依據(jù)DEMATEL 法修正的高校校園道路安全模糊評(píng)價(jià)

徐乃忠，王勁松，蘇 暢，張 宇

（安徽理工大學(xué)a.礦業(yè)工程學(xué)院；b.機(jī)械工程學(xué)院，安徽 淮南 232001）

隨著社會(huì)進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展， 高校校園內(nèi)的機(jī)動(dòng)車(chē)通行量不斷地增加，校園內(nèi)人車(chē)混行，交通設(shè)施不完善，以及缺乏有效的管理，導(dǎo)致校內(nèi)學(xué)生以及教職工的生命安全受到影響。 關(guān)于高校校園交通安全問(wèn)題已有研究文獻(xiàn)也較為豐富。 如：劉艷華［1］從管理的角度出發(fā)分析中美高校交通安全管理的異同點(diǎn)， 建議更改校園管理主體法律地位，確保高校校園內(nèi)交通安全。曾崢［2］分析了高校道路以及管理行為的性質(zhì)，提出具有了針對(duì)性的解決措施以解決交通管理問(wèn)題。 萬(wàn)銳?。?］以浙江大學(xué)紫金港校區(qū)為例，從慢行交通、機(jī)動(dòng)交通、替代交通、 靜態(tài)交通以及交通管理措施方面進(jìn)行優(yōu)化研究。 周萌［4］針對(duì)高校校園疏散問(wèn)題建立人車(chē)混合疏散路徑優(yōu)化模型，得到符合校園疏散路徑的優(yōu)化方案。

關(guān)于道路安全的研究， 具有代表性的研究方法有回歸分析法［5］、時(shí)間序列法［6］、交通事故率法［7］等。 葛惠敏等［8］基于交通沖突對(duì)交通安全評(píng)價(jià)技術(shù)做了調(diào)研綜述， 從交通沖突的場(chǎng)景到影響因素指標(biāo)以及模型建立進(jìn)行總結(jié)，包含了事故統(tǒng)計(jì)、運(yùn)行速度、交通沖突以及駕駛行為4 種典型的評(píng)價(jià)方法。 孫秋霞等［9］利用云模型與物元理論相結(jié)合，依靠專(zhuān)家打分法獲取指標(biāo)權(quán)重，構(gòu)建云物元綜合評(píng)價(jià)法用以評(píng)價(jià)城市道路交通安全。鄧文洲等［10］則采用CRITIC 法對(duì)建立的山區(qū)道路風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型各指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。本文應(yīng)用AHP 法和DEMATEL 法相結(jié)合的方法，對(duì)校園交通安全等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定影響較大的安全因素，并提出相應(yīng)的防范措施或解決辦法。

1 校園道路安全影響因素分析

道路交通系統(tǒng)是由人、車(chē)輛、道路與環(huán)境4 部分組成的體系［11］。當(dāng)體系中4 個(gè)方面相互均衡，保持動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)時(shí)，道路交通系統(tǒng)處于安全狀態(tài)；如果其中某一個(gè)部分出現(xiàn)問(wèn)題，則安全狀態(tài)失去平衡，道路交通系統(tǒng)中就會(huì)存在出現(xiàn)問(wèn)題的可能性。

1.1 人的因素

在道路交通安全中，人是最大的影響因素。每個(gè)人所受教育、生理狀況、心理素質(zhì)等都各不相同，其自由度高，不可控因素相對(duì)較大。 我們把人分為行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員以及機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員，將人的因素分析如下。

（1）行人是否按規(guī)定走在人行道上，走路有無(wú)低頭看手機(jī)、相互嬉戲打鬧，橫穿道路有無(wú)觀察左右來(lái)車(chē)等行為。

（2）非機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員是否行駛在非機(jī)動(dòng)車(chē)道，是否存在并排騎行和違規(guī)帶人等行為。

