車輛檢測器數據效用度評價方法研究

鮑東玉+孫元成

摘 要：車輛檢測器能夠完成對交通流運行參數的檢測與估計，對交通規劃、控制、分析等應用具有極其重要的數據支持作用。文章從車輛檢測器布設位置所具有的數據應用功效以及檢測數據的質量等兩個方面，對車輛檢測器檢測數據在路網運營所發揮的作用，即對車輛檢測器數據效用度進行了研究。研究結果可以用于道路管理部門對車輛檢測器的布設及運營工作的優化，具有一定的現實意義。

關鍵詞：車輛檢測器數據;數據質量評估;數據效用度評估;運營優化

中圖分類號：TP274 ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-1302（2015）09-00-03

0 ?引 ?言

車輛檢測器是智能交通系統的重要組成部分，能夠完成對交通系統研究對象中最核心、最本真的交通流參數的檢測與估計，對交通規劃、控制、分析等應用具有極其重要的數據支持作用。然而，在當前的道路建設和運營過程中，車輛檢測器的重要作用并未完全發揮出來。因此，如何評估車輛檢測器檢測數據效用，即評估檢測數據能夠發揮的作用，并藉此來指導優化當前車輛檢測器布設及檢測數據應用工作具有重要的研究意義。

車輛檢測器數據有效性的評估可從兩個方面著手，一是從車輛檢測器本身數據質量的角度看，采集數據的質量亦影響其作用的發揮。二是從設備自身用途的角度來看，不同車輛檢測器的作用有所差異，效用不同，二者相輔相成共同影響著車輛檢測器檢測數據的作用效果。因此，本文即從這兩個方面切入，研究車輛檢測器數據的效用度評價方法。

1 ?車輛檢測器數據質量評估

1.1 ?數據質量評估方法

評價數據質量常用的方法有簡單比率法、最小/最大值運算法、加權平均法及模糊評價法等。簡單比率法指的是預期結果與總值的比例，在一致性、完整性等方面進行測定。最小/最大值法指對多種指標進行加權，計算最小質量指標值或最大值進行評估的方法，該方法需要知道各類指標的最值，不符合本研究應用條件。加權平均法適用于各項數據指標都能夠量化的情況[1]。模糊綜合評價法[2]適合于用來解決那些只能用模糊的、非定量的、難以明確定義的實際問題[3，4]，亦不適應于本研究應用條件。綜上所述，本研究采用簡單比率法來量化指標體系中的評價因素，采用加權平均法獲得總體評價結果。

1.2 ?評估指標的確定及量化

車輛檢測器檢測數據具有實時性、準確性、完整性、唯一性等特點，通過指標對這些特點進行量化描述，可以得出車輛檢測器檢測數據質量的優劣。

1.2.1 ?數據完整率

數據完整率用于評價原始數據缺失的程度：

1.2.2 ?數據有效率

數據有效率用于反映數據的可利用程度。即真實可用的數據占有比例。

1.2.3 ?數據準確率

檢測精度（觀測值與真值或可看作是真值的逼近程度）可用于表示車輛檢測器數據的準確率。

流量真值可應用文獻[5]所介紹的方法，根據收費數據求得車輛檢測器每天所在斷面的分車型流量，并將每天的斷面流量相加得出本月的斷面流量作為真值，而將修補后的每天的分車型流量檢測數據相加得到某月的分車型流量檢測數據作為檢測值。

1.2.4 ?數據無冗余率

車輛檢測器以系統的時間碼標定測量數據的采樣時刻，一天的數據條數為定值。若一天內檢測數據條數超過了理論值，則存在數據冗余，數據的無冗余率表示了冗余數據存在的程度。

1.2.5 ?數據穩定性

車輛檢測器穩定性表示車輛檢測器的實際檢測結果與修正后結果差異性的穩定程度。檢測數據的穩定性越高，說明檢測數據的精度總保持在穩定水平，數據較為可靠。

以上即車輛檢測器檢測數據質量評估的評價指標組成研究及指標量化方法研究過程。數據質量評價結構則由上述內容組成，其中：

一級指標：Ui={完整率u1，有效率u2，檢測精度u3，無冗余率u4，穩定性u5};

