融合基線模型和TOPSIS 法的駕駛?cè)丝紙鲈u價(jià)*

程元堃 彭艷兵

（1.南京烽火天地通信科技有限公司 南京 210019）（2.南京烽火軟件科技有限公司 南京 210019）

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展和人民生活水平的提高，學(xué)習(xí)駕駛已從謀生手段轉(zhuǎn)變?yōu)樯罴寄埽{駛?cè)艘褟穆殬I(yè)化轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟊娀檫m應(yīng)駕駛?cè)思彼僭鲩L的新形勢，滿足社會對駕照考試的需求，推行租用社會化考場［1］。隨著公安部相關(guān)正式文件的發(fā)布，全國各地公安機(jī)關(guān)交通管理部門組織或引入社會化力量，根據(jù)新要求新建或改建各科目駕駛?cè)丝紙觯沟每紙鼋ㄔO(shè)進(jìn)入社會化的快速發(fā)展時(shí)期。

社會化考場數(shù)量的急速增加伴隨一批考試亂象叢生，當(dāng)前考場現(xiàn)狀主要存在考場建設(shè)不規(guī)范、管理混亂、監(jiān)管不到位、考試作弊等問題。為規(guī)范考場建設(shè)，確保考試質(zhì)量，部局出臺了相關(guān)政策和意見并形成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，一定程度提升了機(jī)動車駕駛?cè)丝紙龅囊?guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化水平。但是兩個(gè)指導(dǎo)性文件及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)機(jī)動車駕駛?cè)丝荚嚕貏e是考場的規(guī)定不夠詳細(xì)，對于交通管理部門而言，無法掌握有效對駕駛?cè)丝紙觯貏e是社會考場的監(jiān)管手段和重點(diǎn)。因此本文提出的融合基線模型和TOPSIS 法的駕駛?cè)丝紙鲈u價(jià)，首先解決了行業(yè)內(nèi)缺乏有效對駕駛?cè)丝紙鼍C合評價(jià)的問題，其次針對構(gòu)建駕駛?cè)丝紙鲈u價(jià)指標(biāo)體系過程中部分指標(biāo)難以定性的問題，通過訓(xùn)練基線的方法［2～3］，實(shí)現(xiàn)了各類指標(biāo)評價(jià)的普適性，最后通過計(jì)算各指標(biāo)相對于基線的偏離程度，能夠定位考場具體在哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常波動行為，與傳統(tǒng)的直接根據(jù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行評價(jià)打分的方法相比具有創(chuàng)新和實(shí)用意義。

本文以廣東省駕駛?cè)丝颇恳豢紙鰹樵u價(jià)對象，將考場綜合評價(jià)結(jié)果應(yīng)用于交通管理部門日常監(jiān)管工作中后獲得了相關(guān)專業(yè)人員的高度認(rèn)可。本文與傳統(tǒng)評價(jià)方法相比有以下優(yōu)勢：一方面，本文評價(jià)方法針對駕駛?cè)丝荚囘@一巨大群體，利用考試產(chǎn)生的海量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)圍繞考場進(jìn)行評價(jià)，得出基于事實(shí)和可行性的結(jié)論，改變了以往管理者分析各種單一維度的數(shù)據(jù)報(bào)表得出結(jié)論的方式，降低了采取人力根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)報(bào)表可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤和不確定性［4，5］，同時(shí)考慮了多指標(biāo)之間相關(guān)性對評價(jià)結(jié)果的影響，有利于管理者從更理性和宏觀層面把握各考場在整個(gè)群體中的相對位置。另一方面，評價(jià)過程中部分指標(biāo)難以定性的問題得到有效解決，使得評價(jià)方法具有普適性。最后，該評價(jià)方法在給出考場綜合評價(jià)得分的同時(shí)，還能夠定位考場具體環(huán)節(jié)的異常行為，從而幫助管理者可以迅速、精確地找到考場問題所在，從監(jiān)管角度而言意義重大。

