寧樂然， 田小光， 鄔俊峰， 胡國祥

(1．湖北警官學(xué)院 治安管理系，湖北 武漢 430034；2．湖北省武黃高速公路管理處，湖北 武漢 430071；3．武漢工程大學(xué) 交通研究中心，湖北 武漢 430074)

高速公路改擴(kuò)建包括車道拓寬改造、中央分隔帶改造、護(hù)欄改造、路面結(jié)構(gòu)的破除與恢復(fù)等，大多采用“邊施工、邊通行”的作業(yè)方式，行車與施工作業(yè)相互干擾，人、車、路、交通環(huán)境構(gòu)成新的復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，使得交通安全事故發(fā)生的可能性大大增加[1,2]。交通安全預(yù)警評(píng)價(jià)系統(tǒng)是基于對(duì)交通安全影響因素穩(wěn)定狀況的判斷，采用定性和定量相結(jié)合的分析方法[3]，綜合評(píng)價(jià)交通安全發(fā)展變化趨勢(shì)，當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)輸出值接近警戒線時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，以便快速采取安全措施，防患于未然或避免事故發(fā)展到嚴(yán)重程度。交通安全預(yù)警評(píng)價(jià)系統(tǒng)包括預(yù)警評(píng)價(jià)系統(tǒng)的建立、求解與輸出三方面。

與新建或正常運(yùn)營階段相比，高速公路改擴(kuò)建期的交通安全管理難度更大，影響交通安全的不確定因素更多。筆者將這些因素綜合歸納為人、車、路、環(huán)境、交通管理5個(gè)方面，選取改擴(kuò)建施工擠占車道情況等19個(gè)指標(biāo)，借鑒層次分析法的思想，建立了高速公路改擴(kuò)建期交通安全預(yù)警多層次模糊綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)，給出了預(yù)警評(píng)價(jià)系統(tǒng)的求解方法與輸出形式，結(jié)合實(shí)例介紹了該系統(tǒng)的應(yīng)用情況。

1 預(yù)警評(píng)價(jià)系統(tǒng)的建立

評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取是預(yù)警評(píng)價(jià)系統(tǒng)建立的關(guān)鍵，借鑒國內(nèi)外預(yù)警研究成果和實(shí)踐[3～7]，在對(duì)高速公路改擴(kuò)建期交通安全影響因素分析的基礎(chǔ)上，選取改擴(kuò)建期駕駛?cè)恕⑿旭傑囕v、道路、交通環(huán)境及交通管理5個(gè)因素作為高速公路改擴(kuò)建期交通安全預(yù)警評(píng)價(jià)的一級(jí)指標(biāo)，每個(gè)一級(jí)指標(biāo)又包含多個(gè)二級(jí)指標(biāo)，建立具有遞階層次結(jié)構(gòu)關(guān)系的預(yù)警指標(biāo)體系基本框架(表1)。

表1 高速公路改擴(kuò)建期交通安全預(yù)警指標(biāo)體系

2 預(yù)警評(píng)價(jià)系統(tǒng)的求解與輸出

2.1 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)判集

評(píng)價(jià)指標(biāo)集是對(duì)各層次因素狀態(tài)的直接描述和表征，高速公路改擴(kuò)建期的交通安全預(yù)警評(píng)價(jià)可分為5級(jí)，構(gòu)成評(píng)判集V={安全，較安全，一般，較危險(xiǎn)，危險(xiǎn)}。為直觀起見，將這5個(gè)級(jí)別分別以5種顏色依次地分出5個(gè)燈區(qū)，即綠燈區(qū)、藍(lán)燈區(qū)、黃燈區(qū)、橙燈區(qū)、紅燈區(qū)，分別對(duì)應(yīng)于安全、較安全、一般、較危險(xiǎn)、危險(xiǎn)5個(gè)預(yù)警評(píng)價(jià)等級(jí)[7,8]。當(dāng)預(yù)警評(píng)價(jià)值跨越預(yù)警界限時(shí)，相關(guān)人員采取相應(yīng)的警備措施。

2.2 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重

確定指標(biāo)權(quán)重的方法較多，如專家估測法、0～4評(píng)分法、層次分析法等。筆者采用“二元對(duì)比法”確定權(quán)重，該方法在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分解與綜合的基礎(chǔ)上，充分運(yùn)用人的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)，對(duì)指標(biāo)的重要性、優(yōu)越性等進(jìn)行二元相對(duì)比較與量化[9]。研究表明“二元對(duì)比法”是確定指標(biāo)權(quán)重、定性因素隸屬度的較好方法[10]。具體方法與步驟詳見文獻(xiàn)[9]。

2.3 建立模糊評(píng)判矩陣 Ri

模糊評(píng)判矩陣Ri的建立由評(píng)價(jià)小組成員對(duì)各層因素的預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行等級(jí)判斷，統(tǒng)計(jì)之后建立評(píng)價(jià)矩陣Ri。其中，評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度也采用上述“二元對(duì)比法”確定。

(1)

式中：n為指標(biāo)層的指標(biāo)個(gè)數(shù)。

2.4 進(jìn)行多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)

對(duì)于兩個(gè)不同層次的指標(biāo)，先進(jìn)行第一層次指標(biāo)的評(píng)價(jià)，再求得總的評(píng)價(jià)。對(duì)于第一層次，Bi=Wi×Ri=(bi1，bi2，bi3，bi4，bi5)，其中Bi各項(xiàng)表示在對(duì)Ui進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)的隸屬度。

(2)

所以第二層指標(biāo)的評(píng)價(jià)集為：

(3)

根據(jù)以上方法得到高速公路改擴(kuò)建期交通安全預(yù)警的評(píng)價(jià)結(jié)果b=max(b1，b2，b3，b4，b5)，根據(jù)最大隸屬度原則確定預(yù)警等級(jí)，進(jìn)而確定處于何種燈區(qū)。

