基于語言聚合算子與層次分析的道路交叉口安全評價——以瀘州的四個典型交叉口為例

程建梅，章　超，石臣鵬

（四川警察學(xué)院 四川瀘州 646000）

基于語言聚合算子與層次分析的道路交叉口安全評價——以瀘州的四個典型交叉口為例

程建梅，章超，石臣鵬

（四川警察學(xué)院 四川瀘州 646000）

應(yīng)用語言聚合算子與層次分析法的道路交叉口安全評價方法，對瀘州市的四個典型交叉口進(jìn)行安全評價，根據(jù)安全評價結(jié)果對交叉口的安全性能進(jìn)行排序，用以確定所研究的交叉口進(jìn)行改造、治理的順序，為科學(xué)合理地安排工作和資金提供科學(xué)的依據(jù)。

道路交通管理交叉口安全評價；語言聚合算子；層次分析法

平面交叉口是道路交通網(wǎng)的重要樞紐點(diǎn)，也是交通事故的多發(fā)點(diǎn)。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，公路上約1/ 3的交通事故發(fā)生在交叉口(如法國24%、英國33%、荷蘭28%、德國11%、日本41%、瑞典17%、奧地利34%)。國內(nèi)的城市交通事故抽樣統(tǒng)計(jì)表明,發(fā)生在交叉口的交通事故數(shù)約占城市公路交通事故總數(shù)的30%[1]。由此可見,道路交叉口對整個道路交通系統(tǒng)安全水平有著十分重要的影響。

國內(nèi)外用于交叉口交通安全評價的方法很多,主要有交通事故統(tǒng)計(jì)法、交通沖突法、綜合影響系數(shù)法等[2－4]。事故統(tǒng)計(jì)的直接評價方法是完全依賴事故資料為基礎(chǔ)的評價方法，存在著統(tǒng)計(jì)不完善性和隨機(jī)性，以及“小樣本、長周期、大區(qū)域、低信度”等缺陷。交通沖突法僅單方面考慮交通沖突，忽略了基礎(chǔ)設(shè)施和信號燈設(shè)置等因素。綜合影響系數(shù)法根據(jù)交叉口的交通飽和度、非機(jī)動車比例、車輛組成、左轉(zhuǎn)比例、交叉口間距、交叉口形狀及進(jìn)口分隔程度等因素，確定交通事故率的綜合影響系數(shù)，它基于某幾個因素對安全等級進(jìn)行劃分,但沒有將各個不同的屬性聚合在一塊，并沒有做到“綜合”評價。為了提高城市道路交通安全性能，減少交通事故的發(fā)生，考慮到現(xiàn)實(shí)生活中影響著交叉口安全評價的因素很多且大多數(shù)具有復(fù)雜性和模糊性，決策者常常采用語言評價信息來表示他們的偏好，而不是采用抽象的、確切的數(shù)值信息，如使用“差、較差、一般、較好、好”等模糊語言。采用基于語言聚合算子與層次分析的道路交叉口安全評價方法，通過評價結(jié)果可以對交叉口安全等級進(jìn)行排序，從而確定交叉口改造、治理的順序，為合理地安排工作提供科學(xué)的依據(jù)。

一、評價指標(biāo)體系

（一）交叉口安全評價指標(biāo)選擇。

交叉口安全評價中，并非評價指標(biāo)越多越好，關(guān)鍵是評價指標(biāo)在評價中所起的作用。指標(biāo)篩選常用的方法主要有：層次分析法，專家調(diào)查法，最小均方差法，主成分分析法[5]。要想正確選擇評價指標(biāo)，就必須對交叉口安全進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析，所選擇的指標(biāo)能夠最大限度地客觀反映主要因素的影響。本文根據(jù)目前國內(nèi)外城市交叉口的事故特點(diǎn)及發(fā)生原因，結(jié)合瀘州本地交通情況，篩選出了如下五個一級指標(biāo)評價和十六個二級指標(biāo)，評價體系如圖1所示。

