基于AHP的山區(qū)公路彎道安全評(píng)價(jià)

朱旺 余彪 張磊剛 夏號(hào)杰

摘 要：彎道是事故多發(fā)高地，本文綜合分析文獻(xiàn)資料后確定了影響彎道行車安全的六個(gè)主要因素，采用層次分析法建立遞階層次結(jié)構(gòu)、構(gòu)造判斷矩陣和一致性檢驗(yàn)，并結(jié)合廣義目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型對(duì)彎道的行車風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行等級(jí)劃分。以某事故頻發(fā)彎道路段為例進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的結(jié)果表明該彎道是一個(gè)中度危險(xiǎn)路段。

關(guān)鍵詞：彎道安全;影響因素;層次分析;等級(jí)劃分

中圖分類號(hào)：U492.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

我國國家面積寬廣，地形復(fù)雜，山地的地形面積約占我國總面積三分之一。山區(qū)道路彎道半徑普遍偏小、道路較窄、坡度較大、視距差等不良因素的作用下引發(fā)的交通事故不勝枚舉。

本文選取了彎道處視距、車速、交通量、道路線形、居民和交叉口這六個(gè)影響因素，采用層次分析法分析各因素間的相互作用并確定各因素的權(quán)重，為建立山區(qū)公路彎道安全評(píng)價(jià)體系，將山區(qū)公路彎道行車風(fēng)險(xiǎn)劃分為四個(gè)等級(jí)。

1 彎道行車安全影響因素分析

分析文獻(xiàn)[1-4]的下面6方面的主要影響因素。

（1）視距。山區(qū)道路蜿蜒曲折，多半徑較小的彎道，故而視距不足的彎道多。駕駛員受視距影響，在車輛行駛時(shí)容易遇見突發(fā)情況而來不及反應(yīng)和操作不當(dāng)導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。

（2）車速。車速過快導(dǎo)致駕駛員對(duì)車外情況的判讀和感知能力降低，留給駕駛員的反應(yīng)時(shí)間變短，汽車的制動(dòng)距離加大，遇到前方障礙物來不及做出反應(yīng)進(jìn)行有效的避讓。

（3）交通量。交通流飽和度和交通量直接相關(guān)，影響交通事故的頻率和嚴(yán)重程度，當(dāng)交通流飽和度在0.2～0.5之間時(shí)較容易發(fā)生交通事故。

（4）道路線形。山區(qū)地形高低起伏，縱斷面線形設(shè)計(jì)多接近極限指標(biāo)，造成山區(qū)道路多長陡下坡，使得駕駛員在行駛時(shí)心理負(fù)擔(dān)重，對(duì)安全行車極為不利。

（5）居民。山區(qū)道路沒有人行道，車輛和行人共用一條道路，混合共用的情況會(huì)增加交通事故的發(fā)生。汽車除了避讓來車外，還得注意避讓道路上的行人，加大駕駛員的心理負(fù)擔(dān)。

（6）交叉口。一些彎道處，視野盲區(qū)出現(xiàn)的交叉口，駕駛員對(duì)交叉口突然出現(xiàn)的車輛或行人會(huì)感到措手不及，操作不當(dāng)以至于發(fā)生事故。

2 山區(qū)公路彎道安全評(píng)價(jià)

2.1 層次分析法概述

層次分析法將問題分解為各種因素，按因素間關(guān)聯(lián)及隸屬關(guān)系聚類，建立遞階層次結(jié)構(gòu);定量表示各層因素的相對(duì)重要性，建立判斷矩陣;計(jì)算各層因素相對(duì)重要性的權(quán)值。

2.2 建立遞階層次結(jié)構(gòu)

目標(biāo)層A為山區(qū)公路彎道安全評(píng)價(jià)，制約因素層B為安全評(píng)價(jià)的影響因素。建立山區(qū)公路彎道安全評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型圖（圖1）。

