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依據(jù)DEMATEL 法修正的高校校園道路安全模糊評價

2023-12-27 05:05:58徐乃忠王勁松
新鄉(xiāng)學(xué)院學(xué)報 2023年12期
關(guān)鍵詞:道路交通權(quán)重道路

徐乃忠,王勁松,蘇 暢,張 宇

(安徽理工大學(xué)a.礦業(yè)工程學(xué)院;b.機械工程學(xué)院,安徽 淮南 232001)

隨著社會進步與經(jīng)濟的快速發(fā)展, 高校校園內(nèi)的機動車通行量不斷地增加,校園內(nèi)人車混行,交通設(shè)施不完善,以及缺乏有效的管理,導(dǎo)致校內(nèi)學(xué)生以及教職工的生命安全受到影響。 關(guān)于高校校園交通安全問題已有研究文獻也較為豐富。 如:劉艷華[1]從管理的角度出發(fā)分析中美高校交通安全管理的異同點, 建議更改校園管理主體法律地位,確保高校校園內(nèi)交通安全。曾崢[2]分析了高校道路以及管理行為的性質(zhì),提出具有了針對性的解決措施以解決交通管理問題。 萬銳?。?]以浙江大學(xué)紫金港校區(qū)為例,從慢行交通、機動交通、替代交通、 靜態(tài)交通以及交通管理措施方面進行優(yōu)化研究。 周萌[4]針對高校校園疏散問題建立人車混合疏散路徑優(yōu)化模型,得到符合校園疏散路徑的優(yōu)化方案。

關(guān)于道路安全的研究, 具有代表性的研究方法有回歸分析法[5]、時間序列法[6]、交通事故率法[7]等。 葛惠敏等[8]基于交通沖突對交通安全評價技術(shù)做了調(diào)研綜述, 從交通沖突的場景到影響因素指標(biāo)以及模型建立進行總結(jié),包含了事故統(tǒng)計、運行速度、交通沖突以及駕駛行為4 種典型的評價方法。 孫秋霞等[9]利用云模型與物元理論相結(jié)合,依靠專家打分法獲取指標(biāo)權(quán)重,構(gòu)建云物元綜合評價法用以評價城市道路交通安全。鄧文洲等[10]則采用CRITIC 法對建立的山區(qū)道路風(fēng)險評估模型各指標(biāo)進行計算,評估安全風(fēng)險等級。本文應(yīng)用AHP 法和DEMATEL 法相結(jié)合的方法,對校園交通安全等級進行評價,確定影響較大的安全因素,并提出相應(yīng)的防范措施或解決辦法。

1 校園道路安全影響因素分析

道路交通系統(tǒng)是由人、車輛、道路與環(huán)境4 部分組成的體系[11]。當(dāng)體系中4 個方面相互均衡,保持動態(tài)平衡的狀態(tài)時,道路交通系統(tǒng)處于安全狀態(tài);如果其中某一個部分出現(xiàn)問題,則安全狀態(tài)失去平衡,道路交通系統(tǒng)中就會存在出現(xiàn)問題的可能性。

1.1 人的因素

在道路交通安全中,人是最大的影響因素。每個人所受教育、生理狀況、心理素質(zhì)等都各不相同,其自由度高,不可控因素相對較大。 我們把人分為行人、非機動車駕駛員以及機動車駕駛員,將人的因素分析如下。

(1)行人是否按規(guī)定走在人行道上,走路有無低頭看手機、相互嬉戲打鬧,橫穿道路有無觀察左右來車等行為。

(2)非機動車駕駛員是否行駛在非機動車道,是否存在并排騎行和違規(guī)帶人等行為。

(3) 機動車駕駛員有無遵守校內(nèi)交通規(guī)則, 有無疲勞、超速駕駛,是否存在因校內(nèi)無監(jiān)管而放松警惕等因素。

1.2 車輛的因素

車輛(包含機動車與非機動車)在道路交通系統(tǒng)中承擔(dān)人和物的載體的角色, 是影響交通安全的關(guān)鍵因素,可分為車的性能和車的管理2 個方面。

性能方面包括操縱性能和制動性能, 其中操縱性能中的穩(wěn)定性和控制程度與車輛行駛的安全密切相關(guān),而制動性能是與道路交通安全直接相關(guān)的;管理方面則包含了對車輛的定期維護和檢查,是否存在安全隱患。

