基于AHP 的區域路網指路標志系統現狀評價研究

周月明

（廣州市交通設計研究院有限公司，廣東 廣州511430）

1 研究方法

《道路交通標志和標線》（GB5768-2009）（以下簡稱《國標GB5768》）在進行不斷的更新，2013 年廣州對《廣州市道路交通指路標志系統設計技術指引》（以下簡稱《地方指引》修訂版）進行了修訂，廣州也一直致力于指路標志系統優化升級研究，并啟動了道路指路標志深化調查及優化改善方案專題研究。

關于國內外指路標志評價的研究僅著眼于路網，且其指標也不能全面、細致地反映指路標志的具體情況。 本文以保證指路信息正確、連續、無干擾為核心，建立了路網、道路兩級指標體系模型，借助于層次分析法（AHP 法），對區域路網指路標志系統現狀進行評價研究。

AHP 法應用廣泛，可用于工程、工業、管理、商業等各行業，如袁黎等人借助于AHP 法對公路路側景觀綠化水平進行的評價研究[1]；樓振凱等人借助于模糊層次分析法對配送中心選址進行的評價研究[2]；胡萬欣等人借助于IAHP 法對低碳綠色高速公路應用程度進行的評估研究[3]；汪立夏等人借助于AHP 法與灰色理論對高校思政教育實效性進行的評價研究[4]；但用在指路標志系統評價上的研究還不太多見。

本文借助于AHP 法，分別給路網、道路兩級指標相應權重，最后分別得到路網級和道路級評分和評價，給指路標志管理提供理論依據[5]。

2 前期調研

本文選取廣州市黃埔區作為研究區域，先對區內指路標志的分布、位置、類型、支撐形式等進行現場普查取證，收集各方面的數據。同時對指路標志系統的現狀情況以圖表形式一一列出，對各種影響因素進行詳細說明。然后從規范性、連續性、統一性、信息傳遞的有效性等方面進行分析。黃埔區路網縱向主干道路有茅崗路、豐樂路、石化路、廣澳高速等；橫向有港前路、黃埔東路、大沙東路、護林路、廣園東快速路、廣深沿江高速等。

3 建立指標模型體系評價項

3.1 存在的主要問題

根據前期對黃埔區路網指路標志系統調查、數據分析，指路標志系統容易存在如下問題。

1） 指路標志容易被樹木、廣告牌、管線等外部環境遮擋，如圖1 所示。 指路標志的支撐架常被懸掛著非指路標志，如廣告牌、不具有公益性的地名標志。設置的位置不合理，指路標志L 桿的懸臂長度不合適等情況， 而難以保證在正常駕駛狀態下，對指路標志信息的認讀。

2） 指路標志的牌面設計不滿足相關規范要求，如規格、布置、字體、形狀、顏色、箭頭符號、方向標符號等，如圖2 所示。

3） 箭頭方向的使用不正確，《國標GB5768》規定箭頭符號只能采用六個方向指示， 如圖3所示。 a，b，c，d，e 分別代表為向右，斜向右（或右側出口），前進，斜向左（或左側出口），向左等方向。 f 代表正行駛在當前車道的前方到達的目的地信息[6-8]。

4） 方向標的使用不正確，方向標中箭頭所指方向應為車輛的目的方向，如果車輛由東往西行，箭頭上方應該是標寫“西”，如圖4 所示；由北向南行，箭頭上方應該標寫“南”。

圖1 被遮擋的指路標志Fig.1 An obscured guidance sign

圖2 規范和不規范的指路標志Fig.2 A standard and a nonstandard guidance sign

圖3 指路標志的指示方向Fig.3 The direction of guidance sign

圖4 方向標的示例Fig.4 An example of a directional marker

5） 具有一定規模的交叉路口指路標志的部分缺失。 指路標志的信息量容易超載，信息量增多，視認性就會降低，一旦信息量超過6 個，指路標志的視認性會急劇下降[9]。 不滿足《地方指引》修訂版對指路標志版面中嵌套其它標志的要求。不滿足《國標GB5768》關于指路標志所指方向的信息與本交叉口關聯、有序的要求。 對應著地點距離由近到遠的順序，指路標志中目的地信息不是由上至下或由左至右的排序來布置信息。兩相鄰交叉路口指路標志信息的不連續、突然中斷。 《地方指引》修訂版規定指路標志系統傳遞的信息應按“同層為主”的原則分類選用，即道路指路標志的信息選取應與該道路本身等級相適應。

