基于模糊綜合評(píng)判法的交通安全設(shè)施技術(shù)評(píng)價(jià)

馮永飛

(山西省交通科學(xué)研究院，山西太原 030006)

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)高速公路建設(shè)得到了巨大的發(fā)展，通車?yán)锍踢B年快速增長(zhǎng)，現(xiàn)在已建立了僅次于美國(guó)的全球第二大高速公路網(wǎng)。隨著各種交通設(shè)施的迅速發(fā)展，人們對(duì)出行的便捷性、舒適性提出了更高的要求。然而隨著汽車保有量的猛增，車速的提升，高速公路交通安全問(wèn)題已經(jīng)成為一個(gè)比較嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。為了能夠有效降低高速公路交通事故發(fā)生率及事故損失，提升高速公路服務(wù)水平，高速公路交通安全設(shè)施建設(shè)越來(lái)越受到人們的重視。

我國(guó)從20世紀(jì)80年代才逐漸開(kāi)展公路交通安全設(shè)施的研究，起步較晚，相關(guān)的研究還不成熟，研究主要集中在材料、幾何尺寸、力學(xué)性能等基礎(chǔ)領(lǐng)域，對(duì)于交通安全設(shè)施的服務(wù)性能、整體社會(huì)效益研究還不太深入。實(shí)際進(jìn)行交通安全設(shè)施工程技術(shù)評(píng)價(jià)時(shí)，只是應(yīng)用《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定，而對(duì)于設(shè)計(jì)的合理性、安全性幾乎不做評(píng)判。本文將針對(duì)這一問(wèn)題建立能夠反映交通安全設(shè)施特點(diǎn)的、實(shí)用全面的綜合指標(biāo)體系，應(yīng)用模糊綜合評(píng)判法對(duì)整個(gè)交通安全設(shè)施工程進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1 模糊綜合評(píng)判法簡(jiǎn)介

模糊數(shù)學(xué)誕生于1965年，它的創(chuàng)始人是美國(guó)自動(dòng)控制專家L.A.Zadeh。模糊綜合評(píng)判作為模糊數(shù)學(xué)的一種具體應(yīng)用方法，最早是由我國(guó)學(xué)者汪培莊提出的［1］。其基本原理是:首先確定被評(píng)判對(duì)象的因素集和評(píng)價(jià)(等級(jí))集;然后確定各影響因素的權(quán)重和對(duì)評(píng)價(jià)集的隸屬度向量，以構(gòu)造出模糊評(píng)價(jià)矩陣;最后把模糊評(píng)判矩陣與因素的權(quán)向量進(jìn)行模糊運(yùn)算并進(jìn)行歸一化，最終得到模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。模糊綜合評(píng)判法的特點(diǎn)在于借助了模糊數(shù)學(xué)的相關(guān)概念，應(yīng)用模糊關(guān)系合成原理，將界限不明，不易定量的因素合理定量化，從多個(gè)因素對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

交通安全設(shè)施評(píng)價(jià)中有些指標(biāo)可以通過(guò)測(cè)量、試驗(yàn)等方法得到準(zhǔn)確數(shù)值，但更多的指標(biāo)并不是定量的，也不是非此即彼的對(duì)立關(guān)系，而是亦此亦彼的模糊概念，因此運(yùn)用模糊綜合評(píng)判法進(jìn)行交通安全設(shè)施的評(píng)判有一定的理論優(yōu)勢(shì)。

2 模糊綜合評(píng)判用于交通安全設(shè)施評(píng)價(jià)

某高速公路全長(zhǎng)71.5 km，設(shè)計(jì)車速采用100 km/h，雙向六車道，路基寬度33.5 m。交通安全設(shè)施工程包括:護(hù)欄工程、標(biāo)志工程、標(biāo)線工程、防眩設(shè)施、隔離柵、視覺(jué)誘導(dǎo)設(shè)施六項(xiàng)主要工程。目前已建成通車。為考查該高速公路的交通安全設(shè)施工程的整體技術(shù)效果，本文將運(yùn)用模糊綜合評(píng)判法對(duì)其進(jìn)行綜合技術(shù)評(píng)價(jià)。

