文／吉林建筑大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院 馮天軍 黃家盛 高坦

關(guān)鍵字:交通事故；層次分析法；影響因素

0 引言

隨著社會(huì)的高速發(fā)展，車(chē)輛逐年增加，交通事故也逐年遞增。截止到2018 年底，我國(guó)發(fā)生的交通事故數(shù)約244937 起，比2017 年增加了約41888 萬(wàn)起，人員死亡總數(shù)高達(dá)63194 人，受傷總數(shù)高達(dá)258532 人，造成財(cái)產(chǎn)損失高達(dá)138456 萬(wàn)元。因此，對(duì)造成交通事故的影響因素進(jìn)行研究是非常有意義的。國(guó)內(nèi)對(duì)交通事故的研究較多。國(guó)內(nèi)外對(duì)交通事故的成因分析大部分都是定性分析，定量分析中也大部分是人為給定的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此得出的結(jié)論受到主觀因素比較大。

本文通過(guò)對(duì)美國(guó)內(nèi)華達(dá)州的交通數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從駕駛員、車(chē)輛、道路、環(huán)境四個(gè)方面出發(fā)，運(yùn)用層次分析法建立交通事故成因模型，將定性分析和定量分析方法相結(jié)合進(jìn)而分析出影響交通事故的主要因素。

1 美國(guó)內(nèi)華達(dá)州交通事故數(shù)據(jù)分析

本文數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)內(nèi)華達(dá)州交通事故數(shù)據(jù)庫(kù)，里面記錄了交通事故約17 萬(wàn)起。詳細(xì)數(shù)據(jù)包括交通事故發(fā)生地點(diǎn)、與交叉口間距、駕駛員年齡、車(chē)輛類(lèi)型、天氣條件、路面狀況及事故嚴(yán)重程度等。事故參與者類(lèi)型包括機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員和行人。將事故因素分為駕駛員因素、車(chē)輛因素、道路因素和環(huán)境因素。本文從美國(guó)內(nèi)華達(dá)州交通事故數(shù)據(jù)庫(kù)中按時(shí)間節(jié)點(diǎn)選取了5000 條數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

其中，在道路環(huán)境良好，車(chē)輛正常行駛的條件下，由駕駛員造成的交通事故占83.52%；在駕駛員正常，道路環(huán)境良好的條件下，由車(chē)輛性能造成的交通事故占8.74%；在駕駛員正常，車(chē)輛正常的條件下，道路環(huán)境造成的交通事故占21.38%。

2 層次分析法在交通事故中的應(yīng)用

層次分析法（The analytic hierarchy process）簡(jiǎn)稱(chēng)AHP，在20 世紀(jì)70 年代中期由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家托馬斯·塞蒂（T.L.saaty）[1]正式提出。

在一起交通事故中，產(chǎn)生交通事故的原因大致分為駕駛員、車(chē)輛、環(huán)境以及道路四個(gè)方面。而這四個(gè)方面又相互影響，錯(cuò)綜復(fù)雜，比如車(chē)輛的性能好壞、設(shè)備故障能夠影響駕駛員的操作，駕駛員的操作也能影響車(chē)輛的行駛，道路環(huán)境也能對(duì)駕駛員造成一定的影響。因此，一般的定性分析很難明確的分析出交通事故中的主要影響因素，得出的結(jié)論也存在著很大的主觀因素。而在層次分析法中，通過(guò)對(duì)交通事故影響因素構(gòu)造判斷矩陣，最后求得各因素權(quán)重大小來(lái)判斷對(duì)交通事故影響程度。因此可避免很大程度的主觀影響，使結(jié)論更精確。

層次分析法的計(jì)算步驟大致分為四個(gè)：

（1）建立交通事故模型

將總目標(biāo)和對(duì)目標(biāo)產(chǎn)生不同影響的各因素按照一定的關(guān)系分為上層、中層和下層，構(gòu)造交通事故模型。上層是目標(biāo)層，中層是對(duì)目標(biāo)的影響因素，下層是對(duì)中層的影響因素。

