基于模糊层次分析法的城市路网交通安全态势评估

2021-08-24覃媛媛

河南建材 2021年8期

覃媛媛

柳州工学院（545616）

0 引言

道路交通是城市最主要的交通方式，城市绝大部分交通由城市道路网承担。城市道路交通安全问题时常发生，路网各道路、交叉口间交通运行效率相互影响，城市路网交通安全状况信息滞后，直接影响交通主管和应急管理部门的高效管理。因此，城市路网交通安全影响因素识别、城市路网交通安全态势预估和预警显得尤为重要。文献[1-5]对安全态势进行评估，对安全状况提出预判，为安全态势评估提供了参考。文章采用模糊层次分析法对城市路网交通安全态势进行研究，构建交通安全评估指标体系，对路网交通安全态势进行预判。

1 城市路网交通安全态势评估指标

考虑交通安全信息采集的可行性，结合城市路网交通实际情况，文章对城市路网的交通安全影响因素进行收集、分类，将其交通安全信息进行动、静态归类。静态信息一般可以由调查、测量获取；动态信息一般由监控设备（如地感线圈、摄像系统、气象站等）获取，酒后驾驶率和疲劳驾驶率除外。不同时段的酒后驾驶率和疲劳驾驶率不一致，属于动态信息，可以通过抽样调查获取。

城市路网交通安全因素包括人的因素、道路因素、车的因素、环境及管理因素、路段交通流因素、交叉口因素等，基于此，建立城市路网交通安全态势评估及编码体系，具体见表1。

表1 城市路网交通安全态势评估及编码体系

2 城市路网交通安全态势评估模型建立

城市路网交通安全态势评估是以城市路网过去和当前的交通安全状况为基础，对未来（下一个阶段）城市路网交通安全态势进行预判，并确定其安全态势等级。

模糊层次分析法是一种定性与定量相结合的系统分析方法，适用于城市路网交通安全状态的评估。因此，文章采用模糊层次分析法对城市路网过去和当前的交通安全评估值进行计算，并运用时间序列分析法对城市路网未来的交通安全态势进行评估。

2.1 城市路网交通安全态势评估体系指标权重的计算

运用层次分析法计算城市路网安全态势评估体系指标权重，具体如下:

1）建立递阶层次结构，即目标层、准则层和指标层。城市路网安全态势评估体系包含6个准则层和24个指标层，具体见表1。

2）构造判断矩阵，将递阶层次结构中各层上的元素（指标层）依次与相对应的上一层元素（准则层）进行两两比较，建立判断矩阵。判断矩阵A=(a)n×n，aij表示相对于其上一层元素重要性的比例标度。判断矩阵的值直接反映了各因素的相对重要性，一般采用1～9的比例标度对其重要程度进行赋值，标度及其含义见表2。

表2 判断矩阵标度及其含义

3）计算判断矩阵

4）一致性检验

表3 平均随机一致性指标RI取值

2.2 城市路网交通安全态势的加权平均模糊综合评价

1）构建评价因素集、评价集

①因素集:根据建立的评价指标体系，得到评价因素集合

U=（u1,u2,…u5）（人的因素，道路因素，车的因素，环境及管理因素，路段交通流因素）或=（人的因素，道路因素，车的因素，环境及管理因素，交叉口因素）

②评价集：评价集是由路网交通安全评估可能得出的评判结果所组成的集合，评价集V=（v1,v2,…v5）=（100,90,80,70,60）。其中:v1为好，v2为较好，v3为尚可，v4为较差，v5为差。100、90、80、70、60是等级高低度量模糊数，是对模糊评语的量化处理。

2）动态及静态指标

静态指标，如道路线形等，采用专家打分来确定；动态指标，如酒后驾驶率、疲劳驾驶率等，根据调查数据获得。

3）指标等级隶属函数的确定

评价集已确定指标等级划分为5个级别，此阶段还需要确定各项指标的分级界定标准、建立梯形分布隶属函数、计算隶属度。

4）两级模糊评价模型的建立

第一级模糊综合评判模型：根据前面建立的因素集以及由层次分析法得到的各因素集的权重值，对每个ui的子因素uij做一级综合评判:

其中，Ri为第i个指标的模糊评判矩阵；wij为第i个指标的第j个子指标的权重值；uk（xij）为第i个指标的第j个子指标相对于第k个指标评价等级的隶属函数，i=1，2，…，m（m是第i个指标的子指标个数），j=1，2，…，n（n是第i个指标的子指标个数）。

第二级模糊综合评判模型:用一级评判得出的4个评判向量（S1,…，Si,…,Sm）构成二级综合评判的单因素评判矩阵S，并由权重向量W得到二级综合评判向量为:

评判结果B=（bl，b2，b3，b4，b5）。因为评判对象为5个评判等级的隶属度，所以对B进行反模糊化处理，以确定评判对象的评价等级，具体公式如下:

反模糊化处理后的B即为城市路网安全评价值，根据其值判定城市路网交通安全态势等级，具体见表4。

表4 城市路网交通安全态势等级界定

通过计算过去和当前的城市路网交通安全评价值，采用时间序列法预测未来城市路网交通安全态势。

3 实例分析

文章选择具有代表性的桂林市某城市路网作为研究对象，获取交通数据，并对原始数据进行归一化处理；运用模糊层次分析法得到人的因素、道路因素、车的因素、环境及管理因素、路段上交通流因素或交叉口因素的权重分别为0.330、0.170、0.037、0.096、0.367；计算评价指标隶属度，得到18:00～18:20交通安全评价值，见表5。