圖1　交叉口安全評價體系

則得判斷矩陣為：

（三）語言聚合算子。

語言方法是一種近似處理技術(shù)，決策專家在根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行定性判斷時，決策者常常采用語言評價信息來表示他們的偏好，而不是采用抽象的、確切的數(shù)值信息，如使用“差、較差、一般、較好、好”等模糊語言。著名學(xué)者Yager給出了一種計(jì)算與OWA[7]相關(guān)的權(quán)重向量的方法，即有序加權(quán)向量可由一列公式確定：

本文利用了集結(jié)決策信息為模糊語言值的擴(kuò)展的語言有序加權(quán)幾何平均（ILOWGA）算子[8],并提出了一種基于ILOWGA算子的多屬性決策方法。

（1）根據(jù)調(diào)查顯示我院護(hù)理人員在面對壓力時的表現(xiàn)相似，壓力來源大部分源自工作壓力，都希望通過發(fā)泄、轉(zhuǎn)移等方式來釋放壓力，在遇到壓力時傾向于向家人和知心朋友進(jìn)行求助，并希望他們多與自己進(jìn)行溝通，給與鼓勵；希望通過工作和生活勞逸結(jié)合、提高自己在避免職場壓力。針對這些特征，可舉辦大型心理知識講座、讀書征文活動、參觀文化建筑和博物館、每周舞蹈班、興趣小組等模式進(jìn)行疏導(dǎo)。

二、評價模型建立

步驟一：明確問題，建立層次結(jié)構(gòu)圖。

步驟二：根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)及專家打分構(gòu)造決策表。

步驟三：由公式(4)及(5)可計(jì)算出與ILOWGA相關(guān)聯(lián)的的權(quán)重向量按文獻(xiàn)[8]構(gòu)造兩兩判斷矩陣S ，將判斷矩陣S按公式(1)歸一化可得，然后根據(jù)式(2)可得列向量m，最后將m按式(3)進(jìn)行正規(guī)化處理，可得屬性權(quán)重向量。同理，每一組指標(biāo)層權(quán)重的計(jì)算方法同準(zhǔn)則層權(quán)重的計(jì)算方法類似，從而可求得權(quán)重向量。

三、信號燈交叉口安全評價實(shí)例分析

根據(jù)上述安全評價模型，考慮到代表性、可比性、典型性、可觀測性等原則，本文對瀘州市四個典型平面信號燈交叉口（江陽區(qū)大山坪崗?fù)そ徊婵?、刺園路交叉口、大梯步X彎道、龍透關(guān)與丹霞路交叉口）交通安全進(jìn)行了評價。四個路口的平面圖如圖2、圖3、圖4、圖5所示。

圖2　大山坪崗?fù)そ徊婵凇?/p>

圖3　刺園路交叉口

圖4　大梯步X彎道　

圖5　龍透關(guān)與丹霞路交叉口

對于該多屬性決策問題，記X={江陽區(qū)大山坪崗?fù)そ徊婵?，刺園路交叉口，大梯步X彎道，龍透關(guān)與丹霞路交叉口}={X1，X2，X3，X4}為方案集，U={速度，交叉口基礎(chǔ)設(shè)施，交通沖突指數(shù)，信號燈，交叉口幾何設(shè)計(jì)}={A，B，C，D，E}為準(zhǔn)則層的屬性集，其中A={直行速度，左轉(zhuǎn)速度，右轉(zhuǎn)速度}={A1，A2，A3}、B={標(biāo)志，標(biāo)線，路面}={B1，B2，B3}、C={機(jī)、機(jī)之間沖突，機(jī)、人之間沖突}= {C1，C2}、D={相位設(shè)置，黃燈時間，可視性}={D1，D2，D3}和E={縱坡度，交叉角，視距，車道設(shè)置，渠化}={E1，E2，E3，E4，E5}為子準(zhǔn)則層（指標(biāo)層）的屬性集。對于方案Xi按各組指標(biāo)層的屬性進(jìn)行測度構(gòu)成決策信息表，本文通過交通調(diào)查數(shù)據(jù)和交通管理者的經(jīng)驗(yàn)，用“合理、較合理、一般、較不合理、不合理”五個等級的模糊表述方式來打出交叉口各指標(biāo)的等級，對應(yīng)的語言項(xiàng)集，從而建立決策信息表，見表1。

