基于模糊數(shù)學(xué)分析的農(nóng)村公路交通安全評(píng)價(jià)

長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院 劉會(huì)芳

長(zhǎng)安大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 彭 磊

基于模糊數(shù)學(xué)分析的農(nóng)村公路交通安全評(píng)價(jià)

長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院 劉會(huì)芳

長(zhǎng)安大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 彭 磊

模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種基于模糊教學(xué)的綜合評(píng)價(jià)方法，它以改進(jìn)的德?tīng)栰撤ā⒔M合數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法、層次分析法、灰色理論、模糊評(píng)判法等方法為基礎(chǔ)，可以很好地將定性評(píng)價(jià)與定量評(píng)價(jià)結(jié)合起來(lái)，有效提升了評(píng)價(jià)的綜合性、合理性和可行性。

一、建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

目前，我國(guó)農(nóng)村公路交通的特點(diǎn)是農(nóng)村公路道路等級(jí)低、行車(chē)條件差，交通安全設(shè)施建設(shè)滯后；參與交通的車(chē)輛種類(lèi)復(fù)雜，且安全性能低、超載現(xiàn)象嚴(yán)重；駕駛員駕駛技術(shù)不良；農(nóng)村教育水平相對(duì)落后，文明參與交通的自覺(jué)性不強(qiáng)；農(nóng)村交通安全宣傳相對(duì)薄弱。

在綜合分析農(nóng)村公路道路、交通特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Delphi法，經(jīng)過(guò)信息收集、分析和專(zhuān)家咨詢(xún)，將道路、交通、安全設(shè)施、管理四個(gè)方面作為第一層次，據(jù)此對(duì)道路交通安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，建立道路交通安全的層次指標(biāo)體系。如圖1所示。

二、建立評(píng)價(jià)模型

1.建立評(píng)價(jià)對(duì)象集、因素集和評(píng)語(yǔ)集。確定評(píng)價(jià)對(duì)象集合U、評(píng)價(jià)因素集合Uij和評(píng)語(yǔ)集合V，并確定評(píng)價(jià)等級(jí)。評(píng)價(jià)對(duì)象集合U＝{U1，U2，U3，U4}＝{道路條件，交通狀況，安全保障設(shè)施，管理水平}，評(píng)價(jià)因素集合Uij，U1＝{U11，U12，…，U15}＝{道路線形，路基，路面，橋隧，交叉口}；U2={U21，U22，U23}＝{交通組成，交通流量，行人流量}；U3={U31，U32，…，U36}＝{標(biāo)志標(biāo)線，防護(hù)設(shè)施，視線誘導(dǎo)設(shè)施，減速設(shè)施，其他安全設(shè)施，路側(cè)寬容設(shè)施}；U4＝{U41，U42，…，U45}={安全檢查，車(chē)輛超載治理，交通法規(guī)和安全常識(shí)教育，駕駛員水平}；評(píng)語(yǔ)集及評(píng)價(jià)等級(jí)V＝{ε1，ε2，ε3，ε4，ε5}＝{安全，較安全，安全性一般，較不安全，不安全}＝{95，80，65，50，35}。

2.確定指標(biāo)體系權(quán)重。層次分析法（AHP法）能夠充分利用專(zhuān)家的主觀意見(jiàn)，但是判斷矩陣的一致性受到有關(guān)人員的知識(shí)結(jié)構(gòu)、判斷水平及個(gè)人偏好等諸多主觀因素影響；組合數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA法）以各決策單元的輸入輸出指標(biāo)權(quán)重為變量，不受主觀因素影響，但無(wú)法反映決策者的主觀判斷。為了將兩者進(jìn)行有效結(jié)合，通過(guò)引入主、客觀偏好系數(shù)的概念，用線性加權(quán)方法結(jié)合AHP與DEA兩種方法求得綜合指標(biāo)權(quán)重：

式（1）中，W*為綜合權(quán)重，W為AHP法得出的權(quán)重；W ′為DEA法得出的權(quán)重，α為主觀偏好系數(shù)（α∈[0，1）]，依據(jù)決策者偏好進(jìn)行選取。

