城市交通多突發(fā)事件耦合交通影響程度研究

何雅琴 余意

摘 ?要：隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市交通多突發(fā)事件耦合發(fā)生越來越頻繁，多突發(fā)事件下的交通應(yīng)急處置，成為城市交通研究的熱點和難點。分析城市交通多突發(fā)事件耦合對交通的影響程度，從而采取相應(yīng)的交通應(yīng)急對策，具有重要的現(xiàn)實意義。文章在分析交通多突發(fā)事件耦合特性的基礎(chǔ)上，提出了以事件自身特征及事件相互耦合影響為主的多交通突發(fā)事件耦合交通影響程度評價指標(biāo)體系，運用層次分析法計算了各指標(biāo)權(quán)重，采用多級模糊綜合評判法構(gòu)建了交通影響程度評價模型，并利用兩起交通事故耦合進(jìn)行了實例分析，結(jié)果與實際交通運行影響一致，表明文中提出的方法是可行的。

?關(guān)鍵詞：城市交通;多突發(fā)事件;耦合;交通影響程度;模糊綜合評判法

?中圖分類號：U491.3 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： With the acceleration of urbanization process， urban traffic has become more frequent， and traffic emergency disposal under multi-emergency incidents has become the hotspots and difficulties of urban traffic research. Analyze urban traffic multi-emergency coupling to traffic， thus adopting corresponding transportation emergency responses， and has important practical significance. Based on the analysis of the coupling characteristics of traffic multi-emergency events， this paper proposes an evaluation index system for multi-traffic emergency coupling traffic， and uses a hierarchical analysis. The multi-stage fuzzy comprehensive evaluation method constructed the degree of transportation impact assessment model， and used two traffic accident coupling case analysis， the results were consistent with the actual traffic operation， indicating that the method proposed in the article is feasible.

Key words： urban traffic; multiple emergencies; coupling; traffic impact degree; fuzzy comprehensive evaluation method

0 ?引 ?言

交通突發(fā)事件是指任何偶發(fā)性的、隨機的能引起道路通行能力減少或需求增加的非正常事件。包括交通事故、車輛拋錨、緊急占用道路或車輛維修、貨物傾覆等[1]。隨著社會的發(fā)展及人們生活水平的提高，汽車保有量增長迅速，與此同時，也帶來了城市交通事件的頻繁發(fā)生。由于交通事件的性質(zhì)、規(guī)模的影響可能導(dǎo)致并發(fā)、衍生多個交通事件，并相互作用，相互影響，使事件的影響和后果更加嚴(yán)重，即多突發(fā)事件的耦合作用。多交通突發(fā)事件耦合一旦發(fā)生，對交通系統(tǒng)的破壞程度比單一事件的發(fā)生造成的后果嚴(yán)重得多，極有可能造成交通中斷甚至癱瘓。因此，對多交通突發(fā)事件耦合所造成的影響進(jìn)行分析和研究，以便及時采取相應(yīng)的交通應(yīng)急對策，具有重要的理論意義和現(xiàn)實價值。

目前，國內(nèi)外在針對城市交通多突發(fā)事件耦合下的交通影響程度研究較少，國外主要的研究方向為突發(fā)事件對交通系統(tǒng)的影響，如：瑞典的K Berdica等[2]研究了自然災(zāi)害情況下公路網(wǎng)的脆弱性和風(fēng)險評估，為風(fēng)險和災(zāi)害情況下的城市交通系統(tǒng)規(guī)劃研究奠定理論基礎(chǔ)。M Baykal-Gürsoy[3]在分析交通事件對道路交通流的影響的基礎(chǔ)上，建立了M/M/C排隊模型，該模型用來描述道路交通事件影響下的交通流的運行狀況，但是由于突發(fā)事件往往難以預(yù)測，所以得到實測的排隊及延誤數(shù)據(jù)難度較大。因此，模型的有效性還有待進(jìn)一步驗證。而國內(nèi)學(xué)者在耦合機理、城市多突發(fā)事件耦合交通預(yù)警以及應(yīng)急等級評價方面有較多研究。遲菲[4]研究了突發(fā)事件耦合的內(nèi)涵，根據(jù)多突發(fā)事件耦合的分類原則，分析了多突發(fā)事件耦合類型和耦合機理。滕佳穎[5]對點源事故耦合的理論和交通影響形式進(jìn)行分析，建立了點源事故耦合下的城市交通預(yù)警評價指標(biāo)體系，給出各個指標(biāo)的警情級別和閾值范圍，可為點源事故耦合下的城市交通預(yù)警工作提供理論基礎(chǔ)和實踐依據(jù)。羅勇剛[6]研究了城市多突發(fā)事件耦合的種類、耦合方式，分析多突發(fā)事件耦合時的一般特性，并利用Vissim仿真軟件研究了突發(fā)事件耦合交通特征，仿真結(jié)果表明多突發(fā)事件耦合時對路網(wǎng)可達(dá)性的影響程度遠(yuǎn)大于單一突發(fā)事件對路網(wǎng)影響程度的簡單加和。何雅琴[7]以火災(zāi)、危險品泄露、爆炸、交通事故等涉及到交通系統(tǒng)的事故災(zāi)難為研究對象，分析了多突發(fā)事件耦合特性，提出不同多突發(fā)事件類型耦合的城市交通應(yīng)急響應(yīng)級別評價指標(biāo)體系，建立各個指標(biāo)閾值標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建交通應(yīng)急等級評價模型，為交通管理部門在處置多突發(fā)事件耦合時提供一定的決策指導(dǎo)。

