基于DEMATEL-AISM的高速公路作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)因素分析

仉元野,趙魯華,亓建鋒,徐小倩

（山東科技大學(xué) 交通學(xué)院,山東 青島 266590）

0 引言

隨著我國高速公路里程數(shù)不斷增加，道路的磨損和設(shè)備的老化問題也隨之出現(xiàn)，一些投入使用年限較長的高速公路已逐漸進(jìn)入養(yǎng)護(hù)階段，致使近些年的高速公路養(yǎng)護(hù)施工的作業(yè)量愈來愈多。高速公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)區(qū)的存在會對現(xiàn)實(shí)作業(yè)區(qū)附近車輛的通行狀態(tài)產(chǎn)生不容忽視的影響，增加車輛駕駛環(huán)境的復(fù)雜性，如有意外發(fā)生易導(dǎo)致交通事故的產(chǎn)生，存在很大的交通安全隱患[1]。因此，選用科學(xué)有效的方法對高速公路工作區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)影響因素進(jìn)行識別風(fēng)險(xiǎn)是非常有必要的。

1 問題分析

為了解決養(yǎng)護(hù)施工行業(yè)制定交通安全措施過度依賴經(jīng)驗(yàn)主觀判斷，缺少理論與方法支撐的弊端，進(jìn)一步系統(tǒng)有效地識別高速公路作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)的影響因素。該文采用決策實(shí)驗(yàn)方法和對抗解釋結(jié)構(gòu)模型識別分析高速公路作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵影響因素，分析各影響因素之間的作用關(guān)系，建立作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)影響因素的結(jié)構(gòu)層級模型，提出作業(yè)區(qū)交通管理建議，為高速公路作業(yè)區(qū)的安全保障措施制定提供理論依據(jù)。

2 作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)因素集的建立

通過對高速公路作業(yè)區(qū)現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)研和專家調(diào)研，初步列舉出31個作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)影響因素。按照研究組探討和高速公路作業(yè)區(qū)安全專家咨詢，最終整合確定15個工作區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)影響因素，見表1。

表1 高速公路作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)影響因素集

3 DEMATEL-AISM的行車風(fēng)險(xiǎn)因素分析步驟

3.1 DEMATEL法

（1）構(gòu)建直接影響矩陣O。通過專家評分或者成熟經(jīng)驗(yàn)，首先確定固定的評論標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)查不同因素之間的相互影響，確定不同因素之間的影響程度。

（2）對系統(tǒng)綜合影響矩陣T進(jìn)行計(jì)算。以矩陣每個元素整除矩陣中行元素?cái)?shù)值相加最大值的方法，將系統(tǒng)直接影響矩陣O進(jìn)行規(guī)范化處理，然后得到該系統(tǒng)下的規(guī)范化影響矩陣N，如下式（1）所示：

采用公式（2），求解系統(tǒng)綜合影響矩陣T。

式中，I——單位矩陣。

（3）計(jì)算系統(tǒng)中各影響因素的被影響度、影響度、中心度、原因度。根據(jù)公式（3），計(jì)算各影響因素影響度Di、被影響度Ci。其中影響度Di為因素Fi所對應(yīng)行的總和，被影響度Ci為因素Fi所對應(yīng)列的總和。

各影響因素的中心度Mi與原因度Ri由公式（4）計(jì)算求得。

3.2 AISM法

（1）構(gòu)建關(guān)系矩陣。首先根據(jù)公式（4）求得的各元素的中心度和原因度的絕對值構(gòu)建評價矩陣Dn×n，然后使用偏序規(guī)則計(jì)算關(guān)系矩陣An×n[2]。

根據(jù)式（5）計(jì)算整體關(guān)系矩陣B。

（2）計(jì)算可達(dá)矩陣。根據(jù)式（6），對整體關(guān)系矩陣B進(jìn)行連乘以求得可達(dá)矩陣R。

（3）劃分對抗層級。結(jié)合公式（7）和可達(dá)矩陣R，通過結(jié)果優(yōu)先和原因優(yōu)先的計(jì)算規(guī)則進(jìn)行影響因素對抗層級的劃分。

（4）計(jì)算骨架矩陣。各層級中的因素沒有強(qiáng)連接屬性關(guān)系，則應(yīng)用公式（8）計(jì)算得到骨架矩陣S[3]。

（5）構(gòu)建結(jié)構(gòu)層級模型。根據(jù)骨架矩陣S可知各因素之間的影響關(guān)系，并結(jié)合上述對抗層級劃分的結(jié)果繪制對抗多級遞階模型圖。

4 基于DEMATEL-AISM的作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)因素計(jì)算分析

4.1 計(jì)算過程

首先，設(shè)定作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)影響因素關(guān)系評估標(biāo)準(zhǔn)并使用Delphi法邀請20位高速公路作業(yè)區(qū)行車安全方面的專家評估作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)影響因素間關(guān)系的強(qiáng)弱，計(jì)算得到初始直接影響矩陣O。

然后，按照式（1）對直接影響矩陣O進(jìn)行規(guī)范化處理，再根據(jù)式（2）計(jì)算得出綜合影響矩陣T，按照式（3）（4）求得各影響因素的影響度、被影響度、中心度、原因度并根據(jù)各影響因素的中心度和原因度作笛卡爾坐標(biāo)系，如圖1所示。