（3） 機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員有無(wú)遵守校內(nèi)交通規(guī)則， 有無(wú)疲勞、超速駕駛，是否存在因校內(nèi)無(wú)監(jiān)管而放松警惕等因素。

1.2 車(chē)輛的因素

車(chē)輛（包含機(jī)動(dòng)車(chē)與非機(jī)動(dòng)車(chē)）在道路交通系統(tǒng)中承擔(dān)人和物的載體的角色， 是影響交通安全的關(guān)鍵因素，可分為車(chē)的性能和車(chē)的管理2 個(gè)方面。

性能方面包括操縱性能和制動(dòng)性能， 其中操縱性能中的穩(wěn)定性和控制程度與車(chē)輛行駛的安全密切相關(guān)，而制動(dòng)性能是與道路交通安全直接相關(guān)的；管理方面則包含了對(duì)車(chē)輛的定期維護(hù)和檢查，是否存在安全隱患。

1.3 道路的因素

道路因素主要包括道路線(xiàn)形（包括道路形成、路面概況和橫斷面設(shè)置）、 道路結(jié)構(gòu)物和交通流狀況。道路線(xiàn)形一般是指線(xiàn)形平縱橫的協(xié)調(diào)， 也與校內(nèi)土地使用有關(guān)；道路結(jié)構(gòu)物包含人行道、隔離護(hù)欄、減速帶等；交通流狀況則指在學(xué)校上下課時(shí)間段，極易形成短時(shí)的流量高峰的狀態(tài)，不僅包括道路交通系統(tǒng)中的機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)流，而且包括了非機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)流與人流。

1.4 交通環(huán)境的因素

交通環(huán)境方面包括了氣候條件和交通管理2 方面。氣候條件一般是天氣狀況如雨雪天氣等， 交通管理主要指車(chē)輛的停放管理和運(yùn)行管理等。 這2 個(gè)方面出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)直接或間接地影響行車(chē)安全，從而造成校園交通事故。

2 建立AHP-DEMATEL 評(píng)價(jià)模型

2.1 基于AHP 的初始權(quán)重計(jì)算

根據(jù)20 世紀(jì)70 年代初匹茲堡大學(xué)的薩迪（T. L.Saaty）教授提出的層次分析法，將過(guò)程中的定性定量因素結(jié)合起來(lái)，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

2.1.1 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)模型

本文通過(guò)從交通三要素（人、車(chē)、路）以及環(huán)境4 個(gè)方面入手，構(gòu)建校園道路交通安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，層次結(jié)構(gòu)模型如圖1 所示。 評(píng)價(jià)指標(biāo)模型分為目標(biāo)層（A）、準(zhǔn)則層（B）和指標(biāo)層（C），分別用以表示評(píng)價(jià)的目的、標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)指標(biāo)。 根據(jù)前面對(duì)校園道路交通安全影響因素分析，將校園道路交通安全（A）定為目標(biāo)層，用路人（B1）、車(chē)輛性能與管理（B2）、道路幾何物理?xiàng)l件（B3）、道路安全設(shè)施（B4）、交通流狀態(tài)（B5）、交通環(huán)境（B6）定為準(zhǔn)則層。

圖1 校園道路安全評(píng)價(jià)指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)圖

2.1.2 構(gòu)造判斷矩陣

根據(jù)圖1 構(gòu)建判斷矩陣Aij=[aij]，采用1~9 標(biāo)度法［12］對(duì)每個(gè)影響因素的重要程度進(jìn)行賦值，比較標(biāo)度與其含義，見(jiàn)表1，判斷矩陣表達(dá)式為

表1 1～9 比較標(biāo)度表

其中，aij>0,aji=1/a ij,aii=1，aij表示判斷矩陣中元素ai相對(duì)于aj的重要性程度。

判斷矩陣的最大特征值λmax與相應(yīng)的特征向量，采用求和法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算式為

2.1.3 一致性檢驗(yàn)

