基于AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法的濟(jì)南市道路交通安全研究

摘要：探究城市道路交通安全影響因素對(duì)降低道路危險(xiǎn)事故風(fēng)險(xiǎn)、穩(wěn)定城市發(fā)展具有重要意義。以濟(jì)南市道路交通為研究對(duì)象，基于層次分析法（AHP）和模糊評(píng)價(jià)法，建立綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，判斷各影響因素重要程度和安全等級(jí)。結(jié)果表明：濟(jì)南市道路交通安全影響因素重要程度排名為人均道路面積gt;車(chē)流量gt;氣候條件gt;人流量；該市道路交通安全等級(jí)為“一般安全”。

關(guān)鍵詞：層次分析法；模糊評(píng)價(jià)法；濟(jì)南市道路交通安全；綜合評(píng)價(jià)

0 引言

《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》明確提出，完善交通基礎(chǔ)設(shè)施安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，持續(xù)加大基礎(chǔ)設(shè)施安全防護(hù)投入，提升關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施安全防護(hù)能力^[1]。隨著我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，城市道路規(guī)劃與擴(kuò)建加速進(jìn)行，交通事故數(shù)量迅速上升^[2]。近年來(lái)，公路建設(shè)里程隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展不斷增長(zhǎng)，配套的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等級(jí)和力度也在不斷加強(qiáng)^[3]。目前，濟(jì)南市作為山東省省會(huì)城市，人口密集，不論是通車(chē)?yán)锍踢€是交通量都在逐年增長(zhǎng)，公路交通事故發(fā)生率呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，公路交通安全形勢(shì)較為嚴(yán)峻。因此，評(píng)估公路交通安全情況并改善道路條件，對(duì)于提升道路交通安全水平具有重要意義。

影響道路交通安全水平的因素十分復(fù)雜。蔡事廷^[4]提出，合理設(shè)置交通標(biāo)志可以有效改善交通擁堵并減少事故發(fā)生。陳昭明等^[5]構(gòu)建了以Logit模型為基礎(chǔ)的道路、環(huán)境、駕駛員及車(chē)輛多因素模型，并對(duì)4種因素的破壞性程度進(jìn)行比較。張煒^[6]在公路設(shè)計(jì)中考慮了公路路基路面、橋涵隧道、施工風(fēng)險(xiǎn)及交通安全因素，以保證公路交通的安全性。Yoon等^[7]研究發(fā)現(xiàn)，天氣、道路路面和道路照明三種因素對(duì)交通安全有較大影響。Jun等^[8]研究表明，人、車(chē)、 路、環(huán)境、管理是交通安全的主要影響因素，交通環(huán)境和交通管理在一定程度上會(huì)影響駕駛?cè)说呐袛嗪偷缆返陌踩?。陳麗羽?sup>[9]研究發(fā)現(xiàn)，道路安全設(shè)施是影響道路交通安全水平最直接的因素，交通量次之，而路面類(lèi)型、車(chē)道數(shù)、天氣等是最根本的影響因素。

目前，有關(guān)濟(jì)南市道路交通安全評(píng)價(jià)方法的研究主要從定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)兩個(gè)方面入手^[10]。定性評(píng)價(jià)是根據(jù)專(zhuān)家的意見(jiàn)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)；定量評(píng)價(jià)則需要大量的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)不足時(shí)，結(jié)論與現(xiàn)實(shí)之間存在較大差距。當(dāng)然，這些采集到的數(shù)據(jù)僅僅只是影響因素的一部分，還存在一些無(wú)法獲取的數(shù)據(jù)，它們會(huì)對(duì)濟(jì)南市道路交通安全構(gòu)成潛在影響。該問(wèn)題很難通過(guò)簡(jiǎn)單的因素分析或成因歸類(lèi)得到解決。

層次分析法可應(yīng)用于層次結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的系統(tǒng)，模糊評(píng)價(jià)法是一種基于數(shù)學(xué)思想的隸屬度理論方法^[11]。本文采用層次分析法結(jié)合模糊評(píng)價(jià)法的方式，通過(guò)構(gòu)建道路交通安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，確定主要影響因素，并評(píng)價(jià)濟(jì)南市道路交通安全等級(jí)。

1 濟(jì)南市道路交通安全影響因素分析

（1）人為因素。濟(jì)南市作為山東省省會(huì)城市及旅游勝地，人流量較為密集，大多數(shù)人會(huì)選擇自駕方式，易造成交通擁堵。

（2）車(chē)輛因素。隨著濟(jì)南市經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，車(chē)流量隨之增多，與此同時(shí)，車(chē)輛老化和維護(hù)不善、部分車(chē)輛超載的情況時(shí)常發(fā)生，影響了車(chē)輛的穩(wěn)定性，增加了道路交通事故的危險(xiǎn)性。

（3）道路因素。濟(jì)南市老城區(qū)道路老舊、設(shè)計(jì)不合理、交通標(biāo)志混亂，路況較差；一些地區(qū)道路狹窄、彎道多，易影響駕駛員的判斷和應(yīng)對(duì)能力，增加了道路交通事故風(fēng)險(xiǎn)。

