城市道路交叉口交通设施有效性评价

杨艳群， 梁 钰， 郑新夷， 陈少惠

(1. 福州大学土木工程学院， 福建 福州 350116； 2. 福州大学人文社会科学学院， 福建 福州 350116)

城市道路交叉口交通设施有效性评价

杨艳群1， 梁 钰1， 郑新夷2， 陈少惠1

(1. 福州大学土木工程学院， 福建 福州 350116； 2. 福州大学人文社会科学学院， 福建 福州 350116)

针对城市道路交通设施设置情况， 提出一种以关键绩效指标(KPI)体系为基础的交通设施有效性评价模型. 首先通过鱼骨图法确立评价指标体系； 其次根据层次分析法(AHP)确定指标权重， 结合反木桶原理筛选关键绩效指标， 利用模糊理论得到城市道路交叉口交通设施有效性的综合评价值； 最后以福州大学周边交叉口为例， 对其交通设施设置情况进行评价分析， 并提出相应的优化建议.

交通设施； 有效性； 关键绩效指标； 层次分析法； 反木桶原理

城市道路交叉口是城市道路系统的重要组成部分， 相对于一般路段而言， 平面交叉口交通特性极为复杂， 是交通事故多发点之一[1]. 特别是在无人行横道标线、 无交通信号控制时， 横穿马路的危险程度相比有人行横道标线、 交通信号控制时要高出1.78倍[2]. 路楠等[3]从交通参与者的心理、 生理舒适度入手， 确立评价指标， 提出交通设施的舒适度评价模型；刘东波等[4]、 孙善麟等[5]、 颜桃为等[6]、 王艳辉等[7]学者也都提出了不同道路的安全设施效用评价体系， 但这些体系在评价指标的选取方面较为笼统. 本文利用鱼骨图法详细分析影响交通设施有效性的各个指标， 并利用反木桶原理筛选出16个关键指标， 提出以关键绩效指标(key performance indicator, KPI)为基础的交通设施有效性评价模型. KPI理论的运用， 解决了评价指标体系片面的问题， 有助于道路交通工程建设与驾驶员人性需求的融合.

1 KPI理论简介

KPI是由意大利经济学家帕累托提出的， 又称冰山原理， 是“重要的少数”与“琐碎的多数”的简称. 帕累托[8]认为： 在任何特定的群体中， 重要的因子通常只占少数， 而不重要的因子则常占多数. 关键绩效指标的核心在于从众多的绩效考评指标体系中提取重要性和关键性指标， 并依据考评结果实施管理措施.

交通设施评价指标繁多、 复杂， 根据KPI原理将影响交通设施效用的因素进行联系、 统一， 并逐级分解、 上下贯通， 使得每一个衡量指标均与交通标志效用相关联， 最终确定影响交通设施效用的关键指标， 建立综合、 全面的交通设施效用评价体系， 从而对交通设施设置效果进行评价， 并确保评价过程的全面性.

2 建立基于KPI的道路交叉口交通设施效用评价体系

交通设施有效性评价牵涉多层次多方面的内容[5]. 从驾驶员需求角度出发， 对影响交通设施效用的因素进行系统分析， 确定交通设施有效性评价内容及其评价指标， 从而得到科学、 合理、 系统、 周全的指标体系. 提出以下建立KPI指标的要点： 可测性和可比性； 科学性和现实性； 简明性和综合性. KPI评价体系建立过程如图1所示.

图1 KPI评价体系建立步骤Fig.1 Steps of KPI evaluation system

2.1 评价指标选择

基于KPI的交通设施有效性评价指标基本框架： 功能性指标、 安全性指标、 舒适性指标、 环保性指标[8]. 道路交叉口交通设施系统本身十分复杂， 在对其进行评价时， 常常会有众多的评价指标， 而部分评价指标往往由其他指标决定， 本文采用鱼骨图分析法分析各个评价指标. 综合考虑交叉口交通设施存在的各种问题， 确定指路标志、 指示标志、 人行横道线、 绿化带、 照明设施以及中央分隔护栏六个一级指标(Bi)， 再根据各一级指标不同的内容和性质， 把各个指标分别向下展开， 直到可被定量或可进行定性分析的指标层(Ci)， 如图2所示.

图 2 交叉口交通设施有效性鱼骨图Fig.2 Fishbone diagram method of intersection traffic facilities effectiveness

2.2 关键绩效指标确定

Yaahp软件是AHP(analytic hierarchy process)法可视化建模与计算软件， 操作方便快捷， 为AHP法在指标权重计算中的普遍运用提供良好的技术手段. 在Yaahp软件中， 按1～9标度， 衡量尺度划分为9个等级， 对调查结果进行数据整理分析. 其操作过程如下： 1)层次结构模型图绘制； 2)层次结构模型编辑； 3)层次结构模型正确性检查； 4)层次结构树检查； 5)判断矩阵值的输入； 6)判断矩阵一致性动态显示及检查； 7)判断矩阵一致性自动调整； 8)残缺判断矩阵自动补全； 9)计算结果导出本文通过Yaahp软件对其权重进行计算. 得到指标权重如表1所示.