（2）構(gòu)造判斷矩陣

托馬斯·塞蒂等人提出通過(guò)將同層的影響因素進(jìn)行比較，構(gòu)造判斷矩陣。比如針對(duì)某一元素，對(duì)其下一層的各元素互相進(jìn)行比較，并按其重要性程度給予閾值。aij為因素i 與因素j重要性比較結(jié)果。兩個(gè)因素相互比較的結(jié)果構(gòu)成判斷矩陣。判斷矩陣元素aij閾值。

（3）層次單排序及其一致性檢驗(yàn)

層次單排序?yàn)榍蠼馀袛嗑仃囎畲筇卣鞲薽ax對(duì)應(yīng)的特征向量，記為W。W 的元素為交通事故模型中下一層次因素對(duì)于上一層次因素按照重要性原則進(jìn)行的權(quán)重排序。一致性檢驗(yàn)公式見(jiàn)式（1）。一致性指標(biāo)用CI 檢驗(yàn)，CI 值越小，說(shuō)明交通事故影響因素一致性越大。

CI=0，表示交通事故影響因素完全一致；CI 接近于0，交通事故影響因素一致性很大；CI 越大，影響因素不一致越嚴(yán)重。為表示CI 的大小，加入隨機(jī)一致性指標(biāo)RI。

在檢驗(yàn)判斷矩陣一致性大小時(shí)，還需比較CI 和隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，得出檢驗(yàn)系數(shù)CR 見(jiàn)式（2）：

如果CR＜0.1，則該判斷矩陣符合一致性檢驗(yàn)，否則就滿(mǎn)足一致性檢驗(yàn)。

（4）層次總排序

在交通事故模型中，中層元素與其下層元素通過(guò)層次單排序所得的權(quán)重相乘，從上層到下層依次進(jìn)行，稱(chēng)為層次總排序。

3 案例分析

根據(jù)美國(guó)內(nèi)華達(dá)州交通事故數(shù)據(jù)庫(kù)，主要考慮交通事故中駕駛?cè)艘蛩?、?chē)輛因素、道路因素、環(huán)境因素四個(gè)方面，構(gòu)造層次結(jié)構(gòu)表。

根據(jù)1-9 標(biāo)度判斷方法，以美國(guó)內(nèi)華達(dá)州交通事故數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)，構(gòu)造判斷矩陣A、B1、B2、B3、B4。計(jì)算判斷矩陣A、B1、B2、B3、B4 最大特征值，并對(duì)其進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，得出結(jié)果如下：

由計(jì)算結(jié)果可得，判斷矩陣A、B1、B2、B3、B4 皆符合一致性檢驗(yàn)，歸一化特征向量WA、WB1、WB2、WB3、WB4分別為AK、B1K、B2K、B3K、B4K的權(quán)重。

最后得到交通事故各影響因素的權(quán)重排序。C1 為駕駛員影響因素，C2 為車(chē)輛影響因素，C3 為道路影響因素，C4 為環(huán)境影響因素。層次C 總排序R 為層次結(jié)構(gòu)中最底層影響因素的權(quán)重。由交通事故影響因素層次總排序表可以看出，交通事故影響因素權(quán)重由大到小分別為駕駛員操作不當(dāng)，酒后、藥物、疲勞駕駛，車(chē)輛故障，路面狀態(tài)，駕駛員年齡，交通流狀態(tài)，交通標(biāo)志，車(chē)況好壞，車(chē)輛性能，非機(jī)動(dòng)車(chē)和行人，道路線形設(shè)計(jì)，天氣，燈光。其中，駕駛員操作不當(dāng)權(quán)重最大為0.4207，表示它對(duì)交通事故的影響最大。燈光因素權(quán)重最小為0.0085，表示它對(duì)交通事故的影響最小，而在車(chē)輛影響因素中，車(chē)輛故障對(duì)交通事故影響程度最大，權(quán)重為0.1025。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)美國(guó)內(nèi)華達(dá)州交通事故數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以及使用層次分析法對(duì)交通事故影響因素的權(quán)重計(jì)算。可以看出，在交通事故中，駕駛員操作不當(dāng)為主要因素。由于數(shù)據(jù)的片面性以及研究方法的局限性，在構(gòu)造判斷矩陣時(shí)，不能對(duì)所有的交通事故影響因素給予精確的閾值，具有一定的主觀性，對(duì)結(jié)論造成了一定的誤差。后續(xù)可以通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析來(lái)減小交通事故影響因素中層次總排序的誤差。