范瑛，劉和亮，寧樂然，胡國祥

(1．湖北工業(yè)大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，湖北武漢430068;2．湖北警官學(xué)院治安管理系，湖北武漢430034;3．武漢工程大學(xué)交通研究中心，湖北武漢430074)

道路交通因具有覆蓋面廣、機(jī)動性強(qiáng)等特點(diǎn)，在社會交通運(yùn)輸方式中有著及其重要作用，對社會產(chǎn)生廣泛的經(jīng)濟(jì)效益。但同時(shí)，我國已成為世界上因道路交通死亡人數(shù)最多的國家，對道路的安全性尤其值得重視。目前我國道路行車安全性評價(jià)主要針對高速公路、一級公路、二級公路等高等級道路，對山區(qū)低等級道路的研究比較少。層次分析法(AHP)是系統(tǒng)工程中用于多準(zhǔn)則的綜合性評價(jià)方法，適合山區(qū)低等級道路行車安全性的多準(zhǔn)則綜合評價(jià)。

一、山區(qū)低等級道路行車安全評價(jià)體系的指標(biāo)

1．運(yùn)行速度

運(yùn)行速度是安全評價(jià)中的重要指標(biāo)，“十次事故九次快”說的就是這個(gè)道理。道路交通事故的發(fā)生是由于人、車、路、環(huán)境組成的動態(tài)系統(tǒng)失衡的結(jié)果，國內(nèi)外的道路工作者進(jìn)行了大量的研究，認(rèn)為運(yùn)行速度大小及其變化與事故之間存在著密切關(guān)系。車的運(yùn)行速度受很多因素的影響，其中有道路幾何線形、道路環(huán)境、汽車性能以及駕駛員心理行為等因素，而汽車的運(yùn)行速度與行車安全有著密切關(guān)系。

2．行車安全評價(jià)指標(biāo)的選取

在選取山區(qū)道路行車安全評價(jià)指標(biāo)時(shí)，要考慮以下原則:可靠性、定量指標(biāo)與定性指標(biāo)相結(jié)合的原則及指標(biāo)間的獨(dú)立性、可操作性、可比性。最終確定的評價(jià)指標(biāo)應(yīng)定義明確、數(shù)量適中，與山區(qū)道路行車安全狀況的相關(guān)性顯著，指標(biāo)間的獨(dú)立性較強(qiáng)，評價(jià)指標(biāo)的采集、量化方法簡便;評價(jià)指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)合理，層次分明，綜合評價(jià)的通用性和可操作性較強(qiáng)，結(jié)合山區(qū)低等級道路特點(diǎn)，選取影響山區(qū)低等級道路行車安全的評價(jià)指標(biāo):a)路況，b)標(biāo)志標(biāo)線，c)附屬設(shè)施，d)自然、地質(zhì)條件，f)氣候條件。

二、層次分析法的基本原理

層次分析法(AHP)是由美國運(yùn)籌學(xué)家Satty提出的決策方法。其基本思路:先將復(fù)雜問題分解成遞階層結(jié)構(gòu)，然后將下一層次的各因素相對于上一層次的各因素進(jìn)行兩兩比較判斷，構(gòu)造判斷矩陣，通過對判斷矩陣的計(jì)算，進(jìn)行層次的排序和一致性檢驗(yàn)，最后進(jìn)行層次總排序，得到各因素的組合權(quán)重，并通過排序結(jié)果分析和解決問題。

1．構(gòu)造遞階層次結(jié)構(gòu)

首先把問題清晰化、條理化、結(jié)構(gòu)化，建立一個(gè)層次分明的結(jié)構(gòu)模型。同一層的元素在受到上一層元素支配的同時(shí)也支配著下一層的元素。明確各個(gè)層次的因素及其位置，并將它們之間的關(guān)系用連線連接起來，就構(gòu)成了遞階層次結(jié)構(gòu)。