（4）環(huán)境因素。惡劣的天氣條件、道路周邊環(huán)境復(fù)雜、道路沿線綠化不良、環(huán)境污染、廢氣濃度過(guò)高等因素都會(huì)影響道路交通安全。

2 濟(jì)南市道路交通安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1 構(gòu)建層次分析模型

本文基于以上4個(gè)因素，構(gòu)建濟(jì)南市道路交通安全層次結(jié)構(gòu)模型。繼續(xù)細(xì)分以上4個(gè)因素，考慮到濟(jì)南市道路交通安全的實(shí)際情況，將其劃分為人流量、車(chē)流量、人均道路面積、氣候條件4個(gè)子因素，濟(jì)南市道路交通安全層次結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

2.2 建立各要素評(píng)價(jià)矩陣

以人為因素、車(chē)輛因素、道路因素、環(huán)境因素為準(zhǔn)則層，以人流量、車(chē)流量、人均道路面積、氣候條件為指標(biāo)層，構(gòu)建各要素評(píng)價(jià)矩陣。通過(guò)文獻(xiàn)總結(jié)、問(wèn)卷調(diào)查及專(zhuān)家意見(jiàn)，對(duì)準(zhǔn)則層的兩兩因素進(jìn)行兩兩對(duì)比，根據(jù)重要程度按照1～9賦值，成對(duì)比較標(biāo)度含義見(jiàn)表1。

基于以上方法，構(gòu)造準(zhǔn)則層與指標(biāo)層的判斷矩陣。指標(biāo)層對(duì)準(zhǔn)則層的人為因素、車(chē)輛因素、道路因素和環(huán)境因素的判斷矩陣分別為N₁、N₂、N₃、N₄。通過(guò)上述對(duì)比，結(jié)合專(zhuān)家意見(jiàn)、問(wèn)卷調(diào)查及網(wǎng)上文獻(xiàn)，分別計(jì)算出人為因素、車(chē)輛因素、道路因素、環(huán)境因素的判斷矩陣，見(jiàn)表3～表6。

2.3 標(biāo)度結(jié)果一致性檢驗(yàn)

對(duì)上述判斷矩陣構(gòu)進(jìn)行排序及檢驗(yàn)，從而準(zhǔn)確判斷權(quán)重大小。

2.3.1 層次單排序及一致性檢驗(yàn)

根據(jù)表2，運(yùn)用Matlab求得最大特征值λ_max=4.051 5，特征向量為w=（0.559 4，0.682 3，0.395 3，0.255 5）^T

（1）計(jì)算一次性指標(biāo)CI。CI值越接近0，表示判斷矩陣越符合邏輯；CI值越大，表示判斷矩陣的邏輯性越差。公式如下

CI=λ_max-nn-1=4.051 5-44-1= 0.017

計(jì)算可得CI的值為0.017，表示該判斷矩陣較符合邏輯。

（2）引入平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，見(jiàn)表7。可根據(jù)n的值查找對(duì)應(yīng)RI的值，由n=4，得RI=0.90。

（3）計(jì)算一致性比率CR。CR=CI/RI=0.017/0.90= 0.019lt;0.1，表明一致性檢驗(yàn)通過(guò)。

同理，根據(jù)表3～表6，分別計(jì)算A_i所對(duì)應(yīng)的特征向量、最大特征值及一致性比率，見(jiàn)表8，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

根據(jù)表8可知，CR值均小于0.01，說(shuō)明通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

2.3.2 層次總排序及一致性檢驗(yàn)

各元素綜合重要度計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表9。

（1）層次總排序。因素B₁對(duì)目標(biāo)Q的組合權(quán)重w₁應(yīng)為相應(yīng)權(quán)重向量的兩兩乘積之和，即

w₁=∑4j=1b_1ja_j=0.241 8×0.559 4+0.155 3×0.682 3+0.091 2×0.395 3+0.121 6×0.255 5=0.308 3

類(lèi)似地，可以求出因素B₂、B₃、B₄對(duì)目標(biāo)Q的組合權(quán)重w₂、w₃、w₄。

（2）組合一致性檢驗(yàn)。進(jìn)行組合一致性檢驗(yàn)，以確定組合權(quán)向量是否可以作為最終的決策依據(jù)。組合一致性檢驗(yàn)可逐層進(jìn)行，第三層的組合一致性指標(biāo)為

因此，第三層通過(guò)組合一致性檢驗(yàn)。

通過(guò)處理數(shù)據(jù)并根據(jù)一致性指標(biāo)和一致性比率公式，得到檢驗(yàn)系數(shù)均符合，從而認(rèn)定判斷矩陣通過(guò)一致性檢驗(yàn)，綜合特征向量見(jiàn)表10。