表1 各指标权重分配值

木桶原理即木桶装水的多少取决于短板. 在交通设施体系中， 不同交通设施的功能不能互相替代， 其综合效能水平的高低取决于设计或管理上的最差环节.

根据反木桶原理， 即木桶最长的一根木板决定了其特色与优势， 在一个小范围内成为制高点. 因此在影响交通设施有效性的各指标中， 对交通设施有效性影响最大的即权重值最大. 本文选取权重值最大的16个指标， 归一化后， 如表2所示.

表2 筛选指标和权重分配值

2.3 关键绩效指标计算

计算关键绩效指标一般通过定性或定量的方法来确定这些指标的评价值[9]. 交通参与者对道路设施的感受复杂， 模糊理论的提出正是为了用全新的方法对复杂系统做出合乎实际的处理.

表3 交通设施评价集

模糊关系矩阵Rij是以评判人员认为影响因素Bi属于Vj等级的人数除以参加评判的总人数所得的值. 故Rij是一种隶属度， 其含义为： 全体评判者认为因素Bi属于Vj评价等级的程度[11]. 在构造了等级模糊子集后， 要逐个对被评事物从每个因素进行量化， 即确定从单因素来看被评事物对等级模糊子集的隶属度Rij， 进而得到模糊关系矩阵：

在模糊综合评价中[11]， 确定评价因素的权向量：W=(w1，w2， …，wn). 权向量W中的元素wi本质上是因素对模糊子{对被评事物重要的因素}的隶属度. 使用AHP法确定评价指标间的相对重要性次序, 从而确定权系数， 并且在合成之前归一化. 即：

利用合适的算子将W与各被评事物的R进行合成， 得到各被评事物的模糊综合评价结果向量S. 即：

其中：bm由W与R的第j列运算得到， 它表示被评事物从整体上看对Vj等级模糊子集的隶属程度.

2.4 结果分析

1)模糊综合评价结果向量分析. 实际中最常用的方法是最大隶属度原则， 但在某些情况下使用较勉强， 损失信息较多， 甚至得出不合理的评价结果， 对于多个被评事物可以依据其等级位置进行排序.

2)绩效结果表达. 如果将本区域交叉口交通设施所有的关键绩效指标值放到KPI雷达图中， 则会清晰地看到本区域各影响元素绩效表现的整体轮廓. 在此基础上， 还可以计算出这些比值的平均值， 以反映本区域交叉口交通设施的平均绩效水平.

3)相关分析. 得到关键绩效指标KPI雷达图后， 可以进一步加以分析， 以发现交叉口交通设施各影响元素绩效表现的强项和弱项. 关键绩效指标值越接近100%， 说明交叉口交通设施在这个方面的绩效表现越好.

4)提出改善措施. 有效性评价只是一种手段， 优化设置才是最终的目的. 采取措施进行改进时， 需要特别注意， 不能因为改进一个影响因素而损害另一个影响因素.

5)进入下一循环. 交叉口交通设施系统是一个动态的系统， 随着驾驶员的心理和视觉需求的改变， 交通设施有效性评价与优化设置也在持续变化.

综上所述， 运用KPI建立一套完整的交叉口交通设施绩效指标体系和评价标准是有效可行的.

3 实例分析

3.1 交通设施有效性评价模型

针对福州大学周边乌龙江大道与建平路、 溪源宫路与学府北路两个交叉口交通设施开展有效性评价, 以福州大学在校教职员工为调查对象， 属不同性别、 年龄和驾龄阶段， 采用分层抽样方法. 共发出问卷150份， 回收125份， 回收率83.3%， 有效问卷119份， 有效率为95.2%.

问卷设计采用李克特量表的格式， 利用语义学标度分为5个测量等级： Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ、 Ⅳ、 Ⅴ， 分别表示很好、 好、 一般、 差、 很差.

综合上述评价模型和问卷调查结果， 可得综合评价集：S=W×R={0.065 0.322 0.378 0.212 0.023}， 按照标准向量{100， 80， 60， 40， 20}进行数值转化： 0.065×100+0.322×80+0.378×60+0.212×40+0.023×20=63.88. 得到福州大学周边交叉口交通设施有效性综合评分结果为63.88分， 此评价结果说明福州大学周边交叉口交通设施有效性程度居于Ⅱ级评价标准范围内， 需进一步改善.

