王婉秋 方守恩 孫道成

（同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 200092）

道路交通安全管理設(shè)施的實(shí)效性評(píng)價(jià)是一個(gè)涉及到多層次、多因素的評(píng)價(jià)過(guò)程，以往的評(píng)價(jià)方法主要基于經(jīng)典集合理論或事故資料，如文獻(xiàn)［1］中采用層次分析法和加權(quán)求和的方法計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指數(shù)；文獻(xiàn)［2］結(jié)合事故統(tǒng)計(jì)分析和專家經(jīng)驗(yàn)法對(duì)高速公路網(wǎng)的交通安全設(shè)施規(guī)劃進(jìn)行評(píng)價(jià)，等等.然而，經(jīng)典集合理論具有“非此即彼”的局限性［3］以及事故隨機(jī)性.為此，學(xué)者們引入模糊數(shù)學(xué)理論對(duì)道路交通安全管理設(shè)施的評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究，建立了模糊綜合評(píng)價(jià)模型［4］.灰色關(guān)聯(lián)度分析法［5－6］通過(guò)對(duì)白化信息的充分利用，確定因素序列與母因素序列之間的關(guān)聯(lián)度.關(guān)聯(lián)度的大小反映了各因素對(duì)母因素的影響程度，也即體現(xiàn)了各因素在因素集中的重要程度，因此，在基本意義上，關(guān)聯(lián)度與權(quán)重相通.通過(guò)對(duì)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行必要處理代替綜合評(píng)價(jià)中的因素權(quán)重集合理可行，能夠有效地避免人為主觀因素對(duì)權(quán)重確定的不利影響.灰色關(guān)聯(lián)分析法確定權(quán)重的方法在機(jī)械、礦業(yè)、經(jīng)濟(jì)等評(píng)價(jià)領(lǐng)域的引入與應(yīng)用已取得了較為廣泛的研究［7－9］，然而將其引入道路交通安全管理設(shè)施綜合評(píng)價(jià)方面的研究至今仍鮮見(jiàn)報(bào)道.本文對(duì)此進(jìn)行了研究.建立了基于灰色關(guān)聯(lián)度的道路交通安全管理設(shè)施多層模糊綜合評(píng)價(jià)體系，利用模糊數(shù)描述客觀存在著的大量非確定性因素，并利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法確定各個(gè)權(quán)重系數(shù)的評(píng)價(jià)方法是合理可行的.

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分析

在綜合分析道路交通安全管理設(shè)施在道路交通安全管理方面的作用的基礎(chǔ)上，廣泛征詢專家意見(jiàn)，將評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分為標(biāo)志標(biāo)線工程、信號(hào)燈工程及其他安全設(shè)施工程.

1）標(biāo)志標(biāo)線工程作為管制、指引交通的交通安全設(shè)施，包括標(biāo)線施化率、交叉口渠化率、指路標(biāo)志設(shè)置率與交通標(biāo)志設(shè)置合理性等指標(biāo).其中標(biāo)線施化率、指路標(biāo)志設(shè)置率、交叉口渠化率指標(biāo)體現(xiàn)標(biāo)志標(biāo)線已設(shè)置與應(yīng)設(shè)置的比例關(guān)系及完好情況，交通標(biāo)志設(shè)置合理性屬于定性指標(biāo)，反映是否根據(jù)道路狀況、環(huán)境、視認(rèn)距離等設(shè)置信息明確、連貫、清晰、必要的交通標(biāo)志.

2）信號(hào)燈工程 交通控制設(shè)備（信號(hào)燈）具有交通安全管理方面的功能，指標(biāo)體現(xiàn)已設(shè)置信號(hào)燈控制的人行橫道、交叉口數(shù)量與應(yīng)設(shè)信號(hào)燈控制的人行橫道、交叉口數(shù)的比例關(guān)系.

