基于模糊综合评判法的交通安全设施技术评价

冯永飞

(山西省交通科学研究院，山西太原 030006)

0 引言

近年来，我国高速公路建设得到了巨大的发展，通车里程连年快速增长，现在已建立了仅次于美国的全球第二大高速公路网。随着各种交通设施的迅速发展，人们对出行的便捷性、舒适性提出了更高的要求。然而随着汽车保有量的猛增，车速的提升，高速公路交通安全问题已经成为一个比较严重的社会问题。为了能够有效降低高速公路交通事故发生率及事故损失，提升高速公路服务水平，高速公路交通安全设施建设越来越受到人们的重视。

我国从20世纪80年代才逐渐开展公路交通安全设施的研究，起步较晚，相关的研究还不成熟，研究主要集中在材料、几何尺寸、力学性能等基础领域，对于交通安全设施的服务性能、整体社会效益研究还不太深入。实际进行交通安全设施工程技术评价时，只是应用《公路工程质量检验评定标准》中的相关标准对施工质量进行评定，而对于设计的合理性、安全性几乎不做评判。本文将针对这一问题建立能够反映交通安全设施特点的、实用全面的综合指标体系，应用模糊综合评判法对整个交通安全设施工程进行综合评价。

1 模糊综合评判法简介

模糊数学诞生于1965年，它的创始人是美国自动控制专家L.A.Zadeh。模糊综合评判作为模糊数学的一种具体应用方法，最早是由我国学者汪培庄提出的［1］。其基本原理是:首先确定被评判对象的因素集和评价(等级)集;然后确定各影响因素的权重和对评价集的隶属度向量，以构造出模糊评价矩阵;最后把模糊评判矩阵与因素的权向量进行模糊运算并进行归一化，最终得到模糊综合评价结果。模糊综合评判法的特点在于借助了模糊数学的相关概念，应用模糊关系合成原理，将界限不明，不易定量的因素合理定量化，从多个因素对评价等级的隶属度情况进行综合评价。

交通安全设施评价中有些指标可以通过测量、试验等方法得到准确数值，但更多的指标并不是定量的，也不是非此即彼的对立关系，而是亦此亦彼的模糊概念，因此运用模糊综合评判法进行交通安全设施的评判有一定的理论优势。

2 模糊综合评判用于交通安全设施评价

某高速公路全长71.5 km，设计车速采用100 km/h，双向六车道，路基宽度33.5 m。交通安全设施工程包括:护栏工程、标志工程、标线工程、防眩设施、隔离栅、视觉诱导设施六项主要工程。目前已建成通车。为考查该高速公路的交通安全设施工程的整体技术效果，本文将运用模糊综合评判法对其进行综合技术评价。

2.1 确定评价因素集

评价对象的因素集是指对评价对象有影响的各个因素的组合，可用集合 U 表示，设 U={U1，U2，Λ，Ui，Λ，Um}，其中，Ui为该评价对象的第i个评价指标，在本例中即U1=护栏工程，U2=标志工程，…，U6=视觉诱导设施。结合该高速公路交通安全设施工程的实际情况，从深入分析角度出发对上述指标再进行分解，建立二级指标。由一、二级指标构造出一套完整的综合指标体系(见表1)。

表1 交通安全设施技术评价指标体系

其中:1)护栏防撞性能是指护栏抵抗撞击、防止车辆越出路外的性能。2)路侧安全净区是指行车方向右侧车道外可供失控车辆返回正常行驶线路的区域。3)护栏设置适用率是指护栏防撞等级是否按照设置原则随填挖高度、构造物等正确设置。4)护栏端头处理合理性指在护栏起讫点、中央开口带、匝道三角带等位置的细部处理情况。5)标志完备性指各类标志系统全面，不缺漏。6)标识信息过载是指标志信息繁冗或设置间距过短致使司乘人员难以全面接受。7)标志信息识读性是指标志牌面内容的可识别性，主要受字体、反光系数等因素影响。8)标线耐久性是指路面标线在行车、环境等因素作用下可有效使用的时间。9)标线抗滑性是指路面标线表面的光滑程度，一般要求不低于路面抗滑性能。10)防眩设施遮光角是指防眩板宽与板间距比值的反正切值。11)防眩设施高度，对防眩效果有重要影响。12)防眩设施连续性是指防眩设施连续设置不出现间断。13)隔离栅稳定性是指隔离栅稳固不被推倒破坏的性能。14)隔离栅封闭性是指隔离栅完整封闭，可阻止人畜进入的作用性。15)视觉诱导效果是指轮廓标等设施对司乘人员路线路轮廓线引导的作用。16)反射器附着性指反射器稳固不脱落的性能。

