban/Suburban Arterial Segments) ................................. 70  Table 5‐9: Sideswipe‐Same‐Direction (SSD) for Base Conditions (Urban/Suburban Arterial Segments) ... 71  Table 5‐10: Head‐On + Sideswipe‐Opposite‐Direction (HO+SOD) for Base Conditions (Urban/Suburban  Arterial Segments) ...................................................................................................................................... 71  Table 5‐11: Multiple‐Vehicle Non‐Driveway Other (MVN OTHER) for Base Conditions (Urban/Suburban  Arterial Segments) ...................................................................................................................................... 72  Table 5‐12: Single‐Vehicle (SV) for Base Conditions (Urban/Suburban Arterial Segments) ....................... 72  Table 5‐13: Nighttime (NIGHT) for Base Conditions (Option 1) (Urban/Suburban Arterial Segments) ..... 73  Table 5‐14: Nighttime (NIGHT) for Base Conditions (Option 2) (Urban/Suburban Arterial Segments) ..... 73  Table 5‐15: Multi‐Vehicle Driveway (MVD) for Base Conditions (Option 1) (Urban/Suburban Arterial  Segments) ................................................................................................................................................... 74  Table 5‐16: Multi‐Vehicle Driveway (MVD) for Base Conditions (Option 2) (Urban/Suburban Arterial  Segments) ................................................................................................................................................... 74  Table 5‐17: MN Segment Length and Crash Type Totals for 5 Year Period for Base Condition Sites  (Urban/Suburban Arterial Segments) ......................................................................................................... 75  Table 5‐18: Validation of Initial 2U Base Condition Models ....................................................................... 76  Table 5‐19: Validation of 3T Base Condition Models .................................................................................. 76  Table 5‐20: Validation of 4D Base Condition Models ................................................................................. 76  Table 5‐21: Validation of 4U Base Condition Models ................................................................................. 77  Table 5‐22: Range of Base Model Variables for Final Urban/Suburban Segment Models ......................... 77  Table 5‐23: Total for Base Conditions Combined Data (Urban/Suburban Arterial Segments) ................... 78  Table 5‐24: KABC for Base Conditions Combined Data (Urban/Suburban Arterial Segments) .................. 78  Table 5‐25: KAB for Base Conditions Combined Data (Urban/Suburban Arterial Segments) .................... 78  Table 5‐26: KA for Base Conditions Combined Data (Urban/Suburban Arterial Segments) ...................... 79  Table 5‐27: MVN for Base Conditions Combined Data (Urban/Suburban Arterial Segments) ................... 79  Table 5‐28: RE for Base Conditions Combined Data (Urban/Suburban Arterial Segments) ....................... 79  Table 5‐29: SSD for Base Conditions Combined Data (Urban/Suburban Arterial Segments) ..................... 80  Table 5‐30: SOD+HO for Base Conditions Combined Data (Urban/Suburban Arterial Segments) ............. 80  Table 5‐31: MVN OTHER for Base Conditions Combined Data (Urban/Suburban Arterial Segments) ...... 81  Table 5‐32: SV for Base Conditions Combined Data (Urban/Suburban Arterial Segments) ....................... 81  Table 5‐33: Nighttime for Base Conditions Combined Data (Urban/Suburban Arterial Segments) ........... 82  Table 5‐34: MVD for Base Conditions Combined Data (Urban/Suburban Arterial Segments) ................... 82  Table 5‐35: Distribution of categorical variables by intersection type (urban/suburban arterials) ........... 85  Table 5‐36: Descriptive statistics for base condition SPFs (3SG: 345 intersections) .................................. 86 

xi  Table 5‐37: Descriptive statistics for base condition SPFs (3ST: 2082 intersections) ................................. 87  Table 5‐38: Descriptive statistics for base condition SPFs (4SG: 589 intersections) .................................. 88  Table 5‐39: Descriptive statistics for base condition SPFs (4ST: 551 intersections) ................................... 89  Table 5‐40: Prediction Models for 3SG Intersections ................................................................................. 91  Table 5‐41: Prediction models for 3ST intersections .................................................................................. 92  Table 5‐42: Prediction models for 4SG intersections ................................................................................. 93  Table 5‐43: Prediction models for 4ST crashes ........................................................................................... 94  Table 5‐44: Summary of Calibration/Validation data set from North Carolina for 3SG intersections (33  intersections; 2010 to 2015) ....................................................................................................................... 95  Table 5‐45: Summary of Calibration/Validation data from North Carolina for 3ST intersections (52  intersections: 2010 to 2015 data) ............................................................................................................... 96  Table 5‐46: Summary of Calibration/Validation data from North Carolina for 4SG intersections (102  intersections: 2010 to 2015) ....................................................................................................................... 96  Table 5‐47: Summary of the Calibration/Validation data from North Carolina for 4ST intersections (55  intersections: 2010 to 2015 data) ............................................................................................................... 96  Table 5‐48: Calibration/Validation Results for 3SG intersections............................................................... 98  Table 5‐49: Calibration/Validation results for 3ST intersections ................................................................ 99  Table 5‐50: Calibration/Validation results for 4SG intersections ............................................................. 100  Table 5‐51: Calibration/Validation Results for 4ST Intersections ............................................................. 101  Table 6‐1: Results for Urban Four Lane Divided Segments ....................................................................... 106  Table 6‐2: Results for Urban Two Lane Undivided Segments ................................................................... 106  Table 6‐3: Results for Rural Two Lane 3 Leg Stop‐controlled Intersections ............................................. 107  Table 6‐4: Calibration results using Texas 2012 data for calibration of SPFs using Texas 2009‐2011 data  for undivided highway segments .............................................................................................................. 107  Table 6‐5: Calibration results using Ohio, Washington, and Illinois data for calibration of California SPFs  for divided highway segments. ................................................................................................................. 107  Table 7‐1: Data Sources (States) for SPF Estimation and Validation, by Facility Type.............................. 111 

