基于灰色關聯分析的行車安全評價研究

武佳琪 張慧慧 檀亞寧

摘? 要：隨著車聯網技術的發展，在車輛行駛的過程中對相關指標的檢測越來越準確，產生的行車數據也日益增多，如何判別行車安全狀況成為當前運輸行業研究的熱點問題。該文通過熵權法對數據進行處理，并建立灰色關聯模型對行車安全進行分析。通過分析可知，大部分車輛駕駛者的交通安全意識水平一般，極易釀成嚴重后果，只有加強對車輛駕駛者安全意識的培養，才能有效降低交通事故的發生率。

關鍵詞：行車安全;熵權法;灰色關聯

中圖分類號： U461.91? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

隨著我國社會發展和經濟持續增長，越來越多的人選擇汽車作為主要交通工具，但同時出現的行車安全問題也日益增多。為緩解該社會現象，該文構建一種基于灰色關聯分析的行車安全評價模型，利用熵權法計算出各個影響因素的權值，并將計算得到的權值結合灰色關聯分析法構建行車安全評價模型。

1 數據預處理

數據預處理包括2點。1）去除異常值，針對收集的數據，該文將異常值刪除，保證了數據的合理性。2）填補缺失值，部分車輛出現數據缺失的情況，該文根據數據集中記錄的取值分布情況來對缺失值進行自動填充，通過計算行車速度的平均值進行填補。

2 安全評價模型

2.1 模型假設

安全評價模型有4個假設。1）假設車輛行駛路段未發生重大自然災害。2）假設駕駛員在行車過程中健康狀況良好。3）假設每個城市單位時間道路人流量相同。4）假設車輛行駛過程中不考慮天氣和能效等因素。

2.2 模型建立

為避免在指標權重的確定中受到主觀因素和不確定性因素的干擾，該文采用客觀權重熵權法來確定影響因素的權重系數，該方法根據指標變異性的大小來確定客觀權重[1]。它能將一些邊界不清且不易定量的因素定量化，進而實現綜合評價。同時結合灰色關聯模型，通過運用序列算子對原始數據進行生成并處理[3]。

2.2.1 選取測評指標

通過對數據集的處理，分析導致不良駕駛的行為的因素包括：疲勞駕駛、加速度突變、怠速情況、超速、急變道（不良駕駛行為影響圖如圖1所示），選取這些因素作為測評指標，并選取部分輛運輸車為測評對象進行下一步操作。

2.2.2 指標處理

對各指標進行等級劃分，以數值10為占比最大，數值1為占比最小，為得到正確率較大的指標權重數值，該文在做數據處理時將各個指標單位正向化和無量綱化，讓所有數值落入區間（0，1）內，由此計算可得到第j項指標下的第i個測評對象占比權值。

式中：xij和xnj表示樣本數據矩陣中的數據。部分車輛正向化處理結果見表1。

2.2.3 計算指標權重

指標的權重描述該指標在整體評價中的相對重要程度，將需要測評的指標進行對整體體系的重要性進行排序，各個評價指標體系相對應的權重組成了權重體系。如果指標的信息熵越小， 那么該指標提供的信息量就越大， 其在綜合評價中所占比重給也就越大， 同時權重也會越高[2]。

式中：dj表示指標熵冗余度，ωj表示指標權重結果，j代表指標序號，m代表指標個數。不良駕駛行為對應權重見表2。

2.2.4 確定特征矩陣

通過上述權重的計算，對各車輛的數據進行重新定義后得到特征矩陣，

定義x0=（x0（1），x0（2）……x0（n））為系統特征序列，其中xi（i）代表特征值。

2.2.5 計算關聯系數

為定量的描述相關因素或者系統之間的相關程度，灰色系統引進關聯系數的概念，其基本思想是對系統數據序列中的幾何關系和曲線幾何形狀的相似程度進行比較分析[4]。

式中：Loi是指標關聯系數， p為分辨系數，0

Step6：求解關聯度

關聯度表征了各測評對象與理想對象之間的相似程度，其值越大，則測評 對象越優，反之越劣[5]。其中等權聯度Roi是各子序列與母序列各個時刻的關聯系數的平均值，其中是n指標關聯系數個數。

加權關聯度的計算則考慮了測評對象的指標信息的可靠性，減小了計算結果的誤差，增加了關聯度計算結果的可靠性。

式中：roi是指標加權關聯度，W（t）是加權值，通過對導致不良駕駛行為的影響因素進行等權關聯計算和加權關聯計算得到測評對象的相關結果見表3。

根據上表結果，劃分評價安全等級，為安全性較高，不易發生交通事故，為安全性中等，可能會發生交通事故，為安全性低，極易發生交通事故。得到測評對象A車輛在安全行駛，測評對象D車輛極易發生交通事故，駕駛員需要馬上安全停靠并調整自己的行車狀態，其余車輛雖然安全性中等，但是駕駛者也要同時提高警惕，防止交通事故的發生。

3 模型評價

模型優點：

可以較好地克服評價指標的灰色性和不確定性，對于樣本的要求條件較少。

計算較為簡單，貼合實際生活中車輛行駛的狀況，能夠給出較為客觀的評價，真實反映車輛交通的行駛狀況。

可以對多目標決策以及不完全的樣本信息進行評價處理，分析得到的結果的解釋性和客觀性較強。

模型不足：

計算關聯系數時由于不考慮指標變量權重對決策影響系數的幅度，可能會造成信息損失并影響決策值的關聯傾向。

模型理論體系目前并不是很完善，并不能很好的應用解決所有的問題。

4 結語

通過該文的分析得知大部分車輛駕駛者的交通安全意識處于一般水平，在平常行駛中很可能由于各種原因釀成極其嚴重的后果，所以相關部門應加強對車輛駕駛者安全意識的培養和提高，加強對交通運輸的管理，積極宣傳安全駕駛規范，增強人們的安全和守法觀念，嚴格執行交通法規，降低交通事故的發生率。

參考文獻

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