基于灰色理論的交通事故多發(fā)點(diǎn)段評(píng)價(jià)模型

張朝旭

（中國刑事警察學(xué)院痕跡檢驗(yàn)技術(shù)系，遼寧 沈陽110035）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，車輛的數(shù)量和種類越來越多，幾乎成為家庭生活中的必需品。一方面，它給生活帶來了極大的便利，增加了生活中的樂趣和效率；另一方面，它也給道路交通施加了很大的壓力，出現(xiàn)了道路擁堵、交通事故頻發(fā)等問題。在資源有限的條件下，如何有效地減少交通事故的發(fā)生成為當(dāng)今社會(huì)亟需解決的問題。

目前，道路交通事故多發(fā)點(diǎn)段的研究大多集中在事故多發(fā)點(diǎn)段的鑒別、預(yù)防和其主要成因分析等方面，對(duì)其等級(jí)劃分和治理的緊迫性研究尚少。盧輝忠等提出對(duì)排查得出的事故多發(fā)點(diǎn)段進(jìn)行等級(jí)評(píng)定，根據(jù)等級(jí)大小排序進(jìn)行分批治理［1］；劉敏等在對(duì)交通事故資料和事故多發(fā)點(diǎn)段主要成因分析的基礎(chǔ)上，確定了一套多發(fā)點(diǎn)段治理的定量和定性指標(biāo)，并建立了治理排序模型［2］；符鋅砂等提出基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對(duì)事故多發(fā)點(diǎn)段的治理緊迫性進(jìn)行研究，建立了4個(gè)一級(jí)指標(biāo)和6個(gè)二級(jí)指標(biāo)的事故多發(fā)點(diǎn)段治理評(píng)價(jià)體系，最后并用實(shí)例驗(yàn)證了該評(píng)價(jià)體系的可靠性［3］；李嘉運(yùn)用地理信息系統(tǒng)將MapX技術(shù)與Visual Basic語言相結(jié)合，設(shè)計(jì)出事故多發(fā)點(diǎn)段智能識(shí)別模型，并提出了事故多發(fā)點(diǎn)段治理迫切度的概念，最后通過構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化求解出事故多發(fā)點(diǎn)段的治理迫切值［4］；許林新等提出了基于層次分析的道路交通事故多發(fā)點(diǎn)段的評(píng)價(jià)方法，構(gòu)建了基于速度標(biāo)準(zhǔn)差、平均速度和速度標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系［5］；畢和政等運(yùn)用組合賦值和灰色聚類相結(jié)合的方法對(duì)公路平面交叉口的評(píng)價(jià)進(jìn)行研究，最終將交叉口安全水平劃分為5個(gè)等級(jí)，并通過實(shí)例驗(yàn)證該評(píng)價(jià)方法能夠反映其實(shí)際安全狀況［6］；溫惠英等對(duì)山區(qū)公路交通事故多發(fā)點(diǎn)段進(jìn)行研究，建立了基于當(dāng)量總事故數(shù)的事故多發(fā)點(diǎn)段鑒別模型，并根據(jù)各點(diǎn)段計(jì)算出的結(jié)果對(duì)危險(xiǎn)度進(jìn)行劃分，最后利用層次分析法判斷事故多發(fā)點(diǎn)段主要成因的各指標(biāo)權(quán)重［7］。

本文在確定交通事故多發(fā)點(diǎn)段的基礎(chǔ)上，利用事故多發(fā)點(diǎn)段的信息，提出的基于灰理論對(duì)交通事故多發(fā)點(diǎn)段進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法是一種模糊聚類分析方法，能夠有效地處理事故多發(fā)點(diǎn)段的治理先后問題。本文研究了事故多發(fā)點(diǎn)段的評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立了基于灰色關(guān)聯(lián)分析的道路交通事故多發(fā)點(diǎn)段評(píng)價(jià)模型，并用具體的實(shí)例對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

