变权理论城市道路交通风险评价

发布时间：2022-10-05 10:02 热度：

     为进行城市的道路交通风险评估，选取了城市道路交通管理、城市道路条件、城市道路交通设施和城市道路环境四项评价指标，建立交通风险评价指标体系。通过将变权法结合模糊数学理论和ＡＨＰ方法，对评价指标进行合理的赋值与无量纲化处理，再根据我国城市道路的实际状况，选取合适的状态变权函数，建立变权模糊综合评估模型，并将该模型应用于北京市三条城市道路风险评价中。通过计算该评估值与常权综合评价结果对比，验证了变权评估模型的优越性和合理性。

　　关键词：城市道路交通；风险评估；变权综合法；模糊综合评价；层次分析法

　　近年来，交通事故频频发生，严重危及了道路使用者的人身安全，造成了重大的财产损失。因此，对城市道路进行科学合理的风险评价，根据其状态评价结果确定道路的“健康状态”，为道路交通管理部门管理决策提供合理和科学的意见很有必要。目前，我国在交通安全风险评价方面采取的主要是常权综合评价方法，比如：模糊综合评价［１］、灰色综合评价［２－３］、神经网络评价［４－６］等，这些方法可以综合的考虑到每个指标，其整体评价值可以反映系统的性能，但仍有一定的局限性。因此，本文尝试把变权模糊综合评价应用于城市道路交通风险评价中，通过找出有缺陷的指标，再对评价指标变权，使评估结果更接近实际情况，提高城市道路交通风险评价的真实性。

　　１变权理论基本原理和模型架构

　　１．１变权理论基本原理

　　变权理论的思想由汪培庄［７］首次提出，并且给出了变权的经验公式。变权综合相较于常权综合而言，不仅考虑了各基本因素的相对重要程度，而且克服了常权综合中指标权重不变所导致的固有决策缺陷，变权公理化定义如下［８］：所谓一组变权Ｗ（Ｘ）＝（ｗ１（ｘ），…，ｗｎ（ｘ）），ｎ个对应的映射ｗｊ（ｊ＝１，２，…，ｎ），ｗｊ：［０，１］ｎ→［０，１］，（ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ）→ｗｊ（ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ），其中∑ｎｊ＝１ｗｊｘ１，ｘ２，…，ｘｎ（）＝１，ｗｊ（ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ）（ｊ＝１，２，…，ｎ）中的每个变量ｘｊ都连续，此指标的变权向量Ｗ（Ｘ）可用指标常权向量ｗ０与指标值的变权向量Ｓｊ（ｘ）表示为：Ｗ（Ｘ）＝ｗ０＊Ｓ（Ｘ）∑ｎｊ＝１（ｗ０＊Ｓｊ（ｘ））。

　　１．２变权模型的架构

　　因为城市道路交通安全的状态具有类似“木桶性质”的原理，即木桶中所有的板子平均长度不能决定木桶装水的数量，起决定作用的是最短的板子，只要有一块有严重缺陷的木板将会影响整个木桶，所以惩罚的幅度要大于激励的幅度，才能更准确地反映实际情况。考虑以上因素，采用以下状态变权函数［９－１１］来评价道路交通安全系统的风险：Ｓｊ（ｘ）＝１，ｘｊ∈［０，ａ１］ｗ０（ｘｊ－ａ１）ａ２－ａ１，ｘｊ∈［ａ１，ａ２］ｗ０，ｘｊ∈［ａ２，ａ３］ａ４＊１－ｗ０１（－ｘｊ）１－ａ３（），ｘｊ∈［ａ３，１］烅烄烆（１）式中：ａ１，ａ２，ａ３∈［０，１］，ａ１为否定水平，ａ２为及格水平，ａ３为激励水平；ａ４∈（０，１），为激励调节水平，与激励的水平成反比；ｗ０为常权权重［９］。

　　２指标选取和研究方法

　　２．１指标的选取和指标体系的架构

　　城市道路交通风险评价是一项复杂的工程，涉及“人的不安全行为”、“路的不安全状态”以及交通外部环境的干扰等诸多因素，所选取的指标要能较全面反映城市道路交通安全状况并要保证指标获取的科学合理性。通常交通事故评价指标采用绝对数法［１２］来描述，即用交通事故次数、死亡人数、受伤人数和直接经济损失评估交通安全；但此方法没有考虑其他交通因素的影响，其评估结果的客观性大大降低。因此，通过查阅文献资料［１３－１４］，同时结合我国城市道路交通实际风险状况，本文选用城市道路交通安全管理指标与道路条件、道路交通设施、道路环境等指标相结合来评估城市道路交通安全。运用ＡＨＰ法建立如图１所示的城市道路风险评价指标体系。