3 實(shí)證分析

武黃高速于1991年建成通車，是湖北省首條全封閉的高速公路，全長70.3 km，設(shè)計(jì)車速為110 km/h，雙向四車道，中央分隔帶寬1.5 m。武黃高速公路設(shè)計(jì)日通行量為2.5萬輛，自2010年下半年以來，實(shí)際日均車流量近5萬輛，高峰時(shí)期近10萬輛，交通負(fù)荷極大。該公路原護(hù)欄為柔性纜索護(hù)欄，由于使用年限已久，部分路段的纜索老化銹蝕，難以適應(yīng)現(xiàn)有的交通負(fù)荷。因此，擬對(duì)k9+500～k15+825、k847+938～k844+388、k842+438～k832+423等路段共計(jì)19.89 km的中央分隔帶護(hù)欄實(shí)施改建，將原纜索護(hù)欄改建為波形護(hù)欄。但武黃高速公路路基寬度僅24 m，護(hù)欄改建施工需擠占部分車道，這樣勢(shì)必加劇本已十分繁忙的交通負(fù)荷，影響通行能力與行車安全，而車輛通行又會(huì)影響護(hù)欄改建施工進(jìn)度，危及施工人員的生命安全。

為了實(shí)現(xiàn)“通行順利、施工安全”的雙重目標(biāo)，利用上述高速公路改擴(kuò)建期交通安全預(yù)警評(píng)價(jià)系統(tǒng)，由相關(guān)技術(shù)人員對(duì)本次護(hù)欄改建期交通安全情況進(jìn)行預(yù)警評(píng)價(jià)。

3.1 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重

根據(jù)“二元對(duì)比法”確定指標(biāo)權(quán)重，如對(duì)U1～U5，其權(quán)重確定如表2所示。對(duì)權(quán)重需作“歸一化”處理。

表2 指標(biāo) U1～U5 的權(quán)重

為盡量減少主觀因素的影響，可采取專家賦權(quán)值再取平均的辦法。

同理，可得U11～U13、U21～U24、U31～U35、U41～U43、U51～U54的權(quán)重分別為(0.663, 0.220, 0.117)、(0.558, 0.240, 0.140, 0.062)、(0.373, 0.249, 0.160, 0.124, 0.093)、(0.701, 0.175, 0.123)、(0.412, 0.275, 0.177, 0.137)。

3.2 建立模糊評(píng)判矩陣 Ri

根據(jù)“二元對(duì)比法”確定指標(biāo)隸屬度，如駕駛員行車誤操作率(U11)、改擴(kuò)建施工人員違章上路次數(shù)(U12)、交通法規(guī)與交通安全的普及率(U13)的隸屬度分別為：

同理，可得其他指標(biāo)的隸屬度。

3.3 進(jìn)行多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)

先進(jìn)行一層模糊評(píng)價(jià)：

(0.089,0.175,1,0.451,0.141)

同理得到其他指標(biāo)的一層模糊評(píng)價(jià)結(jié)果。

再進(jìn)行二層模糊評(píng)價(jià)：

B2=W2×R2=(0.488,0.209,0.163,0.086,0.054)×

(0.074,0.246,0.982,0.515,0.154)

據(jù)此得到交通安全預(yù)警的評(píng)價(jià)結(jié)果b=max(b1，b2，b3，b4，b5)=max(0.074，0.246，0.982，0.515，0.154)。根據(jù)最大隸屬度原則得出本次護(hù)欄改建期交通安全狀況處于“黃燈區(qū)”，表明可以“邊通行、邊施工”，但需要高度戒備。為此，武黃高速公路管理處及承建單位高度重視，制定了專門的安全文明施工組織方案，包括施工安全保障體系、安全專項(xiàng)方案、應(yīng)急保暢方案等。

經(jīng)過精心組織與管理，本次護(hù)欄改建于2012年11月5日開工，2012年12月31日完工，歷時(shí)56天，沒有發(fā)生一起施工人員的傷亡事故，也沒有發(fā)生由于改建施工導(dǎo)致的交通擁堵或滯留現(xiàn)象，行車順利通行，施工安全進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo)。護(hù)欄改建施工場景如圖1、圖2所示。圖1表示為盡量減少干擾交通，對(duì)拆除的鋼纜索及時(shí)盤成圓盤狀，并盡快運(yùn)離施工現(xiàn)場；圖2表示運(yùn)至施工現(xiàn)場的波形護(hù)欄放置規(guī)范有序。

圖1 拆除的鋼纜索盤成圓盤狀

圖2 施工現(xiàn)場的波形護(hù)欄放置規(guī)范有序

4 結(jié) 語

影響高速公路改擴(kuò)建期交通安全預(yù)警評(píng)價(jià)的因素較多，合理歸納為5個(gè)方面、19個(gè)指標(biāo)，建立了交通安全預(yù)警多層次模糊綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)，根據(jù)“二元對(duì)比法”確定了指標(biāo)權(quán)重與隸屬度，考慮因素全面，既充分發(fā)揮評(píng)價(jià)技術(shù)人員的豐富經(jīng)驗(yàn)，又有效減少主觀因素的影響，評(píng)價(jià)結(jié)果合理、輸出直觀，具有較強(qiáng)的指導(dǎo)性。此外，在交通負(fù)荷極大、路基寬度狹窄的嚴(yán)峻條件下進(jìn)行改擴(kuò)建施工，經(jīng)過正確預(yù)警，合理組織，科學(xué)管理，認(rèn)真落實(shí)，是可以實(shí)現(xiàn)“通行順利、施工安全”的雙重目標(biāo)的。

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