基于AHP的公路隧道运营安全评价指标权重研究

李羡南 马佳玮 陈凯江 仇浩宇 赵庆

【摘 要】隧道作为公路运营过程中的重要节点，其安全与否对整条道路的安全形式起到重要作用，经过调查研究近十年的全国范围内的公路隧道交通事故特征，发现车辆、隧道结构、安全措施等是公路隧道安全的主要影响因素，并据此建立了隧道运营安全的评价指标体系，并结合实例应用层次分析法对各个影响隧道安全指标权重进行了计算，通过一致性检验，印证了权重计算的可靠性。

【关键词】公路隧道;安全评价;指标体系;层次分析法

一、引言

随着我国公路隧道的建设发展，隧道工程成为道路建设中重要的一部分，隧道与一般道路不同，隧道是一种两端开口、中间封闭的管状结构。因此很容易导致事故的发生。2014年3月1日，晋济高速公路山西晋城段岩后隧道，两车追尾造成甲醇泄漏起火，隧道内滞留的另外两辆危险化学品运输车和31辆煤炭运输车等车辆被引燃引爆，造成40人死亡、12人受伤和42辆车烧毁，直接经济损失8197万元。【1】2017年8月10日，陕西省安康市境内京昆高速公路秦岭1号隧道南口处（1164公里930米）发生一起大客车碰撞隧道洞口端墙的特别重大道路交通事故，造成36人死亡、13人受伤，直接经济损失3533万元。隧道运行环境有较大的运行风险，因此公路等级安全判定就尤其重要。

二、隧道安全评估指标体系

运营中的隧道是一个极其复杂的系统，其中任何一个环节出了问题都会影响公路隧道的运营，通过对近10年大量的隧道交通事故的调查分析，发现在众多影响因素中，车辆、隧道结构、安全措施都在大多数交通事故中都起重要的作用。为了明确各项影响因素在隧道事故中的各指标权重，本文采用层次分析法建立了多指标的隧道交通安全评价数学模型，合理得出了评价隧道交通安全水平的各指标权重。

1、建立隧道运营安全评价指标体系

指标体系的建立遵循以下原则：1）指标宜少不宜多，宜简不宜繁;2）指标应具有独立性;3）指标应具有代表性，能很好地反映研究对象某方面的特性;4）评价指标含义要明确，数据要规范，口径要一致，资料收集要简单易行。

根据上述原则及隧道交通事故调查的数据分析可得出影响隧道运营安全的评价指标体系如表1所示：

2、利用层次分析法来确定各指标的权重

层析分析法：（AHP，Analytic Hierarchy Process）又称多层次权重分析法，它可以将决策人的思维过程数学化，将人的主观判断的定性分析进行定量化，帮助决策者保持思维过程的一致性。【3】本文采用改进的层次分析法确定指标权重，与层次分析法中 “九标度 ”判断矩阵相比，改进的层次分析法采用“ 五标度 ”判断矩阵，更易于保持矩阵的一致性。

3、构造判断矩阵

由专家对同一层次内n个指标的相对重要性进行打分，选取比例标度（5标度）。相对重要性的比例标度取1-5之间：

（一般情况下，当CR<0.1时，即认为矩阵具有满意的一致性，否则需要对判断矩阵进行调整。）

三、实例应用

本文以车辆因素为例，先根据5标度法，进行专家打分，由十位专家对某隧道的车辆因素的判定得出下表：

计算一致性指标CI，随机一致性指标RI，一致性比例CR

一致性指标CR=0.009/0.5149=0.0178<0.1，说明矩阵具有满意的一致性。应用上述原理依次计算各指标层的权重并填入表1括号中。其余指标均按照此方法进行，最终确定各指标的权重。

四、结论

隧道运营安全与否直接影响这整个道路交通的运营安全状况，根据近十年的全国公路隧道交通事故调查数据，判断影响隧道运营期间安全的因素，并据此建立安全评价指标体系。应用层次分析法对指标体系进行计算得出各项指标在隧道运营安全评价中的具体权重，为后续进一步评价隧道的运营安全等级提供了支撑。

参考文献：

[1]陈凯江，李羡南，马佳玮等.高速公路隧道事故类型研究及措施建议[J].建筑工程技术与设计，2021：185-186.

[2]侯靖宇，杨其新，郭春. 長大公路隧道运营安全综合评价研究[J]. 铁道标准设计，2015：88-91.

[3]耿志伟，薛伟. 基于可拓层次分析法的东北林区贮木场火险等级评价研究[J]. 中国安全生产科学技术，2013，9（10）：103-108.

作者简介：

李羡南（2000-10），男，汉族，河北省邯郸人，本科，任职于华北理工大学，学生，研究方向：公路隧道运营安全。

基金项目：

本文系华北理工大学大学生创新创业训练项目（X2020080），项目名称：公路隧道运营安全风险管控技术研究。

（作者单位：华北理工大学建筑工程学院）