基于模糊綜合評判法的交通安全設施技術評價

馮永飛

(山西省交通科學研究院，山西太原 030006)

0 引言

近年來，我國高速公路建設得到了巨大的發展，通車里程連年快速增長，現在已建立了僅次于美國的全球第二大高速公路網。隨著各種交通設施的迅速發展，人們對出行的便捷性、舒適性提出了更高的要求。然而隨著汽車保有量的猛增，車速的提升，高速公路交通安全問題已經成為一個比較嚴重的社會問題。為了能夠有效降低高速公路交通事故發生率及事故損失，提升高速公路服務水平，高速公路交通安全設施建設越來越受到人們的重視。

我國從20世紀80年代才逐漸開展公路交通安全設施的研究，起步較晚，相關的研究還不成熟，研究主要集中在材料、幾何尺寸、力學性能等基礎領域，對于交通安全設施的服務性能、整體社會效益研究還不太深入。實際進行交通安全設施工程技術評價時，只是應用《公路工程質量檢驗評定標準》中的相關標準對施工質量進行評定，而對于設計的合理性、安全性幾乎不做評判。本文將針對這一問題建立能夠反映交通安全設施特點的、實用全面的綜合指標體系，應用模糊綜合評判法對整個交通安全設施工程進行綜合評價。

1 模糊綜合評判法簡介

模糊數學誕生于1965年，它的創始人是美國自動控制專家L.A.Zadeh。模糊綜合評判作為模糊數學的一種具體應用方法，最早是由我國學者汪培莊提出的［1］。其基本原理是:首先確定被評判對象的因素集和評價(等級)集;然后確定各影響因素的權重和對評價集的隸屬度向量，以構造出模糊評價矩陣;最后把模糊評判矩陣與因素的權向量進行模糊運算并進行歸一化，最終得到模糊綜合評價結果。模糊綜合評判法的特點在于借助了模糊數學的相關概念，應用模糊關系合成原理，將界限不明，不易定量的因素合理定量化，從多個因素對評價等級的隸屬度情況進行綜合評價。

交通安全設施評價中有些指標可以通過測量、試驗等方法得到準確數值，但更多的指標并不是定量的，也不是非此即彼的對立關系，而是亦此亦彼的模糊概念，因此運用模糊綜合評判法進行交通安全設施的評判有一定的理論優勢。

2 模糊綜合評判用于交通安全設施評價

某高速公路全長71.5 km，設計車速采用100 km/h，雙向六車道，路基寬度33.5 m。交通安全設施工程包括:護欄工程、標志工程、標線工程、防眩設施、隔離柵、視覺誘導設施六項主要工程。目前已建成通車。為考查該高速公路的交通安全設施工程的整體技術效果，本文將運用模糊綜合評判法對其進行綜合技術評價。

2.1 確定評價因素集

評價對象的因素集是指對評價對象有影響的各個因素的組合，可用集合 U 表示，設 U={U1，U2，Λ，Ui，Λ，Um}，其中，Ui為該評價對象的第i個評價指標，在本例中即U1=護欄工程，U2=標志工程，…，U6=視覺誘導設施。結合該高速公路交通安全設施工程的實際情況，從深入分析角度出發對上述指標再進行分解，建立二級指標。由一、二級指標構造出一套完整的綜合指標體系(見表1)。

表1 交通安全設施技術評價指標體系

其中:1)護欄防撞性能是指護欄抵抗撞擊、防止車輛越出路外的性能。2)路側安全凈區是指行車方向右側車道外可供失控車輛返回正常行駛線路的區域。3)護欄設置適用率是指護欄防撞等級是否按照設置原則隨填挖高度、構造物等正確設置。4)護欄端頭處理合理性指在護欄起訖點、中央開口帶、匝道三角帶等位置的細部處理情況。5)標志完備性指各類標志系統全面，不缺漏。6)標識信息過載是指標志信息繁冗或設置間距過短致使司乘人員難以全面接受。7)標志信息識讀性是指標志牌面內容的可識別性，主要受字體、反光系數等因素影響。8)標線耐久性是指路面標線在行車、環境等因素作用下可有效使用的時間。9)標線抗滑性是指路面標線表面的光滑程度，一般要求不低于路面抗滑性能。10)防眩設施遮光角是指防眩板寬與板間距比值的反正切值。11)防眩設施高度，對防眩效果有重要影響。12)防眩設施連續性是指防眩設施連續設置不出現間斷。13)隔離柵穩定性是指隔離柵穩固不被推倒破壞的性能。14)隔離柵封閉性是指隔離柵完整封閉，可阻止人畜進入的作用性。15)視覺誘導效果是指輪廓標等設施對司乘人員路線路輪廓線引導的作用。16)反射器附著性指反射器穩固不脫落的性能。

