基于AHP的山區公路彎道安全評價

朱旺 余彪 張磊剛 夏號杰

摘 要：彎道是事故多發高地，本文綜合分析文獻資料后確定了影響彎道行車安全的六個主要因素，采用層次分析法建立遞階層次結構、構造判斷矩陣和一致性檢驗，并結合廣義目標函數的數學模型對彎道的行車風險進行等級劃分。以某事故頻發彎道路段為例進行評價，評價的結果表明該彎道是一個中度危險路段。

關鍵詞：彎道安全;影響因素;層次分析;等級劃分

中圖分類號：U492.8 文獻標識碼：A

0 引言

我國國家面積寬廣，地形復雜，山地的地形面積約占我國總面積三分之一。山區道路彎道半徑普遍偏小、道路較窄、坡度較大、視距差等不良因素的作用下引發的交通事故不勝枚舉。

本文選取了彎道處視距、車速、交通量、道路線形、居民和交叉口這六個影響因素，采用層次分析法分析各因素間的相互作用并確定各因素的權重，為建立山區公路彎道安全評價體系，將山區公路彎道行車風險劃分為四個等級。

1 彎道行車安全影響因素分析

分析文獻[1-4]的下面6方面的主要影響因素。

（1）視距。山區道路蜿蜒曲折，多半徑較小的彎道，故而視距不足的彎道多。駕駛員受視距影響，在車輛行駛時容易遇見突發情況而來不及反應和操作不當導致交通事故的發生。

（2）車速。車速過快導致駕駛員對車外情況的判讀和感知能力降低，留給駕駛員的反應時間變短，汽車的制動距離加大，遇到前方障礙物來不及做出反應進行有效的避讓。

（3）交通量。交通流飽和度和交通量直接相關，影響交通事故的頻率和嚴重程度，當交通流飽和度在0.2～0.5之間時較容易發生交通事故。

（4）道路線形。山區地形高低起伏，縱斷面線形設計多接近極限指標，造成山區道路多長陡下坡，使得駕駛員在行駛時心理負擔重，對安全行車極為不利。

（5）居民。山區道路沒有人行道，車輛和行人共用一條道路，混合共用的情況會增加交通事故的發生。汽車除了避讓來車外，還得注意避讓道路上的行人，加大駕駛員的心理負擔。

（6）交叉口。一些彎道處，視野盲區出現的交叉口，駕駛員對交叉口突然出現的車輛或行人會感到措手不及，操作不當以至于發生事故。

2 山區公路彎道安全評價

2.1 層次分析法概述

層次分析法將問題分解為各種因素，按因素間關聯及隸屬關系聚類，建立遞階層次結構;定量表示各層因素的相對重要性，建立判斷矩陣;計算各層因素相對重要性的權值。

2.2 建立遞階層次結構

目標層A為山區公路彎道安全評價，制約因素層B為安全評價的影響因素。建立山區公路彎道安全評價層次結構模型圖（圖1）。

2.3 構造判斷矩陣

遞階層次結構建立后，采用1～9的標度值對重要性程度賦值，據此構造判斷矩陣。各因素兩兩比較。確定的A-B判斷矩陣為：

2.4 權重的計算

對制約因素層B中各影響因素的權重進行計算并檢驗其一致性：

本文將層次分析法的計算過程編寫好程序在MATLAB運行，輸入判斷矩陣A-B得出各制約因素的權重和一致性檢驗的結果。A-B判斷矩陣的一致性指標如下：

C.I.=0.017 4<0.1，C.R.=0.013 8<0.1

由于C.I.和C.R.這兩個指標都小于0.1，A-B判斷矩陣具有良好的一致性。權重計算結果表明，在山區公路彎道安全評價中，B1、B2、B3、B4、B5、B6所占的理論權重依次為：0.403 9、0.169 7、0.076 1、0.257 5、0.046 4、0.046 4。

2.5 山區公路彎道安全評價

2.5.1 數學模型和評價標準的建立

（1）安全性評價數學模型。山區公路彎道安全評價的影響因素具備層次性，構造一個廣義目標函數把山區公路彎道安全評價這個目標中下面各個制約因素有機地結合在一起進行綜合評價，構造的數學模型為：

則層次分析綜合評價的數學模型為：

式中：Y為彎道行車危險的總分;i為制約因素層第i個影響因素（i=1，2，…，n;n為制約因素層個數，n=6）;Yi為制約因素層第i個影響因素所得的總分;Xi0為制約因素層第i個影響因素的權重;Xi0s為制約因素層第i個影響因素的實際貢獻權重。

（2）危險等級劃分。根據相關資料[5]，本文采用百分制來對山區公路彎道安全性進行等級的劃分。評價等級標準如下：90～100為重度危險，75～90為中度危險，60～75為一般危險，小于60為可接受危險。

2.5.2 權重的確定

根據計算出的制約因素層影響因素對目標層的理論權重，結合事故頻發彎道的各項影響因素的實際貢獻權重Xi0s。各項影響因素的實際貢獻權重取值如下：X10s=0.9，X20s=1.0，X30s=0.8，X40s=1.0，X50s=0.1，X60s=0.5。

2.5.3 評價結果與分析

計算得B1=36.351，B2=16.97，B3=6.088，B4=25.75，B5=

0.464，B6=2.32。根據危險等級劃分標準判斷，該彎道是一個中度危險的區域，該評價結果基本符合實際情況，該方法有效。

3 結語

本文以某事故頻發彎道為例，分析確定影響彎道安全的因素，運用層次分析法建立先遞階層次結構并計算制約因素層的理論權重，然后結合調研和資料確定各制約因素的實際貢獻權重，最后結合所構造的廣義目標函數計算出評價結果，綜合評價了彎道的安全性。

參考文獻：

[1]劉強，肖盛燮，梁爽.彎道誘發道路交通安全事故分析[J].西部交通科技，2014，9（02）：60-64.

[2]饒睿.南京市國省道公路交通安全影響因素及其改善對策研究[D].東南大學，2017.

[3]李淑慶，彭囿朗.基于道路安全保障度的山區公路交通事故機理研究[J].公路，2016，61（02）：154-161.

[4]王芳，郭艷，劉洪啟，等.山區等級公路事故成因及對策分析[J].公路，2011，56（11）：126-129.

[5]趙小敏，曹麗文，王勇，等.基于層次分析法的坦塘垃圾填埋場適宜性評價[J].環境工程學報，2012，6（06）：2061-2066.