新疆高速公路安全性评价指标体系研究

新疆高速公路安全性评价指标体系研究

1选取评价指标的原则目前，安全评价的一般指标主要包括事故数量、死亡人数、受伤人数、直接经济损失、道路事故率、车辆事故率、人口事故率、综合事故率、车辆事故率、相关误差率、致死率等。这些指标都具有各自的特点,从不同侧面和不同深度反映了安全水平。安全评价指标应根据评价目标、评价对象、评价方法、指标获取的可行性等来选取。从本篇文章数据来源地——新疆的特点分析,新疆高等级公路沿途有大片草原、戈壁滩,人口密度较低,地区内人口及车辆保有量与高等级公路上的车辆数对应性不强,故可以舍弃万车事故率、万人事故率等指标。推荐使用车公里事故指标(包括亿车公里事故率、亿车公里死亡率、亿车公里受伤率、亿车公里经济损失)来评价道路安全状况。它既考虑到公路里程对事故数的影响,又考虑到交通量的影响,较适合对高等级公路安全状况评价,这也是国外评价交通安全的常用指标之一。交通事故致死率可以反映事故的严重程度,同时可以综合反映车辆性能、安全保护设施、道路状况、救护水平等因素的影响,是衡量交通管理现代化及交通工具先进性的一个重要指标。这样由亿车公里事故率、亿车公里死亡率、亿车公里受伤率、亿车公里经济损失、交通事故致死率五个指标来构建新疆高等级公路项目及安全性水平评价指标体系。2评价方法的确定目前道路安全评价领域比较常用的综合评价方法主要有层次分析法、灰色评估法、模糊综合评价法、层次分析—模糊评价方法、主成分分析法。为寻找合适的评价高等级公路安全水平的方法,应当对各种综合评价方法进行进一步探讨。有关学者对区域公路网的安全性水平用上述几种方法进行了对比研究,研究结果表明:从定性角度分析,客观评价方法中主成分法较优,主观评价方法中层次分析法较优;从定量角度分析,主成分分析法较优。在此研究的基础上,着重考虑主成分分析法与层次分析法。层次分析法是在现实生活、工作中应用较多的一种方法,能够把定量和定性的指标较好地结合,这是符合安全指标特点的。但层次分析法是通过特征向量法来确定各指标的权重,且对所有的评价对象采用相同的权重分配(称为均一评价),其权重较难确定且常带有主观性,且权重的均一性会导致评价的非公正性;而主成分分析法是完全依赖于评价指标的实际数据,较为客观。层次分析-模糊评价方法虽然有其局限性,但其思路却可以借鉴,即把几种方法结合起来,扬其长、避其短,得到一种新的方法。为此,从上述两种方法的各自特点出发,将主成分分析的客观分析与层次分析法的主观分析相结合,采用层次—主成分分析评价法来对道路安全进行评价不失为一种新的思路。3计算示例本计算实例是采用吐——乌——大高等级公路2002、2003年交通事故来说明路段安全水平评价方法。各路段安全性水平评价指标值如表1。3.1数据等权变换转换标准正态分布法在实际应用中使用较为广泛。本文中数据等权变换采用转换为标准正态分布的方法,即,其中、σ分别是d的平均值和标准差。用统计软件对表1的数据进行标准化处理,把数据转换为标准指标正态分布如表2。3.2平均随机一致性检验采用美国运筹学家A.L.Saaty教授提出的1～9比率标度法对安全性水平评价的不同指标进行两两比较,构造判断矩阵,此过程将思维判断数量化。再用A.L.Saary的平均随机一致性指标对判断矩阵A进行一致性检验。最终确定各评价指标权重。建立判断矩阵如表3。利用MATLAB软件求解判断矩阵A的特征根,找出特征根λmax=5.1348及其对应的向量w=(0.1845,0.8268,0.4373,0.1038,0.2834),即得到同一层各指标相对于上一层某指标的相对重要性的权重排序。经计算,表3中矩阵:λmax=5.1348,CI=0.0337,CR=0.0300。所以,可以认为比较矩阵具有较满意的一致性。w为各项指标的权重。3.3特征值与排名综合评价为了既考虑各路段的指标评价结果,又考虑各指标间重要程度的差异,对标准化矩阵进行加权处理。如前所述,采用层次分析法确定各评价指标的权重为w,则加权后指标值为xi*=wixi(i=1,2,A,9),具体计算结果如表4。样本相关矩阵为:一般取前面几个主成分累计贡献率,贡献率达到85%即可。由表5可以看出,可以取前面三个主成分。表6是5个特征值对应的特征向量。由λ1,λ2,λ3对应的标准化特征向量值可以得到前三个主成分关系式为:第一主成分着重体现了亿车公里事故率、亿车公里受伤率、事故致死率三个指标;第二主成分着重体现了亿车公里死亡率、事故致死率两个指标;第三主成分着重体现了亿车公里受伤率、亿车公里经济损失两个指标。从y1,y2,y3的计算结果可以得到各路段在不同指标情况下的优劣关系。以方差贡献率为权数求和计算每个样本路段的综合评价指数值,,即Z=0.5452y1+0.2357y2+0.1608y3。其大小顺序即10个样本路段综合评价优劣顺序。计算结果见表7。由于指标的负极性,故排名按综合评价指数由小到大的顺序进行。从表7可以看出,用层次—主成分分析方法可以得到精确的评分结果。表中也给出了层次分析法、主成分分析法的分析评价结果。但三种方法的评价结果是不同的,主要是因为层次—主成分分析方法结合了其他两种方法的优点,主客观结合,所以其评价结果比其他两种方法的结果更合理。4层次分析法应用层次—主成分分析方法建立了高等级公路路段安全综合评价模型,并用新疆高等级公路的数据进行了实际分