3）其他安全設(shè)施工程 主要包括隔離設(shè)施設(shè)置率和行人過(guò)街設(shè)施設(shè)置率.行人過(guò)街設(shè)施設(shè)置率體現(xiàn)以人為本的安全理念，定義為主干道（不含快速路）上行人過(guò)街設(shè)施（包括人行橫道、人行過(guò)街天橋和地下通道）的平均距離.

采用如圖1所示的層次結(jié)構(gòu)描述道路交通安全管理設(shè)施的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系.

圖1 道路交通安全管理設(shè)施評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 基于灰色關(guān)聯(lián)度的多層模糊綜合評(píng)價(jià)模型

2.1 基于灰色關(guān)聯(lián)度的指標(biāo)權(quán)重的確定

對(duì)于道路交通安全管理設(shè)施的綜合評(píng)價(jià)而言，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的二級(jí)指標(biāo)層分別從不同角度反映了道路交通安全管理設(shè)施設(shè)置實(shí)效性的優(yōu)劣，因而可以把反映道路交通安全管理設(shè)施設(shè)置相對(duì)最優(yōu)的某一方案作為母因素，以不同區(qū)域的道路交通安全管理設(shè)施設(shè)置狀態(tài)作為子因素，計(jì)算子因素序列與母因素序列關(guān)于二級(jí)指標(biāo)層的關(guān)聯(lián)度，通過(guò)對(duì)關(guān)聯(lián)度的必要處理得到各層指標(biāo)的權(quán)重系數(shù).權(quán)重系數(shù)的計(jì)算步驟如下.

1）為了消除量綱和量綱單位不同所帶來(lái)的不可公度性，采用初值化算子對(duì)各因素序列進(jìn)行量綱一的量化處理.（i＝0，1，2，…，n；j＝1，2，…，m）.

2）計(jì)算母因素序列與子因素序列之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)

式中：rij為子因素Y′ij（i＝1，2，…，n，j＝1，2，…，m）關(guān)于母因素Y′0j（j＝1，2，…，m）的灰色關(guān)聯(lián)度；ρ∈（0，1），分辨系數(shù)，是為了削弱最大絕對(duì)差值因過(guò)大而失真的影響，以提高關(guān)聯(lián)系數(shù)間的差異顯著性而給定的系數(shù).

3）由關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度 由于（r1j，r2j，…，rnj）反映了第i（i＝1，2，…，n）個(gè)子因素的第j個(gè)指標(biāo)值與理想值的關(guān)聯(lián)程度，故其平均值反映了第j個(gè)指標(biāo)與理想值的關(guān)聯(lián)度，即反映了第j個(gè)指標(biāo)在整個(gè)指標(biāo)空間中所占的比重

4）由指標(biāo)體系的層次關(guān)系，為了確定各層指標(biāo)的權(quán)重，將wj進(jìn)行一定的處理

式中：Ajk為k層次下指標(biāo)j的權(quán)重；wij為k層次下指標(biāo)j的關(guān)聯(lián)度；n為k層次下指標(biāo)個(gè)數(shù)之和.

2.2 多層模糊綜合評(píng)價(jià)模型的建立

1）確定評(píng)價(jià)對(duì)象因素集 U＝｛U1，U2，…，Un｝.

2）建立評(píng)價(jià)集 V＝｛V1，V2，…，Vm｝.

3）確定評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)隸屬函數(shù).

5）建立單因素評(píng)判矩陣R＝（rij）n×m，i＝1，2，…，n；j＝1，2，…，m.

6）一級(jí)模糊綜合評(píng)判向量：Bi＝Ai?R＝（b1，b2，…，bm），式中：?為模糊算子，選取加權(quán)平均型作為模糊算子，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有因素、權(quán)重大小的均衡兼顧.如果評(píng)價(jià)結(jié)果，應(yīng)將它歸一化.

7）構(gòu)造一級(jí)指標(biāo)層評(píng)判矩陣R′＝（B1，B2，…，Bs）T.

8）二級(jí)模糊綜合評(píng)判向量：B＝A′?R′，該評(píng)判集為評(píng)價(jià)指標(biāo)體系最終模糊綜合評(píng)判集.

