高速公路交通安全屬性綜合評價模型★

伍昕茹 諶河水 楊乾隆

(1.武漢工業(yè)學院交通研究所，湖北武漢 430023;2.江西省南昌市公路勘察設計院，江西南昌 330000)

0 引言

高速公路交通安全評價的目的是對高速公路上交通狀況安全程度的評估[1]，其意義在于根據(jù)評估結果，采取相應措施，防止交通事故的發(fā)生。

本文建立了事物定性描述度量問題、不同事物之間及相應度量之間關系的綜合評價模型。

1 綜合模型的建立

1.1 綜合模型建立的方法

影響高速公路交通安全的因素較為復雜，諸如公路幾何線型等內(nèi)部因素，還有諸如天氣等外部因素。因此，必須采取多目標原則來構建高速公路交通安全評價體系[2]:

1)真實性原則。所建立的評價指標必須如實反映高速公路交通安全實際狀況。

2)系統(tǒng)分析的原則。制定評價指標必須運用系統(tǒng)分析的方法，設立相應的評價指標，判斷指標體系要素及其之間的相互關系。

3)可行性原則。即評價指標所采用的基礎數(shù)據(jù)來源和評價過程都要可行。

4)可比性原則。選取指標進行高速公路交通安全評價的目的就是分出優(yōu)劣。所以，建立評價方法和評價體系的根本原則就是要具有可比性。

5)定性與定量相結合原則。為了進行科學、準確、合理的評價，最好選用量化評價指標;但對于某些難以量化的內(nèi)容，只有采用定性的評價指標。

筆者根據(jù)以上原則，構建出高速公路交通安全評價指標體系，見表1。

1.2 綜合模型建立的標準

高速公路交通安全評價結果是否合理的關鍵在于能否選擇較好的綜合模型建立標準，本文以目前高速公路安全現(xiàn)狀為參考，通過詳細分析實際資料來進行分級[3，4]，如表1所示。

1.3 綜合模型評價指標權重

評價指標權重的確定方法主要有德爾菲法、層次分析法、因子分析法等。就高速公路交通安全評價指標的特點來說，本文主要傾向于采用層次分析法(Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP)。

本文采用改進的層次分析法來構造判斷矩陣，采用三標度法可得到較為理想的判斷矩陣[5]。

首先進行各因素的重要性之比，兩兩比較的結果即構成判斷

矩陣A:

其中，aij為第i因素與第j因素相對比的重要性，且有aii=1;其中:

其次將判斷矩陣A按行求和:

取ri的最大值、最小值及其比值即可構成判斷矩陣B。

取cij=lgbij即可構成傳遞矩陣C。

取eij=10dij即可構成擬優(yōu)一致矩陣E。

通過計算E每行元素乘積的n次方根:

指標權重計算結果見表1。

2 綜合評價模型與方法

將x定義為具有屬性C的變量，用u來表示“x∈C”的程度，將u稱為“x∈C”的屬性測度。為方便起見，屬性測度在[0，1]內(nèi)取值[6]。

設xij為第i段高速公路交通安全系統(tǒng)第j個指標實際測量值。由于高速公路交通安全可由指標的測量值綜合反映，對于X某條高速公路中的每段高速公路xi交通安全狀況可由表1中21個指標綜合確定其屬性。從而，第xi段高速公路的實際安全水平表示為一個21 維向量，即 xi=(xi1，xi2，…，x21)，其中1≤i≤n，1≤j≤21。

高速公路交通安全屬性綜合評價流程見圖1。

表1 高速公路交通安全評價指標體系及量化標準

圖1 高速公路交通安全屬性綜合評價流程圖

2.1 單指標、多指標屬性測度分析

當 xij∈Ck時，規(guī)定 1≤i≤n，1≤j≤21，1≤k≤5，則可得到一系列屬性測度值，且uij值必須滿足下式:

屬性數(shù)學方法的關鍵是計算出屬性測度值[7]。

取正態(tài)分布函數(shù)[8]作為屬性測度函數(shù)。令:

bijk=0.5(aijk+aijk+1);cijk=0.6|aijk－ aijk+1|。

其中，aijk為第i段高速公路交通安全系統(tǒng)第j個指標的第k級評價分類標準取值區(qū)間[5]。

xij屬于Ck屬性集的屬性測度uijk(xij∈Ck)函數(shù)均為[5]:

由式(8)得出的uijk(xij∈Ck)可能不滿足式(7)的要求，所以再將式(11)計算得到的屬性測度值uijk(xij∈Ck)進行歸一化處理，這將就一定滿足式(7)的條件。

取具有屬性Ck的多指標綜合屬性測度為:

2.2 綜合屬性分析的評分準則

屬性識別分析的終極目的是得出綜合屬性測度值ui，從而判斷出第i段高速公路交通安全系統(tǒng)屬于哪個安全級別。在此，引入置信度準則[6]，它是從強的角度考慮的，強的指標越強越好。λ的取值范圍0.6≤λ≤0.7，對置信度 λ，如果:

即可認為第i段高速公路交通安全屬于Cg0類。對綜合屬性測度向量ui進行排序，也就是對不同段高速公路交通安全系統(tǒng)的排序。假定屬性集Ci的分數(shù)為ni=i，即可得到綜合屬性測度的總分值qi為:

根據(jù)式(12)計算高速公路交通安全度分值，若qi＞qj，即認為第i段高速公路交通安全狀況比第j個高速公路交通安全狀態(tài)好。

[1] 陳畢伍，石寶林，雷茂錦.基于物元模型的高速公路交通安全評價體系[J].長安大學學報，2008(5):49-50.

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[3] 胡啟洲，陸化普，戴 帥，等.基于屬性識別的高速公路交通安全評價模型[J].中國安全科學學報，2009(7):88-91.

[4] 吳義虎，劉文軍，肖旗梅.高速公路交通評價的層次分析法[J].長沙理工大學學報，2006(21):17-18.

[5] 彥文濤.城市生態(tài)系統(tǒng)健康屬性綜合評價模型及應用研究[J].系統(tǒng)工程理論與實踐，2007(13):35-36.

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[8] 程建權.城市系統(tǒng)工程[M].武漢:武漢測繪大學出版社，1999.