?綜上所述，國內(nèi)外在突發(fā)事件對交通系統(tǒng)的影響、耦合機理、多突發(fā)事件耦合下的交通預(yù)警及應(yīng)急等級評價等方面取得了一定的成果，但是針對城市道路下多突發(fā)交通事件耦合下的交通影響程度的研究較少。因此，基于多突發(fā)交通事件耦合特征，對事件耦合下的交通影響程度進(jìn)行分析，可以為交通管理部門制定及時有效的交通應(yīng)急對策提供一定的決策支持。

1 ?城市交通多突發(fā)事件耦合特性分析

1.1 ?多突發(fā)交通事件耦合定義

耦合，常用于控制論中，是指兩個或兩個以上的電路元件或電網(wǎng)絡(luò)的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響，并通過相互作用從一側(cè)向另一側(cè)傳輸能量的現(xiàn)象;概括的說耦合就是指兩個或兩個以上不同事物之間相互影響、相互作用的現(xiàn)象。

?城市交通突發(fā)事件，又稱交通意外事件，是指直接或間接對城市交通產(chǎn)生不利影響，造成城市道路交通系統(tǒng)紊亂或失控的各類突發(fā)事件[8]。交通突發(fā)事件包含起源于道路領(lǐng)域內(nèi)的道路交通事故、道路交通設(shè)施的突然損壞或坍塌等;也包括在道路領(lǐng)域外會給城市交通帶來不利影響的事件，如會導(dǎo)致路網(wǎng)交通流短時異常的大型活動等。

?多交通事件耦合是指兩個或兩個以上突發(fā)交通事件同時發(fā)生，或者在極短時間內(nèi)由一個事件衍生出多個災(zāi)害事件，并相互作用，相互影響，使事件變得更加嚴(yán)重。

1.2 ?多交通事件耦合交通影響分析

?城市道路上一旦發(fā)生交通事件，由于事件占道導(dǎo)致事故所在地點的道路通行能力降低，形成一個虛擬瓶頸，后續(xù)到達(dá)的車流會出現(xiàn)減速或停車排隊，若在其交通影響范圍和影響時間內(nèi)又發(fā)生一起交通事件，兩起交通事件相互作用，相互影響，可能會進(jìn)一步加劇交通影響后果。若持續(xù)時間延長或影響范圍擴(kuò)大，甚至排隊車輛會向四周蔓延從而影響整個周邊路網(wǎng)的交通運行，造成大面積的交通中斷。

?如圖1所示，當(dāng)事件A發(fā)生后，由于事件會占用車道，使A點形成一個虛擬瓶頸，當(dāng)?shù)竭_(dá)的交通量大于剩余通行能力時，車輛會出現(xiàn)排隊，并向上游延伸。在排隊還未消散時，在事件A上游又發(fā)生一起交通事件B，B處也會形成一個新的瓶頸。B點上游車輛減速或排隊通過B點后，如果A點的剩余通行能力小于通過B點的交通量（即B點剩余通行能力），車輛會在A點處二次排隊，會進(jìn)一步加劇上游車輛擁擠狀況，影響排隊消散時間。反過來，如果A點的剩余通行能力大于通過B點的交通量（即B點剩余通行能力），則表明A點輸入交通量小于輸出通行能力，則有利于A點的排隊消散。但從整體影響上看，上游車輛經(jīng)過兩個瓶頸點，仍然會受到較大的影響。

除了兩起事件會相互影響以外，兩起事件本身的事件特征，如發(fā)生時間、位置、占道情況、嚴(yán)重程度等也會對交通影響程度造成不同的影響，如有人員傷亡，或車輛起火需要應(yīng)急救援的事件比車輛輕微擦碰、能快速駛離現(xiàn)場的交通事故對交通的影響要大些;高峰期間比平峰期間發(fā)生的事故對交通的影響也大些。

?另外，外部環(huán)境，如天氣、路面狀態(tài)、道路條件、交通管理條件等也會對交通影響程度造成一定的影響。

2 ?城市交通多突發(fā)事件耦合交通影響程度判定模型

2.1 ?評價等級

參考《城市突發(fā)公共事件交通應(yīng)急預(yù)案》[1]中將交通應(yīng)急等級分成四個等級，本文將交通影響程度級別也分為四級：一級（特別重大）、二級（重大）、三級（較大）、四級（一般）。