2.2 建立评价集

建立评价集就是列出评判者对评价对象做出的各种评价结果的组合，可以用集合 V 表示，V={v1，v2，Λ，vi，Λ，vn}，其中，vi为第i种评价结果;n为总的评价结果数。为了使评价结果简单、明确可以建立以评分值为基准的评价集(见表2)。

表2 交通安全设施评价集

针对表1建立的综合指标体系，并根据各指标的特点，是否可量化等因素建立各指标的评判标准(见表3)。

表3 交通安全设施评判标准

2.3 建立权重集

权重是表征评价因素集中的各个因素对于评价对象相对重要性的重要度量值。在实际应用中可以采用主观判断，专家确定等定性方法确定，也可以采用层次分析法等数学方法确定，本文采用层次分析法来确定评价指标的权重。

对于一级指标可建立如下的判断矩阵:

通过层次分析法运算可以得到第一级指标的权重集A={0.456，0.242，0.112，0.112，0.051，0.027}，二级指标的权重集计算也可以采用相同的方法取得，这里就不再赘述了。经过计算整理得到的指标权重值见表4。

2.4 构造评判矩阵

对因素集中的单个因素做出评判，设因素对评价集vj的隶属度为 rij，那么第 i个因素的单因素评判集 ri={ri1，ri2，Λ，rin}。对于护栏工程而言，评判集r1={r11，r12，Λ，r15}即表示护栏防撞性能分别被评判为很好、好、一般、差、很差的分布。然后对评价对象的所有因素集的评判集进行合成，就构造出一个总的评判矩阵R。

表5是通过测量、调查、专家评估得到的该高速公路交通安全设施的评判数据表(见表5)。

2.5 模糊综合评价

得到评判矩阵R后用权重向量A将不同的因素进行综合，就可以得到被评价对象的模糊综合评价结果向量B=A*R，*称为模糊变换，也就是评价对象从总体上对各评价等级的隶属度。

表4 交通安全设施技术指标权重值

表5 交通安全设施工程评判数据表

例如护栏工程，评判矩阵为:

权重向量 A1=(0.558，0.25，0.096，0.096)，则护栏工程的评价结果向量为:

B1=A1*R1=(0.6，0.247 1，0.118 3，0.034 6，0)。

按照同样的方法，可以分别计算得到标志工程、标线工程、防眩设施、隔离栅、视觉诱导设施的评价结果向量。

标志工程 B2=(0.5，0.25，0.1，0.11，0.03)。

标线工程 B3=(0.35，0.35，0.125，0.125，0.05)。

防眩设施:B4=(0.828 7，0.132 81，0.035 65，0.002 840)。

隔离栅 B5=(0.35，0.45，0.15，0.05，0.0)。

视觉诱导设施:B6=(0.35，0.45，0.137 5，0.062 5，0.0)。

将所有一级指标的模糊综合评价集Bi合成即构造出高速公路交通安全设施工程的评判矩阵 R=(B1，B2，B3，B4，B5，B6)T，而且由表3可以得到一级指标的权重向量为:A=(0.456，0.242，0.112，0.112，0.051，0.027)，由此可以得到该高速公路交通安全设施最终的模糊综合评价结果:

B=A*R=(0.554，0.265，0.107，0.061，0.013)。

也就是说该高速公路交通安全设施工程在技术上有55.4%的评价者认为很好，有26.4%的评价者认为好，有10.7%的评价者认为一般，有6.1%的评价者认为差，有1.3%的评价者认为很差。

使用向量作为最终评价结果对于一些有特定要求的情况仍然显得复杂，因此为了使评价结果更加清楚明确可以取评价集评分值区间的最大值组成评价向量 D=(100，90，75，60，40)，然后使用数学方法(例如加权平均法)求取评价对象的综合评价结果，该高速公路的最终评分为91.445，可以看出该高速公路交通安全设施从技术角度而言整体水平还是比较高的。

3 结语

高速公路交通安全设施工程是保证高速公路服务水平和安全行车的重要设施。运用模糊综合评判法可以解决其指标难以量化的特点，从而展开系统的综合评价为交通安全设施的设计、施工、运营管理等多个阶段提供决策依据。

［1］ 杜 栋，庞庆华.现代综合评价方法与案例精选［M］.北京:清华大学出版社，2005.

［2］ 王建军.公路交通安全设施系统设计理论与方法［M］.北京:科学出版社，2008.