劉志強，李云霞

(江蘇大學汽車與交通工程學院，江蘇鎮(zhèn)江 212013)

攻擊性駕駛行為的FA和AHP評價系統(tǒng)研究

劉志強，李云霞

(江蘇大學汽車與交通工程學院，江蘇鎮(zhèn)江 212013)

駕駛行為與交通事故的發(fā)生有著緊密的關系。首先選取眾多攻擊性駕駛行為模型的評價指標，利用因子分析法(FA)，對眾多的指標進行分類并提取主因子;在此基礎上，利用因子貢獻率給出各主因子的權(quán)重，建立起攻擊性駕駛行為的三級評價模型;再運用層次分析法(AHP)確定各因子在每類中的主觀權(quán)重，結(jié)合因子分析法的客觀權(quán)重，最終建立攻擊性駕駛行為評價系統(tǒng)。

攻擊性駕駛行為;評價體系;層次分析法;因子分析法;權(quán)重

攻擊性駕駛行為是指駕駛者有意識或無意識地對駕駛環(huán)境中其他人造成生理或心理傷害的一種駕駛行為，已成為影響交通安全的一個備受關注的熱點。人們對攻擊性駕駛行為的最早認識來源于M.Parry主辦的一個關于“駕駛中的攻擊”專題研討會，會上提出了“行駛壓力的加重在心理上產(chǎn)生的潛在效應遠大于車輛的機械效應”的論點。1997年，美國國家公路交通安全管理局正式以法規(guī)定義攻擊性駕駛行為為“駕駛者有意識地對駕駛環(huán)境中他人的生理、心理造成傷害的行為”，其主要的表現(xiàn)形式有闖紅燈、罵臟話、右側(cè)超車、跟車距離過小等［1］。美國每年平均至少有1 500人因攻擊性駕駛受傷或死亡，且以每年7%的速度增長［2］。美國紐約布法羅州大學Hermessy博士與其科研小組［3］己經(jīng)研究出了一套較為成熟的評定駕駛員攻擊性的行為、心理量表。目前，國內(nèi)在研究其影響因素及相關性上主要采用問卷和訪談等調(diào)研方法，還未提出標準的評價體系［4］。Lawton等［5］通過構(gòu)建駕駛行為問卷發(fā)現(xiàn)了駕駛錯誤、違反交通法規(guī)和攻擊性違規(guī)3個主要因素。駱勇等［6］提出了道路交通中攻擊性駕駛行為發(fā)生的3個層次和反應過程，分析了挫折、個人、環(huán)境因素對攻擊性駕駛行為的影響。北京大學心理學系的莊明科等［7］進行了駕駛?cè)藛T風險駕駛行為分析及相關因素研究，開展了對駕駛?cè)藛T風險駕駛行為的結(jié)構(gòu)分析，同時還分析了影響風險駕駛行為的主要因素及其和交通事故的關系。國內(nèi)其他學者還針對高速公路的駕駛員生理和心理特點對行車安全的一系列負面影響提出了提高行車安全的預防措施［8-10］。

本文提出一個攻擊性駕駛行為評價體系，且對評價指標的權(quán)重進行分析確定。指標權(quán)重的確定分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法，通常將二者結(jié)合使用更精確。層次分析法定性和定量地將主觀判斷用數(shù)量形式表達和處理，使用流程如圖1所示［11-13］。因子分析法(FA)從指標的相關矩陣內(nèi)部的依賴關系出發(fā)，把一些信息重疊、具有錯綜復雜關系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個不相關的綜合因子，是一種多元統(tǒng)計分析方法［14-18］。

1 因子分析法

假定有p個變量x1，x2，…，xp，在n個樣本中對p個變量觀測的結(jié)果構(gòu)成了1個n×p階的原始數(shù)據(jù)矩陣:

變量標準化后為z1，z2，…，zp，假設p個標準化變量可由p個新的標準化變量因子F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)p線性表示:

式中aij(i，j=1，2，…，p)構(gòu)成矩陣A，為因子載荷矩陣。假定式(1)中p個因子是按照它們的方差貢獻由大到小排列的，通常選擇m個方差貢獻較大的因子(m個因子的累積貢獻率在85%以上)，此時式(1)可寫成:

其中e1，e2，…，ep是誤差項。通過估計可以得到載荷矩陣A。因子Fj(j=1，2，…，p)對全部變量的方差貢獻為A第j列元素的平方和:

通?？梢杂霉惨蜃拥姆讲钬暙I率來作為權(quán)重。

圖1 層次分析法的使用流程

2 攻擊性駕駛行為評價體系

2．1 體系建立

從駕駛者的表現(xiàn)角度出發(fā)，構(gòu)建“駕駛行為-表現(xiàn)模式-評價指標”這樣的3層結(jié)構(gòu)體系。其中攻擊性駕駛行為是目標層，表現(xiàn)模式作為準則層，評價指標作為層次分析中的方案層。2級指標通過因子分析及層次分析法從3級指標中提取?；跉v史調(diào)查及專家分析，選取了17個攻擊性指標。在鎮(zhèn)江市對200名駕駛員進行了問卷調(diào)查。樣本組成包括150名男性駕駛員和50名女性駕駛員，駕齡在1～10年不等。對樣本中的駕駛員所記錄得到的攻擊性指標綜合分析，最終得到攻擊性駕駛的3級指標:x1為速度離散性;x2為超速;x3為猛加速;x4為急制動;x5為頻繁的加速;x6為轉(zhuǎn)向燈使用情況;x7為換道頻繁程度;x8為換道時車道間隙情況;x9為跟車時間;x10為方向盤使用情況;x11為前后車相對速度;x12為右側(cè)超車;x13為闖紅燈;x14為路肩超車;x15為閃前燈;x16為鳴笛;x17為駕駛員肢體及言語攻擊。

2．2 主因子分析

利用SPSS軟件對調(diào)查的數(shù)據(jù)進行綜合分析與試驗［19-24］。選取了4個主因子。表1為因子載荷矩陣，表達各指標變量對4個主因子的貢獻。表2是特征值及4個主因子對應的方差貢獻率。

表1 因子載荷矩陣

表2 特征根及方差貢獻率

從表2可看出:4個主因子共分攤了總方差的87．397%，大于85%。

由表1可見:因子1主要與x12，x13，x14，x15，x16，x17正相關，更多地反映駕駛者的不良駕駛行為，記為F1;因子2主要與x1，x2，x3，x4，x5正相關，主要反映了駕駛者控制速度的行為，記為F2;因子3主要與x6，x7，x8，x10正相關，主要反映了駕駛員在換道時的一些行為，記為F3;因子4主要與x9，x11正相關，反映了跟車時的指標，記為F4。由此確定了4個2級指標:不良駕駛、速度控制、車輛換道及跟車駕駛。攻擊性駕駛行為評價體系如圖2所示。

圖2 攻擊性駕駛行為評價體系

2．3 權(quán)重的確定

2．3．1 2級指標權(quán)重的確定

2級指標對于1級指標的權(quán)重由各因子的貢獻率確定。4個因子按其貢獻率由高到低分別為不良駕駛因子F1、速度控制因子F2、變換車道因子F3、跟車因子F4，對應的特征根分別為5．472， 4．263，3．573，1．960。根據(jù)4)可算得因子貢獻率分別為 0．358，0．279，0.234，0．128，則攻擊性駕駛行為評價值F可表達為

2．3．2 3級指標權(quán)重的確定

1)AHP確定主觀權(quán)重

利用AHP計算權(quán)重，首先要確立判斷矩陣。4個因子要有4個對應的判斷矩陣。一般情況下，采用9級標度來表達因素之間的相對重要性程度:1表示兩元素相比具有相同的重要性;而9表示前者比后者重要很多。假定上一層元素支配的下一層元素有n個，則n個元素構(gòu)成了一個兩兩比較判斷矩陣A=(aij)n×n，其中aij表示元素i與元素j的重要性之比，則元素j與元素i的重要性之比為aji=1/aij。如果向量ω=(ω1，ω2，…，ωn)T滿足

式中λmax是矩陣A的最大特征根，則ω為相應的特征向量，歸一化后的ω可作為權(quán)向量。

通過資料查詢，根據(jù)在駕駛安全方面有多年經(jīng)驗的專家填寫基于層次分析模型的調(diào)查問卷，計算出判斷矩陣。以下分別為不良駕駛、速度控制、換道、跟車的比較判斷矩陣:

