變權理論城市道路交通風險評價探析
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摘要：為進行城市的道路交通風險評估，選取了城市道路交通管理、城市道路條件、城市道路交通設施和城市道路環(huán)境四項評價指標，建立交通風險評價指標體系。通過將變權法結合模糊數學理論和AHP方法，對評價指標進行合理的賦值與無量綱化處理，再根據我國城市道路的實際狀況，選取合適的狀態(tài)變權函數，建立變權模糊綜合評估模型，并將該模型應用于北京市三條城市道路風險評價中。通過計算該評估值與常權綜合評價結果對比，驗證了變權評估模型的優(yōu)越性和合理性。
關鍵詞：城市道路交通；風險評估；變權綜合法；模糊綜合評價；層次分析法
近年來，交通事故頻頻發(fā)生，嚴重危及了道路使用者的人身安全，造成了重大的財產損失。因此，對城市道路進行科學合理的風險評價，根據其狀態(tài)評價結果確定道路的“健康狀態(tài)”，為道路交通管理部門管理決策提供合理和科學的意見很有必要。目前，我國在交通安全風險評價方面采取的主要是常權綜合評價方法，比如：模糊綜合評價［1］、灰色綜合評價［2－3］、神經網絡評價［4－6］等，這些方法可以綜合的考慮到每個指標，其整體評價值可以反映系統(tǒng)的性能，但仍有一定的局限性。因此，本文嘗試把變權模糊綜合評價應用于城市道路交通風險評價中，通過找出有缺陷的指標，再對評價指標變權，使評估結果更接近實際情況，提高城市道路交通風險評價的真實性。
1變權理論基本原理和模型架構
1．1變權理論基本原理
變權理論的思想由汪培莊［7］首次提出，并且給出了變權的經驗公式。變權綜合相較于常權綜合而言，不僅考慮了各基本因素的相對重要程度，而且克服了常權綜合中指標權重不變所導致的固有決策缺陷，變權公理化定義如下［8］：所謂一組變權W（X）＝（w1（x），…，wn（x）），n個對應的映射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）中的每個變量xj都連續(xù)，此指標的變權向量W（X）可用指標常權向量w0與指標值的變權向量Sj（x）表示為：W（X）＝w0＊S（X）∑nj＝1（w0＊Sj（x））。
1．2變權模型的架構
因為城市道路交通安全的狀態(tài)具有類似“木桶性質”的原理，即木桶中所有的板子平均長度不能決定木桶裝水的數量，起決定作用的是最短的板子，只要有一塊有嚴重缺陷的木板將會影響整個木桶，所以懲罰的幅度要大于激勵的幅度，才能更準確地反映實際情況。考慮以上因素，采用以下狀態(tài)變權函數［9－11］來評價道路交通安全系統(tǒng)的風險：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為否定水平，a2為及格水平，a3為激勵水平；a4∈（0，1），為激勵調節(jié)水平，與激勵的水平成反比；w0為常權權重［9］。
2指標選取和研究方法
2．1指標的選取和指標體系的架構
城市道路交通風險評價是一項復雜的工程，涉及“人的不安全行為”、“路的不安全狀態(tài)”以及交通外部環(huán)境的干擾等諸多因素，所選取的指標要能較全面反映城市道路交通安全狀況并要保證指標獲取的科學合理性。通常交通事故評價指標采用絕對數法［12］來描述，即用交通事故次數、死亡人數、受傷人數和直接經濟損失評估交通安全；但此方法沒有考慮其他交通因素的影響，其評估結果的客觀性大大降低。因此，通過查閱文獻資料［13－14］，同時結合我國城市道路交通實際風險狀況，本文選用城市道路交通安全管理指標與道路條件、道路交通設施、道路環(huán)境等指標相結合來評估城市道路交通安全。運用AHP法建立如圖1所示的城市道路風險評價指標體系。
