區域高速公路網應急救援能力評價體系建模研究＊

馬兆有 王長君 李平凡 劉 君

（公安部交通管理科學研究所 無錫 214151）

高速公路網應急救援能力評價所要解決的關鍵問題是檢驗各職能部門在應對交通緊急事件時，其擁有的人力、科技、組織、機構和資源等要素表現出的減輕事件破壞作用的綜合能力［1－3］.建立高速公路網應急救援能力評價體系，把對各職能部門應對能力的評價列為績效考核的重要內容，納入各級政府、人大的監督范疇，多方推動，不斷提升路網應急救援能力.通過自我評價和社會評價，可使相關職能部門明確其在應對高速公路交通緊急事件時具備的優勢和劣勢，從而為強化交通事件應急管理工作注入動力.

1 評價指標體系構建原則

1）全面性原則 考慮各種不同類型交通事件對路網帶來的威脅與損失［4］，選取的評價體系能夠較全面地反映制約高速公路網應急救援處置能力的各個方面.

2）目的性選擇 評價指標體系的構成緊緊圍繞影響高速公路網應急救援能力的主客觀因素層層展開，最后的評價結論明確反映區域路網應急救援效能意圖.

3）可操作性原則 評價指標體系中的每一個指標都是可操作的，經及時搜集或調查得到的準確數據，保證評價指標值快速、準確的獲取，及評價工作的順利進行.

4）動態性原則 表述救援能力在時間尺度上隨著相關環節的完善而改變的過程，要求一些指標充分考慮動態變化的特點，從動態角度對路網應急能力進行評估.

2 評價指標體系的建模

2.1 評價指標集的設置

一般來說，包括一個方面的指標可能有若干個，但只能從中選取最有代表性的指標，摒棄與之在定義和意義上相類似的指標，以免造成概念上的重復和計算結果的重疊［5－6］.要做到既全面又無冗余，需要對初選指標進行篩選整合，原則是刪除那些對測度目標序位不產生影響的指標，即保序性準則.

2.1.1 評價指標的隸屬度分析 將應急救援能力評價指標體系｛X｝視為一個模糊集合，把每個指標視為一個元素，對每個指標進行隸屬度分析，再通過專家調查法獲取每個指標相對于指標體系｛X｝的隸屬度.專家調查是把初步選定的評價指標內容設計為問卷咨詢表［7］，請專家根據自己的知識和經驗進行判斷和選擇.假設專家的總人數為M，對i個評價指標Xi，專家選擇將其作為指標體系｛X｝中的一個指標的總人次為Mi，即總共有Mi專家認為Xi是測度高速公路應急救援能力水平的重要評價指標，那么該指標相對于指標體系｛X｝的隸屬度為

2.1.2 評價指標的相關性分析 經過隸屬度分析得到的第二輪評價體系X（2），各項指標之間通常還存在著一定的相關性，導致被評價對象信息的重復使用，從而影響了整個評價體系的使用效率.通過各個評價指標間的相關性分析，可刪除一些相關系數較大的評價指標，消除信息重復使用對評價結果的影響.評價指標相關性分析通常包括以下3個過程.

腕表表殼采用玫瑰金材質打造，呈現出類似蛇頭造型。蛇頭兩側輪廓鑲嵌38顆鉆石，而表冠裝飾一顆凸形蛋面切割粉紅碧璽。帶有精細璣鏤紋飾的黑色蛋白石表盤配以玫瑰金時標，傳遞優雅氣韻。

1）評價指標的標準化處理 由于定量指標的量綱不同，需要對原始數據進行無量綱處理，以減少評價指標的不同計量單位對分析結果的影響.設Xi為評價指標的原始數據，Si為評價指標的標準差，Zi為標準化值，則有

2）求算指標間相關系數 計算各個評價指標之間的簡單相關系數Rij，公式如下.

3）相關性指標的剔除 確定一個合適的臨界值M（0＜M＜1），如果Rij＞M，則可以剔除其中的一個評價指標（Xi或Xj）；如果Rij＜M，則同時保留2個評價指標.

可以運用SPSS17.0 for Windows統計軟件對評價指標進行相關性分析，得到相關系數矩陣.經上述方法保留的評價指標和第二輪評價體系X（2）中的定性指標構成了第三輪評價體系X（3）.

2.1.3 評價指標的鑒別力分析 高速公路網應急救援能力評價指標的鑒別力是指區分不同區域高速公路網應急救援能力水平差異的能力.在實際應用中，可采用變差系數描述評價指標的鑒別能力.

2.2 評價指標權重計算

選用層次分析法作為個體權重的確定方法［8］.在層次分析法求算出個體權重向量的基礎上，采用聚類分析法對專家個體權重向量進行聚類分析；根據聚類結果對每位專家分別賦權，然后將個體權重與專家權重加權求得指標平均權重；最后，將指標權重沿層次結構向上合成形成各項指標的總排序權重.

表1 判斷矩陣5／5－9／1標度及其含義

按照表1，應用專家評分法，對某層指標進行比較得到矩陣，判斷矩陣表達式

2.2.2 專家權重計算

1）建立模糊關系矩陣 專家權重構成的向量矩陣不存在量綱不同的問題，無需進行數據標準化，可直接求算專家權重相似系數rij，（1≤i，j≤n），從而得到相似矩陣R＝（rij）n×n.本文采用指數相似法構建模糊相似矩陣.

2）聚類劃分 建立的R僅是模糊相似矩陣，需將R改造成模糊等價矩陣t（R）：從模糊矩陣R出發，依次求平方R→R2→R4→…，當第一次出現Rk·Rk＝Rk時，表明Rk已經具有傳遞性，Rk就是最小傳遞閉包.