xii  LIST OF FIGURES Figure 2‐1: General Taxonomy of Crash Types ............................................................................................. 4  Figure 6‐1: Suggested Calibration Process ................................................................................................ 110  Figure 7‐1: Crash Types Estimated for Segments on Two‐Lane Rural Highways ...................................... 112  Figure 7‐2: Specific Crash Types Included in the Estimated Crash Types (Rural 2U). ............................... 113  Figure 7‐3: Crash Types Estimated for Intersections on Two‐Lane Rural Highways. ................................ 113  Figure 7‐4: Specific Crash Types included in the Estimated Crash Types (Rural 3ST, 4ST and 4SG) ......... 114  Figure 7‐5: Crash Types Estimated for Divided and Undivided Segments on Multilane Rural Highways 115  Figure 7‐6: Crash Type and Severity SPFs that Were Not Estimated for Urban/Suburban Intersections 117 

xiii  LIST OF ABBREVIATIONS Crash types ANG  Right angle  ANIMAL  Animal related  BIKE  Bicycle–vehicle  FO  Fixed object  HO  Head‐on  HO+SOD  Head‐on plus sideswipe  opposite direction  ID  Intersecting direction (all  severity levels)  LEFT  Left turn  MO  Moving object  MV  Multiple vehicle (all severity  levels)  MVD  Multiple‐vehicle driveway  related  MVN  Multiple‐vehicle non‐driveway  related  MVN OTHER   (MVN minus RE, HO, SSD and  SOD)  MVO  Multiple‐vehicle other  NIGHT  Nighttime  OD  Opposite direction (all severity  levels)  PED  Pedestrian–vehicle  RE  Rear end  RO  Overturn or roll over  ROR   Single‐vehicle run‐off‐road  SD  Same direction (all severity  levels)  SOD  Sideswipe opposite direction   SSD  Sideswipe same direction  SV  Single vehicle (all severity  levels)  SV FIXEDOBJ  Single‐vehicle fixed object  SV OTHER  Single‐vehicle other  SV OTHEROBJ   Single‐vehicle other object   TID  Turning intersecting direction  TOD  Turning opposite direction  TOT  Total  TSD  Turning same direction  Severity levels K  Fatal injury  A  Incapacitating injury  B  Non‐incapacitating injury  C  Possible injury  O  No injury or property damage only 

xiv  Facility types 2U  Two‐lane undivided  3SG  Three‐leg signal‐controlled  3ST  Three‐leg stop‐controlled  3T  Two‐lane plus two‐way left‐turn lane  4D  Four‐lane divided  4SG  Four‐leg signal‐controlled  4ST  Four‐leg stop‐controlled  4U  Four‐lane undivided  5T  Four‐lane plus two‐way left‐turn lane  Variables (with definitions) AADT  Average annual daily traffic  AADTmaj  AADT on the major road (higher volume)  AADTmin  AADT on the minor road (lower volume)  AADTtot  AADT (vehicles per day) for minor and major‐road combined  approaches  Automated Enforcement  Indicates if automated speed enforcement is present  DWYDENS  Number of driveways per mile  FODensity  Fixed object density per mile  Length  Segment length in miles  Lighting  Indicates if lighting is present or not  MajComm  Number of major commercial driveways  MajInd  Number of major industrial driveways  MajRes  Number of major residential driveways  MinComm  Number of minor commercial driveways  MinInd  Number of minor industrial driveways  MinRes  Number of minor residential driveways  MedWidth  Median width in feet  OffsetFO  Average distance from traveled way to fixed objects in feet  OtherDwy  Number of driveways of other type  Parking  Indicates presence of on‐street parking 

xv  ParkingProp  Proportion of curb length with on‐street parking  Parking Type  Indicates angled or parallel on‐street parking  Speed Limit  Posted speed limit in miles per hour  Other Abbreviations   AASHTO  American Association of State Highway and Transportation Officials  AIC  Akaike’s Information Criterion  BIC  Bayesian Information Criterion   CMF  Crash modification factor  DOT  Department of Transportation  FHWA   Federal Highway Administration  GLM  Generalized linear model  GOF  Goodness of fit  HSIS  Highway Safety Information System  HSM  Highway Safety Manual  MAD  Mean absolute deviation  MSPE   Mean squared prediction error  NB  Negative binomial  OH  Ohio   SPF  Safety performance function 

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Improved Prediction Models for Crash Types and Crash Severities Get This Book
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The release of the Highway Safety Manual (HSM) by the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) in 2010 was a landmark event in the practice of road safety analysis. Before it, the United States had no central repository for information about quantitative road safety analysis methodology.

The TRB National Cooperative Highway Research Program's NCHRP Web-Only Document 295: Improved Prediction Models for Crash Types and Crash Severities describes efforts to develop improved crash prediction methods for crash type and severity for the three facility types covered in the HSM—specifically, two‐lane rural highways, multilane rural highways, and urban/suburban arterials.

Supplemental materials to the Web-Only Document include Appendices A, B, and C (Average Condition Models, Crash Severities – Ordered Probit Fractional Split Modeling Approach, and Draft Content for Highway Safety Manual, 2nd Edition).

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