2 相關(guān)工作

目前主流的評價(jià)方法基本分為3 類：1）基于指標(biāo)加權(quán)的積分法，包括層次分析法（AHP）、專家權(quán)重法等［6～10］，該類方法針對各維度指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)數(shù)值，賦予相應(yīng)的權(quán)重值，其中權(quán)重值一般通過熵值法、專家經(jīng)驗(yàn)等途徑給出，最后將維度統(tǒng)計(jì)數(shù)值進(jìn)行加權(quán)求和，得到最終綜合評價(jià)得分，此方法的缺點(diǎn)在于權(quán)重值的計(jì)算不一定能完全客觀或存在失真的可能；2）基于指標(biāo)均值的扣分法，該類方法基本步驟是首先計(jì)算所有評價(jià)對象各維度指標(biāo)的均值，然后各對象該指標(biāo)值和均值相比較，定義若高出均值定量百分比，則設(shè)定對應(yīng)扣分值，若低于均值，則不扣分，最后將所有維度扣分值加和，用滿分值減去扣分值即得到最終綜合評價(jià)得分；3）基于距離的方法，計(jì)算各評價(jià)對象與最優(yōu)解、最劣解的距離來進(jìn)行排序，若評價(jià)對象最靠近最優(yōu)解的同時(shí)又最遠(yuǎn)離最劣解，則為最好，否則不為最優(yōu)，難題在于如何確定群體中的最優(yōu)解和最劣解，比較典型的算法為TOPSIS［11～17］。而駕駛?cè)丝紙龅脑u價(jià)指標(biāo)體系，如表1 所示，部分指標(biāo)存在難以定性的問題，即成本型和效益型指標(biāo)邊界模糊，導(dǎo)致上述3 類評價(jià)方法均無法適用。

表1 駕駛?cè)丝紙鲈u價(jià)指標(biāo)

以考場職能中的考試合格率指標(biāo)為例，存在考場考試合格率是否越高越好的疑問，主要有以下兩個(gè)原因：一是該考場考生自身生源質(zhì)量較高、考場設(shè)施完備、考試秩序井然有序等，因此考試合格率較高；另一種是存在考試作弊可能性，導(dǎo)致人為提升了該考場的考試合格率。若是第二種情形，則在對該考場進(jìn)行評價(jià)過程中，將考試合格率指標(biāo)越高視為越理想，是不符合設(shè)計(jì)評價(jià)方案初衷的。而本文中提出的融合基線模型和TOPSIS 法的評價(jià)方法，將難以定性的指標(biāo)通過訓(xùn)練基線的方法，從而適用于普遍指標(biāo)的評價(jià)，另外TOPSIS 法的使用也使得該方法具有客觀性和可靠性。該評價(jià)方法解決了評價(jià)指標(biāo)難以定性、需尋找合適的模型、設(shè)定相關(guān)參數(shù)、甚至算法無效的難題。

3 融合基線模型和TOPSIS 法駕駛?cè)丝紙鲈u價(jià)

本文評價(jià)方法的主要步驟如圖1所示。從圖1可以看出，評價(jià)主要分為兩個(gè)子模塊：一是基線模型評價(jià)部分，二是TOPSIS 算法評價(jià)部分。下面分別介紹這兩個(gè)部分的細(xì)節(jié)內(nèi)容。

圖1 駕駛?cè)丝紙鼍C合評價(jià)流程圖

3.1 基線模型評價(jià)

基線模型主要解決部分難以定性指標(biāo)的評價(jià)問題，本文基線模型的訓(xùn)練與評價(jià)主要針對考場職能指標(biāo)中的考試合格率、日均考試人數(shù)、考試平均用時(shí)、考場日均工作時(shí)長、異地考生比例5 個(gè)三級指標(biāo)。以廣東省科目一考場為例，得到基線模型評價(jià)主要步驟如下：

1）選取廣東省科目一考場2019年全年12個(gè)月的考場考試業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，將5 個(gè)三級指標(biāo)分別根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則得到統(tǒng)計(jì)數(shù)值。

