基于AHP的公路隧道運營安全評價指標權重研究

李羨南 馬佳瑋 陳凱江 仇浩宇 趙慶

【摘 要】隧道作為公路運營過程中的重要節點，其安全與否對整條道路的安全形式起到重要作用，經過調查研究近十年的全國范圍內的公路隧道交通事故特征，發現車輛、隧道結構、安全措施等是公路隧道安全的主要影響因素，并據此建立了隧道運營安全的評價指標體系，并結合實例應用層次分析法對各個影響隧道安全指標權重進行了計算，通過一致性檢驗，印證了權重計算的可靠性。

【關鍵詞】公路隧道;安全評價;指標體系;層次分析法

一、引言

隨著我國公路隧道的建設發展，隧道工程成為道路建設中重要的一部分，隧道與一般道路不同，隧道是一種兩端開口、中間封閉的管狀結構。因此很容易導致事故的發生。2014年3月1日，晉濟高速公路山西晉城段巖后隧道，兩車追尾造成甲醇泄漏起火，隧道內滯留的另外兩輛危險化學品運輸車和31輛煤炭運輸車等車輛被引燃引爆，造成40人死亡、12人受傷和42輛車燒毀，直接經濟損失8197萬元。【1】2017年8月10日，陜西省安康市境內京昆高速公路秦嶺1號隧道南口處（1164公里930米）發生一起大客車碰撞隧道洞口端墻的特別重大道路交通事故，造成36人死亡、13人受傷，直接經濟損失3533萬元。隧道運行環境有較大的運行風險，因此公路等級安全判定就尤其重要。

二、隧道安全評估指標體系

運營中的隧道是一個極其復雜的系統，其中任何一個環節出了問題都會影響公路隧道的運營，通過對近10年大量的隧道交通事故的調查分析，發現在眾多影響因素中，車輛、隧道結構、安全措施都在大多數交通事故中都起重要的作用。為了明確各項影響因素在隧道事故中的各指標權重，本文采用層次分析法建立了多指標的隧道交通安全評價數學模型，合理得出了評價隧道交通安全水平的各指標權重。

1、建立隧道運營安全評價指標體系

指標體系的建立遵循以下原則：1）指標宜少不宜多，宜簡不宜繁;2）指標應具有獨立性;3）指標應具有代表性，能很好地反映研究對象某方面的特性;4）評價指標含義要明確，數據要規范，口徑要一致，資料收集要簡單易行。

根據上述原則及隧道交通事故調查的數據分析可得出影響隧道運營安全的評價指標體系如表1所示：

2、利用層次分析法來確定各指標的權重

層析分析法：（AHP，Analytic Hierarchy Process）又稱多層次權重分析法，它可以將決策人的思維過程數學化，將人的主觀判斷的定性分析進行定量化，幫助決策者保持思維過程的一致性。【3】本文采用改進的層次分析法確定指標權重，與層次分析法中 “九標度 ”判斷矩陣相比，改進的層次分析法采用“ 五標度 ”判斷矩陣，更易于保持矩陣的一致性。

3、構造判斷矩陣

由專家對同一層次內n個指標的相對重要性進行打分，選取比例標度（5標度）。相對重要性的比例標度取1-5之間：

（一般情況下，當CR<0.1時，即認為矩陣具有滿意的一致性，否則需要對判斷矩陣進行調整。）

三、實例應用

本文以車輛因素為例，先根據5標度法，進行專家打分，由十位專家對某隧道的車輛因素的判定得出下表：

計算一致性指標CI，隨機一致性指標RI，一致性比例CR

一致性指標CR=0.009/0.5149=0.0178<0.1，說明矩陣具有滿意的一致性。應用上述原理依次計算各指標層的權重并填入表1括號中。其余指標均按照此方法進行，最終確定各指標的權重。

四、結論

隧道運營安全與否直接影響這整個道路交通的運營安全狀況，根據近十年的全國公路隧道交通事故調查數據，判斷影響隧道運營期間安全的因素，并據此建立安全評價指標體系。應用層次分析法對指標體系進行計算得出各項指標在隧道運營安全評價中的具體權重，為后續進一步評價隧道的運營安全等級提供了支撐。

參考文獻：

[1]陳凱江，李羨南，馬佳瑋等.高速公路隧道事故類型研究及措施建議[J].建筑工程技術與設計，2021：185-186.

[2]侯靖宇，楊其新，郭春. 長大公路隧道運營安全綜合評價研究[J]. 鐵道標準設計，2015：88-91.

[3]耿志偉，薛偉. 基于可拓層次分析法的東北林區貯木場火險等級評價研究[J]. 中國安全生產科學技術，2013，9（10）：103-108.

作者簡介：

李羨南（2000-10），男，漢族，河北省邯鄲人，本科，任職于華北理工大學，學生，研究方向：公路隧道運營安全。

基金項目：

本文系華北理工大學大學生創新創業訓練項目（X2020080），項目名稱：公路隧道運營安全風險管控技術研究。

（作者單位：華北理工大學建筑工程學院）