變權(quán)理論城市道路交通風(fēng)險評價探析

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摘要：為進行城市的道路交通風(fēng)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(shè)施和城市道路環(huán)境四項評價指標，建立交通風(fēng)險評價指標體系。通過將變權(quán)法結(jié)合模糊數(shù)學(xué)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(jù)我國城市道路的實際狀況，選取合適的狀態(tài)變權(quán)函數(shù)，建立變權(quán)模糊綜合評估模型，并將該模型應(yīng)用于北京市三條城市道路風(fēng)險評價中。通過計算該評估值與常權(quán)綜合評價結(jié)果對比，驗證了變權(quán)評估模型的優(yōu)越性和合理性。

關(guān)鍵詞：城市道路交通；風(fēng)險評估；變權(quán)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(chǎn)損失。因此，對城市道路進行科學(xué)合理的風(fēng)險評價，根據(jù)其狀態(tài)評價結(jié)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(xué)的意見很有必要。目前，我國在交通安全風(fēng)險評價方面采取的主要是常權(quán)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(quán)模糊綜合評價應(yīng)用于城市道路交通風(fēng)險評價中，通過找出有缺陷的指標，再對評價指標變權(quán)，使評估結(jié)果更接近實際情況，提高城市道路交通風(fēng)險評價的真實性。

1變權(quán)理論基本原理和模型架構(gòu)

1．1變權(quán)理論基本原理

變權(quán)理論的思想由汪培莊［7］首次提出，并且給出了變權(quán)的經(jīng)驗公式。變權(quán)綜合相較于常權(quán)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(quán)綜合中指標權(quán)重不變所導(dǎo)致的固有決策缺陷，變權(quán)公理化定義如下［8］：所謂一組變權(quán)W（X）＝（w1（x），…，wn（x）），n個對應(yīng)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(quán)向量W（X）可用指標常權(quán)向量w0與指標值的變權(quán)向量Sj（x）表示為：W（X）＝w0＊S（X）∑nj＝1（w0＊Sj（x））。

1．2變權(quán)模型的架構(gòu)

因為城市道路交通安全的狀態(tài)具有類似“木桶性質(zhì)”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(shù)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?？紤]以上因素，采用以下狀態(tài)變權(quán)函數(shù)［9－11］來評價道路交通安全系統(tǒng)的風(fēng)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(diào)節(jié)水平，與激勵的水平成反比；w0為常權(quán)權(quán)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(gòu)

城市道路交通風(fēng)險評價是一項復(fù)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(xué)合理性。通常交通事故評價指標采用絕對數(shù)法［12］來描述，即用交通事故次數(shù)、死亡人數(shù)、受傷人數(shù)和直接經(jīng)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(jié)果的客觀性大大降低。因此，通過查閱文獻資料［13－14］，同時結(jié)合我國城市道路交通實際風(fēng)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(shè)施、道路環(huán)境等指標相結(jié)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(fēng)險評價指標體系。

2．2指標常權(quán)的確定

根據(jù)所研究道路的實際情況，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查研究以及五位專家打分，其中有交通安全領(lǐng)域?qū)＜摇⒔痪块T、交通管理部門等的專家，根據(jù)道路交通系統(tǒng)風(fēng)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(gòu)造出兩兩判斷矩陣，進而確定各個評價指標的權(quán)重，具體見表1～表5。經(jīng)計算，得到上述判斷矩陣的權(quán)重向量（保留三位小數(shù)），上述判斷矩陣已經(jīng)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(jié)果見表6所示。

3道路安全風(fēng)險評價應(yīng)用示例

為說明變權(quán)法解決道路交通風(fēng)險評價問題的過程，本文以北京市復(fù)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(shù)學(xué)描述指標評估值，評估結(jié)論的等級有“差”、“一般”、“中”、“良”、“優(yōu)”，與其相對應(yīng)的評分依次為x1，x2，x3，x4，x5，從而建立評價體系的模糊關(guān)系矩陣：R＝r11…r1mrn1…rnm熿燀燄燅＝（rij）n＊m，rij表示因素與評語的隸屬關(guān)系。根據(jù)道路交通安全系統(tǒng)風(fēng)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(zāi)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(dāng)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(fù)興路、建國路、蓮花池東路這三種情況的變權(quán)如表8所示。根據(jù)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(jié)果如表9所示。由表9中的計算結(jié)果可以看出：復(fù)興路交通安全系統(tǒng)風(fēng)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(quán)重較大，通過常權(quán)評價安全性能值為0．809，安全等級在良和優(yōu)之間；而變權(quán)評價安全值為0．492，安全等級在差和一般之間，即某個常權(quán)權(quán)重較大的指標評估值較差時，相較于常權(quán)評價法，變權(quán)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(quán)權(quán)重值較小，通過常權(quán)評價安全性能值為0．869，安全等級在良以上；而變權(quán)評價值為0．646，安全等級在一般和中之間，即某個常權(quán)權(quán)重較小的指標評估值也較差時，常權(quán)評價法不能很好的修正該指標，而變權(quán)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(fēng)險評價指標體系中，整體指標值都較好時，采用常權(quán)綜合評價和變權(quán)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(quán)綜合法和變權(quán)法進行評估，變權(quán)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(jié)束語

綜上，變權(quán)模糊綜合法在道路交通風(fēng)險評價過程中，尤其當(dāng)個別指標有嚴重缺陷的時候，不管該指標的常權(quán)權(quán)重如何，變權(quán)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(quán)綜合法所得結(jié)果為固定值，變權(quán)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(fēng)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(xué)的決策依據(jù)，對于降低道路交通風(fēng)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(fēng)險評估是很復(fù)雜的，涉及的指標因素眾多，因此，道路交通系統(tǒng)的風(fēng)險評價指標體系的建立、變權(quán)狀態(tài)函數(shù)的確定，以及選取相適應(yīng)的風(fēng)險評價的狀態(tài)函數(shù)等為科學(xué)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(xué)交通管理學(xué)院