由于各指標(biāo)統(tǒng)計(jì)值與考場每個(gè)月考試人數(shù)具有一定關(guān)聯(lián)性，并且伴隨考試人數(shù)的變化，各指標(biāo)統(tǒng)計(jì)值可能出現(xiàn)異常偏差情況，因此提出修正補(bǔ)償因子的概念。

定義1（修正補(bǔ)償因子）為了平衡指標(biāo)值由于底數(shù)（或基數(shù)）大小不同，導(dǎo)致存在異常偏差的情況，提出修正補(bǔ)償因子，表示為

其中，?i為第i 個(gè)考場的修正補(bǔ)償因子，rs_normi為考試人數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化值。

3）計(jì)算考場基線向量Base_Model(i) 。將12個(gè)月份（n=1，2，3，…，12）的各指標(biāo)補(bǔ)償值求和取平均，得到考場基線向量表示為

4）計(jì)算考場當(dāng)月指標(biāo)補(bǔ)償值與基線向量之間的歐式距離，得到該考場當(dāng)月基線模型評價(jià)得分Base_Risk(i)，計(jì)算公式如下：

其中，dx=A1，A2，A3，A4，A5。

3.2 TOPSIS法評價(jià)

駕駛表現(xiàn)指標(biāo)中的規(guī)模人均違法量、責(zé)任事故量兩個(gè)三級指標(biāo)，均為成本型屬性，即數(shù)值越大越不理想，越小越理想，因此可采用TOPSIS算法進(jìn)行評價(jià)得分計(jì)算。TOPSIS 法通常用來處理有限方案中多目標(biāo)、多準(zhǔn)則等問題。該方法是一種逼近于理想點(diǎn)的排序法，通過構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)化矩陣來評價(jià)各指標(biāo)的最優(yōu)解和最劣解，按照與理想化目標(biāo)接近程度高低對每種方案進(jìn)行大小排序，對現(xiàn)有對象進(jìn)行相對優(yōu)劣的評價(jià)。得到TOPSIS評價(jià)主要步驟如下：

1）計(jì)算當(dāng)月廣東省現(xiàn)場違法總量、涉及駕駛?cè)艘约皝碓吹目颇恳豢紙觥⒔荒暌詠韽V東省各科目一考場考試通過人數(shù)，計(jì)算規(guī)模人均違法量，如下：

2）計(jì)算當(dāng)月廣東省事故總量、涉及有責(zé)駕駛?cè)艘约皝碓吹目颇恳豢紙觯?jì)算責(zé)任事故量，如下：

3）設(shè)考場集合P={P1，P2，…，Pm}，每個(gè)考場評價(jià)指標(biāo)集合r={r1，r2}，評價(jià)指標(biāo)rij表示第i個(gè)考場的第j 個(gè)評價(jià)指標(biāo)，其中i∈[1，m]，j∈[1，2]，初始評價(jià)矩陣可以表示為

由于該類評價(jià)指標(biāo)均為成本型屬性，對各評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量綱歸一化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣C=(cij)m×2，表示為

4）計(jì)算各考場指標(biāo)向量到正負(fù)理想解的距離，得到該考場當(dāng)月TOPSIS 評價(jià)得分Topsis_Risk(i)，計(jì)算公式如下：

最終，得到TOPSIS法評價(jià)得分如下：

3.3 駕駛?cè)丝紙鼍C合評價(jià)

在3.1節(jié)和3.2節(jié)中，分別計(jì)算得到了基線模型評價(jià)和TOPSIS評價(jià)得分，分別賦予相應(yīng)權(quán)重值計(jì)算加權(quán)和，得到各考場最終的綜合評價(jià)得分，表示為

其中，w1，w2分別表示賦予兩個(gè)子模塊的權(quán)重值，可根據(jù)關(guān)注側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。綜合評價(jià)得分越高表示該考場存在異常行為的可能性越高，相對更加值得管理者的關(guān)注。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 基本數(shù)據(jù)