3.確定一級(jí)模糊綜合評(píng)判矩陣。 一級(jí)模糊綜合評(píng)判是按第二層次的各評(píng)價(jià)因素Uij進(jìn)行評(píng)判，通過(guò)采用白化權(quán)函數(shù)對(duì)專(zhuān)家評(píng)分行為的模糊性進(jìn)行修正歸類(lèi)統(tǒng)計(jì)，得到某一個(gè)評(píng)判集中的第k個(gè)結(jié)果的隸屬度為rijk（i＝1，2，3，…，4；j＝1，2，3，…，n；k＝1，2，3，…，5），則第二層次的單因素評(píng)判矩陣為

式（2）中，i＝1，2，3，…，4；j＝1，2，3，…，n；k＝1，2，3，…，5。

4.確定二級(jí)模糊評(píng)判矩陣。二級(jí)模糊綜合評(píng)判是按第一層次的所有因素Ui（i＝1，2，3，4）進(jìn)行綜合，其單因素評(píng)判矩陣為一級(jí)模糊綜合評(píng)判矩陣：

二級(jí)模糊綜合評(píng)判集為

5.計(jì)算評(píng)價(jià)結(jié)果。模糊評(píng)價(jià)矩陣表明了系統(tǒng)的安全狀況，按5個(gè)等級(jí)評(píng)價(jià)時(shí)所得結(jié)果的分布，可以得到系統(tǒng)的總得分公式及評(píng)分表，即

三、應(yīng)用與示范

對(duì)某條運(yùn)營(yíng)中的農(nóng)村公路采用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。

1.確定指標(biāo)體系權(quán)重。首先采用層次分析法通過(guò)專(zhuān)家打分，得到權(quán)重W，再通過(guò)DEA法得到權(quán)重W′，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取α＝0.5。最終確定各指標(biāo)權(quán)重如下：一級(jí)指標(biāo)權(quán)重：W*＝{0.312，0.303，0265，0.120}，二級(jí)指標(biāo)權(quán)重：W1*＝{0.324，0.123，0.142，0.237，0.174}，W2

*＝{0.417，0.216，0.337}，W3*＝{0.26，0.213，0.124，0.155，0.101，0.147}，W4*＝{0.344，0.201，0.182，0.273}。

2.確定一級(jí)模糊評(píng)判矩陣。通過(guò)專(zhuān)家打分并進(jìn)行歸類(lèi)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)對(duì)應(yīng)的第二層次的單因素評(píng)判矩陣，得到一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)集：Bl＝（0.325 6，0.197 3，0.234，0.152 6，0.090 5）；B2＝（0.097，0.118 6，0.311 1，0.249 3，0.194）；B3＝（0.127 9，0.164，0.241 5，0.246 1，0.210 4）；B4＝（0.047 4，0.120 1，0.227 3，0.318 2，0.287）。

3.確定二級(jí)模糊評(píng)判矩陣。經(jīng)計(jì)算，二級(jí)模糊綜合評(píng)判集B＝ W*R＝（0.170 6，0.155 4，0.258 5，0.226 5，0.177 2）；對(duì)得到的評(píng)判矩陣B進(jìn)行歸一化處理，有Bl＝（0.172 6，0.157 2，0.261 6 ，0.229 2，0.179 3）。

4.結(jié)果計(jì)算。安全評(píng)判結(jié)果如下：

h＝ 90×0.172 6＋80×0.157 2＋65×0.261 6＋50×0.229 2＋35×0.179 3 ＝ 62.854 6。

由此可知，公路安全評(píng)判結(jié)果屬于“較差”，接近“中”的狀態(tài)。該路段混合交通嚴(yán)重，車(chē)輛組成復(fù)雜，駕駛員的安全意識(shí)低，行人較多且亂穿馬路，同時(shí)該條道路的安全保障設(shè)施相對(duì)缺乏，不能為道路使用者提供安全的道路環(huán)境。