9）為了最終確定評(píng)判對(duì)象的評(píng)價(jià)等級(jí)，選用重心法對(duì)B進(jìn)行反模糊化處理.

3 基于灰色關(guān)聯(lián)度的多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)模型實(shí)例分析

為了驗(yàn)正本文中提出的道路交通安全管理設(shè)施模糊綜合評(píng)價(jià)模型的有效性，以上海市某區(qū)為背景（其道路交通安全管理設(shè)施的設(shè)置現(xiàn)狀為標(biāo)線施化率為79.73%，標(biāo)志設(shè)置為65.17%，標(biāo)志合理性為67.9，行人過(guò)街設(shè)施設(shè)置率307.09m，人行橫道燈控率25.36%，隔離率93.75%，交叉口渠化率79.73%，交叉口燈控率77.22%），進(jìn)行道路交通安全管理設(shè)施的模糊綜合評(píng)估.

3.1 指標(biāo)權(quán)重的確定

根據(jù)該區(qū)道路交通安全管理設(shè)施的設(shè)置現(xiàn)狀，將其劃分為4個(gè)調(diào)查區(qū)域，統(tǒng)計(jì)各區(qū)域道路交通安全管理設(shè)施的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所列.由表中數(shù)據(jù)可知相對(duì)最優(yōu)方案為：｛84.34，79.69，79.97，86.05，28.45，88.37，99，242.13｝，以此作為母因素，將各因素序列采用初值化算子進(jìn)行無(wú)量綱化，計(jì)算各子因素與母因素的差值，然后按式（1）計(jì)算子因素與母因素之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)，按式（2）計(jì)算各個(gè)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度值，數(shù)據(jù)分別列入表2，3中.由表3中各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度值，可計(jì)算得出各層指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，具體計(jì)算如下.

表1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表

表2 子因素與母因素關(guān)聯(lián)系數(shù)

表3 評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度

第一層權(quán)重系數(shù)

第二層權(quán)重系數(shù)

3.2 模糊綜合評(píng)價(jià)

3.2.1 確定評(píng)價(jià)因素集、評(píng)價(jià)集 根據(jù)圖1建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，建立評(píng)價(jià)因素集U＝｛U1，U2，U3｝，子因素集U1＝ ｛U11，U12，U13，U14｝，U2＝｛U21，U22｝，U3＝｛U31，U32｝；評(píng)價(jià)集V＝｛V1，V2，V3，V4，V5｝＝｛90，80，70，60，50｝.其中V1為好；V2為較好；V3為一般，V4為較差，V5為差.90，80，70，60，50為等級(jí)高低的度量值，是對(duì)模糊評(píng)語(yǔ)進(jìn)行的量化處理.

3.2.2 指標(biāo)等級(jí)隸屬函數(shù)的確定 道路交通安全管理設(shè)施評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)建立文獻(xiàn)［10］，確定各項(xiàng)指標(biāo)升勢(shì)、降勢(shì)臨界點(diǎn)，建立如表4所列的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn).據(jù)此建立梯形分布的指標(biāo)等級(jí)隸屬函數(shù).

1級(jí)隸屬函數(shù)

j（j＝2，3，4）級(jí)隸屬函數(shù)

表4 道路交通安全管理設(shè)施評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)界定值

5級(jí)隸屬函數(shù)

式中：Vij為i項(xiàng)指標(biāo)的j級(jí)界定值，見(jiàn)表1.

3.2.3 一級(jí)模糊綜合評(píng)判 根據(jù)前述的層次結(jié)構(gòu)模型及其指標(biāo)體系的權(quán)重系數(shù)，考慮評(píng)價(jià)指標(biāo)因素較多，有一些指標(biāo)的權(quán)重較小，為使具有較小權(quán)重的指標(biāo)在評(píng)價(jià)中不至于被淹沒(méi)，分二級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià).

