高速公路交通安全屬性綜合評價(jià)模型★

伍昕茹 諶河水 楊乾隆

(1.武漢工業(yè)學(xué)院交通研究所，湖北武漢 430023;2.江西省南昌市公路勘察設(shè)計(jì)院，江西南昌 330000)

0 引言

高速公路交通安全評價(jià)的目的是對高速公路上交通狀況安全程度的評估[1]，其意義在于根據(jù)評估結(jié)果，采取相應(yīng)措施，防止交通事故的發(fā)生。

本文建立了事物定性描述度量問題、不同事物之間及相應(yīng)度量之間關(guān)系的綜合評價(jià)模型。

1 綜合模型的建立

1.1 綜合模型建立的方法

影響高速公路交通安全的因素較為復(fù)雜，諸如公路幾何線型等內(nèi)部因素，還有諸如天氣等外部因素。因此，必須采取多目標(biāo)原則來構(gòu)建高速公路交通安全評價(jià)體系[2]:

1)真實(shí)性原則。所建立的評價(jià)指標(biāo)必須如實(shí)反映高速公路交通安全實(shí)際狀況。

2)系統(tǒng)分析的原則。制定評價(jià)指標(biāo)必須運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法，設(shè)立相應(yīng)的評價(jià)指標(biāo)，判斷指標(biāo)體系要素及其之間的相互關(guān)系。

3)可行性原則。即評價(jià)指標(biāo)所采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源和評價(jià)過程都要可行。

4)可比性原則。選取指標(biāo)進(jìn)行高速公路交通安全評價(jià)的目的就是分出優(yōu)劣。所以，建立評價(jià)方法和評價(jià)體系的根本原則就是要具有可比性。

5)定性與定量相結(jié)合原則。為了進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確、合理的評價(jià)，最好選用量化評價(jià)指標(biāo);但對于某些難以量化的內(nèi)容，只有采用定性的評價(jià)指標(biāo)。

筆者根據(jù)以上原則，構(gòu)建出高速公路交通安全評價(jià)指標(biāo)體系，見表1。

1.2 綜合模型建立的標(biāo)準(zhǔn)

高速公路交通安全評價(jià)結(jié)果是否合理的關(guān)鍵在于能否選擇較好的綜合模型建立標(biāo)準(zhǔn)，本文以目前高速公路安全現(xiàn)狀為參考，通過詳細(xì)分析實(shí)際資料來進(jìn)行分級[3，4]，如表1所示。

1.3 綜合模型評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

評價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定方法主要有德爾菲法、層次分析法、因子分析法等。就高速公路交通安全評價(jià)指標(biāo)的特點(diǎn)來說，本文主要傾向于采用層次分析法(Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP)。

本文采用改進(jìn)的層次分析法來構(gòu)造判斷矩陣，采用三標(biāo)度法可得到較為理想的判斷矩陣[5]。

首先進(jìn)行各因素的重要性之比，兩兩比較的結(jié)果即構(gòu)成判斷

矩陣A:

其中，aij為第i因素與第j因素相對比的重要性，且有aii=1;其中:

其次將判斷矩陣A按行求和:

取ri的最大值、最小值及其比值即可構(gòu)成判斷矩陣B。

取cij=lgbij即可構(gòu)成傳遞矩陣C。

取eij=10dij即可構(gòu)成擬優(yōu)一致矩陣E。

通過計(jì)算E每行元素乘積的n次方根:

指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果見表1。

2 綜合評價(jià)模型與方法

將x定義為具有屬性C的變量，用u來表示“x∈C”的程度，將u稱為“x∈C”的屬性測度。為方便起見，屬性測度在[0，1]內(nèi)取值[6]。

設(shè)xij為第i段高速公路交通安全系統(tǒng)第j個指標(biāo)實(shí)際測量值。由于高速公路交通安全可由指標(biāo)的測量值綜合反映，對于X某條高速公路中的每段高速公路xi交通安全狀況可由表1中21個指標(biāo)綜合確定其屬性。從而，第xi段高速公路的實(shí)際安全水平表示為一個21 維向量，即 xi=(xi1，xi2，…，x21)，其中1≤i≤n，1≤j≤21。

高速公路交通安全屬性綜合評價(jià)流程見圖1。

表1 高速公路交通安全評價(jià)指標(biāo)體系及量化標(biāo)準(zhǔn)

圖1 高速公路交通安全屬性綜合評價(jià)流程圖

2.1 單指標(biāo)、多指標(biāo)屬性測度分析

當(dāng) xij∈Ck時(shí)，規(guī)定 1≤i≤n，1≤j≤21，1≤k≤5，則可得到一系列屬性測度值，且uij值必須滿足下式:

屬性數(shù)學(xué)方法的關(guān)鍵是計(jì)算出屬性測度值[7]。

取正態(tài)分布函數(shù)[8]作為屬性測度函數(shù)。令:

bijk=0.5(aijk+aijk+1);cijk=0.6|aijk－ aijk+1|。

其中，aijk為第i段高速公路交通安全系統(tǒng)第j個指標(biāo)的第k級評價(jià)分類標(biāo)準(zhǔn)取值區(qū)間[5]。

xij屬于Ck屬性集的屬性測度uijk(xij∈Ck)函數(shù)均為[5]:

由式(8)得出的uijk(xij∈Ck)可能不滿足式(7)的要求，所以再將式(11)計(jì)算得到的屬性測度值uijk(xij∈Ck)進(jìn)行歸一化處理，這將就一定滿足式(7)的條件。

取具有屬性Ck的多指標(biāo)綜合屬性測度為:

2.2 綜合屬性分析的評分準(zhǔn)則

屬性識別分析的終極目的是得出綜合屬性測度值ui，從而判斷出第i段高速公路交通安全系統(tǒng)屬于哪個安全級別。在此，引入置信度準(zhǔn)則[6]，它是從強(qiáng)的角度考慮的，強(qiáng)的指標(biāo)越強(qiáng)越好。λ的取值范圍0.6≤λ≤0.7，對置信度 λ，如果:

即可認(rèn)為第i段高速公路交通安全屬于Cg0類。對綜合屬性測度向量ui進(jìn)行排序，也就是對不同段高速公路交通安全系統(tǒng)的排序。假定屬性集Ci的分?jǐn)?shù)為ni=i，即可得到綜合屬性測度的總分值qi為:

根據(jù)式(12)計(jì)算高速公路交通安全度分值，若qi＞qj，即認(rèn)為第i段高速公路交通安全狀況比第j個高速公路交通安全狀態(tài)好。

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