2.2 建立評價集

建立評價集就是列出評判者對評價對象做出的各種評價結果的組合，可以用集合 V 表示，V={v1，v2，Λ，vi，Λ，vn}，其中，vi為第i種評價結果;n為總的評價結果數。為了使評價結果簡單、明確可以建立以評分值為基準的評價集(見表2)。

表2 交通安全設施評價集

針對表1建立的綜合指標體系，并根據各指標的特點，是否可量化等因素建立各指標的評判標準(見表3)。

表3 交通安全設施評判標準

2.3 建立權重集

權重是表征評價因素集中的各個因素對于評價對象相對重要性的重要度量值。在實際應用中可以采用主觀判斷，專家確定等定性方法確定，也可以采用層次分析法等數學方法確定，本文采用層次分析法來確定評價指標的權重。

對于一級指標可建立如下的判斷矩陣:

通過層次分析法運算可以得到第一級指標的權重集A={0.456，0.242，0.112，0.112，0.051，0.027}，二級指標的權重集計算也可以采用相同的方法取得，這里就不再贅述了。經過計算整理得到的指標權重值見表4。

2.4 構造評判矩陣

對因素集中的單個因素做出評判，設因素對評價集vj的隸屬度為 rij，那么第 i個因素的單因素評判集 ri={ri1，ri2，Λ，rin}。對于護欄工程而言，評判集r1={r11，r12，Λ，r15}即表示護欄防撞性能分別被評判為很好、好、一般、差、很差的分布。然后對評價對象的所有因素集的評判集進行合成，就構造出一個總的評判矩陣R。

表5是通過測量、調查、專家評估得到的該高速公路交通安全設施的評判數據表(見表5)。

2.5 模糊綜合評價

得到評判矩陣R后用權重向量A將不同的因素進行綜合，就可以得到被評價對象的模糊綜合評價結果向量B=A*R，*稱為模糊變換，也就是評價對象從總體上對各評價等級的隸屬度。

表4 交通安全設施技術指標權重值

表5 交通安全設施工程評判數據表

例如護欄工程，評判矩陣為:

權重向量 A1=(0.558，0.25，0.096，0.096)，則護欄工程的評價結果向量為:

B1=A1*R1=(0.6，0.247 1，0.118 3，0.034 6，0)。

按照同樣的方法，可以分別計算得到標志工程、標線工程、防眩設施、隔離柵、視覺誘導設施的評價結果向量。

標志工程 B2=(0.5，0.25，0.1，0.11，0.03)。

標線工程 B3=(0.35，0.35，0.125，0.125，0.05)。

防眩設施:B4=(0.828 7，0.132 81，0.035 65，0.002 840)。

隔離柵 B5=(0.35，0.45，0.15，0.05，0.0)。

視覺誘導設施:B6=(0.35，0.45，0.137 5，0.062 5，0.0)。

將所有一級指標的模糊綜合評價集Bi合成即構造出高速公路交通安全設施工程的評判矩陣 R=(B1，B2，B3，B4，B5，B6)T，而且由表3可以得到一級指標的權重向量為:A=(0.456，0.242，0.112，0.112，0.051，0.027)，由此可以得到該高速公路交通安全設施最終的模糊綜合評價結果:

B=A*R=(0.554，0.265，0.107，0.061，0.013)。

也就是說該高速公路交通安全設施工程在技術上有55.4%的評價者認為很好，有26.4%的評價者認為好，有10.7%的評價者認為一般，有6.1%的評價者認為差，有1.3%的評價者認為很差。

使用向量作為最終評價結果對于一些有特定要求的情況仍然顯得復雜，因此為了使評價結果更加清楚明確可以取評價集評分值區間的最大值組成評價向量 D=(100，90，75，60，40)，然后使用數學方法(例如加權平均法)求取評價對象的綜合評價結果，該高速公路的最終評分為91.445，可以看出該高速公路交通安全設施從技術角度而言整體水平還是比較高的。

3 結語

高速公路交通安全設施工程是保證高速公路服務水平和安全行車的重要設施。運用模糊綜合評判法可以解決其指標難以量化的特點，從而展開系統的綜合評價為交通安全設施的設計、施工、運營管理等多個階段提供決策依據。

［1］ 杜 棟，龐慶華.現代綜合評價方法與案例精選［M］.北京:清華大學出版社，2005.

［2］ 王建軍.公路交通安全設施系統設計理論與方法［M］.北京:科學出版社，2008.