基于熵权TOPSIS的区域道路安全评价方法

曾阳艳，邓季琳，张琪慧

摘要：通过对国内外文献的调查和研究，本文选取了客观、科学的交通安全评估指标体系;针对现有交通安全指标权重分配受主观影响的问题，本文将熵权法和TOPSIS法相结合，提出一种新的区域安全评价模型。运用本文方法对十个省份的交通安全进行了综合评价。此外，还选取了灰色关联法、主成分分析法和模糊优选法等方法验证本文方法的有效性。通过区域道路安全的综合评价可以发现交通安全事故多发的区域，从技术和政策方面，对道路交通安全性的提升起到了重要作用。

关键词：区域交通安全;熵权法;TOPSIS法;综合评价

中图分类号：TP301      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）20-0005-05

1 引言

我国国民经济快速发展推动了城市化水平和机动化水平以及道路交通事业的建设，机动车、驾驶人、道路里程、道路交通流量、公路客货运量逐年攀升。据统计，截至2020年6月，我国机动车保有量已经达到3.6亿辆，机动车驾驶人4.4亿人，公路总里程已突破500万公里，公路客运量年累计29亿人，货运量年累计达143亿吨。如此庞大的交通体量对道路交通治理提出了很高的要求，与此同时，道路交通的已有的问题也日益显现，日常上下班高峰时段的拥堵，节假日出行难，重大交通安全事故频发依然是城市治理的痛点。为了解决或缓解当前制约道路交通的根本问题，有必要对区域交通运行状况进行综合评价，根据评价结果分析存在的问题，对引起交通问题的因素提出针对性的改善措施。

交通安全评价已成为当今学术领域的研究热点之一，目前常用的对交通安全进行评价的方法有灰色關联法、层次分析法、主成分分析法、模糊综合评价法、物元分析法、神经网络法等方法。朱中等人建立了基于灰色理论的道路交通安全评估体系，并对五个省市的交通安全水平进行了比较[1];牛永会应用灰色系统理论对道路交通安全的指标进行归纳和计算，判断各城市所属的灰类后评价当前的交通安全状况[2];邵晗等人选取了代表性的交通安全指标，构建了指标层次结构，建立了基于模糊数学理论的高速公路安全性评价模型[3];吴克海等人提出了基于主成分法的道路交通安全方法[4];郭礼照等人构建了层次分析法和模糊综合评价法结合的交通安全评估模型，并运用模糊层次综合法对新疆某高速公路交通安全水平进行了分析评价[5];程书波等人建立层次分析法（AHP）和物元分析法相结合评估模型，构建了交通安全评价指标体系，对河南省道路交通安全进行了全面评价[6];陈君等人建立了BP神经网络评价模型对高速公路交通安全进行评价[7];萧颖莹利用空间句法和GIS的分析方法对广州市的轨道交通进行了安全评价[8];陈双龙等人以农村道路为研究对象，对我国农村道路的安全性进行了评价[9];彭川子等人基于儿童友好的学校周边道路安全为评价对象，建立了学校周边的交通安全评价模型，并用实例进行验证[10];Victor Dobromirov 等基于道路交通事故数据对圣彼得堡环路的交通安全进行了评价[11];Angelica Batrakova等研究了道路条件对道路交通安全所产生的影响[12];Athanasios Galanis 等人结合道路类型和交通量数据进行对道路安全进行评价[13];现有的评价方法在权重的确定部分多采用层次分析法等较为主观的方法，因此不能保证评价结果的客观性。根据现有研究，本文选取熵权法结合TOPSIS方法进行评价，在保证指标权重分配客观的同时，还能更好地运用原始数据，构建一个科学合理简单的区域交通安全评价模型。

2 材料与方法

2.1 评价指标体系的建立

为了保证评价模型的普遍有效性评价指标的筛选应遵循可比性、代表性与可测性原则[14]。本文在进行区域交通安全评价时选取了十万人口事故率、万车事故率、千公里事故率和事故严重性指数等四个评价指标，这前三个指标分别体现了驾驶人、机动车、道路里程这三个因素在交通安全评价中的影响，第四个指标用来表示交通事故的严重程度。

2.2 熵权法

熵权法是对综合评价中的权系数进行赋值，可有效反映系统的变化规律，可以比较真实、客观地反映评价效果。具体步骤如下：

（1）设有m个待评价地区，n个评价指标，将原始数据矩阵定义为：

                  （1）

（2）计算第j项指标下第i个样本值占该指标的比重：

[pij=xiji=1mxij，0≤pij≤1                                  ]（2）

（3）计算各指标的熵值：

[Hj=-1lnmi=1mpijlnpij，0≤Hj≤1]                     （3）

（4）计算各指标的权系数：

[ωj=1-Hjj=1n1-Hj                                            （4）]