　　２．２指标常权的确定

　　根据所研究道路的实际情况，经过现场调查研究以及五位专家打分，其中有交通安全领域专家、交警部门、交通管理部门等的专家，根据道路交通系统风险评价指标体系中的各指标之间两两相互比较来确定其相对重要度，采用１－９标度法构造出两两判断矩阵，进而确定各个评价指标的权重，具体见表１～表５。经计算，得到上述判断矩阵的权重向量（保留三位小数），上述判断矩阵已经过修正过程，保证一致性比例Ｃ．Ｒ．均符合要求，Ｃ．Ｒ．＜０．１满足一致性的要求，结果见表６所示。

　　３道路安全风险评价应用示例

　　为说明变权法解决道路交通风险评价问题的过程，本文以北京市复兴路、建国路、莲花池东路这三条城市道路为评估对象。专家评分采用模糊数学描述指标评估值，评估结论的等级有“差”、“一般”、“中”、“良”、“优”，与其相对应的评分依次为ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５，从而建立评价体系的模糊关系矩阵：Ｒ＝ｒ１１…ｒ１ｍ螵鳓螅颍睿…ｒｎｍ熿燀燄燅＝（ｒｉｊ）ｎ＊ｍ，ｒｉｊ表示因素与评语的隶属关系。根据道路交通安全系统风险评价指标，给出底层指标的模糊评估值，如表７所示；鉴于交通事故一发生，其灾难程度较大，必须加大指标的惩罚度，运用公式（１），取ａ１＝０．４０，ａ２＝０．７０，ａ３＝０．９５，ａ４＝０．８０。即当指标模糊评价值小于０．４时，该指标的惩罚度最大；指标评价值在０．９５～１之间时，才对该指标进行激励，从而达到惩罚目的。求得复兴路、建国路、莲花池东路这三种情况的变权如表８所示。根据系统的整体评估值，给出五个安全等级，即“差”、“一般”、“中”、“良”、“优”，其模糊值可定义为（０．３０，０．５０，０．７０，０．８０，０．９０），则计算结果如表９所示。由表９中的计算结果可以看出：复兴路交通安全系统风险评价指标体系中，指标城市道路通视条件Ｄ３评价值特别低，但是其权重较大，通过常权评价安全性能值为０．８０９，安全等级在良和优之间；而变权评价安全值为０．４９２，安全等级在差和一般之间，即某个常权权重较大的指标评估值较差时，相较于常权评价法，变权评价法能修正该指标，使评价值更合理。在建国路评价指标体系中，其中行车管理Ａ２和道路的几何线性Ｂ１的指标值较低，常权权重值较小，通过常权评价安全性能值为０．８６９，安全等级在良以上；而变权评价值为０．６４６，安全等级在一般和中之间，即某个常权权重较小的指标评估值也较差时，常权评价法不能很好的修正该指标，而变权评价法却可以，使评价值更接近实际情况。莲花池东路交通安全系统风险评价指标体系中，整体指标值都较好时，采用常权综合评价和变权综合评价所得值相差不大，即整体指标都较好时，可以同时适用常权综合法和变权法进行评估，变权综合法的评估值更合理一些，其达到了对缺陷指标的惩罚目的。

　　４结束语

　　综上，变权模糊综合法在道路交通风险评价过程中，尤其当个别指标有严重缺陷的时候，不管该指标的常权权重如何，变权法能很好的惩罚有缺陷的指标，使评价值总体下降。相较于常权综合法所得结果为固定值，变权评价所得评估值是合理的，更能接近于实际，更有价值；提高整体风险评估值的可信度与真实性，能更好的为交管部门提供科学的决策依据，对于降低道路交通风险，提高道路整体安全性具有很大的意义。同时，城市道路交通的风险评估是很复杂的，涉及的指标因素众多，因此，道路交通系统的风险评价指标体系的建立、变权状态函数的确定，以及选取相适应的风险评价的状态函数等为科学的评估需要进一步的研究。

　　作者:朱涵 杨润凯