由各指標(biāo)的等級(jí)隸屬函數(shù)，以及該區(qū)道路交通安全管理設(shè)施的原始數(shù)據(jù)，得到單因素模糊評(píng)判矩陣為

根據(jù)前述獲得的權(quán)重系數(shù)，對(duì)單因素U1＝｛U11，U12，U13，U14｝的一級(jí)模糊綜合評(píng)判向量為B1＝A1?R1＝｛0.275 0.219 0.238 0.268｝?

同理可得其他單因素的一級(jí)模糊綜合評(píng)判向量為

3.2.4 二級(jí)模糊綜合評(píng)判 利用B1，B2，B3構(gòu)建基于評(píng)判因素集U＝｛U1，U2，U3｝的二級(jí)模糊綜合評(píng)判向量

3.2.5 結(jié)果分析 為了最終確定評(píng)價(jià)對(duì)象的等級(jí)，對(duì)B進(jìn)行反模糊化處理，為了綜合考慮各因素的影響，反模糊化處理的方法選用重心法進(jìn)行，得到道路交通安全管理設(shè)施模糊綜合評(píng)價(jià)的量化值，即

該結(jié)果表明，該區(qū)道路交通安全管理設(shè)施的模糊綜合評(píng)價(jià)等級(jí)介于“較好”和“一般”之間，處于中等水平.由二級(jí)模糊綜合評(píng)判矩陣可知，信號(hào)燈工程、其他安全設(shè)施工程（隔離設(shè)施、人行過(guò)街設(shè)施）的評(píng)價(jià)等級(jí)較高，而標(biāo)志標(biāo)線工程的評(píng)價(jià)等級(jí)卻較低，處于“一般”以下級(jí)別，這與實(shí)際調(diào)查結(jié)果基本相符.通過(guò)該區(qū)2006年到2007年機(jī)動(dòng)車駕駛員事故致因的巴雷特曲線分析可知，不安全行為如未按規(guī)定讓行、違法變更車道、未保持安全距離、違法占道行駛、違章倒車、違章調(diào)頭等是造成事故的A類誘因.標(biāo)線標(biāo)志工程是道路語(yǔ)言系統(tǒng)的主要內(nèi)容，標(biāo)志的缺失、標(biāo)志設(shè)置位置的不當(dāng)、標(biāo)志信息的不明確、標(biāo)線的缺失、交叉口渠化的遺漏等將直接影響駕駛員對(duì)道路語(yǔ)言系統(tǒng)的理解，引發(fā)誤判斷或誤行為，進(jìn)而導(dǎo)致一系列上述的不安全行為.因此通過(guò)該區(qū)事故致因的對(duì)比分析，有效地驗(yàn)證了在道路交通安全管理設(shè)施的實(shí)效性評(píng)價(jià)中采用本文提出的基于灰色關(guān)聯(lián)度的模糊綜合評(píng)價(jià)法是基本可行的，評(píng)價(jià)結(jié)果能夠較為全面客觀地反映道路交通安全管理設(shè)施的交通安全管理水平.

4 結(jié) 束 語(yǔ)

本文對(duì)灰色關(guān)聯(lián)分析法在道路交通安全管理設(shè)施評(píng)價(jià)中的引入和實(shí)施問(wèn)題進(jìn)行了研究，通過(guò)有機(jī)地結(jié)合傳統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)理論、模糊數(shù)學(xué)理論、灰色關(guān)聯(lián)分析法這三者而建立了基于灰色關(guān)聯(lián)度的道路交通安全管理設(shè)施多層模糊綜合評(píng)價(jià)模型，并通過(guò)對(duì)上海市某區(qū)道路交通安全管理設(shè)施進(jìn)行了分析，研究結(jié)果表明本文工作是合理可行的，能有效地預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)施的安全隱患，對(duì)于完善道路交通安全管理設(shè)施的設(shè)計(jì)、輔助道路交通安全管理部門進(jìn)行安全管理等都具有良好的發(fā)展?jié)摿蛯?shí)用價(jià)值.

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