1.3 道路的因素

道路因素主要包括道路線形(包括道路形成、路面概況和橫斷面設(shè)置)、 道路結(jié)構(gòu)物和交通流狀況。道路線形一般是指線形平縱橫的協(xié)調(diào), 也與校內(nèi)土地使用有關(guān);道路結(jié)構(gòu)物包含人行道、隔離護欄、減速帶等;交通流狀況則指在學(xué)校上下課時間段,極易形成短時的流量高峰的狀態(tài),不僅包括道路交通系統(tǒng)中的機動車車流,而且包括了非機動車車流與人流。

1.4 交通環(huán)境的因素

交通環(huán)境方面包括了氣候條件和交通管理2 方面。氣候條件一般是天氣狀況如雨雪天氣等, 交通管理主要指車輛的停放管理和運行管理等。 這2 個方面出現(xiàn)問題都會直接或間接地影響行車安全,從而造成校園交通事故。

2 建立AHP-DEMATEL 評價模型

2.1 基于AHP 的初始權(quán)重計算

根據(jù)20 世紀(jì)70 年代初匹茲堡大學(xué)的薩迪(T. L.Saaty)教授提出的層次分析法,將過程中的定性定量因素結(jié)合起來,確定評價指標(biāo)的權(quán)重。

2.1.1 建立評價指標(biāo)模型

本文通過從交通三要素(人、車、路)以及環(huán)境4 個方面入手,構(gòu)建校園道路交通安全評價指標(biāo)體系,層次結(jié)構(gòu)模型如圖1 所示。 評價指標(biāo)模型分為目標(biāo)層(A)、準(zhǔn)則層(B)和指標(biāo)層(C),分別用以表示評價的目的、標(biāo)準(zhǔn)和評價指標(biāo)。 根據(jù)前面對校園道路交通安全影響因素分析,將校園道路交通安全(A)定為目標(biāo)層,用路人(B1)、車輛性能與管理(B2)、道路幾何物理條件(B3)、道路安全設(shè)施(B4)、交通流狀態(tài)(B5)、交通環(huán)境(B6)定為準(zhǔn)則層。

圖1 校園道路安全評價指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)圖

2.1.2 構(gòu)造判斷矩陣

根據(jù)圖1 構(gòu)建判斷矩陣Aij=[aij],采用1~9 標(biāo)度法[12]對每個影響因素的重要程度進行賦值,比較標(biāo)度與其含義,見表1,判斷矩陣表達(dá)式為

表1 1~9 比較標(biāo)度表

其中,aij>0,aji=1/a ij,aii=1,aij表示判斷矩陣中元素ai相對于aj的重要性程度。

判斷矩陣的最大特征值λmax與相應(yīng)的特征向量,采用求和法進行計算,計算式為

2.1.3 一致性檢驗

引入一致性比率CR值對判斷矩陣進行一致性檢驗,當(dāng)CR<0.10 時,判斷矩陣具有滿意的一致性[13],CR計算式為

式中:CI為一致性指標(biāo);RI為隨機一致性指標(biāo)。

2.2 DEMATEL 修正指標(biāo)影響權(quán)重

DEMATEL 法是1971 年由美國學(xué)者提出的,其目的是可以將主要影響因素從一個復(fù)雜系統(tǒng)中提煉出來。

(1)確定影響因素程度。將所有因素之間的關(guān)系分為5 個等級, 即0~4 分, 分別表示為相互之間沒有影響、影響很弱、影響較弱、影響較強和影響很強。對各個專家的評分值進行算數(shù)平均計算平均值, 建立直接影響矩陣Bij=[bij],即

其中,bij表示為矩陣中第i個元素對第j個元素的直接影響程度。

(2)確定綜合影響矩陣。綜合影響矩陣計算式為

其中I 為單位矩陣。

(3)根據(jù)式(6)可得各因素的影響程度fi、被影響程度ei、原因度gi和中心度hi。

(4)計算各個評價指標(biāo)的綜合影響度ai(式(7)),將綜合影響度超過0.05 的影響指標(biāo)劃分為主要因素[14]。

2.3 安全評價等級確定

(1)確定因素集與評判集。確定校園交通安全評價因素集,U={u1,u2, …,un},其中ui為評價指標(biāo)。 校園交通安全評判語集選擇以下5 個等級作為評判標(biāo)準(zhǔn),即V{安全(V1),較安全(V2),一般安全(V3),較不安全(V4),不安全(V5)};