引入一致性比率CR值對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，當(dāng)CR＜0.10 時(shí)，判斷矩陣具有滿(mǎn)意的一致性［13］，CR計(jì)算式為

式中：CI為一致性指標(biāo)；RI為隨機(jī)一致性指標(biāo)。

2.2 DEMATEL 修正指標(biāo)影響權(quán)重

DEMATEL 法是1971 年由美國(guó)學(xué)者提出的，其目的是可以將主要影響因素從一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)中提煉出來(lái)。

（1）確定影響因素程度。將所有因素之間的關(guān)系分為5 個(gè)等級(jí)， 即0～4 分， 分別表示為相互之間沒(méi)有影響、影響很弱、影響較弱、影響較強(qiáng)和影響很強(qiáng)。對(duì)各個(gè)專(zhuān)家的評(píng)分值進(jìn)行算數(shù)平均計(jì)算平均值， 建立直接影響矩陣Bij=[bij]，即

其中，bij表示為矩陣中第i個(gè)元素對(duì)第j個(gè)元素的直接影響程度。

（2）確定綜合影響矩陣。綜合影響矩陣計(jì)算式為

其中I 為單位矩陣。

（3）根據(jù)式（6）可得各因素的影響程度f(wàn)i、被影響程度ei、原因度gi和中心度hi。

（4）計(jì)算各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合影響度ai（式（7）），將綜合影響度超過(guò)0.05 的影響指標(biāo)劃分為主要因素［14］。

2.3 安全評(píng)價(jià)等級(jí)確定

（1）確定因素集與評(píng)判集。確定校園交通安全評(píng)價(jià)因素集，U={u1,u2, …,un},其中ui為評(píng)價(jià)指標(biāo)。 校園交通安全評(píng)判語(yǔ)集選擇以下5 個(gè)等級(jí)作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，即V{安全（V1），較安全（V2），一般安全（V3），較不安全（V4），不安全（V5）}；

（2）構(gòu)造評(píng)價(jià)矩陣。確定因素集對(duì)評(píng)判語(yǔ)集的隸屬度，構(gòu)建單因素評(píng)判矩陣

其中，rij表示第i個(gè)因素相對(duì)于第j個(gè)評(píng)語(yǔ)集的隸屬度（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）。

（3） 評(píng)價(jià)結(jié)果為在求得的綜合評(píng)價(jià)向量中選取最大隸屬度對(duì)應(yīng)的安全等級(jí)，計(jì)算式為

式中，M為主因素決定型。

3 實(shí)例分析

本文以安徽省某高校為例， 選取校園內(nèi)一個(gè)教學(xué)樓至食堂的主路段進(jìn)行研究。該路段為雙向兩車(chē)道，在上下課高峰時(shí)段，選用相機(jī)進(jìn)行攝像，測(cè)得通過(guò)該路段行人交通量最高峰平均約為200 人/min，非機(jī)動(dòng)車(chē)180輛/min，且行人與非機(jī)動(dòng)車(chē)混行，沒(méi)有任何防護(hù)措施，此時(shí)交通流情況如圖2 所示。 圖2（a）為交通流非高峰時(shí)段的道路交通流情況，圖2（b）為交通流高峰時(shí)段的交通流情況。

圖2 在交通流高峰與非高峰時(shí)段時(shí)的交通流情況

3.1 計(jì)算各指標(biāo)初始權(quán)重

根據(jù)德?tīng)柗品ㄅc圖2 的校園道路安全評(píng)價(jià)指標(biāo)層次模型，邀請(qǐng)淮南交警部門(mén)人員、安徽理工大學(xué)相關(guān)領(lǐng)域教師以及研究生共48 人參與調(diào)查，通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷形式按照比較標(biāo)度進(jìn)行打分， 各因素指標(biāo)的初始權(quán)重見(jiàn)表2，為了保證問(wèn)卷調(diào)查可靠性，對(duì)問(wèn)卷匯總分析后根據(jù)交通安全專(zhuān)業(yè)知識(shí)的水平程度與對(duì)校園熟悉程度2方面挑出10 份具有代表性的問(wèn)卷（其中交通專(zhuān)業(yè)教師5 份，交通警察2 份，交通專(zhuān)業(yè)研究生3 份），得到準(zhǔn)則層判斷矩陣

