高速公路基本路段交通運(yùn)行狀態(tài)評價(jià)

郎海鵬，付靜靜

（1.山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006；2.長安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064）

迄今為止，高速公路交通運(yùn)行狀態(tài)在國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的定義，根據(jù)國內(nèi)外學(xué)者研究現(xiàn)狀，在不同的道路狀況下駕駛員對于交通運(yùn)行狀態(tài)的心里感受是不同的，從客觀上來解釋，即交通流特征參數(shù)隨著交通運(yùn)行狀態(tài)的變化而變化?，F(xiàn)在比較通用的是采用美國《道路通行能力手冊》中提出的服務(wù)水平來判定交通運(yùn)行狀態(tài)，并采用模糊的語言如“優(yōu)”、“良”、“一般”、“較差”、“差”等對交通運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行定性描述。

1 評價(jià)指標(biāo)分析

高速公路交通系統(tǒng)是一個非線性、多維數(shù)、復(fù)雜可變的大系統(tǒng)，影響因素繁多，因此，傳統(tǒng)的根據(jù)單一指標(biāo)衡量高速公路交通運(yùn)行狀態(tài)的方法不夠全面。例如，相同的交通流量往往對應(yīng)著完全不同的交通運(yùn)行狀態(tài)。因此，應(yīng)該采用多個指標(biāo)進(jìn)行全面科學(xué)的評價(jià)。

1.1 飽和度

對于已有的高速公路而言，其通行能力是固定的，飽和度是實(shí)際交通量與通行能力的比值，能準(zhǔn)確的反映高速公路的負(fù)荷和擁擠狀態(tài)，因此，將它作為高速公路基本路段交通運(yùn)行狀態(tài)的評價(jià)指標(biāo)之一。

參考美國《道路通行能力手冊》、《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2003）及相關(guān)研究所的研究成果，給出基于飽和度的高速公路基本路段交通運(yùn)行狀態(tài)分級標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

表1 基于飽和度的高速公路基本路段運(yùn)行狀態(tài)分級標(biāo)準(zhǔn)

1.2 車速

當(dāng)有不良運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生時(shí)，車速在反應(yīng)交通變化上最為迅速和敏感，如果車速明顯低于正常值時(shí)，表明該基本路段的交通處于擁擠狀態(tài)。結(jié)合國內(nèi)相關(guān)研究，并參考相關(guān)車速調(diào)查數(shù)據(jù)來確定基于車速的高速公路基本路段交通運(yùn)行狀態(tài)的分級標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。

表2 基于車速的高速公路基本路段交通運(yùn)行狀態(tài)分級標(biāo)準(zhǔn)

1.3 空間占有率

據(jù)調(diào)查經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)超音波檢測器檢測到的空間占有率上升到15%～25%時(shí)，高速公路上就會發(fā)生交通擁擠。因此，空間占有率對確定交通瓶頸和交通擁擠的地點(diǎn)具有指導(dǎo)作用，采用空間占有率作為評判標(biāo)準(zhǔn)之一能較好的判斷高速公路基本路段交通運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)確定基于空間占有率的高速公路基本路段交通運(yùn)行狀態(tài)分級標(biāo)準(zhǔn)，如表3所示。

表3 基于空間占有率的高速公路基本路段交通運(yùn)行狀態(tài)分組標(biāo)準(zhǔn)

2 模糊綜合評價(jià)法

模糊綜合評價(jià)法最早由我國學(xué)者汪培莊提出的，是模糊數(shù)學(xué)的一種具體應(yīng)用，具有數(shù)學(xué)模型簡單的優(yōu)點(diǎn)，對多因素、多層次復(fù)雜問題評價(jià)效果較好，成為近年來應(yīng)用較多的評價(jià)方法之一。

