在不同严重程度的道路交通事故中,重大伤亡事故的发生概率虽低,但其造成的社会影响和财产损失却是其它事故类别的几倍甚至几十倍。重大伤亡事故发生中,车辆和驾乘人员会在所处的物理空间发生一系列如车辆翻滚、人员弹射等行为,本文中将这些行为统称为人车物理行为。目前,国内关于重大伤亡事故中人车物理行为的研究较少,且多数研究都是基于仿真实验来开展,与实际情形存在一定的差异。国外虽从实际事故数据出发,利用各类统计模型来挖掘人车物理行为发生的影响机理,但是涉及组合模式下人车物理行为影响机理的研究较少。基于此,本文依据美国国家公路交通安全管理局GES(General Estimate System)中2013-2015年的实际道路交通事故数据,利用多元统计方法,分析重大伤亡事故中3种典型人车物理行为(车辆翻滚、安全气囊展开和人员弹射)与12个影响因素(车辆行驶速度、天气、车辆类型等)之间的关系,获取影响因素与人车物理行为之间的影响机理,进而提出有效的交通安全改善措施。首先,利用二元和多元Logistic回归模型,分析影响因素对单一情形和组合情形下三种人车物理行为的影响机理,获取了车辆行驶速度和是否使用安全带两个关键的影响因素,并总结了由影响因素在单一情形下对三种人车物物理行为的影响结果来推测其在组合情形下影响结果的一般规律。随后,通过半参数Logistic回归模型,分析了车辆行驶速度的平滑效应和它与是否使用安全带的交互效应,捕获了重要的节点速度。结果发现:车辆行驶速度对三种人车物理行为的影响趋势相同,三种人车物理行为发生的风险都随速度的增加而增大,且对人员弹射的影响最大,车辆翻滚次之,安全气囊展开最低。在考虑安全带的使用情形下,该影响趋势更加显著。综合考虑速度对三种人车物理行为的影响作用,可以确定三个关键的节点速度,分别为:50km/h、100km/h和120km/h。在这三个节点速度上,既能维持速度对某种行为发生风险的平稳影响,也能最大程度降低其他行为的发生风险,这可为限速政策的制定提供相关的理论支撑。最后,根据上述分析结果,本文从限速调整、交通基础设施优化、危险转移等方面给出了相应的安全改善方案,用以降低重大伤亡事故的发生风险,最大程度地减少道路交通事故造成的人员伤亡和财产损失。