交通事故的發(fā)生具有一定的偶然性和必然性，是人、車、路、環(huán)境相結(jié)合的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)［8］，一旦發(fā)生交通事故，必然會(huì)對(duì)雙方造成損害。能夠反映一個(gè)事故多發(fā)點(diǎn)段影響程度和范圍的因素有很多，但主要是死亡人數(shù)、受傷人數(shù)、事故數(shù)和財(cái)產(chǎn)損失四個(gè)指標(biāo)。

死亡人數(shù)指標(biāo)真實(shí)反映了事故多發(fā)點(diǎn)段的危險(xiǎn)程度，交通事故中有人員死亡會(huì)對(duì)社會(huì)和家庭造成極大的傷害；受傷人數(shù)指標(biāo)反映事故多發(fā)點(diǎn)段易造成傷害程度，雖然沒有人員死亡，但是也會(huì)給人心理造成傷害，所以也把這個(gè)因素作為評(píng)價(jià)交通事故多發(fā)點(diǎn)段的指標(biāo)；事故數(shù)是反映交通事故多發(fā)點(diǎn)段的主要指標(biāo)，本論文的目的就是減少交通事故發(fā)生的次數(shù)，所以事故數(shù)是評(píng)價(jià)交通事故多發(fā)點(diǎn)段不可缺少的指標(biāo)；財(cái)產(chǎn)損失指標(biāo)是反映交通事故多發(fā)點(diǎn)段對(duì)人們生活品質(zhì)的影響，在交通事故中，財(cái)產(chǎn)損失相比較來說對(duì)社會(huì)和家庭的影響較小，但仍然不是可以忽略的因素。評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定和原因如表1所示。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定和原因

2 灰色關(guān)聯(lián)分析

灰色系統(tǒng)理論是鄧聚龍教授在1982年創(chuàng)立的，它是一種研究少數(shù)據(jù)、貧信息不確定性問題的新方法。該理論以“部分信息已知，部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對(duì)象，主要通過對(duì)部分已知信息的生成、開發(fā)，從而提取有價(jià)值的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控?；疑到y(tǒng)理論包含灰色關(guān)聯(lián)分析、灰色聚類評(píng)估和灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)等多方面內(nèi)容，本文選擇采用灰色關(guān)聯(lián)分析對(duì)道路交通事故多發(fā)點(diǎn)段進(jìn)行等級(jí)評(píng)價(jià)。

灰色關(guān)聯(lián)分析的基本思想是根據(jù)序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷其聯(lián)系是否緊密?；疑P(guān)聯(lián)分析方法彌補(bǔ)了采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)分析所導(dǎo)致的缺憾，它對(duì)樣本量的多少和樣本有無規(guī)律都同樣適用，而且計(jì)算量小，十分方便，更不會(huì)出現(xiàn)量化結(jié)果與定性結(jié)果不符的情況。灰色關(guān)聯(lián)分析包含灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度、灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)度和灰色綜合關(guān)聯(lián)度。

設(shè)系統(tǒng)行為序列：

2.1 灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度的求值

求灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度，先求兩序列的均指像，D為均值化算子。

則Xi與Xj的灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度為：

3 交通事故多發(fā)點(diǎn)段評(píng)價(jià)模型

2.2 灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)度的求值

求兩序列的灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)度，先求兩序列的初值像，D2為初值化算子。

所以有：

再求的始點(diǎn)零化像，D3為始點(diǎn)零化算子。

求得兩序列的始點(diǎn)零化像記為：

2.3 灰色綜合關(guān)聯(lián)度的求值

灰色綜合關(guān)聯(lián)度既體現(xiàn)了折線Xi與Xj的相似程度，又反映出Xi與Xj相對(duì)于始點(diǎn)的變化速率的接近程度，是較為全面地表征序列之間聯(lián)系是否緊密的一個(gè)數(shù)量指標(biāo)。

灰色綜合關(guān)聯(lián)度的計(jì)算公式為：

其中ρij表示灰色綜合關(guān)聯(lián)度，且0＜ρij≤1；εij表示灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度；rij表示灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)度；θ一般取0.5。