2.3 構(gòu)造判斷矩陣

遞階層次結(jié)構(gòu)建立后，采用1～9的標(biāo)度值對(duì)重要性程度賦值，據(jù)此構(gòu)造判斷矩陣。各因素兩兩比較。確定的A-B判斷矩陣為：

2.4 權(quán)重的計(jì)算

對(duì)制約因素層B中各影響因素的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算并檢驗(yàn)其一致性：

本文將層次分析法的計(jì)算過程編寫好程序在MATLAB運(yùn)行，輸入判斷矩陣A-B得出各制約因素的權(quán)重和一致性檢驗(yàn)的結(jié)果。A-B判斷矩陣的一致性指標(biāo)如下：

C.I.=0.017 4<0.1，C.R.=0.013 8<0.1

由于C.I.和C.R.這兩個(gè)指標(biāo)都小于0.1，A-B判斷矩陣具有良好的一致性。權(quán)重計(jì)算結(jié)果表明，在山區(qū)公路彎道安全評(píng)價(jià)中，B1、B2、B3、B4、B5、B6所占的理論權(quán)重依次為：0.403 9、0.169 7、0.076 1、0.257 5、0.046 4、0.046 4。

2.5 山區(qū)公路彎道安全評(píng)價(jià)

2.5.1 數(shù)學(xué)模型和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的建立

（1）安全性評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型。山區(qū)公路彎道安全評(píng)價(jià)的影響因素具備層次性，構(gòu)造一個(gè)廣義目標(biāo)函數(shù)把山區(qū)公路彎道安全評(píng)價(jià)這個(gè)目標(biāo)中下面各個(gè)制約因素有機(jī)地結(jié)合在一起進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，構(gòu)造的數(shù)學(xué)模型為：

則層次分析綜合評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型為：

式中：Y為彎道行車危險(xiǎn)的總分;i為制約因素層第i個(gè)影響因素（i=1，2，…，n;n為制約因素層個(gè)數(shù)，n=6）;Yi為制約因素層第i個(gè)影響因素所得的總分;Xi0為制約因素層第i個(gè)影響因素的權(quán)重;Xi0s為制約因素層第i個(gè)影響因素的實(shí)際貢獻(xiàn)權(quán)重。

（2）危險(xiǎn)等級(jí)劃分。根據(jù)相關(guān)資料[5]，本文采用百分制來對(duì)山區(qū)公路彎道安全性進(jìn)行等級(jí)的劃分。評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下：90～100為重度危險(xiǎn)，75～90為中度危險(xiǎn)，60～75為一般危險(xiǎn)，小于60為可接受危險(xiǎn)。

2.5.2 權(quán)重的確定

根據(jù)計(jì)算出的制約因素層影響因素對(duì)目標(biāo)層的理論權(quán)重，結(jié)合事故頻發(fā)彎道的各項(xiàng)影響因素的實(shí)際貢獻(xiàn)權(quán)重Xi0s。各項(xiàng)影響因素的實(shí)際貢獻(xiàn)權(quán)重取值如下：X10s=0.9，X20s=1.0，X30s=0.8，X40s=1.0，X50s=0.1，X60s=0.5。

2.5.3 評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

計(jì)算得B1=36.351，B2=16.97，B3=6.088，B4=25.75，B5=

0.464，B6=2.32。根據(jù)危險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)判斷，該彎道是一個(gè)中度危險(xiǎn)的區(qū)域，該評(píng)價(jià)結(jié)果基本符合實(shí)際情況，該方法有效。

3 結(jié)語

本文以某事故頻發(fā)彎道為例，分析確定影響彎道安全的因素，運(yùn)用層次分析法建立先遞階層次結(jié)構(gòu)并計(jì)算制約因素層的理論權(quán)重，然后結(jié)合調(diào)研和資料確定各制約因素的實(shí)際貢獻(xiàn)權(quán)重，最后結(jié)合所構(gòu)造的廣義目標(biāo)函數(shù)計(jì)算出評(píng)價(jià)結(jié)果，綜合評(píng)價(jià)了彎道的安全性。

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