當然上述黃埔區路網指路標志系統所存在的問題，不僅限于黃埔區存在，而是國內或省內指路標志系統普遍存在的問題。

3.2 建立指標模型體系評價項

對指路標志系統存在的上述問題進行歸納總結后，并做進一步定義來作為指標模型體系方案層的評價項，含指路標志無遮擋率（A1）、指路標志信息無干擾率（A2）、指路標志設置位置合理率（A3）、指路標志規范符合率（A4）、路口指路標志覆蓋率（A5）、指路標志指引信息未過載率（A6）、指路標志嵌套使用正確率（A7）、指路標志指引信息正確率（A8）、指路標志指引信息無漏標率（A9）、指路標志指示信息分級比例（A10）等共計10個小評價項。

將道路指路標志指示信息的道路等級、服務功能、重要程度等因素將路網指路標志的指示信息分成A，B，C 三個層次。 其中A 類指示信息包括高速公路，封閉式快速路，國道；B 類指示信息包括非封閉式快速路和主干道，省道；C 類指示信息包括區域次干路，支路等。 定義路網級信息分級比例為路網中指示A，B，C 三個層次的方向性標識數量分別占該路網中方向性標識總量的比例。 MA，MB，MC分別為路網中A 層，B 層，C層信息的比例。 LA，LB，LC分別是快速路，城市主干道，城市次干道各占路網比例。

4 評價方法選取

對于管理者而言，面對所有指路標志的維護管理，既要考慮技術問題，又要考慮經濟、政策問題，牽涉量大，影響因素多，如何才能夠讓維護管理的決策更理性、更有序，是一個難點問題。

目前，對于多目標、多準則的綜合評價方法，主要有模糊綜合評價法、人工神經網絡法及AHP 法。 模糊綜合評價法是基于模糊數學的總體綜合評標，即根據模糊數學隸屬度理論把定性的評價轉化為定量評價的方法。 在某些情況下，隸屬函數的確定有一定困難，實用性不強。 人工神經網絡法是通過模擬生物神經系統的功能和結構的若干基本特征，利用大量非線性并行處理關系，模擬眾多的人腦神經元，一種預測性數據分析評價方法，對數據處理的能力相當先進，但是神經網絡對初始網絡權重過于敏感。 而AHP 法具有很好的系統性，計算簡單，比較適合于目標值難于定量描述的各種決策問題，對路網指路標志的現狀評價是種非常適用的方法。

5 評價步驟

基于以上原因，本項目借助AHP 理論來對指路標志系統進行評價。 先構建多層次結構模型，然后根據模型構造判斷矩陣，再進行層次單排序及一致性檢驗，最后進行層次總排序及一致性檢驗。

5.1 構建評價層次結構模型

根據前期對區域路網指路標志系統的現場普查取證、分析成果，主要問題集中在指路標志的本身信息存疑、指路標志信息受到外界干擾、指路標志漏設造成的信息中斷這三個方面。 所以層次結構模型就將這三個主要方面作為準則層（P）中的P1（信息選用正確），P2（信息無干擾），P3（信息連續）三項影響因素，將前述中已經定義的指標模型體系評價項作為層次結構模型方案層（Ai，i=1～10），如指路標志無遮擋率（A1），……，指路標志指示信息分級比例（A10）等。 由方案層10 個影響因素小項，準則層的三個大項，再到目標層的指路標志評價影響因素選擇（O）共同構建了指路標志系統評價層次結構模型，如圖5 所示。

圖5 指路標志評價結構模型Fig.5 An evaluation structure model of guidance sign

5.2 構造判斷矩陣

5.2.1 構造成對比較矩陣原理

設某層Xi（i=1～n），即X 層的所有因素有X1，X2，X3，…，Xn，如果要比較X 層相對于上一層目標（或某一個準則）的影響程度，確定在X 層中相對于目標（或某一個準則）所占的比重（即把n 個因素對于上層某一目標的影響程度排序）。 這種比較是兩兩因素之間進行的比較，比較時在數字1～9 的尺度區間取值，一般取整數值，如1，2，3，…，9 都可取，其中取1 代表一個因素和另外一個因素的影響大小是相同的，取3 代表一個因素比另外一個因素影響稍強，取5 代表相比較一個因素影響強，取7 代表一個因素影響明顯強，取9 代表一個因素影響絕對地強，而取值2、4、6、8 則意味著影響介于上述兩個相鄰等級之間。