2.2 ?評價指標(biāo)體系

?評價指標(biāo)是能準(zhǔn)確判定突發(fā)事故交通影響程度的基礎(chǔ)，交通影響程度判定的指標(biāo)應(yīng)該能反映影響交通影響程度的各種因素。選取的指標(biāo)恰當(dāng)與否，對最終的評價結(jié)果會有影響。指標(biāo)個數(shù)太多，可能使指標(biāo)之間信息重復(fù)，相互干擾;若評價指標(biāo)個數(shù)太少，可能導(dǎo)致信息覆蓋不全，帶有片面性，也會影響評價結(jié)果。因此，在建立多突發(fā)事故交通影響程度綜合評價指標(biāo)體系時，遵循綜合性、簡潔性、明確性、獨立性、可行性原則[9]。

?在查閱相關(guān)文獻(xiàn)、資料，咨詢專家，并根據(jù)上一章節(jié)多交通事件耦合特性分析基礎(chǔ)上，構(gòu)建了評價指標(biāo)體系，如圖2所示。

采用成對比較法及1～9比例標(biāo)度法，構(gòu)造同一層每個要素對上一層指標(biāo)的成對比較判斷矩陣，求出最大特征根對應(yīng)的特征向量，將特征向量歸一化則為各指標(biāo)的權(quán)重。由于專家打分過程中，主要依靠自身經(jīng)驗給出比較判斷，可能產(chǎn)生判斷的不一致。為了保證應(yīng)用層次分析得到正確合理的結(jié)果，還需要利用矩陣的最大特征根λ來進(jìn)行判斷矩陣的一致性檢驗。

2.3 ?單因素模糊評價

?在構(gòu)建評價指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，選擇模糊綜合評判法來構(gòu)建城市交通多突發(fā)事件耦合下的交通影響程度評價模型。

這樣m個因素的評價集就構(gòu)造出一個總的評價矩陣R。

隸屬度函數(shù)是模糊評價里面一個重要內(nèi)容，模糊評價結(jié)果準(zhǔn)確與否關(guān)鍵之一就是正確構(gòu)造隸屬度函數(shù)。一般來說，主觀或定性的指標(biāo)都具有一定程度的模糊性，可以采用等級比重法。用等級比重確定隸屬度矩陣的方法，可以滿足模糊綜合評判的要求。

?通過閱讀文獻(xiàn)、資料[10-11]，給出指標(biāo)體系中各個指標(biāo)的分級和閾值標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。還需在實踐中根據(jù)實際情況和專家的意見不斷完善。

對各個評價指標(biāo)進(jìn)行具體閾值分析，得到交通多突發(fā)事件耦合下評價指標(biāo)的分級閾值標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)評價過程中各指標(biāo)隸屬度的確定提供依據(jù)。

2.4 ?多級模糊綜合評判

本文所建立的指標(biāo)體系分為四級，故本模型應(yīng)采用四級模糊綜合評判法進(jìn)行評判。根據(jù)式（1），將所有的單因素評判矩陣聯(lián)合起來，就可以得到U的模糊綜合評判矩陣：

2.5 ?結(jié)果分析

?根據(jù)最大隸屬度原則，選出四級評判向量中最大的一個，得出評價等級。

3 ?案例分析

3.1 ?案例介紹

2014年12月16日下午17：13分，天氣晴，在距離前進(jìn)路（單向三車道）/前進(jìn)一路京漢大道出口135m處，發(fā)生一起交通事故，車輛行駛方向為從南到北，事故類型為兩車相撞，沒有人員傷亡，占用1個車道，持續(xù)時間到18：42分。2014年12月16日下午18：13分，在距離民主一街（單向雙車道）/前進(jìn)一路十字路口35m處發(fā)生一起交通事故，車輛行駛方向為從西往東，事故類型為兩車相撞，沒有人員傷亡，占用1個車道，持續(xù)時間到18：55分。兩起事故的直線距離為337m，實際距離387m，具體交通位置如圖3所示。

3.2 ?級別判定

3.2.1 ?指標(biāo)權(quán)重計算

應(yīng)用基于Matlab的AHP法計算程序[12]，在得到專家給出的各個指標(biāo)的判斷矩陣后，輸入到AHP法計算程序中，最后得出交通影響程度各評價指標(biāo)的相對權(quán)重結(jié)果如下：

（1）第四級指標(biāo)權(quán)重

?（4）4級評價

最后通過計算得出多突發(fā)事件耦合下交通影響程度評價向量為A=0.0096，0.3462，0.3800，0.2560。

3.2.3 ?級別評定

?根據(jù)最大隸屬度原則，可知該兩起交通事故耦合造成的交通影響等級為三級，與實際交通運行一致。

4 ?結(jié)束語

本文在分析兩起交通突發(fā)事件耦合交通影響特性的基礎(chǔ)上，提出了交通多突發(fā)事件耦合交通影響等級評價指標(biāo)體系，利用層次分析法和模糊綜合評判，構(gòu)建了交通多突發(fā)事件耦合下的交通影響程度四級評價模型。由于專家調(diào)查結(jié)果和搜集到的建議不是很全面，提出的評價指標(biāo)體系還需要進(jìn)一步的調(diào)研和驗證。另外，本文構(gòu)建的評價指標(biāo)體系主要是基于兩起交通事件分析，對于兩起以上交通事件耦合的交通影響還有待進(jìn)一步的研究。

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