目前，交通事故多發(fā)點(diǎn)段的評(píng)價(jià)有事故數(shù)法、事故率法和概率論——數(shù)理統(tǒng)計(jì)法等方法。這些方法在一定程度上也能對(duì)事故多發(fā)點(diǎn)段進(jìn)行評(píng)價(jià)排序，但是存在一定的缺陷，考慮的因素過于單一，所導(dǎo)致后期的點(diǎn)段治理效果不明顯?；叶汝P(guān)聯(lián)分析方法充分利用死亡人數(shù)、受傷人數(shù)、事故數(shù)和財(cái)產(chǎn)損失因素，對(duì)交通事故多發(fā)點(diǎn)段的評(píng)價(jià)更加合理和準(zhǔn)確。

3.1 關(guān)聯(lián)度的計(jì)算

對(duì)多個(gè)交通事故多發(fā)點(diǎn)段進(jìn)行評(píng)價(jià)排序，考慮利用各個(gè)點(diǎn)段的各項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成的序列與總數(shù)據(jù)序列的接近程度。

用灰色序列表示為：

其中總數(shù)據(jù)序列表為：

X1、X2...Xn表示n個(gè)交通事故多發(fā)點(diǎn)段；各個(gè)點(diǎn)段序列內(nèi)的數(shù)值分別表示死亡人數(shù)、受傷人數(shù)、事故數(shù)和財(cái)產(chǎn)損失（萬元）。

根據(jù)上面列出的灰色關(guān)聯(lián)分析公式分別計(jì)算出各個(gè)事故多發(fā)點(diǎn)段序列與總數(shù)據(jù)序列的灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度ε和灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)度r，然后根據(jù)ρ=θε+(1-θ)r計(jì)算出灰色綜合關(guān)聯(lián)度ρ，θ取0.5。

3.2 事故多發(fā)點(diǎn)段的評(píng)價(jià)排序

計(jì)算出各個(gè)事故多發(fā)點(diǎn)段序列與總數(shù)據(jù)序列的灰色綜合關(guān)聯(lián)度之后，再考慮到評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的交通狀況和特點(diǎn)，以及治理事故多發(fā)點(diǎn)段的資金預(yù)算，取在結(jié)果范圍內(nèi)的兩個(gè)不同的臨界值a和b（a＜b），把要評(píng)價(jià)的交通事故多發(fā)點(diǎn)段分成三級(jí)。ρ具體的取值范圍和等級(jí)描述如表2所示。

表2 ρ具體的取值范圍和等級(jí)描述

交通事故多發(fā)點(diǎn)段的等級(jí)劃分給當(dāng)?shù)夭块T對(duì)路段的治理，提高道路安全性提供了依據(jù)。根據(jù)劃分好的等級(jí)，在資源有限的條件下優(yōu)先治理三級(jí)事故多發(fā)點(diǎn)段，二級(jí)事故多發(fā)點(diǎn)段治理優(yōu)先于一級(jí)事故多發(fā)點(diǎn)段的治理，也可以根據(jù)計(jì)算的數(shù)值把所有要評(píng)價(jià)的事故多發(fā)點(diǎn)段進(jìn)行排序治理。后期根據(jù)計(jì)算的數(shù)值和等級(jí)劃分分析造成交通事故頻發(fā)的原因，以此找出解決問題的方法。

4 實(shí)例驗(yàn)證

對(duì)某市內(nèi)已確定的25處交通事故多發(fā)點(diǎn)段進(jìn)行評(píng)價(jià)排序，分別統(tǒng)計(jì)出各個(gè)事故多發(fā)點(diǎn)段近三年關(guān)于死亡人數(shù)、受傷人數(shù)、事故數(shù)和財(cái)產(chǎn)損失的詳細(xì)數(shù)據(jù)。2015～2017年某市內(nèi)25處交通事故多發(fā)點(diǎn)段統(tǒng)計(jì)資料如表3所示。

表3 2015～2017年事故多發(fā)點(diǎn)段處數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