表2 各因素指標(biāo)的初始權(quán)重

通過(guò)計(jì)算得到準(zhǔn)則層的各指標(biāo)權(quán)重分別為0.2508，0.0952，0.3930，0.0783，0.1404，0.0423， 特征值λ=6.201。CR=CI/RI=0.033＜0.1， 判斷矩陣符合一致性檢驗(yàn)，無(wú)須進(jìn)行修正。

指標(biāo)層各因素指標(biāo)的權(quán)重也可確定， 初始權(quán)重結(jié)果見(jiàn)表2。

3.2 綜合影響權(quán)重

以從調(diào)查問(wèn)卷中挑出的10 份具有代表性的問(wèn)卷為依據(jù)， 對(duì)高校道路交通安全的影響因素指標(biāo)之間的相互影響程度進(jìn)行整理分析， 得到校園道路交通安全的各個(gè)影響因素的直接影響，如表3 所示。

表3 各影響因素的直接影響

參考式（6），借用MATLAB2016a 版編程軟件對(duì)直接影響矩陣進(jìn)行編程計(jì)算， 可得到各因素指標(biāo)的影響度等（表4），仿真得到中心度—原因度的散點(diǎn)圖（圖3）。圖3 中縱線(xiàn)表示中心度的平均值7.578 8，橫線(xiàn)表示數(shù)字0，2 條線(xiàn)將影響權(quán)重區(qū)域劃分為4 個(gè)象限， 指標(biāo)路面狀況C32在第一象限表示它是重要性高且為原因因素，即更多的影響別的因素，而機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員C13等指標(biāo)在第四象限表示它們?yōu)橹匾愿叩珵榻Y(jié)果因素，即更多被別的因素影響， 指標(biāo)C31、C41、C43、C63、C23、C33、C62和C61分別在第二和第三象限表示重要性偏低。

表4 各因素指標(biāo)影響度

圖3 中心度—原因度散點(diǎn)圖

結(jié)合AHP 方法得到的各指標(biāo)初始權(quán)重以及DEMATEL 法得到的中心度，運(yùn)用式（7）計(jì)算可得修正后的各指標(biāo)綜合影響權(quán)重為α=（0.131，0.078，0.056，0.029，0.051，0.013，0.223，0.104，0.050，0.045，0.012，0.0 15，0.038，0.018，0.104，0.003，0.011，0.019）T。 將初始權(quán)重與綜合影響權(quán)重對(duì)比作折線(xiàn)如圖4 所示。

圖4 權(quán)重對(duì)比折線(xiàn)

由圖4 可看出： 指標(biāo)C11與C31的影響權(quán)重最高，C61的影響權(quán)重最低；經(jīng)過(guò)修正后的綜合權(quán)重與初始權(quán)重相比， 相差相對(duì)較大的因素指標(biāo)有C13、C31、C33、C53，其中指標(biāo)C13的權(quán)重提高到關(guān)鍵性權(quán)重值（＞0.05）的標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 安全評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度

根據(jù)上述校園交通安全評(píng)價(jià)指標(biāo)以及安全評(píng)判語(yǔ)集的劃分，基于校園實(shí)際的道路交通情況，邀請(qǐng)10 位專(zhuān)業(yè)人士（包含6 名高校交通專(zhuān)業(yè)教師與4 名交通警察）對(duì)18 項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行安全等級(jí)評(píng)級(jí)，最終確定安全評(píng)價(jià)的各指標(biāo)隸屬度，如表6 所示。運(yùn)用公式（9），并結(jié)合所求得的α，可以計(jì)算出校園交通安全評(píng)價(jià)結(jié)果，即