2．2指標常權的確定
根據所研究道路的實際情況，經過現(xiàn)場調查研究以及五位專家打分，其中有交通安全領域專家、交警部門、交通管理部門等的專家，根據道路交通系統(tǒng)風險評價指標體系中的各指標之間兩兩相互比較來確定其相對重要度，采用1－9標度法構造出兩兩判斷矩陣，進而確定各個評價指標的權重，具體見表1～表5。經計算，得到上述判斷矩陣的權重向量（保留三位小數），上述判斷矩陣已經過修正過程，保證一致性比例C．R．均符合要求，C．R．＜0．1滿足一致性的要求，結果見表6所示。
3道路安全風險評價應用示例
為說明變權法解決道路交通風險評價問題的過程，本文以北京市復興路、建國路、蓮花池東路這三條城市道路為評估對象。專家評分采用模糊數學描述指標評估值，評估結論的等級有“差”、“一般”、“中”、“良”、“優(yōu)”，與其相對應的評分依次為x1，x2，x3，x4，x5，從而建立評價體系的模糊關系矩陣：R＝r11…r1mrn1…rnm熿燀燄燅＝（rij）n＊m，rij表示因素與評語的隸屬關系。根據道路交通安全系統(tǒng)風險評價指標，給出底層指標的模糊評估值，如表7所示；鑒于交通事故一發(fā)生，其災難程度較大，必須加大指標的懲罰度，運用公式（1），取a1＝0．40，a2＝0．70，a3＝0．95，a4＝0．80。即當指標模糊評價值小于0．4時，該指標的懲罰度最大；指標評價值在0．95～1之間時，才對該指標進行激勵，從而達到懲罰目的。求得復興路、建國路、蓮花池東路這三種情況的變權如表8所示。根據系統(tǒng)的整體評估值，給出五個安全等級，即“差”、“一般”、“中”、“良”、“優(yōu)”，其模糊值可定義為（0．30，0．50，0．70，0．80，0．90），則計算結果如表9所示。由表9中的計算結果可以看出：復興路交通安全系統(tǒng)風險評價指標體系中，指標城市道路通視條件D3評價值特別低，但是其權重較大，通過常權評價安全性能值為0．809，安全等級在良和優(yōu)之間；而變權評價安全值為0．492，安全等級在差和一般之間，即某個常權權重較大的指標評估值較差時，相較于常權評價法，變權評價法能修正該指標，使評價值更合理。在建國路評價指標體系中，其中行車管理A2和道路的幾何線性B1的指標值較低，常權權重值較小，通過常權評價安全性能值為0．869，安全等級在良以上；而變權評價值為0．646，安全等級在一般和中之間，即某個常權權重較小的指標評估值也較差時，常權評價法不能很好的修正該指標，而變權評價法卻可以，使評價值更接近實際情況。蓮花池東路交通安全系統(tǒng)風險評價指標體系中，整體指標值都較好時，采用常權綜合評價和變權綜合評價所得值相差不大，即整體指標都較好時，可以同時適用常權綜合法和變權法進行評估，變權綜合法的評估值更合理一些，其達到了對缺陷指標的懲罰目的。
4結束語
綜上，變權模糊綜合法在道路交通風險評價過程中，尤其當個別指標有嚴重缺陷的時候，不管該指標的常權權重如何，變權法能很好的懲罰有缺陷的指標，使評價值總體下降。相較于常權綜合法所得結果為固定值，變權評價所得評估值是合理的，更能接近于實際，更有價值；提高整體風險評估值的可信度與真實性，能更好的為交管部門提供科學的決策依據，對于降低道路交通風險，提高道路整體安全性具有很大的意義。同時，城市道路交通的風險評估是很復雜的，涉及的指標因素眾多，因此，道路交通系統(tǒng)的風險評價指標體系的建立、變權狀態(tài)函數的確定，以及選取相適應的風險評價的狀態(tài)函數等為科學的評估需要進一步的研究。
作者:朱涵 楊潤凱 單位:中國人民公安大學交通管理學院