(2)構(gòu)造評價矩陣。確定因素集對評判語集的隸屬度,構(gòu)建單因素評判矩陣

其中,rij表示第i個因素相對于第j個評語集的隸屬度(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)。

(3) 評價結(jié)果為在求得的綜合評價向量中選取最大隸屬度對應(yīng)的安全等級,計算式為

式中,M為主因素決定型。

3 實例分析

本文以安徽省某高校為例, 選取校園內(nèi)一個教學(xué)樓至食堂的主路段進行研究。該路段為雙向兩車道,在上下課高峰時段,選用相機進行攝像,測得通過該路段行人交通量最高峰平均約為200 人/min,非機動車180輛/min,且行人與非機動車混行,沒有任何防護措施,此時交通流情況如圖2 所示。 圖2(a)為交通流非高峰時段的道路交通流情況,圖2(b)為交通流高峰時段的交通流情況。

圖2 在交通流高峰與非高峰時段時的交通流情況

3.1 計算各指標(biāo)初始權(quán)重

根據(jù)德爾菲法與圖2 的校園道路安全評價指標(biāo)層次模型,邀請淮南交警部門人員、安徽理工大學(xué)相關(guān)領(lǐng)域教師以及研究生共48 人參與調(diào)查,通過調(diào)查問卷形式按照比較標(biāo)度進行打分, 各因素指標(biāo)的初始權(quán)重見表2,為了保證問卷調(diào)查可靠性,對問卷匯總分析后根據(jù)交通安全專業(yè)知識的水平程度與對校園熟悉程度2方面挑出10 份具有代表性的問卷(其中交通專業(yè)教師5 份,交通警察2 份,交通專業(yè)研究生3 份),得到準(zhǔn)則層判斷矩陣

表2 各因素指標(biāo)的初始權(quán)重

通過計算得到準(zhǔn)則層的各指標(biāo)權(quán)重分別為0.2508,0.0952,0.3930,0.0783,0.1404,0.0423, 特征值λ=6.201。CR=CI/RI=0.033<0.1, 判斷矩陣符合一致性檢驗,無須進行修正。

指標(biāo)層各因素指標(biāo)的權(quán)重也可確定, 初始權(quán)重結(jié)果見表2。

3.2 綜合影響權(quán)重

以從調(diào)查問卷中挑出的10 份具有代表性的問卷為依據(jù), 對高校道路交通安全的影響因素指標(biāo)之間的相互影響程度進行整理分析, 得到校園道路交通安全的各個影響因素的直接影響,如表3 所示。

表3 各影響因素的直接影響

參考式(6),借用MATLAB2016a 版編程軟件對直接影響矩陣進行編程計算, 可得到各因素指標(biāo)的影響度等(表4),仿真得到中心度—原因度的散點圖(圖3)。圖3 中縱線表示中心度的平均值7.578 8,橫線表示數(shù)字0,2 條線將影響權(quán)重區(qū)域劃分為4 個象限, 指標(biāo)路面狀況C32在第一象限表示它是重要性高且為原因因素,即更多的影響別的因素,而機動車駕駛員C13等指標(biāo)在第四象限表示它們?yōu)橹匾愿叩珵榻Y(jié)果因素,即更多被別的因素影響, 指標(biāo)C31、C41、C43、C63、C23、C33、C62和C61分別在第二和第三象限表示重要性偏低。

表4 各因素指標(biāo)影響度

圖3 中心度—原因度散點圖

結(jié)合AHP 方法得到的各指標(biāo)初始權(quán)重以及DEMATEL 法得到的中心度,運用式(7)計算可得修正后的各指標(biāo)綜合影響權(quán)重為α=(0.131,0.078,0.056,0.029,0.051,0.013,0.223,0.104,0.050,0.045,0.012,0.0 15,0.038,0.018,0.104,0.003,0.011,0.019)T。 將初始權(quán)重與綜合影響權(quán)重對比作折線如圖4 所示。