由表10可知，４項(xiàng)指標(biāo)中，首先對(duì)濟(jì)南市道路交通安全影響最大的是人均道路面積，說(shuō)明目前濟(jì)南市經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動(dòng)車(chē)流量增多，導(dǎo)致人均道路面積損壞率顯著升高；其次是車(chē)流量和氣候條件，說(shuō)明濟(jì)南市旅游業(yè)、娛樂(lè)活動(dòng)及日常出行的日益增長(zhǎng)直接增大了交通壓力，對(duì)道路交通安全指數(shù)有較大影響。

2.4 模糊綜合評(píng)價(jià)

模糊綜合評(píng)價(jià)法是基于模糊理論，利用隸屬函數(shù)、模糊算子和語(yǔ)言變量進(jìn)行安全評(píng)價(jià)的方法^[9]。在道路交通安全評(píng)價(jià)體系中，最高層記作U₀，中間層記作U_i，U_ij表示第i個(gè)中間層因素下的第j個(gè)子因素，即U_i={U_i1，U_i2，…，U_ij}。針對(duì)濟(jì)南市道路交通安全評(píng)價(jià)等級(jí)，評(píng)語(yǔ)集采用V={非常安全（V₁），安全（V₂），一般安全（V₃），不安全（V₄），非常不安全（V₅）}5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，中間層因素U_i對(duì)道路交通安全的影響用R_i矩陣表示，r_ijk表示第i個(gè)因素下的第j個(gè)因素相對(duì)于第k個(gè)評(píng)語(yǔ)集的隸屬度。對(duì)上述每個(gè)中間層因素的子因素集U_ij分別按一級(jí)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)，再將U_i作為一個(gè)元素，以上一級(jí)結(jié)果作為單因素評(píng)價(jià)矩陣，再次進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到結(jié)果。

在本次濟(jì)南市道路交通安全評(píng)價(jià)體系中，最高層為Q，中間層分別為A、B，其中A=（A₁，A₂，A₃，A₄）；B=（B₁，B₂，B₃，B₄）

2.4.1 構(gòu)建模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣

通過(guò)上述層次分析法，分別計(jì)算出目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層中的特征值及特征向量，再由各專(zhuān)家通過(guò)頭腦風(fēng)暴法對(duì)準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。由于受某些因素限制，本次研究共有5名專(zhuān)家評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表11。

2.4.2 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

將準(zhǔn)則層各子因素的權(quán)重與其對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)矩陣進(jìn)行乘法運(yùn)算，得到人為因素、車(chē)輛因素、道路因素、環(huán)境因素的評(píng)價(jià)結(jié)果，最終得出濟(jì)南市道路交通安全評(píng)語(yǔ)集的相對(duì)隸屬度V=（0.22，0.34，0.26，0.60，0.51）。由該結(jié)果可知，最大隸屬度為0.60。根據(jù)指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，判定濟(jì)南市道路交通安全等級(jí)為“一般安全”。

3 結(jié)語(yǔ)

濟(jì)南市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，為城市交通發(fā)展帶來(lái)動(dòng)力的同時(shí)，也在一定程度上為城市交通安全帶來(lái)壓力。本文以濟(jì)南市道路交通安全為研究對(duì)象，從人為、車(chē)輛、道路、環(huán)境4個(gè)方面分析安全影響因素，在文獻(xiàn)總結(jié)、問(wèn)卷調(diào)查和專(zhuān)家打分的基礎(chǔ)上，基于層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，選取一、二級(jí)指標(biāo)，使分析結(jié)果更加客觀準(zhǔn)確。首先構(gòu)建層次分析模型，對(duì)影響因素進(jìn)行排序及一致性檢驗(yàn)，從而得出對(duì)濟(jì)南市道路交通安全影響最大的因素為人均道路面積，其次是車(chē)流量、氣候條件，最后是人流量；然后運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法并依據(jù)問(wèn)卷調(diào)查及5名專(zhuān)家的評(píng)價(jià)結(jié)果構(gòu)建評(píng)價(jià)矩陣，計(jì)算得出濟(jì)南市道路交通安全相對(duì)隸屬度，最后得出該市道路交通安全等級(jí)為“一般安全”。

基于以上結(jié)論，本文提出以下管理建議：

（1）政府及道路交通決策者可以投資興建新的道路，以增加道路總面積，減少交通擁堵，提高交通效率和安全性。

（2）改造和維護(hù)現(xiàn)有道路，確保道路質(zhì)量良好，減少道路交通事故發(fā)生概率。設(shè)立交通管制措施，如交通信號(hào)燈、限速標(biāo)志、減速帶等，以引導(dǎo)和控制交通流，提高道路交通的安全性。

（3）投資建設(shè)便捷高效的公共交通系統(tǒng)，鼓勵(lì)市民選擇公共交通工具出行，降低道路擁堵和道路交通事故風(fēng)險(xiǎn)。

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收稿日期：2024-06-26

作者簡(jiǎn)介：

車(chē)欣玉（1998—），女，研究方向：道路交通、區(qū)域經(jīng)濟(jì)、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。

肖雯雯（1989—），女，博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。

尹涵（1999—），女，研究方向：質(zhì)量管理。

王莉莉（通信作者）（1979—），女，博士，教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：工商管理、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)。