基于AHP-模糊綜合評價法的濟南市道路交通安全研究

摘要：探究城市道路交通安全影響因素對降低道路危險事故風險、穩定城市發展具有重要意義。以濟南市道路交通為研究對象，基于層次分析法（AHP）和模糊評價法，建立綜合評價指標體系，判斷各影響因素重要程度和安全等級。結果表明：濟南市道路交通安全影響因素重要程度排名為人均道路面積gt;車流量gt;氣候條件gt;人流量；該市道路交通安全等級為“一般安全”。

關鍵詞：層次分析法；模糊評價法；濟南市道路交通安全；綜合評價

0 引言

《交通強國建設綱要》明確提出，完善交通基礎設施安全技術標準規范，持續加大基礎設施安全防護投入，提升關鍵基礎設施安全防護能力^[1]。隨著我國機動車數量持續增長，城市道路規劃與擴建加速進行，交通事故數量迅速上升^[2]。近年來，公路建設里程隨著經濟發展不斷增長，配套的基礎設施建設等級和力度也在不斷加強^[3]。目前，濟南市作為山東省省會城市，人口密集，不論是通車里程還是交通量都在逐年增長，公路交通事故發生率呈逐年增長趨勢，公路交通安全形勢較為嚴峻。因此，評估公路交通安全情況并改善道路條件，對于提升道路交通安全水平具有重要意義。

影響道路交通安全水平的因素十分復雜。蔡事廷^[4]提出，合理設置交通標志可以有效改善交通擁堵并減少事故發生。陳昭明等^[5]構建了以Logit模型為基礎的道路、環境、駕駛員及車輛多因素模型，并對4種因素的破壞性程度進行比較。張煒^[6]在公路設計中考慮了公路路基路面、橋涵隧道、施工風險及交通安全因素，以保證公路交通的安全性。Yoon等^[7]研究發現，天氣、道路路面和道路照明三種因素對交通安全有較大影響。Jun等^[8]研究表明，人、車、 路、環境、管理是交通安全的主要影響因素，交通環境和交通管理在一定程度上會影響駕駛人的判斷和道路的安全水平。陳麗羽等^[9]研究發現，道路安全設施是影響道路交通安全水平最直接的因素，交通量次之，而路面類型、車道數、天氣等是最根本的影響因素。

目前，有關濟南市道路交通安全評價方法的研究主要從定性評價和定量評價兩個方面入手^[10]。定性評價是根據專家的意見和經驗進行評價；定量評價則需要大量的數據，當數據不足時，結論與現實之間存在較大差距。當然，這些采集到的數據僅僅只是影響因素的一部分，還存在一些無法獲取的數據，它們會對濟南市道路交通安全構成潛在影響。該問題很難通過簡單的因素分析或成因歸類得到解決。

層次分析法可應用于層次結構較復雜的系統，模糊評價法是一種基于數學思想的隸屬度理論方法^[11]。本文采用層次分析法結合模糊評價法的方式，通過構建道路交通安全評價指標體系，確定主要影響因素，并評價濟南市道路交通安全等級。

1 濟南市道路交通安全影響因素分析

（1）人為因素。濟南市作為山東省省會城市及旅游勝地，人流量較為密集，大多數人會選擇自駕方式，易造成交通擁堵。

（2）車輛因素。隨著濟南市經濟迅速發展，車流量隨之增多，與此同時，車輛老化和維護不善、部分車輛超載的情況時常發生，影響了車輛的穩定性，增加了道路交通事故的危險性。

（3）道路因素。濟南市老城區道路老舊、設計不合理、交通標志混亂，路況較差；一些地區道路狹窄、彎道多，易影響駕駛員的判斷和應對能力，增加了道路交通事故風險。

（4）環境因素。惡劣的天氣條件、道路周邊環境復雜、道路沿線綠化不良、環境污染、廢氣濃度過高等因素都會影響道路交通安全。

2 濟南市道路交通安全評價指標體系構建

2.1 構建層次分析模型

本文基于以上4個因素，構建濟南市道路交通安全層次結構模型。繼續細分以上4個因素，考慮到濟南市道路交通安全的實際情況，將其劃分為人流量、車流量、人均道路面積、氣候條件4個子因素，濟南市道路交通安全層次結構模型如圖1所示。

2.2 建立各要素評價矩陣

以人為因素、車輛因素、道路因素、環境因素為準則層，以人流量、車流量、人均道路面積、氣候條件為指標層，構建各要素評價矩陣。通過文獻總結、問卷調查及專家意見，對準則層的兩兩因素進行兩兩對比，根據重要程度按照1～9賦值，成對比較標度含義見表1。

基于以上方法，構造準則層與指標層的判斷矩陣。指標層對準則層的人為因素、車輛因素、道路因素和環境因素的判斷矩陣分別為N₁、N₂、N₃、N₄。通過上述對比，結合專家意見、問卷調查及網上文獻，分別計算出人為因素、車輛因素、道路因素、環境因素的判斷矩陣，見表3～表6。

