城市多突發事件耦合交通預警指標研究

李 杰，滕佳穎，王 富

(1.華中科技大學土木工程與力學學院，湖北武漢 430074; 2.武漢工程大學環境與城市建設學院，湖北武漢 430074)

城市多突發事件耦合交通預警指標研究

李 杰1，2，滕佳穎1，王 富2

(1.華中科技大學土木工程與力學學院，湖北武漢 430074; 2.武漢工程大學環境與城市建設學院，湖北武漢 430074)

為提高對多突發事件耦合交通緊急程度預警的關注度，初步以火災和爆炸這兩個突發事件耦合為例，采用頭腦風暴、德爾菲法、聚類分析、層次分析法結合的方法，并借助MATLAB軟件，制定城市火災和爆炸突發事件耦合交通預警指標系統，為及時有效的做出多突發事件耦合交通預警和后續的應急工作提供理論基礎.

火災;聚類分析;層次分析法;爆炸

0 引言

城市是人員、財富大量聚集和交通密集的地方.由于城市人們經濟水平的不斷提升，小汽車急劇增加，交通擁擠現象在各大城市都有體現.同時，城市也是突發事件頻繁發生的地方，比如火災、爆炸、危險化學品泄漏和交通事故等.這些事件一旦發生，常會伴隨其他突發事件，或快速衍生其他突發事件，即突發事件耦合.

突發事件耦合后，在短時間內，交通需求積聚，人員的救援、疏散等都會影響交通系統，所以，及時預測突發事件耦合后的交通情況就顯得非常重要.目前國內針對交通事故這類突發事件的預警應急指標的研究非常多，如:王曉輝提出了交通安全預警指標和計算方法［1］;林佳武提出交通應急能力評價指標［2］;徐秀芹提出了高速公路交通預警指標［3］.而較少研究多突發事件耦合交通預警指標.

近年來，突發事件耦合現象的增加及其對社會的影響，凸顯了城市多突發事件耦合交通預警的重要性.因此，注重構建城市多突發事件耦合交通預警指標，增強對城市多突發事件耦合交通預警能力，保證多突發事件耦合后的交通運行正常，對減少社會損失具有重大意義.

1 城市多突發事件耦合交通概述

突發事件分為四類，即公共衛生事件;自然災害;社會安全事件;事故災難［4］.突發事件耦合即兩個以上突發事件同時發生，或在短時間內一個突發事件衍生其他突發事件.城市中可能發生的突發事件耦合:火災與爆炸、地震與洪水、雪災與火災、核電站火災與輻射等.

交通系統受城市多突發事件耦合的影響歸結起來主要有城市交通網絡、需求、運營管理三個方面.對交通網絡產生的影響主要體現在:城市多突發事件耦合后，如地震與洪水會導致交通設施和主要道路的破壞或是喪失日常的功能，從而降低路網連通可靠性;如交通事故與火災需快速處理，不然會降低行程時間可靠性;對交通需求產生的影響體現在:城市多突發事件耦合后，交通需求集聚，除了交通正常需求，更重要的是救援需求，還存在許多突發事件耦合不確定性因素對需求的影響;對運營管理的影響體現在:城市多突發事件耦合后，交通運營管理的難度會大大增加.

2 確定城市多突發事件耦合交通預警指標的程序

頭腦風暴法提出指標:首先，要求課題組的6個成員針對城市多突發事件耦合交通預警指標的問題做準備，目的是找出在城市多突發事件耦合后可以預警交通狀態的指標;然后，組織大家一起提出想法，這個過程要由一個人來明確問題和進行方向性引導;最后，整理出比較全面的指標.

指標基于德爾菲法的一次改進:由于頭腦風暴法下得到的指標可能不太合理，存在主觀和少數服從多數的現象，故需要進一步利用德爾菲法對課題組提出的指標進行改進.根據已經整理出的指標制定出專家調查問卷，具體包括兩部分:一是請專家對各個指標的重要性和有效性評分，二是提出改進建議.

