變權(quán)理論城市道路交通風(fēng)險評價探析
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摘要：為進(jìn)行城市的道路交通風(fēng)險評估，選取了城市道路交通管理、城市道路條件、城市道路交通設(shè)施和城市道路環(huán)境四項評價指標(biāo)，建立交通風(fēng)險評價指標(biāo)體系。通過將變權(quán)法結(jié)合模糊數(shù)學(xué)理論和AHP方法，對評價指標(biāo)進(jìn)行合理的賦值與無量綱化處理，再根據(jù)我國城市道路的實際狀況，選取合適的狀態(tài)變權(quán)函數(shù)，建立變權(quán)模糊綜合評估模型，并將該模型應(yīng)用于北京市三條城市道路風(fēng)險評價中。通過計算該評估值與常權(quán)綜合評價結(jié)果對比，驗證了變權(quán)評估模型的優(yōu)越性和合理性。
關(guān)鍵詞：城市道路交通；風(fēng)險評估；變權(quán)綜合法；模糊綜合評價；層次分析法
近年來，交通事故頻頻發(fā)生，嚴(yán)重危及了道路使用者的人身安全，造成了重大的財產(chǎn)損失。因此，對城市道路進(jìn)行科學(xué)合理的風(fēng)險評價，根據(jù)其狀態(tài)評價結(jié)果確定道路的“健康狀態(tài)”，為道路交通管理部門管理決策提供合理和科學(xué)的意見很有必要。目前，我國在交通安全風(fēng)險評價方面采取的主要是常權(quán)綜合評價方法，比如：模糊綜合評價［1］、灰色綜合評價［2－3］、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價［4－6］等，這些方法可以綜合的考慮到每個指標(biāo)，其整體評價值可以反映系統(tǒng)的性能，但仍有一定的局限性。因此，本文嘗試把變權(quán)模糊綜合評價應(yīng)用于城市道路交通風(fēng)險評價中，通過找出有缺陷的指標(biāo)，再對評價指標(biāo)變權(quán)，使評估結(jié)果更接近實際情況，提高城市道路交通風(fēng)險評價的真實性。
1變權(quán)理論基本原理和模型架構(gòu)
1．1變權(quán)理論基本原理
變權(quán)理論的思想由汪培莊［7］首次提出，并且給出了變權(quán)的經(jīng)驗公式。變權(quán)綜合相較于常權(quán)綜合而言，不僅考慮了各基本因素的相對重要程度，而且克服了常權(quán)綜合中指標(biāo)權(quán)重不變所導(dǎo)致的固有決策缺陷，變權(quán)公理化定義如下［8］：所謂一組變權(quán)W（X）＝（w1（x），…，wn（x）），n個對應(yīng)的映射wj（j＝1，2，…，n），wj：［0，1］n→［0，1］，（x1，x2，…，xn）→wj（x1，x2，…，xn），其中∑nj＝1wjx1，x2，…，xn（）＝1，wj（x1，x2，…，xn）（j＝1，2，…，n）中的每個變量xj都連續(xù)，此指標(biāo)的變權(quán)向量W（X）可用指標(biāo)常權(quán)向量w0與指標(biāo)值的變權(quán)向量Sj（x）表示為：W（X）＝w0＊S（X）∑nj＝1（w0＊Sj（x））。
1．2變權(quán)模型的架構(gòu)
因為城市道路交通安全的狀態(tài)具有類似“木桶性質(zhì)”的原理，即木桶中所有的板子平均長度不能決定木桶裝水的數(shù)量，起決定作用的是最短的板子，只要有一塊有嚴(yán)重缺陷的木板將會影響整個木桶，所以懲罰的幅度要大于激勵的幅度，才能更準(zhǔn)確地反映實際情況。考慮以上因素，采用以下狀態(tài)變權(quán)函數(shù)［9－11］來評價道路交通安全系統(tǒng)的風(fēng)險：Sj（x）＝1，xj∈［0，a1］w0（xj－a1）a2－a1，xj∈［a1，a2］w0，xj∈［a2，a3］a4＊1－w01（－xj）1－a3（），xj∈［a3，1］烅烄烆（1）式中：a1，a2，a3∈［0，1］，a1為否定水平，a2為及格水平，a3為激勵水平；a4∈（0，1），為激勵調(diào)節(jié)水平，與激勵的水平成反比；w0為常權(quán)權(quán)重［9］。
2指標(biāo)選取和研究方法
2．1指標(biāo)的選取和指標(biāo)體系的架構(gòu)
城市道路交通風(fēng)險評價是一項復(fù)雜的工程，涉及“人的不安全行為”、“路的不安全狀態(tài)”以及交通外部環(huán)境的干擾等諸多因素，所選取的指標(biāo)要能較全面反映城市道路交通安全狀況并要保證指標(biāo)獲取的科學(xué)合理性。通常交通事故評價指標(biāo)采用絕對數(shù)法［12］來描述，即用交通事故次數(shù)、死亡人數(shù)、受傷人數(shù)和直接經(jīng)濟(jì)損失評估交通安全；但此方法沒有考慮其他交通因素的影響，其評估結(jié)果的客觀性大大降低。因此，通過查閱文獻(xiàn)資料［13－14］，同時結(jié)合我國城市道路交通實際風(fēng)險狀況，本文選用城市道路交通安全管理指標(biāo)與道路條件、道路交通設(shè)施、道路環(huán)境等指標(biāo)相結(jié)合來評估城市道路交通安全。運(yùn)用AHP法建立如圖1所示的城市道路風(fēng)險評價指標(biāo)體系。