圖1層次結(jié)構(gòu)圖

2．構(gòu)造判斷矩陣

對遞階層次結(jié)構(gòu)中各層的元素可以依次與之相對有關(guān)的上一層元素進(jìn)行兩兩比較，建立判斷矩陣。判斷矩陣表示如下:

其中δij=1/δji

δij(1，2，…，n;j=1，2，…，n)表示因素 Bi與 Bj相對于其上一層元素重要性的比例標(biāo)度。形成判斷矩陣后，必須引入合適的標(biāo)度值對各相對重要性的關(guān)系進(jìn)行度量，Satty引用了如圖2所示的1～9標(biāo)度方法使定性評價(jià)轉(zhuǎn)化為定量的評價(jià)。

圖2判斷矩陣標(biāo)度及其含義

3．層次單排序與檢驗(yàn)

通過計(jì)算判斷矩陣的最大特征值根及其對應(yīng)的特征向量，得到每一層的各個(gè)因素相對于上一層某因素的相對重要性系數(shù)。

由于判斷矩陣中的賦值是由決策者直接提供或由決策者同分析者對話來確定。受到多種因素的影響，現(xiàn)實(shí)的判斷矩陣往往很難滿足一致性條件，為保證準(zhǔn)確性和可靠性，一致性檢驗(yàn)是有必要的。

設(shè)判斷矩陣的最大特征根為λmax，對應(yīng)的特征向量為W，將W歸一化后即為同一層次元素對于上一層次元素相對重要性的權(quán)重，一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CI為:

若隨機(jī)一致性比率，則判斷矩陣具有滿意的一致性，否則需要調(diào)整判斷矩陣的元素取值。隨機(jī)一致性指標(biāo)RI取值如下表所示。

表1平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI取值

4．層次總排序與檢驗(yàn)

先計(jì)算指標(biāo)層相對于總目標(biāo)層的相對權(quán)重，然后計(jì)算方案層相對于指標(biāo)層的相對權(quán)重，最后計(jì)算方案層相對于最高層的相對重要性系數(shù)，這一過程是從最高層次到最低層次逐層進(jìn)行的。同樣，對總排序結(jié)果也需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

5．做出決策

通過對排序結(jié)果的分析，得出最后的決策方案。

三、實(shí)例分析

現(xiàn)對重慶市巫山縣某條道路的設(shè)計(jì)車速30km/h，平曲線最小半徑10m。從基本的技術(shù)指標(biāo)可知該道路項(xiàng)目為低等級道路，對影響行車安全的因素進(jìn)行分析如圖3所示。

確定各因素對行車速度影響的權(quán)重系數(shù)

分別設(shè)附屬設(shè)置、路況、標(biāo)志標(biāo)線、氣候條件、自然地質(zhì)條件為 x1，x2，x3，x4，x5。它們組成的比較矩陣為:

圖3對行車安全影響因素關(guān)系樹

用和法計(jì)算權(quán)向量W:

A按列規(guī)范化

進(jìn)行一致性檢驗(yàn):

即求得的參數(shù)可用。各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重標(biāo)注如圖4所示

圖4量化了的對行車安全影響因素關(guān)系樹

由上圖可知，在準(zhǔn)則層中，對行車安全的影響道路因素層面比環(huán)境因素層面重要。道路因素中，路況對行車安全的影響相對于標(biāo)志標(biāo)線、附屬設(shè)施對行車安全的影響程度大。道路因素是影響山區(qū)低等級行車安全的重要因素，環(huán)境因素不可忽視，說明山區(qū)低等級道路行車安全性評價(jià)時(shí)主要重視道路因素，還應(yīng)考慮環(huán)境因素的影響。

四、結(jié)語

運(yùn)用的基于層次分析法的山區(qū)低等級道路行車安全評價(jià)方法，可以定量評價(jià)山區(qū)低等級道路的安全狀況，符合實(shí)際情況，對已建和在建山區(qū)低等級道路的安全狀況都能提供定量指標(biāo)，供建設(shè)投資方提供決策指導(dǎo)。

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