二級指標：Xi={小型車流量檢測精度x1，中型車流量檢測精度x2，大型車流量檢測精度x3，總流量檢測精度x4};

Yi={小型車穩定性y1，中型車穩定性y2，大型車穩定性y3，總流量穩定性y4};

而各評價指標的權重可通過專家法由行業專家投票統計后計算得到，設權重集為：

一級指標權重集：Ai=（a1，a2，a3，a4，a5）;

二級指標權重集：Bi=（b1，b2，b3，b4）;

Ci=（c1，c2，c3，c4）;

則車輛檢測器檢測數據質量的評價結果為：

2 ?車輛檢測器數據效用度評估方法

2.1 ?車輛檢測器的用途效用分析

針對車輛檢測器監測交通流參數對象的差異，在道路不同布設位置，車輛檢測器的檢測數據的用途有差別。因此，在分析車輛檢測器數據效用度之前，應首先對車輛檢測器布設位置及其所應發揮的作用進行分析。表1所列即車輛檢測器布設位置及其相應的用途。

2.2 ?車輛檢測器數據效用度評估方法

文中車輛檢測器數據效用度是評價車輛檢測器對全路網貢獻程度的指標。它結合車輛檢測器數據可以發揮的最大效用和數據質量的實時性評價在一定時間范圍內檢測數據可以發揮的最大價值。以下是車輛檢測器數據效用度的計算步驟：

（1） 根據車輛檢測器的布設位置，結合表1來確定車輛檢測器的用途。

（2） 根據車輛檢測器的布設位置和對應的用途，確定路段上每個車輛檢測器布設的必要性。

車輛檢測器的必要性評價級V分為5級，V={非常重要、比較重要、重要、必要、不必要}。根據車輛檢測器具有的用途數量判斷車輛檢測器的必要性等級，無用途為不必要，4個用途為非常重要。

在車輛檢測器布設必要性判定時，若車輛檢測器的實際布設密度大于國家標準規定值或理論計算值時，則均存在事件檢測和交通控制用途，在此基礎上，可再根據車輛檢測器布設位置的特殊性確定車輛檢測器是否具備其他用途。

（3） 量化車輛檢測器必要性的評價等級為v={1，0.9，0.8，0.7，0.6}。

（4） 根據車輛檢測器的數據質量評估結果和每個車輛檢測器的必要性等級，計算車輛檢測器的數據效用度。車輛檢測器的數據效用度計算公式如（1）所示：

G=K×M ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

其中：G為車輛檢測器數據效用度;

K為車輛檢測器檢測數據的質量評估結果;

M為車輛檢測器必要性評價結果。

數據效用度是0～1之間的數值，效用度數值越高，車輛檢測器的檢測數據利用價值就更高，當數據效用度低于0.6時，說明車輛檢測器的數據利用價值低，需要進一步從數據質量和布設位置兩方面進行分析和改進。

3 ?結 ?語

本文從車輛檢測器布設位置及用途和車輛檢測器數據采集質量兩個角度對車輛檢測器檢測數據對路網交通管理的效用進行評估。評估過程融合了車輛檢測器在設計建設、運營階段所期望發揮的效用及效果，能相對全面的對車輛檢測器數據應用的有效性做出評價，道路管理單位可以藉此來指導車輛檢測器的設計建設及運營工作。

參考文獻

[1]王學良，商廣娟.多指標的數據質量評價方法綜述[J].航空標準化與質量，2007（6）：30-32.

[2]楊綸標，高英儀.模糊數學原理及應用（第三版）[M].廣州：華南理工大學出版社，2001：31-49，139-146.

[3] WongJ.A Fuzzy Evaluation Method of MIS Network[J].Guangxi Electric Power Technique，1999（l）：11-14.

[4] Weon S H，Sin D H，Chung .A Study on Edueation Evaluation Method Using Fuzzy Theory[J]. Journal of KFIS，1996，6（l）：74-82.

[5]靳引利，張英，韓雪婷.基于OD的高速公路斷面交通流量推算方法[J].交通信息與安全，2015（1）：47-52.