表6 指標(biāo)層隸屬度

3.4 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果分析

（1）根據(jù)最大隸屬度原則，高校校園交通安全評(píng)價(jià)結(jié)果中隸屬度最大為0.369 8，此高校安全等級(jí)為一般安全等級(jí)。

（2）在最終求得的各指標(biāo)因素綜合影響權(quán)重中，指標(biāo)道路線(xiàn)形C31權(quán)重值為0.223，所占比重最大，其余指標(biāo)中行人C11的權(quán)重為0.131、 路面狀況C32的權(quán)重為0.104、車(chē)（人）流密度C53的權(quán)重為0.104、非機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員C12的權(quán)重為0.078、 機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員C13的權(quán)重為0.056、車(chē)輛的制動(dòng)性能C22的權(quán)重為0.051 和橫斷面設(shè)置C33的權(quán)重為0.050，權(quán)重值都不小于0.05，可作為影響校園交通安全的關(guān)鍵性指標(biāo)。

（3）與AHP 得到的初始權(quán)重相比，在考慮相關(guān)性之后，指標(biāo)機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員C13、道路線(xiàn)形C31、橫斷面設(shè)置C33和車(chē)（人）流密度C53的權(quán)重都有相對(duì)較大的改變， 而其中機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員C13的權(quán)重從非關(guān)鍵性因素提高到關(guān)鍵性因素。

4 對(duì)策與建議

（1）在校區(qū)內(nèi)要合理設(shè)計(jì)道路線(xiàn)形，避免畸形交叉路口。

（2）對(duì)學(xué)生開(kāi)展交通安全教育，學(xué)校社團(tuán)開(kāi)展相關(guān)交通安全活動(dòng)。

（3）完善校園道路的交通標(biāo)線(xiàn)，主干道兩側(cè)規(guī)劃禁停黃線(xiàn)，禁止車(chē)輛隨意停放；交通流大的道路橫斷面設(shè)置拓寬人行道。

（4） 對(duì)校園內(nèi)的共享單車(chē)和學(xué)生的電動(dòng)車(chē)定期檢查和維修，保證其制動(dòng)性能及其他性能良好。

（5）要求機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員按校園規(guī)定車(chē)速行駛，車(chē)輛停放在規(guī)劃停車(chē)區(qū)域，對(duì)于違反規(guī)定的機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員，學(xué)校保衛(wèi)處可限制其車(chē)輛進(jìn)出校園。

（6）人車(chē)混行流量大的路段設(shè)置隔離帶，將其分隔開(kāi)，在上下課高峰時(shí)段，禁止機(jī)動(dòng)車(chē)出行；也可將下課時(shí)間錯(cuò)開(kāi)減少人流密度。

5 結(jié)論

（1）本文結(jié)合人、車(chē)、路與環(huán)境4 個(gè)因素綜合考慮，建立校園道路交通安全綜合評(píng)價(jià)模型，將影響校園道路交通安全的因素劃分為路人、 車(chē)輛性能與管理、道路幾何物理?xiàng)l件等6 個(gè)方面18 個(gè)二級(jí)指標(biāo)。

（2） 利用層次分析法計(jì)算指標(biāo)初始權(quán)重， 結(jié)合DEMATEL 法對(duì)指標(biāo)之間的相互影響關(guān)系進(jìn)行建模分析， 降低單個(gè)專(zhuān)家對(duì)指標(biāo)判斷的主觀性， 也減少DEMATEL 法在權(quán)重計(jì)算中的不足， 兩者結(jié)合所得指標(biāo)權(quán)重更優(yōu)。 可以準(zhǔn)確得出影響校園道路交通安全的重要因素， 有針對(duì)性地為高校提出相應(yīng)的改善措施和防范策略，可有效降低校園安全風(fēng)險(xiǎn)。