圖4 權(quán)重對比折線

由圖4 可看出: 指標(biāo)C11與C31的影響權(quán)重最高,C61的影響權(quán)重最低;經(jīng)過修正后的綜合權(quán)重與初始權(quán)重相比, 相差相對較大的因素指標(biāo)有C13、C31、C33、C53,其中指標(biāo)C13的權(quán)重提高到關(guān)鍵性權(quán)重值(>0.05)的標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 安全評價指標(biāo)隸屬度

根據(jù)上述校園交通安全評價指標(biāo)以及安全評判語集的劃分,基于校園實際的道路交通情況,邀請10 位專業(yè)人士(包含6 名高校交通專業(yè)教師與4 名交通警察)對18 項二級指標(biāo)進行安全等級評級,最終確定安全評價的各指標(biāo)隸屬度,如表6 所示。運用公式(9),并結(jié)合所求得的α,可以計算出校園交通安全評價結(jié)果,即

表6 指標(biāo)層隸屬度

3.4 綜合評價結(jié)果分析

(1)根據(jù)最大隸屬度原則,高校校園交通安全評價結(jié)果中隸屬度最大為0.369 8,此高校安全等級為一般安全等級。

(2)在最終求得的各指標(biāo)因素綜合影響權(quán)重中,指標(biāo)道路線形C31權(quán)重值為0.223,所占比重最大,其余指標(biāo)中行人C11的權(quán)重為0.131、 路面狀況C32的權(quán)重為0.104、車(人)流密度C53的權(quán)重為0.104、非機動車駕駛員C12的權(quán)重為0.078、 機動車駕駛員C13的權(quán)重為0.056、車輛的制動性能C22的權(quán)重為0.051 和橫斷面設(shè)置C33的權(quán)重為0.050,權(quán)重值都不小于0.05,可作為影響校園交通安全的關(guān)鍵性指標(biāo)。

(3)與AHP 得到的初始權(quán)重相比,在考慮相關(guān)性之后,指標(biāo)機動車駕駛員C13、道路線形C31、橫斷面設(shè)置C33和車(人)流密度C53的權(quán)重都有相對較大的改變, 而其中機動車駕駛員C13的權(quán)重從非關(guān)鍵性因素提高到關(guān)鍵性因素。

4 對策與建議

(1)在校區(qū)內(nèi)要合理設(shè)計道路線形,避免畸形交叉路口。

(2)對學(xué)生開展交通安全教育,學(xué)校社團開展相關(guān)交通安全活動。

(3)完善校園道路的交通標(biāo)線,主干道兩側(cè)規(guī)劃禁停黃線,禁止車輛隨意停放;交通流大的道路橫斷面設(shè)置拓寬人行道。

(4) 對校園內(nèi)的共享單車和學(xué)生的電動車定期檢查和維修,保證其制動性能及其他性能良好。

(5)要求機動車駕駛員按校園規(guī)定車速行駛,車輛停放在規(guī)劃停車區(qū)域,對于違反規(guī)定的機動車駕駛員,學(xué)校保衛(wèi)處可限制其車輛進出校園。

(6)人車混行流量大的路段設(shè)置隔離帶,將其分隔開,在上下課高峰時段,禁止機動車出行;也可將下課時間錯開減少人流密度。

5 結(jié)論

(1)本文結(jié)合人、車、路與環(huán)境4 個因素綜合考慮,建立校園道路交通安全綜合評價模型,將影響校園道路交通安全的因素劃分為路人、 車輛性能與管理、道路幾何物理條件等6 個方面18 個二級指標(biāo)。

(2) 利用層次分析法計算指標(biāo)初始權(quán)重, 結(jié)合DEMATEL 法對指標(biāo)之間的相互影響關(guān)系進行建模分析, 降低單個專家對指標(biāo)判斷的主觀性, 也減少DEMATEL 法在權(quán)重計算中的不足, 兩者結(jié)合所得指標(biāo)權(quán)重更優(yōu)。 可以準(zhǔn)確得出影響校園道路交通安全的重要因素, 有針對性地為高校提出相應(yīng)的改善措施和防范策略,可有效降低校園安全風(fēng)險。

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