车辆检测器数据效用度评价方法研究

鲍东玉+孙元成

摘 要：车辆检测器能够完成对交通流运行参数的检测与估计，对交通规划、控制、分析等应用具有极其重要的数据支持作用。文章从车辆检测器布设位置所具有的数据应用功效以及检测数据的质量等两个方面，对车辆检测器检测数据在路网运营所发挥的作用，即对车辆检测器数据效用度进行了研究。研究结果可以用于道路管理部门对车辆检测器的布设及运营工作的优化，具有一定的现实意义。

关键词：车辆检测器数据;数据质量评估;数据效用度评估;运营优化

中图分类号：TP274        文献标识码：A                文章编号：2095-1302（2015）09-00-03

0  引  言

车辆检测器是智能交通系统的重要组成部分，能够完成对交通系统研究对象中最核心、最本真的交通流参数的检测与估计，对交通规划、控制、分析等应用具有极其重要的数据支持作用。然而，在当前的道路建设和运营过程中，车辆检测器的重要作用并未完全发挥出来。因此，如何评估车辆检测器检测数据效用，即评估检测数据能够发挥的作用，并藉此来指导优化当前车辆检测器布设及检测数据应用工作具有重要的研究意义。

车辆检测器数据有效性的评估可从两个方面着手，一是从车辆检测器本身数据质量的角度看，采集数据的质量亦影响其作用的发挥。二是从设备自身用途的角度来看，不同车辆检测器的作用有所差异，效用不同，二者相辅相成共同影响着车辆检测器检测数据的作用效果。因此，本文即从这两个方面切入，研究车辆检测器数据的效用度评价方法。

1  车辆检测器数据质量评估

1.1  数据质量评估方法

评价数据质量常用的方法有简单比率法、最小/最大值运算法、加权平均法及模糊评价法等。简单比率法指的是预期结果与总值的比例，在一致性、完整性等方面进行测定。最小/最大值法指对多种指标进行加权，计算最小质量指标值或最大值进行评估的方法，该方法需要知道各类指标的最值，不符合本研究应用条件。加权平均法适用于各项数据指标都能够量化的情况[1]。模糊综合评价法[2]适合于用来解决那些只能用模糊的、非定量的、难以明确定义的实际问题[3，4]，亦不适应于本研究应用条件。综上所述，本研究采用简单比率法来量化指标体系中的评价因素，采用加权平均法获得总体评价结果。

1.2  评估指标的确定及量化

车辆检测器检测数据具有实时性、准确性、完整性、唯一性等特点，通过指标对这些特点进行量化描述，可以得出车辆检测器检测数据质量的优劣。

1.2.1  数据完整率

数据完整率用于评价原始数据缺失的程度：

1.2.2  数据有效率

数据有效率用于反映数据的可利用程度。即真实可用的数据占有比例。

1.2.3  数据准确率

检测精度（观测值与真值或可看作是真值的逼近程度）可用于表示车辆检测器数据的准确率。

流量真值可应用文献[5]所介绍的方法，根据收费数据求得车辆检测器每天所在断面的分车型流量，并将每天的断面流量相加得出本月的断面流量作为真值，而将修补后的每天的分车型流量检测数据相加得到某月的分车型流量检测数据作为检测值。

1.2.4  数据无冗余率

车辆检测器以系统的时间码标定测量数据的采样时刻，一天的数据条数为定值。若一天内检测数据条数超过了理论值，则存在数据冗余，数据的无冗余率表示了冗余数据存在的程度。

1.2.5  数据稳定性

车辆检测器稳定性表示车辆检测器的实际检测结果与修正后结果差异性的稳定程度。检测数据的稳定性越高，说明检测数据的精度总保持在稳定水平，数据较为可靠。

以上即车辆检测器检测数据质量评估的评价指标组成研究及指标量化方法研究过程。数据质量评价结构则由上述内容组成，其中：

一级指标：Ui={完整率u1，有效率u2，检测精度u3，无冗余率u4，稳定性u5};