由矩陣可求得對應的最大特征根λmax分別為6．564，5．4377，4．238，2，對應的歸一化特征向量分別為:［0．173，0．510，0．191，0．022，0．037，0.066］T，［0．074，0．543，0．130，0．211，0.043］T，［0．262，0．088，0．607，0．043］T，［0．833，0．166］T。在 AHP中一致性檢驗的步驟為:

首先根據(jù)公式

計算出一致性指標。

然后查找隨機一致性指標RI。1～9階的值在查找時遵循表3。

表3 平均一致性指標的值

計算一致性比例

當CR＜0．10時，認為矩陣具有一致性，否則需要調(diào)整矩陣。

由式(3)計算出一致性指標分別為(0．112 78，0．109 4，0．079 4，0)，查表得對應的隨機一致性指標RI分別為(1．2，1．12，0．89，0)，一致性比例分別為0．0940＜0．1，0．098＜0．1，0．089＜0．1，0＜0．1，滿足一致性檢驗。這樣確定的權(quán)向量是可以接受的，可作為3級指標對2級指標的主觀權(quán)重。

2)因子分析法確定客觀權(quán)重

采用回歸法計算得到因子得分矩陣，如表4所示。

由此可確定:

對各系數(shù)進行標準化可得3級指標對2級指標的客觀權(quán)向量分別為:［0．150，0．544，0．167，0．030，0．030，0．078］T，［0．076，0．458，0．097，0．323，0．046］T，［0．366，0．074，0．526，0.033 ］T，［0．852，0．148］T。

表4 因子得分矩陣

3)綜合權(quán)重的確定

綜合權(quán)重的求解遵循［25］:

式中m=4，代入式(4)求出的主觀及客觀權(quán)重可得最終權(quán)向量:［0．162，0．527，0．179，0．026，0.033，0．144］T，［0．075，0．500，0．114，0．267，0．045］T，［0．314，0．081，0．567，0．038］T，［0．842，0．157］T。

主因子可近似表達為:

將上述表達式代入式(2)，可得攻擊性駕駛行為的最終評價模型為:

3 結(jié)論

1)研究表明:不良駕駛行為、速度控制、換道以及跟車駕駛4項因子對攻擊性駕試行為指標的貢獻率高達98%。

2)建立了“攻擊性駕試行為-表現(xiàn)模式-評價指標”這樣的3層結(jié)構(gòu)，確立了攻擊性駕駛行為的評價模式，并用精確的數(shù)學關系式描述了駕駛行為與各因子的關系。

3)以鎮(zhèn)江市200名駕駛者的調(diào)查數(shù)據(jù)為例進行分析，數(shù)據(jù)來源具有一定的代表性。該模型體系可以預測駕駛者的攻擊性駕駛行為，也能用于攻擊性等級的劃分。下一步研究可基于該評價體系構(gòu)建判別攻擊性駕駛行為的數(shù)學及物理模型，這將對交通安全決策具有重要的意義。

［1］Jasper Laagland.How To Model Aggressive Behavior In Traffic simulation［C］//3rd twente student conference on IT.Enschede:［s.n.］，2005.

［2］MILLER M，AZRAEL D，HEMENW A Y D.Road Rage’in Arizona:Armed and Dangerous［J］.Accident Analysis &Prevention，2002，34(6):807-814.

［3］Hennessy D A，Wiesenthal D L.Gender，driver Aggression，and Driver Violence:An APPlied Evaluation［J］. SexRoals，2001(44):661-667.

［4］Shinar D，Compton R.Aggressive Driving:an Observational Study of Driver，Vehicle，and Situational Variables［J］.Accident Analysis&Prevention，2004，36(3):429-437.

［5］Lawton R，Parker D，Stradling S，et al.Predicting road traffic accidents:The role of Social deviance and violation［J］.British Journal of Psychology，1997，88(2):249 -262.

［6］駱勇，羅霞.道路交通中攻擊性駕駛行為產(chǎn)生機理分析［J］.交通運輸工程學報，2009，7(2):1-4，44.

［7］莊明科，白海峰，謝曉非.駕駛?cè)藛T風險駕駛行為分析及相關因素研究［J］.北京大學學報:自然科學版，2008，44(3):475-482.

［8］劉哲義.高速公路駕駛員生、心理特點對行車安全的危害與預防［J］.公路交通科技，1999，16(3):72-75.

［9］馬駿.論駕駛員的感知特性及安全管理對策［J］.公路交通科技，2000，5(17):89-92.