2.1 模糊綜合評價(jià)的基本步驟

1）建立高速公路基本路段交通運(yùn)行狀態(tài)評價(jià)指標(biāo)集U＝｛X，Y，Z｝，其中X代表飽和度，Y代表車速，Z代表空間占有率。

2）建立高速公路基本路段交通運(yùn)行狀態(tài)評價(jià)集V＝｛v1，v2，v3，v4，v5｝，其中v1代表高速公路基本路段交通運(yùn)行狀態(tài)處于“優(yōu)”，v2代表狀態(tài)“良”，v3代表狀態(tài)“一般”，v4代表狀態(tài)“較差”，v5代表狀態(tài)“差”。

3）建立高速公路基本路段交通運(yùn)行狀態(tài)單指標(biāo)評價(jià)。如建立一個從U到X的模糊映射，此時(shí)指標(biāo)集中的每個指標(biāo)u與X，Y，Z的笛卡爾乘積X×中的元素（x，y，z）對應(yīng)，則單指標(biāo)評價(jià)矩陣為R，R，R＝［R1，R2，R3］T，即R1＝（r11，r12，r13，r14，r15），R2＝（r21，r22，r23，r24，r25），R3＝（r31，r32，r33，r34，r35），R1表示飽和度相對于狀態(tài)優(yōu)、良、一般、較差、差的隸屬度，R2表示車速相對于狀態(tài)優(yōu)、良、一般、較差、差的隸屬度，R3表示空間占有率相對于狀態(tài)優(yōu)、良、一般、較差、差的隸屬度。評價(jià)矩陣為

4）建立與指標(biāo)相對應(yīng)的權(quán)重集。在模糊數(shù)學(xué)綜合函數(shù)的基礎(chǔ)上建立模糊集W＝［w1，w2，w3］來表示每個指標(biāo)的權(quán)重，常用的模糊綜合函數(shù)有幾何平均值、加權(quán)平均值、單因素決定性及多因素突出性。本文選擇加權(quán)平均型，則w1代表飽和度所占的比重，w2代表車速所占的比重，w3代表空間占有率所占的比重，并滿足w1＞0，w2＞0，w3＞0和w1＋w2＋w3＝1兩個約束條件。

5）建立高速公路基本路段交通運(yùn)行狀態(tài)多指標(biāo)綜合評價(jià)集B

式中：“∧”為取大運(yùn)算，“∨”為取小運(yùn)算。其中b1，b2，b3，b4，b5分別為高速公路基本路段處于“優(yōu)”、“良”、“一般”、“較差”、“差”狀態(tài)的重要程度，max｛b1，b2，b3，b4，b5｝為評價(jià)的最終結(jié)果。

2.2 確定隸屬度函數(shù)

隸屬度函數(shù)的確定對于建立模糊綜合評價(jià)模型來說至關(guān)重要，本文選取線性分析法，具體操作步驟為：確定一個連續(xù)的值域區(qū)間內(nèi)具有分界效果的點(diǎn)，將某個指標(biāo)的實(shí)際數(shù)值通過線性內(nèi)插公式進(jìn)行計(jì)算，即可得到其隸屬度。例如，評價(jià)指標(biāo)為空間占有率z，其隸屬度函數(shù)為g（z），對各交通運(yùn)行狀態(tài)評價(jià)集的隸屬度為g1（z），g2（z），g3（z），g4（z），g5（z）

4 結(jié)束語

在本文中研究了一個供應(yīng)商和制造商的供應(yīng)鏈中的分級協(xié)調(diào)機(jī)制問題。根據(jù)其模型，運(yùn)用模擬退火算法，提出求解該問題的一種求解方法。通過運(yùn)用c＋＋對該問題進(jìn)行了求解，得到了接近最優(yōu)解的生產(chǎn)總成本最小，供應(yīng)總利潤最大的解，最后的算例證明了針對供應(yīng)鏈角色，模擬退火算法是一種高效算法。但是，兩個模型僅僅提供了解決在確定條件下供應(yīng)商和生產(chǎn)商之間關(guān)系的框架，為了解決更廣泛的問題，并求得更精確的解，還需對模型添加相應(yīng)的決策變量和約束條件，或考慮有關(guān)模糊條件下的建模。

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