指標系統基于聚類分析和AHP法的二次改進:首先，根據頭腦風暴和德爾菲法一次改進后的指標構建指標系統;然后，利用MATLAB軟件和專家調查問卷中的專家評分進行指標聚類［5］，按指標的重要度分類，為確定AHP法的判斷矩陣和計算權重提供依據，聚類分析是基于其他學者已建立的MATLAB程序如下:

最后，利用AHP法，即層次分析法［5］，根據聚類分析得出的聚類圖，建立AHP法中的判斷矩陣，然后確定指標權重，確定權重臨界值，并去除臨界值以下的指標，進行指標系統改進，得到最終完善的指標系統.AHP法是基于其他學者已建立的MATLAB程序如下:

AHP法中指標之間比較的基準如表1所示.

表1 判斷基準Table 1 Judgment benchmark

當隨機一致性比率CR＜0.1時，判斷矩陣的一致性很好;當CR=0.1時，一致性較好;當CR＞0.1時，不具有一致性，需調整.程序中用到的RI的取值如表2所示.

表2 隨機一致性指標Table 2 Average random consistency index

3 構建火災與爆炸突發事件耦合交通預警指標系統

第一步，小組討論后提出37個指標，討論過程參考“城市道路交通管理評價指標體系”(2008版);第二步，制定專家調查表(5份)［5］，形式如表3所示;第三步，利用頭腦風暴和德爾菲綜合的方法確定后的指標有32個，即去除5個不合理的指標.

表3 專家調查表形式Table 3 The expert questionnaire form

第四步，建立層次結構，如圖1所示，通過聚類分析后，確定指標初步的重要度，其中道路網級配比例與支路利用率的作用為不大，而其他指標的作用為較大、大和很大;第五步，根據聚類分析和專家評分，列出判斷矩陣，計算權重如圖2所示;第六步，綜合重要性聚類和權重，確定λ＜0.010為權重臨界值，故8個指標C15、C16、C19、C20、C21、C22、C23、C29被去除;第七步，確定完善的指標系統，如圖3所示.

圖1 指標層次結構Fig.1 Index level structure

圖3 火災和爆炸突發事件耦合交通預警指標系統Fig.3 Fire disaster and blast coupling traffic early-warning indicator system

4 結語

由于城市多突發事件耦合交通問題非常嚴峻，目前需要重視建立城市多突發事件耦合交通預警指標.本文主要以火災與爆炸兩個突發事件耦合為例，初步分析和構建火災與爆炸兩個突發事件耦合交通預警指標，為城市多突發事件耦合交通預警管理中的指標構建工作提供初步的指導.由于專家調查結果和搜集到的建議不是很全面，所以，還需要做出更多的調研和驗證工作，最終確定出比較完善的城市多突發事件耦合交通預警指標系統.

［1］王曉輝，劉東，陳謙，等.城市道路交通安全預警指標體系研究［J］.公路與汽運，2010(2):48－51.

［2］林佳武，趙新.交通應急能力評價指標體系研究［J］.科技創新導報，2010(27):9－11.

［3］徐秀芹.高速公路交通事故預警系統研究［D］.西安:長安大學，2009.

［4］陳燕.應對突發事件的城市交通應急管理研究［D］.重慶:西南交通大學，2009.

［5］邵立周，白春杰.系統綜合評價指標體系構建方法研究［J］.海軍工程大學學報，2008(3):48－52.

Survey of city transportation early warning indicator based on multi-emergency coupling

LI Jie1，2，TENG Jia-Ying1，WANG Fu2
(1.School of Civil Engineering and Mechanics，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China; 2.School of Environment and Civil Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430074，China)

For the sake of improving the attention on the prediction of traffic urgency degree under multiemergency coupling conditions，taking fire disaster and blast coupling accidents as examples，brain storming method，Delphi method，cluster analysis，Analytic Hierarchy Process and MATLAB were used together to draw up relevant traffic early-warning indicator system.The result provides theoretical foundation for dealing with the traffic early-warning and emergence of multi-emergency coupling more effectively.

fire;cluster analysis;analytic hierarchy process;blast

U491

A

10.3969/j.issn.1674-2869.2012.03.013

2012-02-08

國家軟科學基金項目(2010GXS5D237)

李 杰(1954－)，男，湖北咸寧人，教授，博士.研究方向:交通工程與管理，道路工程.

1674-2869(2012)03-0060-04

本文編輯:陳小平