二级指标：Xi={小型车流量检测精度x1，中型车流量检测精度x2，大型车流量检测精度x3，总流量检测精度x4};

Yi={小型车稳定性y1，中型车稳定性y2，大型车稳定性y3，总流量稳定性y4};

而各评价指标的权重可通过专家法由行业专家投票统计后计算得到，设权重集为：

一级指标权重集：Ai=（a1，a2，a3，a4，a5）;

二级指标权重集：Bi=（b1，b2，b3，b4）;

Ci=（c1，c2，c3，c4）;

则车辆检测器检测数据质量的评价结果为：

2  车辆检测器数据效用度评估方法

2.1  车辆检测器的用途效用分析

针对车辆检测器监测交通流参数对象的差异，在道路不同布设位置，车辆检测器的检测数据的用途有差别。因此，在分析车辆检测器数据效用度之前，应首先对车辆检测器布设位置及其所应发挥的作用进行分析。表1所列即车辆检测器布设位置及其相应的用途。

2.2  车辆检测器数据效用度评估方法

文中车辆检测器数据效用度是评价车辆检测器对全路网贡献程度的指标。它结合车辆检测器数据可以发挥的最大效用和数据质量的实时性评价在一定时间范围内检测数据可以发挥的最大价值。以下是车辆检测器数据效用度的计算步骤：

（1） 根据车辆检测器的布设位置，结合表1来确定车辆检测器的用途。

（2） 根据车辆检测器的布设位置和对应的用途，确定路段上每个车辆检测器布设的必要性。

车辆检测器的必要性评价级V分为5级，V={非常重要、比较重要、重要、必要、不必要}。根据车辆检测器具有的用途数量判断车辆检测器的必要性等级，无用途为不必要，4个用途为非常重要。

在车辆检测器布设必要性判定时，若车辆检测器的实际布设密度大于国家标准规定值或理论计算值时，则均存在事件检测和交通控制用途，在此基础上，可再根据车辆检测器布设位置的特殊性确定车辆检测器是否具备其他用途。

（3） 量化车辆检测器必要性的评价等级为v={1，0.9，0.8，0.7，0.6}。

（4） 根据车辆检测器的数据质量评估结果和每个车辆检测器的必要性等级，计算车辆检测器的数据效用度。车辆检测器的数据效用度计算公式如（1）所示：

G=K×M                                            （1）

其中：G为车辆检测器数据效用度;

K为车辆检测器检测数据的质量评估结果;

M为车辆检测器必要性评价结果。

数据效用度是0～1之间的数值，效用度数值越高，车辆检测器的检测数据利用价值就更高，当数据效用度低于0.6时，说明车辆检测器的数据利用价值低，需要进一步从数据质量和布设位置两方面进行分析和改进。

3  结  语

本文从车辆检测器布设位置及用途和车辆检测器数据采集质量两个角度对车辆检测器检测数据对路网交通管理的效用进行评估。评估过程融合了车辆检测器在设计建设、运营阶段所期望发挥的效用及效果，能相对全面的对车辆检测器数据应用的有效性做出评价，道路管理单位可以藉此来指导车辆检测器的设计建设及运营工作。

参考文献

[1]王学良，商广娟.多指标的数据质量评价方法综述[J].航空标准化与质量，2007（6）：30-32.

[2]杨纶标，高英仪.模糊数学原理及应用（第三版）[M].广州：华南理工大学出版社，2001：31-49，139-146.

[3] WongJ.A Fuzzy Evaluation Method of MIS Network[J].Guangxi Electric Power Technique，1999（l）：11-14.

[4] Weon S H，Sin D H，Chung .A Study on Edueation Evaluation Method Using Fuzzy Theory[J]. Journal of KFIS，1996，6（l）：74-82.

[5]靳引利，张英，韩雪婷.基于OD的高速公路断面交通流量推算方法[J].交通信息与安全，2015（1）：47-52.