［10］甘霖，李靈犀，王飛躍.高速公路駕駛員行為模型的建立與仿真［J］.模式識別與人工智能，2003，16(3):357 -361.

［11］許樹伯.層次分析法原理［M］.天津:天津出版社，1988.

［12］趙艷龍，熊蘭，徐敏捷，等.基于模糊層次分析法的干式變壓器運行狀態(tài)綜合評估［J］.重慶理工大學學報:自然科學版，2013(4):60-67.

［13］殷濤.層次分析法在道路運輸應急集結(jié)地構(gòu)建中的應用［J］.四川兵工學報，2013(7):137-140，148.

［14］何有世，徐文芹.因子分析法在工業(yè)企業(yè)經(jīng)濟效益綜合評價中的應用［J］.數(shù)理統(tǒng)計與管理，2003，22(1): 19-22.

［15］羅玉波.關于因子分析用于綜合排名的一個注記［J］.西南大學學報:自然科學版，2013(4):106-110.

［16］劉照德.因子分析在企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力評價中的應用［J］.重慶師范大學學報:自然科學版，2006(2):75 -79.

［17］Parker D，Lajunne T，Sununala H.Anger and aggression among drivers In three European countries［J］.Accident Analysis&Pervention，2002，34:229-235.

［18］張新安，田澎.顧客滿意度線性建模中多重共線性處理方法的模擬研究［J］.工業(yè)工程與管理，2004，11 (4):73-77.

［19］杜智敏.抽樣調(diào)查與SPSS應用［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2010.

［20］羅國旺，付馨雨.采用聯(lián)合多因子分析法的經(jīng)濟發(fā)展研究［J］.重慶理工大學學報:自然科學版，2013(10): 134-139.

［21］龔福和，高娟.基于因子分析法的中小制造企業(yè)成長性研究［J］.西安工業(yè)大學學報，2013(1):146-151.

［22］顧英偉，李業(yè)帥.基于因子分析法的節(jié)能減排對策分析［J］.沈陽工業(yè)大學學報:社會科學版，2013(3):253 -257.

［23］王繼順，王傳斌，閆敏倫，等.基于因子分析法的各地城鎮(zhèn)就業(yè)情況綜合評價模型［J］.數(shù)學的實踐與認識，2013(19):10-18.

［24］蔡二兵，史健勇.基于因子分析法的國內(nèi)四大郵輪母港競爭力比較［J］.上海工程技術(shù)大學學報，2014 (2):187-192.

［25］張世英，張文泉，王京芹.技術(shù)經(jīng)濟預測與決策［M］.天津:天津大學出版社，1996.

(責任編輯劉 舸)

Study of Aggressive Driving Behavior Evaluation System Based on Factor Analysis and AHP

LIU Zhi-qiang，LI Yun-xia
(School of Automobile&Traffic Engineering，Jiangu University，Zhenjiang 212013，China)

There is a close relationship between driving behavior and the traffic accidents.First，evaluation indexes of aggressive driving behavior model were selected，and then these indexes were classified and the main factors were extracted by using factor analysis(FA).The weights of main factors were determined by factor contribution and then a 3-layer evaluation system model on aggressive driving behavior was set up.Finally，the aggressive driving behavior evaluation system was established based on the subjective weight given by analytic hierarchy process(AHP)and the objective weight given by FA.

aggressive driving behavior;evaluation system;analytic hierarchy process;factor analysis;weight

U491.2

A

1674-8425(2015)11-0011-06

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2015.11.003

2015-05-20

國家自然科學基金資助項目(61203244);2011年博士點基金資助項目(20113227110014)

劉志強(1963—)，男，博士，教授，博士生導師，主要從事從事道路交通運輸系統(tǒng)安全、智能運輸系統(tǒng)研究;李云霞(1989—)，女，碩士研究生，主要從事道路交通運輸系統(tǒng)安全研究。

劉志強，李云霞.攻擊性駕駛行為的FA和AHP評價系統(tǒng)研究［J］.重慶理工大學學報:自然科學版，2015 (11):11-16.

format:LIU Zhi-qiang，LI Yun-xia.Study of Aggressive Driving Behavior Evaluation System Based on Factor Analysis and AHP［J］.Journal of Chongqing University of Technology:Natural Science，2015(11):11-16.