2.3 標度結果一致性檢驗

對上述判斷矩陣構進行排序及檢驗，從而準確判斷權重大小。

2.3.1 層次單排序及一致性檢驗

根據表2，運用Matlab求得最大特征值λ_max=4.051 5，特征向量為w=（0.559 4，0.682 3，0.395 3，0.255 5）^T

（1）計算一次性指標CI。CI值越接近0，表示判斷矩陣越符合邏輯；CI值越大，表示判斷矩陣的邏輯性越差。公式如下

CI=λ_max-nn-1=4.051 5-44-1= 0.017

計算可得CI的值為0.017，表示該判斷矩陣較符合邏輯。

（2）引入平均隨機一致性指標RI，見表7。可根據n的值查找對應RI的值，由n=4，得RI=0.90。

（3）計算一致性比率CR。CR=CI/RI=0.017/0.90= 0.019lt;0.1，表明一致性檢驗通過。

同理，根據表3～表6，分別計算A_i所對應的特征向量、最大特征值及一致性比率，見表8，并進行一致性檢驗。

根據表8可知，CR值均小于0.01，說明通過一致性檢驗。

2.3.2 層次總排序及一致性檢驗

各元素綜合重要度計算結果見表9。

（1）層次總排序。因素B₁對目標Q的組合權重w₁應為相應權重向量的兩兩乘積之和，即

w₁=∑4j=1b_1ja_j=0.241 8×0.559 4+0.155 3×0.682 3+0.091 2×0.395 3+0.121 6×0.255 5=0.308 3

類似地，可以求出因素B₂、B₃、B₄對目標Q的組合權重w₂、w₃、w₄。

（2）組合一致性檢驗。進行組合一致性檢驗，以確定組合權向量是否可以作為最終的決策依據。組合一致性檢驗可逐層進行，第三層的組合一致性指標為

因此，第三層通過組合一致性檢驗。

通過處理數據并根據一致性指標和一致性比率公式，得到檢驗系數均符合，從而認定判斷矩陣通過一致性檢驗，綜合特征向量見表10。

由表10可知，４項指標中，首先對濟南市道路交通安全影響最大的是人均道路面積，說明目前濟南市經濟發展推動車流量增多，導致人均道路面積損壞率顯著升高；其次是車流量和氣候條件，說明濟南市旅游業、娛樂活動及日常出行的日益增長直接增大了交通壓力，對道路交通安全指數有較大影響。

2.4 模糊綜合評價

模糊綜合評價法是基于模糊理論，利用隸屬函數、模糊算子和語言變量進行安全評價的方法^[9]。在道路交通安全評價體系中，最高層記作U₀，中間層記作U_i，U_ij表示第i個中間層因素下的第j個子因素，即U_i={U_i1，U_i2，…，U_ij}。針對濟南市道路交通安全評價等級，評語集采用V={非常安全（V₁），安全（V₂），一般安全（V₃），不安全（V₄），非常不安全（V₅）}5個評價等級，中間層因素U_i對道路交通安全的影響用R_i矩陣表示，r_ijk表示第i個因素下的第j個因素相對于第k個評語集的隸屬度。對上述每個中間層因素的子因素集U_ij分別按一級模型進行評價，再將U_i作為一個元素，以上一級結果作為單因素評價矩陣，再次進行評價，得到結果。

在本次濟南市道路交通安全評價體系中，最高層為Q，中間層分別為A、B，其中A=（A₁，A₂，A₃，A₄）；B=（B₁，B₂，B₃，B₄）

2.4.1 構建模糊綜合評價矩陣

通過上述層次分析法，分別計算出目標層、準則層和指標層中的特征值及特征向量，再由各專家通過頭腦風暴法對準則層和指標層的各個指標進行評價。由于受某些因素限制，本次研究共有5名專家評價，評價結果見表11。

2.4.2 評價結果分析

將準則層各子因素的權重與其對應的評價矩陣進行乘法運算，得到人為因素、車輛因素、道路因素、環境因素的評價結果，最終得出濟南市道路交通安全評語集的相對隸屬度V=（0.22，0.34，0.26，0.60，0.51）。由該結果可知，最大隸屬度為0.60。根據指標評價等級標準，判定濟南市道路交通安全等級為“一般安全”。

3 結語

濟南市經濟快速發展，為城市交通發展帶來動力的同時，也在一定程度上為城市交通安全帶來壓力。本文以濟南市道路交通安全為研究對象，從人為、車輛、道路、環境4個方面分析安全影響因素，在文獻總結、問卷調查和專家打分的基礎上，基于層次分析法和模糊綜合評價法構建評價指標體系，選取一、二級指標，使分析結果更加客觀準確。首先構建層次分析模型，對影響因素進行排序及一致性檢驗，從而得出對濟南市道路交通安全影響最大的因素為人均道路面積，其次是車流量、氣候條件，最后是人流量；然后運用模糊綜合評價法并依據問卷調查及5名專家的評價結果構建評價矩陣，計算得出濟南市道路交通安全相對隸屬度，最后得出該市道路交通安全等級為“一般安全”。

基于以上結論，本文提出以下管理建議：

（1）政府及道路交通決策者可以投資興建新的道路，以增加道路總面積，減少交通擁堵，提高交通效率和安全性。

（2）改造和維護現有道路，確保道路質量良好，減少道路交通事故發生概率。設立交通管制措施，如交通信號燈、限速標志、減速帶等，以引導和控制交通流，提高道路交通的安全性。

（3）投資建設便捷高效的公共交通系統，鼓勵市民選擇公共交通工具出行，降低道路擁堵和道路交通事故風險。

參考文獻

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收稿日期：2024-06-26

作者簡介：

車欣玉（1998—），女，研究方向：道路交通、區域經濟、復雜網絡。

肖雯雯（1989—），女，博士，副教授，碩士研究生導師，研究方向：產業經濟、區域經濟、復雜網絡。

尹涵（1999—），女，研究方向：質量管理。

王莉莉（通信作者）（1979—），女，博士，教授，碩士研究生導師，研究方向：工商管理、產業經濟、區域經濟。