圖1 影響因素的原因結(jié)果圖

最后，根據(jù)已求得的綜合影響矩陣T，按照式（6）計(jì)算可達(dá)矩陣R。在此基礎(chǔ)上，使用式（7）對各作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)影響因素進(jìn)行對抗層級劃分，并求得骨架矩陣，并根據(jù)矩陣數(shù)值結(jié)合層次劃分結(jié)果繪制對抗層級拓?fù)鋱D，如圖2所示。

4.2 結(jié)果分析

4.2.1 層級及因果全系列分析

由圖2可知，包含行車風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)中的影響因素由上而下形成了7級3階的有向遞階層次化結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)分為3階：最上層臨近致因階、中層過渡致因階、最下層本質(zhì)致因階。系統(tǒng)中因素的原因特性越往下越強(qiáng)，反之越弱；因素的結(jié)果特性越往上越強(qiáng)，反之越弱。

圖2 基于DEMATEL-AISM作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)影響因素的結(jié)構(gòu)層級模型

本質(zhì)致因階，即對抗層級圖中的最下層因素{駕齡P1，非正常駕駛狀態(tài)P3，超載/超限C3}，該階段因素只對其他階層因素具有影響作用，而不會受其他因素的影響，表明駕齡P1、非正常駕駛狀態(tài)P3，超載/超限C3是影響高速公路作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)安全的最根本原因。

臨近致因階，即對抗層級圖位于的最上層因素{駕駛水平P2、超速駕駛P4、道路交通流狀態(tài)C1}，該階層因素只具有影響其他因素的作用，是影響高速公路作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)的最直接因素。

過渡致因階，其處于對抗層級圖中層的因素，在系統(tǒng)是過渡因素，自身具有雙重性的特征。在進(jìn)行高速公路作業(yè)區(qū)行車安全管理時，也需要著重考慮對于過度致因階因素的控制和管理，尤其是中心度較高的因素：{未保持安全車距C2、作業(yè)區(qū)安全設(shè)施的全面性R2、速度限制R1、封閉車道數(shù)R5、作業(yè)區(qū)長度R6}。

4.2.2 中心度與原因度分析

由圖1可知，作業(yè)區(qū)各影響因素的中心度數(shù)值前五名為：超速駕駛P4、駕駛水平P2、未保持安全車距C2、作業(yè)區(qū)安全設(shè)施的全面性R2、道路交通流狀態(tài)C1。

作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)影響因素負(fù)值原因度的絕對值由大到小排列前五位因素依次為：速度限制、作業(yè)區(qū)安全設(shè)施的全面性、超速駕駛、未保持安全車距、駕駛水平（R1、R2、P4、C2、P2）。高負(fù)值原因度的影響因素易受到其他因素的影響[4]。因此，對此類影響因素進(jìn)行管理時，要注意聯(lián)系上游連接因素的影響作用，做好同步管理方案和措施。

4.2.3 關(guān)鍵可控制因素分析

從上述分析可以發(fā)現(xiàn)，超速駕駛P4、駕駛水平P2、道路交通流狀態(tài)C1不僅處于對抗層級圖中的最上層（臨近致因階）而且在中心度排名也居前三位。可以看出，這三種因素具有較高重要性而且對高速公路作業(yè)區(qū)行車安全具有直接的影響作用。因此，選定以上三個影響因素作為作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵可控制因素。

盡管本質(zhì)致因階的因素是影響作業(yè)區(qū)行車安全的重要因素，但是駕齡、非正常駕駛狀態(tài)、超載/超限這三個因素在現(xiàn)實(shí)邏輯中很難應(yīng)用。綜合考慮三個層級之前的相互影響作用以及因素本身的重要性和影響性，選定作業(yè)區(qū)速度限制R1、作業(yè)區(qū)安全設(shè)施的全面性R2、施工強(qiáng)度R7三個因素作為作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)安全的關(guān)鍵可控制因素集合。

通過上述分析，選定超速駕駛P4、駕駛水平P2、道路交通流狀態(tài)C1、作業(yè)區(qū)速度限制R1、作業(yè)區(qū)安全設(shè)施的全面性R2、施工強(qiáng)度R7共6個因素，作為高速公路作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵影響因素。

5 理論建議

依據(jù)4.2的分析可知，作業(yè)區(qū)車輛的超速駕駛、作業(yè)區(qū)速度限制被識別為作業(yè)區(qū)行車風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵影響因素，這意味著作業(yè)區(qū)車輛的超速情況是作業(yè)區(qū)行車安全的重大威脅，作業(yè)區(qū)管理人員應(yīng)該采取各類有效措施降低超速車輛占比，削弱作業(yè)區(qū)車輛超速行駛的影響。該研究認(rèn)為應(yīng)以優(yōu)化升級作業(yè)區(qū)限速方案為出發(fā)點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)實(shí)施工調(diào)研可知，作業(yè)區(qū)現(xiàn)有限速管控效果并不理想，目前大多數(shù)項(xiàng)目部在進(jìn)行作業(yè)區(qū)限速布置時，只是按照《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》[5]施行單級或雙級限速。限速措施未考慮實(shí)際道路條件以及車流情況，而且各施工隊(duì)安全警示人員和設(shè)備配備良莠不齊，僅少數(shù)達(dá)到項(xiàng)目部安全要求標(biāo)準(zhǔn)。因此，對作業(yè)區(qū)限速方案進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化時，需要考慮實(shí)際道路通行交通情況，設(shè)計(jì)更為合理和人性化的限速管控方案，保障車輛駕駛員有充足減速時間和安全距離，增強(qiáng)車流車速的穩(wěn)定性，保障行車安全。