基于模糊層次分析法的某高速公路事故多發(fā)路段安全性綜合評價

張 鵬

(濟南市公路管理局，山東 濟南 250101)

1 關(guān)于高速公路事故多發(fā)路段的安全性綜合評價

在進入21世紀(jì)以后，我國高速公路體系建設(shè)快速，其里程數(shù)已經(jīng)達到全球第二，僅次于美國。高速公路的快速建設(shè)發(fā)展也同時帶來了其它諸多問題，例如高速公路的交通安全水平問題，必須對其采取安全性綜合評價，尤其是要維護好某些事故多發(fā)路段的安全防護，分析其可能引發(fā)道路交通事故的諸多安全隱患因素，并予以針對性有效改善，提出高速公路的安全評價技術(shù)體系。總體來講，安全性綜合評價方法對于高速公路的安全運維改善還是非常到位的，它對于交通事故問題的評價更加客觀和全面，所以其方法應(yīng)用范圍已經(jīng)相當(dāng)之廣。

安全性綜合評價的方法類型非常多變，它主要針對不同評價項目對象而進行調(diào)整，例如比較常見的安全性綜合評價方法就包括了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊數(shù)學(xué)法、灰色理論法以及層次分析法等等。這些方法在高速公路事故多發(fā)路段安全性評價方面都會有所應(yīng)用，而其中模糊數(shù)學(xué)法應(yīng)用最多，它被定義為模糊層次分析法，主要是用于有效處理高速公路事故多發(fā)路段的某些安全性問題，優(yōu)化提出安全性評價因子，對模糊隨機性問題進行深度研討。在該方法中也融入了大量的層次分析理論，它將大量分析指標(biāo)按照性質(zhì)與重要性進行多層次劃分，它所構(gòu)建的是一個可靠度相對較高的多層次綜合評價系統(tǒng)，最終形成了一套模糊層次分析理論。該理論功能表現(xiàn)豐富突出，可對高速公路事故多發(fā)路段的安全性進行科學(xué)合理評價。

2 高速公路事故多發(fā)路段的安全性綜合評價案例分析

某S高速公路在施工工程建設(shè)過程中融入了基于模糊分層理論的安全性綜合評價技術(shù)理論，主要對事故多發(fā)路段的安全性問題進行評估。該高速公路作為省內(nèi)東西交通的大動脈、主要線路，它也是國家高速公路中的主干線組成部分。基于評價指標(biāo)與數(shù)量特性內(nèi)容分析，對S高速公路采用到了二級模糊綜合評價方法，深度確定S高速公路的各項指標(biāo)權(quán)重，并進行模糊數(shù)學(xué)層次深度分析。

2.1 初步構(gòu)建模糊層次分析評價指標(biāo)結(jié)構(gòu)模型

針對S高速公路事故多發(fā)路段初步構(gòu)建模糊層次分析評價指標(biāo)結(jié)構(gòu)模型，它其中就應(yīng)該包含了目標(biāo)層、準(zhǔn)則層以及指標(biāo)層，它表示評價目的、標(biāo)準(zhǔn)與評價指標(biāo)運用到位。具體來講，可將S高速公路事故多發(fā)路段安全水平定性在目標(biāo)層層面，針對其其公路的實際狀況、交通事故安全標(biāo)準(zhǔn)、路面使用性能、安全防護設(shè)備設(shè)施等等建立準(zhǔn)則層。再參考準(zhǔn)則層特點來確定準(zhǔn)則層下屬內(nèi)容，明確包括交通流、道路線形以及坡度等等在內(nèi)的20個評價指標(biāo)。另外，基于評價結(jié)果建立評價集合V，其中包括了V1、V2、V3、V4四大評價等級，分別表示了安全、相對安全、一般安全以及不安全。

2.2 明確模糊層次分析法權(quán)重向量

基于模糊數(shù)學(xué)模型與層次分析法建立綜合分析方法，對評價對象的定性與定量內(nèi)容進行綜合分析評價，最終提出決策，它主要將復(fù)雜問題全面分解，基于不同層次與影響因素進行全面考量，優(yōu)化影響結(jié)果。在不同因素比較與計算過程中，就了解了不同因素之間的權(quán)重問題，結(jié)合S高速公路的限制速度調(diào)整與運營狀況因素進行綜合分析評定，最終明確建立模糊層次分析法背景下的不同因素權(quán)重分配解讀體系。在明確模糊層次分析法權(quán)重向量過程中要做好以下三點工作。