表1　指標(biāo)層決策信息表

然后根據(jù)步驟三計(jì)算出一級指標(biāo)（準(zhǔn)則層）權(quán)重，及二級指標(biāo)（指標(biāo)層）權(quán)重，見表2。

表2　評價指標(biāo)權(quán)重

表3　準(zhǔn)則層決策信息表

在實(shí)際交通情況下，大梯步X彎道安全性能確實(shí)很差，如標(biāo)志、標(biāo)線設(shè)置不合理，距交叉口82.5m處有一公交站臺，站臺邊6.4m為人行橫道，人流量較大，且此人行橫道無信控，早高峰8:00－9:00交叉口總流量達(dá)到了4355輛/小時，造成的車輛延誤也比較嚴(yán)重，交通秩序混亂，容易發(fā)生交通事故。本文的排序情況符合實(shí)際的交通狀況，說明本文建立的評價模型可以很好的用于交叉口的安全評價。

結(jié)論：平面交叉口是路網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)，本文通過對交叉口安全影響因素進(jìn)行分析,建立了三層指標(biāo)體系。在此基礎(chǔ)上結(jié)合語言聚合算子和層次分析法，建立適合交叉口的交通安全評價模型,該模型應(yīng)用層次分析法得出指標(biāo)體系的權(quán)重,用ILOWGA算子求得每個交叉口的總體綜合屬性值，并對其安全等級進(jìn)行排序，得到基于語言值的綜合評價結(jié)果。

[1]張?zhí)m芳,方守恩,郭靖宇.公路平面交叉口交通安全改善設(shè)計(jì)研究[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2006,(7):74-78.

[2]劉小明,段海林.平面交叉口交通安全評價方法[J].人類工程學(xué),1997,(1):49-53.

[3]張春平,景天然.城市道路交叉口交通安全評價研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報,1994,(3):47-52.

[4]管曉偉.基于交通沖突技術(shù)的平面交叉口安全評價研究[D].北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文,2006.

[5]虞曉芬，傅玳.多指標(biāo)綜合評價方法綜述[J].統(tǒng)計(jì)與決策,2004,(11).

[6]宋毅，等.現(xiàn)代系統(tǒng)工程學(xué)基礎(chǔ)[D].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社.

[7]R.R.Yager.On Ordered Weighted Averaging Aggregation Operators in Multi-criteria Decision Making[J].IEEE Transactions System,Man,Cybernetics A,1988,18:183-190.

[8]韋純福.多屬性決策方法及其應(yīng)用研究[D].西華大學(xué)碩士學(xué)位論文,2009.

Safety Evaluation on the Road Intersection Basing on the Language Aggregation Operator and Level Analysis——Taking Four Typical Road Intersections in Luzhou City as Example

CHEN Jian-mei,ZHANG Chao,SHI Chen-peng

We have made four typical safety evaluations on road intersection of Luzhou City in the methods of the language aggregation operator and level analysis.According to the results,we have sorted of the safety performance which determines the studies of the intersection transformation,the order of the governance,provide the scientific basis for the reasonable arrangement of work and money.

Road Intersection Safety Evaluation;Language Aggregation Operator;Level Analysis

D035.37

A

1674-5612（2013）04-0068-07

2013-05-15

程建梅，（1984— ），女，四川南充人，理學(xué)碩士，四川警察學(xué)院道路交通管理系助教，研究方向：交通控制。

（責(zé)任編輯：賴方中）