基于模糊綜合評價模型對道路擁堵的研究

劉殿臣

摘 要：本文通過調查G107國道路段的實際情況，分析了平均行駛速率、車流量和車輛飽和度三個風險來源帶來的道路擁堵情況，同時基于模糊綜合評價的方法，對經濟損失的三種風險進行了定量評估，得出了各個時段的經濟風險值，以指導交通管制。

關鍵詞：模糊綜合評價；經濟損失風險；層次分析法

模糊綜合評價方法是模糊數學中應用的比較廣泛的一種方法。在對某一事務進行評價時常會遇到這樣一類問題，由于評價事務是由多方面的因素所決定的，因而要對每一因素進行評價；在每一因素作出一個單獨評語的基礎上，如何考慮所有因素而作出一個綜合評語，這就是一個綜合評價問題。

一、問題評價標準

依據道路通行狀態的不同劃分以下道路狀態等級：非常暢通、暢通、遲緩、擁堵、堵塞。由于影響帶路狀態的因素較多，我根據相關參考文獻所提出的結論在影響道路狀態的因素中選取三個所占比例較大的評價因素，并基于G107國道的實際情況劃分出不同區間值所對應不同的道路通行狀態：

（一）車輛在道路行駛時的平均速率指標

根據相關文獻以及G107國道該的實際情況給出不同道路通行狀態時所對應的平均速率的區間值，確定平均速率的評價指標（如表1）

（二）車流量評判標準

道路上的平均行駛速率和自由流的速率決定了車流量，為了使評價因素所得結果具有相同的表達方式，利用數據擬合把車流量和平均行駛速率建立聯系[12]，然后根據（一）的評價指標的劃分方式來評定車流量和道路通行狀態之間的對應關系，當前道路還能容納的車流量越多代表道路狀態越好。結果如下表2所示：

二、模型的建立

（一）確定評價因素集與評語集

依據上訴道路通行狀態的層次和所選的評價指標確定模糊綜合評判法中的因素集合評語集，其中平均行駛速率、車流量和飽和度對應的因素集是X={x1，x2，x3}，而對應不同道路通行狀態的評判集Z={z1，z2，z3，z4，z5}。

（二）確定評價指標權重向量

為使權重比例合理我們運用層次分析法的原理來計算路段平均行駛速率x1、車流量x2和飽和度x3三個指標的權重。

定義判斷矩陣，已知矩陣A=（aij）n×n為正互反矩陣，即aij>0，aij=1aji，且其中aij是第i個元素與第j個元素參照標度表3.4所得的比值。如此，就稱該矩陣為判斷矩陣。

然后計算權向量并做一致性檢驗。一致性檢驗過程如下：

我們計算出一致性比例CR，其中CR=CIRI。當CR<0.10時，判斷矩陣A通過一致性檢驗，當CR>0.10時，矩陣不能通過一致性檢驗，結合實際情況調整A。

若判斷矩陣通過一致性檢驗，則對特征向量W=（w1，…，wn）進行單位化，得到w，

w=W∑wi，

這樣就得到n個元素的權重向量w。

對判斷矩陣的一致性檢驗的步驟如下：

1、計算一致性指標CI

2、查找相應的平均隨機一致性指標n=3。當n=3，RI=0.58

3、計算一致性比例CR

CR=CIRI=0.00460.58=0.0079<0.10，

因此，判斷矩陣的一致性檢驗可以接受。

根據上述模型的計算結果，可知路段平均行駛速度指標、車流量指標和飽和度指標的權重向量為：

w=（0.54，0.30，0.16）.

（三）確定指標隸屬度

在確定指標隸屬度時，對于數值越高越優指標和數值越低越優指標，分別采用不同的數據量化方式。其中飽和度指標屬于數值越低越優指標，其他兩個評價指標屬于數值越高越優指標。

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三、模型的求解

以5：00-7：00為例，評價因素數值為（60，4500，0.2）根據以上給出的隸屬度函數給出模糊評價矩陣R，

令bk=max{b1，b2，b3，b4，b5}=1，根據上述的道路通行狀態指數與評價語對應關系可知bk=1代表非常暢通的狀態，此時帶來的經濟損失風險為b=1-bk=0，即在道路非常暢通時刻經濟損失風險可以忽略不計，其他時間段的擁堵度和經濟損失風險大小可同理得出。

根據G107國道該路段的實地收集的數據，利用上述模型把一天中需要考慮的時段分為八段，根據模型計算所得結果如下表：

根據上述得到的各時段的道路通行狀態的評價指標和G107國道該路段的周邊環境，可以指導相關部門對各時段的交通進行合理調控，進行交通分流和某類型車輛限行等，例如在下午13：00—16：00時道路通行狀態明顯較差，存在較大的經濟損失風險。為避免出現經濟損失，則在該時段應采取措施降低經濟損失風險，例如可以對各物流園轉向G107國道的車輛進行限行或者規劃時間區間分流這些轉向國道的車輛。

四、結論

由于現代人們的攀比心理致使很多不必要的機動車輛出行，給道路帶來了一定的負擔，所以一方面改變國民的虛榮和攀比心理，一方面加大如小汽車類型的車輛用車成本，減少不必路段出現不必要的用車時間，如在經濟繁華的中心地段提高機小汽車類型車輛在高峰時期的出行成本。通過以上方式可以在一定程度上抑制非必需車輛的數量，從而緩解道路通行的堵車現象。（作者單位：成都理工大學）