2．2指標(biāo)常權(quán)的確定
根據(jù)所研究道路的實際情況，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查研究以及五位專家打分，其中有交通安全領(lǐng)域?qū)＜?、交警部門、交通管理部門等的專家，根據(jù)道路交通系統(tǒng)風(fēng)險評價指標(biāo)體系中的各指標(biāo)之間兩兩相互比較來確定其相對重要度，采用1－9標(biāo)度法構(gòu)造出兩兩判斷矩陣，進(jìn)而確定各個評價指標(biāo)的權(quán)重，具體見表1～表5。經(jīng)計算，得到上述判斷矩陣的權(quán)重向量（保留三位小數(shù)），上述判斷矩陣已經(jīng)過修正過程，保證一致性比例C．R．均符合要求，C．R．＜0．1滿足一致性的要求，結(jié)果見表6所示。
3道路安全風(fēng)險評價應(yīng)用示例
為說明變權(quán)法解決道路交通風(fēng)險評價問題的過程，本文以北京市復(fù)興路、建國路、蓮花池東路這三條城市道路為評估對象。專家評分采用模糊數(shù)學(xué)描述指標(biāo)評估值，評估結(jié)論的等級有“差”、“一般”、“中”、“良”、“優(yōu)”，與其相對應(yīng)的評分依次為x1，x2，x3，x4，x5，從而建立評價體系的模糊關(guān)系矩陣：R＝r11…r1mrn1…rnm熿燀燄燅＝（rij）n＊m，rij表示因素與評語的隸屬關(guān)系。根據(jù)道路交通安全系統(tǒng)風(fēng)險評價指標(biāo)，給出底層指標(biāo)的模糊評估值，如表7所示；鑒于交通事故一發(fā)生，其災(zāi)難程度較大，必須加大指標(biāo)的懲罰度，運(yùn)用公式（1），取a1＝0．40，a2＝0．70，a3＝0．95，a4＝0．80。即當(dāng)指標(biāo)模糊評價值小于0．4時，該指標(biāo)的懲罰度最大；指標(biāo)評價值在0．95～1之間時，才對該指標(biāo)進(jìn)行激勵，從而達(dá)到懲罰目的。求得復(fù)興路、建國路、蓮花池東路這三種情況的變權(quán)如表8所示。根據(jù)系統(tǒng)的整體評估值，給出五個安全等級，即“差”、“一般”、“中”、“良”、“優(yōu)”，其模糊值可定義為（0．30，0．50，0．70，0．80，0．90），則計算結(jié)果如表9所示。由表9中的計算結(jié)果可以看出：復(fù)興路交通安全系統(tǒng)風(fēng)險評價指標(biāo)體系中，指標(biāo)城市道路通視條件D3評價值特別低，但是其權(quán)重較大，通過常權(quán)評價安全性能值為0．809，安全等級在良和優(yōu)之間；而變權(quán)評價安全值為0．492，安全等級在差和一般之間，即某個常權(quán)權(quán)重較大的指標(biāo)評估值較差時，相較于常權(quán)評價法，變權(quán)評價法能修正該指標(biāo)，使評價值更合理。在建國路評價指標(biāo)體系中，其中行車管理A2和道路的幾何線性B1的指標(biāo)值較低，常權(quán)權(quán)重值較小，通過常權(quán)評價安全性能值為0．869，安全等級在良以上；而變權(quán)評價值為0．646，安全等級在一般和中之間，即某個常權(quán)權(quán)重較小的指標(biāo)評估值也較差時，常權(quán)評價法不能很好的修正該指標(biāo)，而變權(quán)評價法卻可以，使評價值更接近實際情況。蓮花池東路交通安全系統(tǒng)風(fēng)險評價指標(biāo)體系中，整體指標(biāo)值都較好時，采用常權(quán)綜合評價和變權(quán)綜合評價所得值相差不大，即整體指標(biāo)都較好時，可以同時適用常權(quán)綜合法和變權(quán)法進(jìn)行評估，變權(quán)綜合法的評估值更合理一些，其達(dá)到了對缺陷指標(biāo)的懲罰目的。
4結(jié)束語
綜上，變權(quán)模糊綜合法在道路交通風(fēng)險評價過程中，尤其當(dāng)個別指標(biāo)有嚴(yán)重缺陷的時候，不管該指標(biāo)的常權(quán)權(quán)重如何，變權(quán)法能很好的懲罰有缺陷的指標(biāo)，使評價值總體下降。相較于常權(quán)綜合法所得結(jié)果為固定值，變權(quán)評價所得評估值是合理的，更能接近于實際，更有價值；提高整體風(fēng)險評估值的可信度與真實性，能更好的為交管部門提供科學(xué)的決策依據(jù)，對于降低道路交通風(fēng)險，提高道路整體安全性具有很大的意義。同時，城市道路交通的風(fēng)險評估是很復(fù)雜的，涉及的指標(biāo)因素眾多，因此，道路交通系統(tǒng)的風(fēng)險評價指標(biāo)體系的建立、變權(quán)狀態(tài)函數(shù)的確定，以及選取相適應(yīng)的風(fēng)險評價的狀態(tài)函數(shù)等為科學(xué)的評估需要進(jìn)一步的研究。
作者:朱涵 楊潤凱 單位:中國人民公安大學(xué)交通管理學(xué)院