首先就是要構(gòu)建一套比較標(biāo)度。基于同層次中的不同元素影響程度不同進行差異化分析，調(diào)整定量分析內(nèi)容，了解上層元素的有效影響程度，進而構(gòu)造出一套完整的比較標(biāo)度內(nèi)容，對層次分析法中的比較標(biāo)度內(nèi)容進行判斷與展示，了解判斷矩陣標(biāo)度與相關(guān)內(nèi)涵。首先是標(biāo)度1，它代表了元素ui和uj是同樣重要的；其次是標(biāo)度2、4、6、8，它代表了相鄰判斷中值內(nèi)容；再次是標(biāo)度3，它代表了元素ui相比uj稍微重要；第四是標(biāo)度5，它代表了元素ui比uj明顯重要；第五是標(biāo)度7，它代表了元素ui比uj強烈重要；第五是標(biāo)度9，它代表了元素ui比uj極端重要。另外還有倒數(shù)表示，它代表了ui和uj兩大元素要進行反向比較，得出另一層面的眾多結(jié)果。

其次要構(gòu)建判斷矩陣。判斷矩陣中是包含了各種要素標(biāo)度的，針對S高速公路的事故多發(fā)路段進行討論分析，明確其設(shè)計單位與運營管理單位，并同時構(gòu)建包含了路政、交通大隊以及其它各單位的專家咨詢體系，主要對咨詢結(jié)果進行整理分析，最終構(gòu)建一級指標(biāo)判斷矩陣，明確矩陣標(biāo)準(zhǔn)。

最后要計算矩陣標(biāo)準(zhǔn)中不同指標(biāo)的重要性程度并進行排序。這里要圍繞判斷矩陣P進行分析，求解矩陣P最大特征值與對應(yīng)特征向量值。計算過程中采用到了Matlab工具對兩大特征向量值標(biāo)準(zhǔn)進行計算，主要是計算出W特征向量的具體標(biāo)準(zhǔn)如下。

W=λmax(W1、W2、W3、W4)

然后展開一致性檢驗活動，主要檢驗矩陣P中不同指標(biāo)因素權(quán)重，分析其指標(biāo)合理性，提出檢驗公式如下。

CR=CI/RI

在上述檢驗公式中CR代表了判斷矩陣P的隨機一致性比率，CI代表了判斷矩陣中的一致性指標(biāo)，RI代表了判斷矩陣的評價隨機一致性指標(biāo)。由該公式可判斷分析矩陣評價隨機一致性指標(biāo)并分析取值內(nèi)容，在滿足一致性條件基礎(chǔ)之上建立不同因素之間權(quán)重并保證權(quán)重指標(biāo)分配絕對合理。在結(jié)合上述公式，代入數(shù)值后分析可判斷矩陣P的隨機一致性比率應(yīng)該在0.10以內(nèi)，基本滿足一致性要求，它表示不同因素權(quán)重分配是合理的。

2.3 建立項目模糊綜合評價體系

最后要針對S高速公路事故多發(fā)路段建立一套完整的項目模糊綜合評價體系，明確目標(biāo)層綜合評價矩陣，對矩陣中的某些準(zhǔn)則層元素權(quán)重進行分析調(diào)整。這里可考慮采用到M模糊算子，實施模糊變換計算過程，建立一套專屬的項目模糊綜合評價結(jié)果體系，分析綜合評價結(jié)果向量B，其中主要按照安全、相對安全、一般安全、不安全等級進行分級評價，明確最大隸屬度基本原則，最終將S高速公路定性為安全等級，可正常實施交通運營。

3 總 結(jié)

在合理運用模糊數(shù)學(xué)理論配合層次分析法對高速公路事故多發(fā)路段進行安全性綜合評價過程中，需要最大限度確保評價結(jié)果客觀、真實、到位，結(jié)合現(xiàn)場檢測、專家咨詢、數(shù)學(xué)模型構(gòu)建等等對事故多發(fā)路段運營安全性內(nèi)容進行全方位綜合評價，最終確立評價等級，凸顯評價結(jié)果科學(xué)理性，提高高速公路路段安全系數(shù)。