5.2.2 目標層相對于準則層的重要性排序分析

由于指路標志評價體系的準則層三個影響因素P1，P2，P3處于同等重要的地位， 即重要性排序為：P1=P2=P3。 根據目標層相對于準則層三個影響因素P1，P2，P3的重要性排序分析，建立如下判斷矩陣。

5.2.3 準則層相對于方案層的重要性排序分析

準則層相對于方案層，準則層中的三項影響因素中，對于P1重要性排序為：A8=A7＞A10＞A6＞A9＞A4=A3＞A5＞A2＞A1；對于P2重要性排序為：A1=A2＞A7＞A4＞A3＞A8＞A9＞A6＞A10＞A5；對于P3重要性排序為：A8＞A5=A9＞A10＞A4＞A3＞A6＞A7＞A2＞A1。

根據上述準則層三個影響因素P1，P2，P3相對于方案層影響因素Ai（i=1～10）的重要性排序分析，并對方案層10 個影響因素項之間兩兩之間進行對比，判斷兩者間的強弱對比程度后取的對比值，然后對全部比對成果數據進行統計，并構造判斷矩陣，相對于P1，P2，P3分別構造出如下判斷矩陣。

5.3 層次單排序及一致性檢驗

層次單排序是本層次所有因素相對上一層次而言的重要性進行排序的基礎，它是指根據判斷矩陣計算對于上一層某因素而言本層次與之有聯系因素重要性次序的權值[10]。

對上述每一個判斷矩陣計算最大特征根以及對應計算特征向量，并且可利用一致性指標比率CRi 來做一致性檢驗驗證。若CRi<0.1，一致性檢驗即可通過，特征向量歸一化即為權向量。CR（P1）=0.033 40<0.1，CR（P2）=0.035 45<0.1，CR（P3）=0.032 23<0.1，準則層的P1、P2、P3三項準則的層次單排序一致性檢驗全部通過，如表1 所示。

表1 層次單排序及一致性檢驗結果表Tab.1 Test result of hierarchical single ordering and consistency

5.4 層次總排序及一致性檢驗

根據準則層P1，P2，P3三個影響因素和各層次指標的單排序進行加權平均計算。 經計算，評價指標A1～A10的權重分別是：0.089，0.094，0.06，0.082，0.075，0.065，0.147，0.186，0.099，0.103， 全部權重指標數值合計總值為1。

準則層的P1，P2，P3三項準則的層次總排序一致性檢驗比率CR= 0.033 69<0.1，即準則層的層次總排序一致性檢驗通過，證明每項評價指標權重的分配是合理的科學的，如表2 所示。 最后根據每個評價指標的權重及數值，可分別給出區域路網指路標志系統的單項和綜合分值。

表2 層次總排序及一致性檢驗結果表Tab.2 Test result of hierarchical total ordering and consistency

6 服務水平分級及評價標準

6.1 指路標志系統服務水平分級

為更好的評價指路標志的總體使用情況，將指路標志服務水平分為3 個等級。

6.1.1 基本服務水平

滿足《國標GB5768》和《地方指引》修訂版的基本要求，同時滿足道路達到三級服務水平時，對指路標志的基本要求。 對于熟悉路網結構，有行程規劃的駕駛者能夠相對容易地找到目的地。

6.1.2 中級服務水平

滿足《國標GB5768》和《地方指引》修訂版的要求，同時滿足道路達到二級服務水平時，對指路標志的基本要求。 對路網結構有一定認識，有一定行程規劃的駕駛者能夠容易、便捷地找到目的地。

6.1.3 高級服務水平

滿足《國標GB5768》和《地方指引》修訂版的全部要求，同時滿足道路達到一級服務水平時，對指路標志的基本要求。 所有駕駛者基本上都可以順利找到目的地。

6.2 指路標志系統評價標準

根據道路指路標志系統的評分及其在路網中重要性程度，給出以下評價標準：

分值在80 分以下，指路標志系統的總體情況一般，難以達到基本服務水平，需要馬上進行全面整改；分值在80～85 分，總體情況良好，達到基本服務水平，可以根據資金安排情況逐步整改；分值在85 以上，總體情況好，達到中高級服務水平，可以在資金充裕的情況下，逐步整改，以至于能給駕駛者提供更好更全面的服務水平。