事故多發(fā)點(diǎn)段死亡人數(shù)（人）受傷人數(shù)（人）事故數(shù)（起）財(cái)產(chǎn)損失（萬元）S14 S15 S16 S17 S18 S19 S20 S21 S22 S23 S24 S25總計(jì)8 5 3 7 4 9 4 4 6 6 1 10 6 4 8 2 2 0 7 7 6 4 5 7 1 5 8 172225 19 18 11 20 10 13 16 9 15 17 35 21 479 2.4 1.9 0.9 2.2 0.5 4.8 1.1 0.8 1.6 2.6 4.5 3.4 74

4.1 灰色綜合關(guān)聯(lián)度的求值

2015～2017年，在全市25個(gè)事故多發(fā)點(diǎn)段處總的死亡人數(shù)、受傷人數(shù)、事故數(shù)和財(cái)產(chǎn)損失分別為172人、225人、479起和74萬元。則系統(tǒng)行為序列為：

由以上所給的計(jì)算公式可以分別計(jì)算出序列X0和X1的灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度ε01、灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)度r01和灰色綜合關(guān)聯(lián)度ρ01。同理，可以計(jì)算出另外24個(gè)事故多發(fā)點(diǎn)段序列與總數(shù)據(jù)序列的關(guān)聯(lián)度數(shù)值。各個(gè)事故多發(fā)點(diǎn)段序列與總數(shù)據(jù)序列的關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果

事故多發(fā)點(diǎn)段絕對(duì)關(guān)聯(lián)度相對(duì)關(guān)聯(lián)度財(cái)產(chǎn)損失（萬元）S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 S18 S19 S20 S21 S22 S23 S24 S25 0.5169 0.5221 0.5193 0.5172 0.5208 0.5136 0.5194 0.5044 0.5327 0.5209 0.5063 0.5101 0.5173 0.5445 0.5220 0.8805 0.9272 0.9122 0.8845 0.8860 0.8664 0.9673 0.7302 0.9257 0.8173 0.7924 0.8177 0.9802 0.9578 0.9837 0.6987 0.7246 0.7157 0.7008 0.7034 0.6900 0.7434 0.6173 0.7292 0.6691 0.6494 0.6639 0.7488 0.7112 0.7529

4.2 事故多發(fā)點(diǎn)段的評(píng)價(jià)

根據(jù)全市道路的交通狀況和特點(diǎn)，取a=0.6900,b=0.7200。根據(jù)表2的等級(jí)劃分范圍和表4的各個(gè)事故多發(fā)點(diǎn)段的綜合關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果，事故多發(fā)點(diǎn)段的評(píng)價(jià)結(jié)果如下：

一級(jí)交通事故多發(fā)點(diǎn)段有S3，S5，S16，S18，S20，S21，S22。

二級(jí)交通事故多發(fā)點(diǎn)段有S1，S2，S4，S6，S11，S14，S15，S24。

三級(jí)交通事故多發(fā)點(diǎn)段有S7，S8，S9，S10，S12，S13，S17，S19，S23，S25。

5 結(jié)語

本文研究了交通事故多發(fā)點(diǎn)段的評(píng)價(jià)指標(biāo)，然后通過考慮事故多發(fā)點(diǎn)段上的總事故數(shù)、死亡人數(shù)、受傷人數(shù)和財(cái)產(chǎn)損失四項(xiàng)指標(biāo)，建立了基于灰色系統(tǒng)理論中的灰色關(guān)聯(lián)分析的道路交通事故多發(fā)點(diǎn)段評(píng)價(jià)模型，并且通過確定臨界點(diǎn)的方式，把交通事故多發(fā)點(diǎn)段分為三級(jí)。最后通過具體的實(shí)例對(duì)模型進(jìn)行了檢驗(yàn)，證明了其模型的可行性。

當(dāng)然，本文也存在一些問題，臨界值需要根據(jù)各地的交通狀況和特點(diǎn)以及治理資金的預(yù)算來確定，沒辦法給出一個(gè)全國標(biāo)準(zhǔn)，以后還需要更加深入的研究，不斷完善此評(píng)價(jià)模型。