基于模糊数学分析的农村公路交通安全评价

长安大学 公路学院 刘会芳

长安大学 材料科学与工程学院 彭 磊

基于模糊数学分析的农村公路交通安全评价

长安大学 公路学院 刘会芳

长安大学 材料科学与工程学院 彭 磊

模糊综合评价法是一种基于模糊教学的综合评价方法，它以改进的德尔斐法、组合数据包络分析法、层次分析法、灰色理论、模糊评判法等方法为基础，可以很好地将定性评价与定量评价结合起来，有效提升了评价的综合性、合理性和可行性。

一、建立评价指标体系

目前，我国农村公路交通的特点是农村公路道路等级低、行车条件差，交通安全设施建设滞后；参与交通的车辆种类复杂，且安全性能低、超载现象严重；驾驶员驾驶技术不良；农村教育水平相对落后，文明参与交通的自觉性不强；农村交通安全宣传相对薄弱。

在综合分析农村公路道路、交通特点的基础上，运用Delphi法，经过信息收集、分析和专家咨询，将道路、交通、安全设施、管理四个方面作为第一层次，据此对道路交通安全进行评价，建立道路交通安全的层次指标体系。如图1所示。

二、建立评价模型

1.建立评价对象集、因素集和评语集。确定评价对象集合U、评价因素集合Uij和评语集合V，并确定评价等级。评价对象集合U＝{U1，U2，U3，U4}＝{道路条件，交通状况，安全保障设施，管理水平}，评价因素集合Uij，U1＝{U11，U12，…，U15}＝{道路线形，路基，路面，桥隧，交叉口}；U2={U21，U22，U23}＝{交通组成，交通流量，行人流量}；U3={U31，U32，…，U36}＝{标志标线，防护设施，视线诱导设施，减速设施，其他安全设施，路侧宽容设施}；U4＝{U41，U42，…，U45}={安全检查，车辆超载治理，交通法规和安全常识教育，驾驶员水平}；评语集及评价等级V＝{ε1，ε2，ε3，ε4，ε5}＝{安全，较安全，安全性一般，较不安全，不安全}＝{95，80，65，50，35}。

2.确定指标体系权重。层次分析法（AHP法）能够充分利用专家的主观意见，但是判断矩阵的一致性受到有关人员的知识结构、判断水平及个人偏好等诸多主观因素影响；组合数据包络分析法（DEA法）以各决策单元的输入输出指标权重为变量，不受主观因素影响，但无法反映决策者的主观判断。为了将两者进行有效结合，通过引入主、客观偏好系数的概念，用线性加权方法结合AHP与DEA两种方法求得综合指标权重：

式（1）中，W*为综合权重，W为AHP法得出的权重；W ′为DEA法得出的权重，α为主观偏好系数（α∈[0，1）]，依据决策者偏好进行选取。

3.确定一级模糊综合评判矩阵。 一级模糊综合评判是按第二层次的各评价因素Uij进行评判，通过采用白化权函数对专家评分行为的模糊性进行修正归类统计，得到某一个评判集中的第k个结果的隶属度为rijk（i＝1，2，3，…，4；j＝1，2，3，…，n；k＝1，2，3，…，5），则第二层次的单因素评判矩阵为

式（2）中，i＝1，2，3，…，4；j＝1，2，3，…，n；k＝1，2，3，…，5。

4.确定二级模糊评判矩阵。二级模糊综合评判是按第一层次的所有因素Ui（i＝1，2，3，4）进行综合，其单因素评判矩阵为一级模糊综合评判矩阵：

二级模糊综合评判集为

5.计算评价结果。模糊评价矩阵表明了系统的安全状况，按5个等级评价时所得结果的分布，可以得到系统的总得分公式及评分表，即

三、应用与示范

对某条运营中的农村公路采用模糊综合评价法进行安全评价。

1.确定指标体系权重。首先采用层次分析法通过专家打分，得到权重W，再通过DEA法得到权重W′，根据经验取α＝0.5。最终确定各指标权重如下：一级指标权重：W*＝{0.312，0.303，0265，0.120}，二级指标权重：W1*＝{0.324，0.123，0.142，0.237，0.174}，W2

*＝{0.417，0.216，0.337}，W3*＝{0.26，0.213，0.124，0.155，0.101，0.147}，W4*＝{0.344，0.201，0.182，0.273}。

2.确定一级模糊评判矩阵。通过专家打分并进行归类统计，根据对应的第二层次的单因素评判矩阵，得到一级模糊综合评价集：Bl＝（0.325 6，0.197 3，0.234，0.152 6，0.090 5）；B2＝（0.097，0.118 6，0.311 1，0.249 3，0.194）；B3＝（0.127 9，0.164，0.241 5，0.246 1，0.210 4）；B4＝（0.047 4，0.120 1，0.227 3，0.318 2，0.287）。

3.确定二级模糊评判矩阵。经计算，二级模糊综合评判集B＝ W*R＝（0.170 6，0.155 4，0.258 5，0.226 5，0.177 2）；对得到的评判矩阵B进行归一化处理，有Bl＝（0.172 6，0.157 2，0.261 6 ，0.229 2，0.179 3）。

4.结果计算。安全评判结果如下：

h＝ 90×0.172 6＋80×0.157 2＋65×0.261 6＋50×0.229 2＋35×0.179 3 ＝ 62.854 6。

由此可知，公路安全评判结果属于“较差”，接近“中”的状态。该路段混合交通严重，车辆组成复杂，驾驶员的安全意识低，行人较多且乱穿马路，同时该条道路的安全保障设施相对缺乏，不能为道路使用者提供安全的道路环境。