7 評價結果

7.1 路網級總體評價

根據前期對黃埔區路網指路標志系統的現場普查、數據成果分析，構建了評價結構模型，然后借助AHP法，給指標匹配相應的權重。計算出路網級指路標志系統的評分，黃埔區路網級最終得分84.98 分，總體情況評價等級為良好，具有基本服務水平的層次，接近好的等級，可以根據資金安排情況逐步整改，如表3 所示。

7.2 路網級具體評價與建議

首先，雖然黃埔區區域路網指路標志系統的總體情況評價良好，但個別指標的分值卻較低。 如規范符合性指標，該項得分僅有3.558 分，只有44.36%指路標志滿足現行《國標GB5768》和《地方指引》修訂版的要求，而超過一半的指路標志或多或少與規范要求有出入，這也清晰地反映了黃埔區區域路網指路標志系統建設及更新稍有滯后。

其次，存在很多指路標志傳遞信息不清，容易造成駕駛者對信息的誤讀。 這個問題一方面是指路標志本身設置不當引起；另一方面，是廣州市道路命名欠系統、欠規范引起。 如指引信息分級比例得分僅有6.788分，只有66.66%指路標志信息分級比例是合理的；指引信息未過載率得分也僅有5.358 分，全區共有128 處指路標志版面設置的信息量過大。

第三，存在不少指路標志設置的位置欠合理，容易造成駕駛行為誤判斷，該項得分僅有2.940 分。在全區922 處標志中，高達389 處指路標志設置的位置有點問題，還有81 處指路標志L 桿懸臂長度過短的情況。

第四，在分析評價過程中，我們發現現行《國標GB5768》和《地方指引》修訂版的部分界定尚不清晰，造成設計及評價的灰色空間太多，有待完善。

第五，由于駕駛者有效信息是在一個動態過程中獲取，所以指路標志的設置效果不僅與駕駛者行駛速度有關，也與駕駛者在動態中接收信息的能力相關。 故設置指路標志應考慮駕駛者的行為習慣、反應時差、獲取信息能力等因素。 因此，城市支路與城市支路以上的交叉路口應設置指路標志，避免駕駛者信息獲取源的突然中斷；指路標志中信息量不宜過大，避免加大駕駛者獲取有效信息的負擔；目的地信息不能有誤、信息排序應正確，避免駕駛者獲取了不正確的資訊；標志之間的間距不應小于50m，避免相互遮擋干擾；盡量采用不易被遮擋的懸臂式、龍門架式等支撐結構，懸臂式標志應采用合適的懸挑長度；路樹、廣告牌、私設標志、管線等其它設施不應妨礙對指路標志的識別，故需要建立完善的日常巡查、養護機制，及時處理指路標志被遮擋干擾等情況。

表3 黃埔區路網指路標志系統評價表Tab.3 Evaluation of road network guidance sign system of Huangpu

最后，為了方便管理者更細致、更有效的管理，建議盡早建立起一套基于GIS 的指路標志綜合管理系統。

7.3 道路級指路標志評價

同理于上述對路網級評價的原理與過程，也可計算出每條道路指路標志系統的評分及評價，還可對區域路網所有道路的指路標志使用情況進行排序，并可按評分、排名的排序結果，再按緩急輕重分批次對路網中得分較低、排名靠后的道路進行其指路標志系統針對性的改造。

8 結論

結合廣州市黃埔區的實例，本文進行了區域路網指路標志系統現狀調研及評價分析，取得了區域路網各級道路指路標志的詳細數據；全面、詳盡分析了區域路網內每一處指路標志的現狀；建立了能準確反映問題的評價指標體系；綜合、系統地給出了指路標志評價的方法；對路網級指路標志系統給出了綜合評價及建議；對道路級各條道路及每處指路標志給出了細致的評價及建議。 研究成果在指導黃埔區指路標志系統升級改造中進展順利、效果良好。

本文闡述的指路標志系統評價指標體系——AHP 法是一種可行的研究辦法， 研究區域選取可大可小，如一個省級行政區、一個地級行政區、一個城市、一個特殊研究區域（如經濟開發區、某新城、某城市建成區等），可根據使用者的需求去確定研究區域范圍。 且進一步可根據研究成果去確定研究區域內指路標志系統需改造的力度，還能初步預測其改造后的效果。