分類結果與λ取值有關，對于各不同的λ∈［0，1］，可得到不同的分類，從而形成一種動態聚類圖，在諸多分類方案中，采用F－統計量確定λ的最佳值.

F－統計量服從自由度為r－1，n－r的F－分布，分子表征類與類之間的距離，分母表征類內樣本間的距離.若F＞Fa（r－1，n－r）（a＝0.05），根據數理統計方差分析理論得知類與類之間差異是顯著的，說明分類比較合理.若滿足條件的F不止一個，可進一步考查（F－Fa）的大小，從較大者中選取一個滿意的F值.

3）計算專家權重 假設N個個體權重向量聚集成T個類別，第P類包含個體排序向量為φp，不妨假設第k個個體權重向量屬于第p類Ωp，個體權重向量uk的置信因子表示為ak＝φp／N，專家k的權重系數λk與個體權重向量uk的置信因子ak成正比，即屬同一類的個體權重向量具有相同的置信因子，進一步推導可得

式中：φp為個體權重向量uk所在Ωp類容量；λk為專家k相對準則層Bi的權重.

將專家權重與評價原始數據作加權合成即可得到指標平均權重.

2.2.3 組合權重計算 計算組合權重是指計算表征同一層所有因素對上層因素相對重要性的權重.若上一層次A含有m 個因素A1，A2，…，Am，其組合權值為a1，a2，…，am，下一層次B 包含n個因素B1，B2，…，Bn，它們對于因素aj的相對權值分別為b1j，b2j，…，bnj（當Bi與aj無關時，bij＝0），進而求出B層因素的組合權重，見表2.

此外，還需進行遞階層次組合判斷的一致性檢驗，由上至下逐層進行.若B層某些因素相對于Aj的層次單排序一致性指標為C.I.j，相應的隨機一致性指標為R.I.j，若B層隨機一致性比率為

表2 組合權重計算表

當C.R.＜0.1時，可認為B層組合判斷具有滿意的一致性.否則需要重新調整判斷矩陣的因素取值.

3 實例分析

3.1 高速公路網應急救援能力評價指標的篩選

按照2.1評價指標集的設置步驟，結合我國高速公路應急管理的實際情況對評價指標進行篩選［9－10］，建立了高速公路網應急救援能力評價指標體系層次遞階結構，分別為目標層、準則層和指標層，見圖1.

圖1 高速公路網應急救援能力評價指標體系

3.2 評價指標權重計算

為確定各級指標的權重，邀請了12位專家對各指標之間的相對重要程度進行了打分，形成指標相對重要度矩陣.首先，根據各專家給出的指標相對重要度矩陣，計算出每位專家給出的指標初始權重；其次，依據初始權重構成的權重矩陣，應用模糊聚類方法得出各專家的分類，進而應用專家對初始權重加權求和可得各指標的平均權重，見表3.

表3 某區域路網應急救援能力評價數據表

3.3 評價指標屬性值評測

從科研院所、高校和公安交通管理部門選擇了12位有重要影響的專家、教授、學者，對長三角某一區域高速公路網應急救援能力進行了評價，各位專家的評測分值，見表3.

3.4 應急救援能力評估

我國地域遼闊，各區域性高速公路網應急救援能力存在較大的差異，為宏觀掌握各區域高速公路網應急救援水平，基于高速公路網應急救援能力綜合值，將其分成4個等級，見表4.

表4 高速公路網應急救援能力分級

利用表3中的數據，以8位專家評測結果的均值作為評價指標值，采用總排序權重對指標均值加強求和，可求得該示例區域路網應急救援能力綜合評價值為64.52，處于二級水平.

4 結束語

本文應用隸屬度分析、相關性分析、鑒別力分析等模糊數學集成方法構建了高速公路網應急救援能力評價指標體系；采用了“5／5－9／1標度”層次分析法確定指標權重，提高了權重確定的合理性，并應用模糊聚類方法對不同專家所給的權重進行分類合成，有效地提高了評價指標權重確定的精度.該評價體系體現了系統性及可操作性，能科學地評估區域路網應急救援能力，通過評估結果可準確地反映存在的問題.

［1］Federal High way Ad ministration.Coor dinated freeway and arterial operations handbook［M］.Washington D.C：U.S.Depart ment of Transportation，2006.

［2］Farradyne P B.Traffic incident management handbook［M］.Washington D.C.：U.S.Federal Highway Ad ministration，Office of travel management，2000.

［3］王彥學，高光斗，劉持平.高速公路防救災空間體系建設構想［J］.中國人公安大學學報：社會科學版，2008，5（129）：115－121.

［4］遲娜娜.城市災害應急能力評價指標體系研究［D］.北京：首都經濟貿易大學安全工程學院，2006.

［5］程振華.高速公路交通事故緊急救援管理研究［D］.成都：西南交通大學交通運輸學院，2006.

［6］張曉燕.高速公路重大突發事件的危機救援組織研究［D］.武漢：武漢理工大學管理學院，2003.

［7］劉 建.城市重大事故應急能力評估方法研究［D］.北京：北京科技大學土木與環境工程學院，2007.

［8］汪培莊，韓立巖.應用模糊數學［M］.北京：北京經濟學院出版社，1989.

［9］李 茂.城市災害事故應急救援力量調配模型研究［D］.西安：西安科技大學能源學院，2008.

［10］田依林.城市突發公共事件綜合應急能力評價研究［D］.武漢：武漢理工大學管理學院，2008.