高速公路汽車追尾事故的模糊評價研究①

尹聰聰， 曲 媛

(1．同濟大學(xué)鐵道與城市軌道交通研究院，上海201804;2．上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院，上海200125)

0 引言

由于社會汽車保有量迅速上升，高速公路汽車追尾事故出現(xiàn)得愈發(fā)頻繁，造成巨大的經(jīng)濟損失．因而，對高速公路汽車追尾事故的評價日益成為交通科技界廣泛關(guān)注的問題，這項研究能對汽車智能駕駛、智能公路、智能交通等領(lǐng)域的發(fā)展起到重要作用，對提高汽車行駛安全也有重大意義．

高速公路汽車追尾事故涉及的因素眾多，且每起事故的發(fā)生都有其具體影響因素．如回歸法、指數(shù)法、專家打分法等傳統(tǒng)評價方法[1]，都是在以往大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立的．這種統(tǒng)計分析方法得出的評價結(jié)果有較大隨機性，不能作為為避免事故發(fā)生而提出針對性措施的依據(jù)．而模糊綜合評價方法能對高速公路汽車追尾事故進(jìn)行多因素評價，與傳統(tǒng)評價相比更全面更可行．尤其在歷年資料匱乏的情況下，模糊綜合評價方法能表現(xiàn)出更兼容的優(yōu)勢．

1 高速公路汽車追尾事故影響因素分析

由汽車追尾事故發(fā)生機理可知，行車速度、制動力、行車距離之間的關(guān)系失衡是導(dǎo)致事故發(fā)生的直接原因，而影響這幾個要素的具體因素還需詳細(xì)分析，主要可從以下四個方面考慮．

(1)人:“人”指的是駕駛員，駕駛員的年齡、性別、駕駛技術(shù)、安全意識、疲勞程度、身體健康狀況、是否酒后駕車等因素都能對行車情況產(chǎn)生影響．

(2)車:“車”指發(fā)生事故的前后車輛也包括路上行駛的其他車輛，汽車本身的新舊程度、制動性能等因素在很多情況下將直接導(dǎo)致事故發(fā)生．

(3)路:“路”就是指道路交通條件，道路車流擁擠程度將影響車輛跟馳距離，路面條件將影響車輛制動時產(chǎn)生的制動力，道路線形能影響視距，這些都是影響交通安全的重要因素．

(4)環(huán)境:“環(huán)境”主要指天氣狀況，天氣好時路面呈現(xiàn)良好狀態(tài)不會引起打滑，同時駕駛員視野清晰開闊能使駕駛更平穩(wěn);當(dāng)出現(xiàn)大霧、雨水、降雪、霜凍天氣，會使行駛條件變得艱難，很容易誘發(fā)事故．

追尾事故就是“人—車—路—環(huán)境”這個系統(tǒng)中各要素的不協(xié)調(diào)造成的．這個系統(tǒng)的組成可用圖1表示．

2 建立模糊綜合評價模型

2．1 設(shè)置模糊評價因素集

因素集的元素是導(dǎo)致高速公路汽車追尾事故這一評價對象發(fā)生的各種影響因素．通常評價因素集用U={ui}(i=1，2，3，…，n)表示，其中ui指第i個因素．這些因素對評價對象的影響程度各不相同．

2．2 設(shè)置各因素的權(quán)系數(shù)向量

在評價過程中，需要用不同權(quán)系數(shù)區(qū)分各因素的重要程度．設(shè)各因素的權(quán)重分配為因素集U上的模糊集:P={pi}(i=1，2，3，…，n)，pi為第i個因素的權(quán)重系數(shù)，其中．權(quán)重分配有專家評分法、比例分配法等．這里采用1～9比例評分分配法:判斷ui比uj對出現(xiàn)某一結(jié)果的貢獻(xiàn)的重要程度，從“同等重要”到“絕對重要”依次用1～9之間的數(shù)字對應(yīng)表示，若ui比uj的標(biāo)度為bij，則uj比ui的標(biāo)度為bji=1/bij．對各指標(biāo)一一進(jìn)行對比評分，然后根據(jù)各指標(biāo)的評分值占所有指標(biāo)評分值總和的百分比得出其權(quán)重．

2．3 設(shè)置模糊評價的評價集

評價集是評價對象可能出現(xiàn)的所有評價結(jié)果的集合．評價集用 S={sj}(j=1，2，3，…，m)表示，其中sj代表第j種評價結(jié)果．事實上，每種評價結(jié)果都是一個模糊集，進(jìn)行評價的目的就是得出評價對象隸屬于各結(jié)果的隸屬度從而得出結(jié)論．本文將評價集定義為S={s1:發(fā)生追尾事故的可能性很高，s2:發(fā)生事故的可能性較高，s3:發(fā)生事故的可能性中等，s4:發(fā)生事故的可能性較小，s5:發(fā)生事故的可能性很小}．

2．4 設(shè)置隸屬矩陣

設(shè)rij為因素集U中的第i個因素相對于評價集S中的第j個元素的隸屬度，即rij表示第i個因素導(dǎo)致出現(xiàn)第j種結(jié)果的可能性．用模糊集合表示第i個因素ui的單因素評價結(jié)果為:Ri=(ri1，ri2，…，rim)(i=1，2，…，n)．由這樣n個單因素的評價集R1，R2，…，Rn可組成矩陣 R:

R稱為模糊評價矩陣．R的確定可根據(jù)歷年資料統(tǒng)計獲得，在資料缺乏的情況下亦可用專家打分法獲得．本文采用專家打分法，由幾位專家打分確定R矩陣．

2．5 建立模型，進(jìn)行評價

權(quán)系數(shù)向量P和評價矩陣R確定之后，將因素集U上的權(quán)重向量通過模糊變換變?yōu)樵u價集S上的模糊評價結(jié)果向量，即V=P·R=(V1，V2，…，Vm)．該式稱為綜合評價合成算子，即綜合評價模型[2]．V 為綜合評價向量，其元素 Vj(j=1，2，…，m)的含義是:在綜合考慮所有因素的影響的基礎(chǔ)上，得出的評價對象相對于評價集中第j個評價元素的隸屬度，即評價對象出現(xiàn)第j種結(jié)果的幾率．U，P，S，R的確立構(gòu)成了模糊綜合評價模型，應(yīng)用此模型就可以對高速公路汽車追尾事故進(jìn)行模糊評價了．

3 高速公路追尾事故模糊綜合評價

表1 高速公路汽車追尾事故模糊綜合評價初始矩陣分值表

路面打滑 u312 0．67 0．32 0．16 0．23 0．15 0．14車間距 u32 0．5 R5 0．35 0．22 0．18 0．13 0．12路0．17 案例二 道路情況 u31 0．5 視距 u311 0．33 R4 0．3 0．15 0．25 0．22 0．18路面打滑 u312 0．67 0．32 0．16 0．23 0．15 0．14車間距 u32 0．5 R5 0．35 0．22 0．18 0．13 0．12案例三 道路情況 u31 0．6 視距 u311 0．75 R4 0．43 0．2 0．2 0．1 0．07路面打滑 u312 0．25 0．4 0．18 0．2 0．1 0．08車間距 u32 0．4 R5 0．23 0．15 0．3 0．2 0．12晴朗 u41 0．8 0．07 0．04 0．12 0．17 0．6小雨 u42 0．05 0．02 0．04 0．08 0．23 0．63案例一 大霧 u43 0．05 R6 0．02 0．04 0．08 0．23 0．63雪u44 0．05 0．02 0．03 0．08 0．22 0．65霜凍 u45 0．05 0．01 0．08 0．25 0．18 0．48晴朗 u41 0．8 0．07 0．04 0．12 0．17 0．6小雨 u42 0．05 0．02 0．04 0．08 0．23 0．63環(huán)境0．1 案例二 大霧 u43 0．05 R6 0．02 0．04 0．08 0．23 0．63雪u44 0．05 0．02 0．03 0．08 0．22 0．65霜凍 u45 0．05 0．01 0．08 0．25 0．18 0．48晴朗 u41 0．05 0．01 0．01 0．15 0．25 0．49小雨 u42 0．4 0．28 0．12 0．35 0．12 0．13案例三 大霧 u43 0．45 R6 0．3 0．2 0．28 0．12 0．1雪u44 0．05 0．03 0．03 0．15 0．3 0．49霜凍 u45 0．05 0．03 0．03 0．22 0．3 0．42

3．1 建立模糊綜合評價指標(biāo)體系

根據(jù)前面對追尾事故影響因素的分析，現(xiàn)將與高速公路行駛密切相關(guān)且對事故的發(fā)生有重要影響的因素篩選出來，過濾掉不重要的次要因素，建立了高速公路追尾事故的三級評價指標(biāo)體系如表1所示:

3．2 案例分析

為了檢驗?zāi)：C合評價理論在高速公路汽車追尾事故評價中的實際應(yīng)用性，在這里引入幾個案例進(jìn)行評價分析．根據(jù)高速公路行駛特點可知，由于不受行人、非機動車、對向來車的橫向干擾，駕駛員、車速、天氣等因素成為了主要因素．因此，為了能體現(xiàn)這些因素的影響，本文在選擇案例時注意突出了它們的變化．

案例一:在限速為100km/h的由南往北的直線段高速公路上，上午9:00左右某男駕駛一輛小轎車以100km/h的車速行駛，當(dāng)時天氣晴朗，路上車流速度穩(wěn)定間距適中．

案例二:在限速為100km/h的由南往北的直線高速公路上，上午9:00左右某男駕駛一輛小轎車以50km/h的車速行駛，當(dāng)時天氣晴朗，路上車流密度、車輛間隔適中．

案例三:在限速為80km/h的由南往北的高速公路上的山地彎道處，上午9:00左右某男駕駛一輛小轎車以120km/h的車速超速行駛，當(dāng)時天氣為大霧小雨，路上車流密集．

分析案例條件，得出模糊合評價初始分值(如表2所示)．

分別用A，B，C表示各層次評價結(jié)果，選取案例一進(jìn)行演算:

1)第三層影響因素評價結(jié)果演算

圖1 高速公路汽車追尾事故影響因素體系

表2 層次分析評價因素表

表3 評價結(jié)果

2)第二層影響因素評價結(jié)果演算3)第一層影響因素評價結(jié)果演算

以相同方法對案例二、三進(jìn)行計算評價，得到各案例評價結(jié)果見表3．由結(jié)果可知，天氣晴朗時發(fā)生追尾事故的概率較霧天、雨天低，尤其在彎道視距不佳處事故發(fā)生概率較高，駕駛員需特別小心，這符合實際情況．同時，駕駛員也要注意高速公路上的限速標(biāo)志，不按限速要求駕駛可能導(dǎo)致追尾事故發(fā)生．

以案例一和案例二的評價結(jié)果為例，由案例一的結(jié)果分析知，發(fā)生追尾事故的概率在五個評價等級間分布較均勻，說明一定發(fā)生事故的可能性小;案例二的結(jié)果顯示發(fā)生追尾事故的可能性較不發(fā)生事故的可能性大，表明這種情況下事故發(fā)生概率比案例一高．在高速公路上，車輛行駛速度低于最低限速時很容易追尾，因此評價結(jié)果是符合實際情況的．實驗結(jié)果表明該模型是可作為高速公路汽車追尾事故評價之用的．

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