基于模糊層次分析法的城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估

覃媛媛

柳州工學(xué)院（545616）

0 引言

道路交通是城市最主要的交通方式，城市絕大部分交通由城市道路網(wǎng)承擔(dān)。城市道路交通安全問題時常發(fā)生，路網(wǎng)各道路、交叉口間交通運行效率相互影響，城市路網(wǎng)交通安全狀況信息滯后，直接影響交通主管和應(yīng)急管理部門的高效管理。因此，城市路網(wǎng)交通安全影響因素識別、城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢預(yù)估和預(yù)警顯得尤為重要。文獻[1-5]對安全態(tài)勢進行評估，對安全狀況提出預(yù)判，為安全態(tài)勢評估提供了參考。文章采用模糊層次分析法對城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢進行研究，構(gòu)建交通安全評估指標(biāo)體系，對路網(wǎng)交通安全態(tài)勢進行預(yù)判。

1 城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估指標(biāo)

考慮交通安全信息采集的可行性，結(jié)合城市路網(wǎng)交通實際情況，文章對城市路網(wǎng)的交通安全影響因素進行收集、分類，將其交通安全信息進行動、靜態(tài)歸類。靜態(tài)信息一般可以由調(diào)查、測量獲?。粍討B(tài)信息一般由監(jiān)控設(shè)備（如地感線圈、攝像系統(tǒng)、氣象站等）獲取，酒后駕駛率和疲勞駕駛率除外。不同時段的酒后駕駛率和疲勞駕駛率不一致，屬于動態(tài)信息，可以通過抽樣調(diào)查獲取。

城市路網(wǎng)交通安全因素包括人的因素、道路因素、車的因素、環(huán)境及管理因素、路段交通流因素、交叉口因素等，基于此，建立城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估及編碼體系，具體見表1。

表1 城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估及編碼體系

2 城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估模型建立

城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估是以城市路網(wǎng)過去和當(dāng)前的交通安全狀況為基礎(chǔ)，對未來（下一個階段）城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢進行預(yù)判，并確定其安全態(tài)勢等級。

模糊層次分析法是一種定性與定量相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法，適用于城市路網(wǎng)交通安全狀態(tài)的評估。因此，文章采用模糊層次分析法對城市路網(wǎng)過去和當(dāng)前的交通安全評估值進行計算，并運用時間序列分析法對城市路網(wǎng)未來的交通安全態(tài)勢進行評估。

2.1 城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估體系指標(biāo)權(quán)重的計算

運用層次分析法計算城市路網(wǎng)安全態(tài)勢評估體系指標(biāo)權(quán)重，具體如下:

1）建立遞階層次結(jié)構(gòu)，即目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。城市路網(wǎng)安全態(tài)勢評估體系包含6個準(zhǔn)則層和24個指標(biāo)層，具體見表1。

2）構(gòu)造判斷矩陣，將遞階層次結(jié)構(gòu)中各層上的元素（指標(biāo)層）依次與相對應(yīng)的上一層元素（準(zhǔn)則層）進行兩兩比較，建立判斷矩陣。判斷矩陣A=(a)n×n，aij表示相對于其上一層元素重要性的比例標(biāo)度。判斷矩陣的值直接反映了各因素的相對重要性，一般采用1～9的比例標(biāo)度對其重要程度進行賦值，標(biāo)度及其含義見表2。

表2 判斷矩陣標(biāo)度及其含義

3）計算判斷矩陣

4）一致性檢驗

表3 平均隨機一致性指標(biāo)RI取值

2.2 城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢的加權(quán)平均模糊綜合評價

1）構(gòu)建評價因素集、評價集

①因素集:根據(jù)建立的評價指標(biāo)體系，得到評價因素集合

U=（u1,u2,…u5）（人的因素，道路因素，車的因素，環(huán)境及管理因素，路段交通流因素）或=（人的因素，道路因素，車的因素，環(huán)境及管理因素，交叉口因素）

②評價集：評價集是由路網(wǎng)交通安全評估可能得出的評判結(jié)果所組成的集合，評價集V=（v1,v2,…v5）=（100,90,80,70,60）。其中:v1為好，v2為較好，v3為尚可，v4為較差，v5為差。100、90、80、70、60是等級高低度量模糊數(shù)，是對模糊評語的量化處理。

2）動態(tài)及靜態(tài)指標(biāo)

靜態(tài)指標(biāo)，如道路線形等，采用專家打分來確定；動態(tài)指標(biāo)，如酒后駕駛率、疲勞駕駛率等，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)獲得。

3）指標(biāo)等級隸屬函數(shù)的確定

評價集已確定指標(biāo)等級劃分為5個級別，此階段還需要確定各項指標(biāo)的分級界定標(biāo)準(zhǔn)、建立梯形分布隸屬函數(shù)、計算隸屬度。

4）兩級模糊評價模型的建立

第一級模糊綜合評判模型：根據(jù)前面建立的因素集以及由層次分析法得到的各因素集的權(quán)重值，對每個ui的子因素uij做一級綜合評判:

其中，Ri為第i個指標(biāo)的模糊評判矩陣；wij為第i個指標(biāo)的第j個子指標(biāo)的權(quán)重值；uk（xij）為第i個指標(biāo)的第j個子指標(biāo)相對于第k個指標(biāo)評價等級的隸屬函數(shù)，i=1，2，…，m（m是第i個指標(biāo)的子指標(biāo)個數(shù)），j=1，2，…，n（n是第i個指標(biāo)的子指標(biāo)個數(shù)）。

第二級模糊綜合評判模型:用一級評判得出的4個評判向量（S1,…，Si,…,Sm）構(gòu)成二級綜合評判的單因素評判矩陣S，并由權(quán)重向量W得到二級綜合評判向量為:

評判結(jié)果B=（bl，b2，b3，b4，b5）。因為評判對象為5個評判等級的隸屬度，所以對B進行反模糊化處理，以確定評判對象的評價等級，具體公式如下:

反模糊化處理后的B即為城市路網(wǎng)安全評價值，根據(jù)其值判定城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢等級，具體見表4。

表4 城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢等級界定

通過計算過去和當(dāng)前的城市路網(wǎng)交通安全評價值，采用時間序列法預(yù)測未來城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢。

3 實例分析

文章選擇具有代表性的桂林市某城市路網(wǎng)作為研究對象，獲取交通數(shù)據(jù)，并對原始數(shù)據(jù)進行歸一化處理；運用模糊層次分析法得到人的因素、道路因素、車的因素、環(huán)境及管理因素、路段上交通流因素或交叉口因素的權(quán)重分別為0.330、0.170、0.037、0.096、0.367；計算評價指標(biāo)隸屬度，得到18:00～18:20交通安全評價值，見表5。

表5 桂林市某城市路網(wǎng)交通安全評價值

采用時間序列法進行預(yù)判:未來10 min的交通安全等級為三級（中風(fēng)險）。

圖1 城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估圖

4 結(jié)語

文章采用模糊層次分析法對城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢進行評估，構(gòu)建城市路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估指標(biāo)體系。首先，采用層次分析法獲得準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的權(quán)重；然后，采用模糊綜合評價法獲得各項指標(biāo)隸屬度和路網(wǎng)交通安全評價值；最后，采用時間序列法獲得未來時刻交通安全態(tài)勢值，為實施道路交通預(yù)警方案及恰當(dāng)?shù)木仍峁﹨⒖肌?/p>