2.1 確定評(píng)價(jià)因素集

評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集是指對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象有影響的各個(gè)因素的組合，可用集合 U 表示，設(shè) U={U1，U2，Λ，Ui，Λ，Um}，其中，Ui為該評(píng)價(jià)對(duì)象的第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，在本例中即U1=護(hù)欄工程，U2=標(biāo)志工程，…，U6=視覺(jué)誘導(dǎo)設(shè)施。結(jié)合該高速公路交通安全設(shè)施工程的實(shí)際情況，從深入分析角度出發(fā)對(duì)上述指標(biāo)再進(jìn)行分解，建立二級(jí)指標(biāo)。由一、二級(jí)指標(biāo)構(gòu)造出一套完整的綜合指標(biāo)體系(見(jiàn)表1)。

表1 交通安全設(shè)施技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

其中:1)護(hù)欄防撞性能是指護(hù)欄抵抗撞擊、防止車輛越出路外的性能。2)路側(cè)安全凈區(qū)是指行車方向右側(cè)車道外可供失控車輛返回正常行駛線路的區(qū)域。3)護(hù)欄設(shè)置適用率是指護(hù)欄防撞等級(jí)是否按照設(shè)置原則隨填挖高度、構(gòu)造物等正確設(shè)置。4)護(hù)欄端頭處理合理性指在護(hù)欄起訖點(diǎn)、中央開(kāi)口帶、匝道三角帶等位置的細(xì)部處理情況。5)標(biāo)志完備性指各類標(biāo)志系統(tǒng)全面，不缺漏。6)標(biāo)識(shí)信息過(guò)載是指標(biāo)志信息繁冗或設(shè)置間距過(guò)短致使司乘人員難以全面接受。7)標(biāo)志信息識(shí)讀性是指標(biāo)志牌面內(nèi)容的可識(shí)別性，主要受字體、反光系數(shù)等因素影響。8)標(biāo)線耐久性是指路面標(biāo)線在行車、環(huán)境等因素作用下可有效使用的時(shí)間。9)標(biāo)線抗滑性是指路面標(biāo)線表面的光滑程度，一般要求不低于路面抗滑性能。10)防眩設(shè)施遮光角是指防眩板寬與板間距比值的反正切值。11)防眩設(shè)施高度，對(duì)防眩效果有重要影響。12)防眩設(shè)施連續(xù)性是指防眩設(shè)施連續(xù)設(shè)置不出現(xiàn)間斷。13)隔離柵穩(wěn)定性是指隔離柵穩(wěn)固不被推倒破壞的性能。14)隔離柵封閉性是指隔離柵完整封閉，可阻止人畜進(jìn)入的作用性。15)視覺(jué)誘導(dǎo)效果是指輪廓標(biāo)等設(shè)施對(duì)司乘人員路線路輪廓線引導(dǎo)的作用。16)反射器附著性指反射器穩(wěn)固不脫落的性能。

2.2 建立評(píng)價(jià)集

建立評(píng)價(jià)集就是列出評(píng)判者對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象做出的各種評(píng)價(jià)結(jié)果的組合，可以用集合 V 表示，V={v1，v2，Λ，vi，Λ，vn}，其中，vi為第i種評(píng)價(jià)結(jié)果;n為總的評(píng)價(jià)結(jié)果數(shù)。為了使評(píng)價(jià)結(jié)果簡(jiǎn)單、明確可以建立以評(píng)分值為基準(zhǔn)的評(píng)價(jià)集(見(jiàn)表2)。

表2 交通安全設(shè)施評(píng)價(jià)集

針對(duì)表1建立的綜合指標(biāo)體系，并根據(jù)各指標(biāo)的特點(diǎn)，是否可量化等因素建立各指標(biāo)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表3)。

表3 交通安全設(shè)施評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

2.3 建立權(quán)重集

權(quán)重是表征評(píng)價(jià)因素集中的各個(gè)因素對(duì)于評(píng)價(jià)對(duì)象相對(duì)重要性的重要度量值。在實(shí)際應(yīng)用中可以采用主觀判斷，專家確定等定性方法確定，也可以采用層次分析法等數(shù)學(xué)方法確定，本文采用層次分析法來(lái)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

對(duì)于一級(jí)指標(biāo)可建立如下的判斷矩陣:

通過(guò)層次分析法運(yùn)算可以得到第一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重集A={0.456，0.242，0.112，0.112，0.051，0.027}，二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重集計(jì)算也可以采用相同的方法取得，這里就不再贅述了。經(jīng)過(guò)計(jì)算整理得到的指標(biāo)權(quán)重值見(jiàn)表4。