3.2 评价具体交通设施元素有效性程度

交通设施元素的有效性评价方法与整体交叉口环境的人性化评价方法不同， 其区别在于一级评价指标集相应权重值的选取. 因为对于具体交通设施元素， 其一级指标集只是整体环境评价体系中一级评价指标集的子集， 因此应把其在指标权重表中的权重值进行归一化， 然后将新值作为权重代入模糊综合评价模型中进行计算， 得到各指标评价分值如表4所示. 绘制关键绩效指标KPI雷达图， 如图3所示.

表 4 各评价指标归一后隶属值及评价分值

图3 KPI评价结果展示雷达图Fig.3 Radar map of KPI evaluation results

由上可知， 福州大学周边交叉口处交通设施指标中， 11个评价指标居于Ⅱ级评价标准范围内， 但是分数靠近Ⅱ、 Ⅲ级的界限值； 5个评价指标居于Ⅲ级评价标准范围内， 且分数亦靠近Ⅱ、 Ⅲ级的界限值. 因此， 该交叉口交通设施有效性为Ⅱ级的评价结论可靠.

3.3 交叉口交通设施评价分析与建议

从上述KPI分析结果可以看出， 该城市道路交叉口在人行横道线夜间反光性、 指示标线夜间视认性和指路标志传递信息量等方面效用评价较低. 针对现存问题提出以下改善建议： 1)增强人行横道线的夜间反光性， 溪源宫路与学府北路交叉口人行横道线剥落程度严重， 建议重新铺设； 2)增强标志和标线的夜间反光性， 确保夜间行车具有良好的视认性； 3)增加交叉口指路标志， 确保指路标志的连续性.

4 结语

在交通安全设施有效性评价中引入KPI理论， 建立了基于KPI的城市道路交叉口交通设施有效性评价模型， 抓住了交通效用评价的关键指标， 有效地避免了评价过程中的片面性. 并以福州大学周边交叉口为例， 进一步阐述该评价体系的具体应用过程. 同时分析了交通设施设置现状存在的问题， 综合评价结果， 提出了针对性的改善建议.

[1] 尹海军， 程建川. 平面交叉口新型安全措施[J]. 中国市政工程， 2008(1)： 76-77， 85.

[2] 张炯. 公路交通安全设施的问题及措施分析[J]. 中国科技博览， 2010 (4)： 170.

[3] 路楠， 邵春福. 道路交通设施舒适度评价模型[J]. 道路交通与安全， 2005， 5(5)： 14-17.

[4] 刘东波， 牛世峰， 陈娇. 基于驾驶员感受的公路安全改善评价方法研究[J]. 交通运输系统工程与信息， 2008， 8(4)： 119-121.

[5] 孙善麟， 康莉. 谈人性化视野下的城市道路交通设施效能评价[J]. 宁波大学学报： 人文科学版， 2009， 22(6)： 114-118.

[6] 颜桃为， 马健霄， 马亮. 信号交叉口安全评价体系研究[J]. 森林工程， 2010， 26(1)： 49-52.

[7] 王艳辉， 张晗， 张可， 等. 基于跨部门信息的道路交通安全设施效果评价方法研究[J]. 公路， 2011(10)： 145-150.

[8] Timeline A. History of the human genome project [J]. Science， 2001， 291(5 507)： 1 195-1 200.

[9] 王仲华. 基于KPI的建筑项目绩效考核体系分析[J]. 现代商贸工业， 2008，20(8)： 55-56.

[10] 李想. 交通设施的人性化设计研究[D]. 合肥： 合肥工业大学， 2010.

[11] 张琦， 杨浩. 基于模糊因素的铁路旅客满意度的综合评价[J]. 铁道学报， 2006， 28(1)： 22-25.

(编辑： 蒋培玉)

The effectiveness evaluation of intersection traffic facilities on urban road

YANG Yanqun1， LIANG Yu1， ZHENG Xinyi2， CHEN Shaohui1

(1.College of Civil Engineering， Fuzhou University， Fuzhou， Fujian 350116， China;2. College of Humanities and Social Sciences， Fuzhou University， Fuzhou， Fujian 350116， China)

To solve the problem of urban road traffic facilities setting, we raise the transportation effectiveness evaluation model based on the system of KPI. First, we determine the evaluation index through the fishbone diagram method. And the analytic hierarchy process is used to calculate the weight of the indicators. Then we use anti-bucket theory to screen out twelve evaluations. Finally, we use the theory of fuzzy to evaluate the traffic facilities in comprehensive and get the comprehensive evaluation value of traffic facilities on urban road intersection. In this paper, taking the intersection surrounding Fuzhou University for example, we evaluate the traffic facilities setting and put forward the corresponding optimization suggestions.

transport facilities； effectiveness； key performance indicator； analytic hierarchy process； anti-bucket principle

10.7631/issn.1000-2243.2015.04.0530

1000-2243(2015)04-0530-06

2014-05-05

杨艳群(1969-)， 副教授， 主要从事交通规划、 交通安全等研究， yangyanqun @fzu.edu.com

福建省中青年教师教育科研项目(JA13047)

U491.5

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