本文實(shí)驗(yàn)采用廣東省2019 年科目一考場考試數(shù)據(jù)，某一個(gè)月的廣東省現(xiàn)場交通違法和交通事故數(shù)據(jù)，其包含的相關(guān)內(nèi)容如表2所示。

表2 數(shù)據(jù)集統(tǒng)計(jì)

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)3.1節(jié)計(jì)算得到考場基線向量矩陣：

設(shè)定基線模型評價(jià)和TOPSIS 法評價(jià)兩個(gè)子模塊權(quán)重w1，w2分別為0.8，0.2。根據(jù)第3 節(jié)評價(jià)方法計(jì)算得出的科目一考場綜合評價(jià)得分情況如表3所示。

表3 科目一考場綜合評價(jià)得分

由圖2（a）和圖2（b）可以看出，考場評價(jià)中各指標(biāo)數(shù)值相對于自身基線模型中基線向量的評價(jià)得分與波動大小呈正相關(guān)，即波動越大，基線模型評價(jià)得分越大，該考場當(dāng)月存在異常行為可能性越高。圖2（a）中，No.441516 當(dāng)月數(shù)據(jù)曲線明顯偏離其基線向量曲線，具體分析導(dǎo)致該波動情況是由日均考試人數(shù)A2和考場日均工作時(shí)長A4兩個(gè)指標(biāo)值突增造成的，核實(shí)后發(fā)現(xiàn)該考場當(dāng)月加大了考試預(yù)約指標(biāo)的投放，因此預(yù)約到該考場參加考試的人數(shù)較歷史顯著增多，考場開放的時(shí)間也相應(yīng)得到延長。圖2（b）中兩個(gè)考場當(dāng)月數(shù)據(jù)曲線均基本和其基線向量曲線重合，因此當(dāng)月考試情況保持平穩(wěn)正常。

圖2 不同考場基線偏離程度對比

結(jié)合表3 和圖2 可以看出，由于二級指標(biāo)中考場職能c1：駕駛表現(xiàn)c2兩類指標(biāo)按照0.8：0.2 的比例加權(quán)計(jì)算得到綜合評價(jià)得分，考慮考場職能類指標(biāo)是評價(jià)考場的核心，考場學(xué)員未來一段時(shí)間內(nèi)的駕駛表現(xiàn)作為對考場評價(jià)的補(bǔ)充。 對比No.4420081 和No.440109 兩個(gè)考場綜合評價(jià)得分發(fā)現(xiàn)，No.4420081 基線模型評價(jià)得分明顯低于后者，但其綜合評價(jià)得分卻略微高于No.440109，說明No.4420081 考場學(xué)員領(lǐng)證后的群體駕駛表現(xiàn)相對較差（其學(xué)員評價(jià)周期內(nèi)發(fā)生過2起責(zé)任事故）。

5 結(jié)語

駕駛?cè)丝荚囆枨蟮募彼僭鲩L伴隨著駕駛?cè)丝紙觯貏e是社會化考場數(shù)量的大幅增加，對于相關(guān)部門管理者而言，如何精準(zhǔn)有效地對其進(jìn)行監(jiān)管是重中之重。本文綜合考慮了考場職能和考場駕駛?cè)宋磥碇芷趦?nèi)的駕駛表現(xiàn)，使得對考場的評價(jià)更加全面。評價(jià)方法中，利用基線模型，解決了評價(jià)指標(biāo)體系中部分指標(biāo)難以定性的問題，同時(shí)能夠定位具體出現(xiàn)異常行為的指標(biāo)。利用TOPSIS 法對部分指標(biāo)進(jìn)行客觀評價(jià)，避免決策者因?yàn)橹饔^經(jīng)驗(yàn)造成的決策上的偏差。因此，該評價(jià)方法不僅給管理者提供了有效的監(jiān)管手段，還能夠?qū)紙龅漠惓Ｐ袨檫M(jìn)行定位，對于其他科目考場或類似主體對象均普遍適用，具有較強(qiáng)的推廣價(jià)值。