2.4 構(gòu)造評(píng)判矩陣

對(duì)因素集中的單個(gè)因素做出評(píng)判，設(shè)因素對(duì)評(píng)價(jià)集vj的隸屬度為 rij，那么第 i個(gè)因素的單因素評(píng)判集 ri={ri1，ri2，Λ，rin}。對(duì)于護(hù)欄工程而言，評(píng)判集r1={r11，r12，Λ，r15}即表示護(hù)欄防撞性能分別被評(píng)判為很好、好、一般、差、很差的分布。然后對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的所有因素集的評(píng)判集進(jìn)行合成，就構(gòu)造出一個(gè)總的評(píng)判矩陣R。

表5是通過(guò)測(cè)量、調(diào)查、專家評(píng)估得到的該高速公路交通安全設(shè)施的評(píng)判數(shù)據(jù)表(見(jiàn)表5)。

2.5 模糊綜合評(píng)價(jià)

得到評(píng)判矩陣R后用權(quán)重向量A將不同的因素進(jìn)行綜合，就可以得到被評(píng)價(jià)對(duì)象的模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量B=A*R，*稱為模糊變換，也就是評(píng)價(jià)對(duì)象從總體上對(duì)各評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度。

表4 交通安全設(shè)施技術(shù)指標(biāo)權(quán)重值

表5 交通安全設(shè)施工程評(píng)判數(shù)據(jù)表

例如護(hù)欄工程，評(píng)判矩陣為:

權(quán)重向量 A1=(0.558，0.25，0.096，0.096)，則護(hù)欄工程的評(píng)價(jià)結(jié)果向量為:

B1=A1*R1=(0.6，0.247 1，0.118 3，0.034 6，0)。

按照同樣的方法，可以分別計(jì)算得到標(biāo)志工程、標(biāo)線工程、防眩設(shè)施、隔離柵、視覺(jué)誘導(dǎo)設(shè)施的評(píng)價(jià)結(jié)果向量。

標(biāo)志工程 B2=(0.5，0.25，0.1，0.11，0.03)。

標(biāo)線工程 B3=(0.35，0.35，0.125，0.125，0.05)。

防眩設(shè)施:B4=(0.828 7，0.132 81，0.035 65，0.002 840)。

隔離柵 B5=(0.35，0.45，0.15，0.05，0.0)。

視覺(jué)誘導(dǎo)設(shè)施:B6=(0.35，0.45，0.137 5，0.062 5，0.0)。

將所有一級(jí)指標(biāo)的模糊綜合評(píng)價(jià)集Bi合成即構(gòu)造出高速公路交通安全設(shè)施工程的評(píng)判矩陣 R=(B1，B2，B3，B4，B5，B6)T，而且由表3可以得到一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重向量為:A=(0.456，0.242，0.112，0.112，0.051，0.027)，由此可以得到該高速公路交通安全設(shè)施最終的模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果:

B=A*R=(0.554，0.265，0.107，0.061，0.013)。

也就是說(shuō)該高速公路交通安全設(shè)施工程在技術(shù)上有55.4%的評(píng)價(jià)者認(rèn)為很好，有26.4%的評(píng)價(jià)者認(rèn)為好，有10.7%的評(píng)價(jià)者認(rèn)為一般，有6.1%的評(píng)價(jià)者認(rèn)為差，有1.3%的評(píng)價(jià)者認(rèn)為很差。

使用向量作為最終評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)于一些有特定要求的情況仍然顯得復(fù)雜，因此為了使評(píng)價(jià)結(jié)果更加清楚明確可以取評(píng)價(jià)集評(píng)分值區(qū)間的最大值組成評(píng)價(jià)向量 D=(100，90，75，60，40)，然后使用數(shù)學(xué)方法(例如加權(quán)平均法)求取評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，該高速公路的最終評(píng)分為91.445，可以看出該高速公路交通安全設(shè)施從技術(shù)角度而言整體水平還是比較高的。

3 結(jié)語(yǔ)

高速公路交通安全設(shè)施工程是保證高速公路服務(wù)水平和安全行車的重要設(shè)施。運(yùn)用模糊綜合評(píng)判法可以解決其指標(biāo)難以量化的特點(diǎn)，從而展開(kāi)系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)為交通安全設(shè)施的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)管理等多個(gè)階段提供決策依據(jù)。

［1］ 杜 棟，龐慶華.現(xiàn)代綜合評(píng)價(jià)方法與案例精選［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2005.

［2］ 王建軍.公路交通安全設(shè)施系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法［M］.北京:科學(xué)出版社，2008.