王筱芳

(蘭州工業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

0 引言

智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transportation System，ITS)是綠色交通的發(fā)展方向，它是將計算機技術(shù)、通訊與傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)和控制技術(shù)有效地集成，并運用于整個交通管理而建立的一種在大范圍內(nèi)全方位發(fā)揮作用的、實時高效的綜合交通運輸管理系統(tǒng)[1]。ITS可以充分的利用現(xiàn)有交通設(shè)施，減少交通負荷和環(huán)境污染，保證交通安全，提高運輸效率，因而ITS日益受到各國的重視。但由于ITS的項目往往投資巨大，一般需要選擇在社會、經(jīng)濟及環(huán)境等諸多方面綜合評價最高的項目來加以實施，所以如何評價ITS的效益和如何選擇ITS方案成為一個亟待解決的課題。

ITS評價就是針對系統(tǒng)的經(jīng)濟效益、技術(shù)效益、社會效益、環(huán)境影響和風(fēng)險做出的評價，為ITS項目的可行性研究及已有的系統(tǒng)運作、優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)[2]。ITS項目包含社會、經(jīng)濟、環(huán)境等諸多方面混雜在一起的定性或定量的復(fù)雜條件，其評價和選擇具有隨機性、模糊性、不確定性，同時環(huán)境、安全、舒適度等影響因素很難量化，所以利用傳統(tǒng)的評價方法很難得到理想的結(jié)果。本文基于對建立ITS架構(gòu)評價指標體系的探討，主要研究經(jīng)典層次分析法對ITS進行評價的優(yōu)劣。

1 ITS方案的評價指標體系

ITS方案評價指標體系，是指能夠反映所評價系統(tǒng)的總體目標和特征，并且具有內(nèi)在聯(lián)系、起互補作用，是反映系統(tǒng)整體狀況的指標群體[3]。在ITS方案評價指標體系的建立過程中，為了客觀、全面地衡量ITS項目的社會經(jīng)濟影響，實現(xiàn)對其科學(xué)的綜合評價，需要遵循以下原則[4]：

（1）可行性原則。ITS的評價指標必須有明確地意義，并應(yīng)簡明實用，具有可量化和可檢測的特點。

（2）系統(tǒng)性原則。ITS本身是一個復(fù)雜的、多因素相互聯(lián)系的系統(tǒng)工程，因此ITS項目的評價指標體系應(yīng)考慮系統(tǒng)內(nèi)因和外因的相關(guān)性、整體性和目標性。

（3）科學(xué)性原則。確定的評價指標體系必須科學(xué)地、全面地反映ITS項目社會經(jīng)濟影響的本質(zhì)特征。

（4）定性與定量相結(jié)合的原則。在對ITS項目進行社會經(jīng)濟影響評價時，既要考慮經(jīng)濟效益等定量因素，也應(yīng)考慮社會、環(huán)境等定性指標，最終才能達到指標體系的完整性。

智能交通系統(tǒng)方案評價指標體系應(yīng)根據(jù)評價需求，在系統(tǒng)定位的基礎(chǔ)上決定指標構(gòu)成，因此評價指標體系不僅僅是系統(tǒng)的構(gòu)成、功能和性能定性及定量的反映，也是系統(tǒng)設(shè)計思想及設(shè)計方對系統(tǒng)的理解程度的反映，最終為ITS系統(tǒng)方案的實施提供依據(jù)。

2 層次分析法

層次分析方法(analytical hierarchy process，AHP)是美國學(xué)者Saaty于20世紀70年代末提出的一種將復(fù)雜問題分解的多層次權(quán)重解析方法[5]，它將屬性分層，用兩項相互比較的值構(gòu)成評價矩陣，然后求出矩陣最大特征值對應(yīng)的特征向量，求得每一層次的各屬性對上一層某屬性的優(yōu)先權(quán)重，最后再用加權(quán)和的方法遞階歸并，最終將權(quán)重以各個層次的綜合評價排序，權(quán)重最大者即為最優(yōu)方案。這種將主觀判斷用數(shù)量形式表達和處理的方法，具有結(jié)構(gòu)化和直觀的特點，但當屬性增多時，獲得評價矩陣將非常耗時。

2.1 層次法的評價原理

對于一個系統(tǒng)，假設(shè)有n個評價因子，m個評價單元，則建立評價集合 u=｛u1，u2,∧，un｝,每一個因素ui都有一個隸屬度R=｛ri1, ri2,∧ir｝，于是對于n個因素就有單因子評價矩陣R/2/，如因子的權(quán)重分配為 A，則：A=｛a1，a2,∧，an｝，其中 ai≥0 且ai=1，由A與R求出模糊綜合評判矩陣B=∑AR=（b1,b2,∧,bm），其中bi=∑。對多體系的比較，可分別求出B值后比較。

2.2 層次法的評價步驟如下[6]：

2.2.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

將不同因素分組，每個組作為一個層次，自上至下一次為目標層、準則層和方案層，上一層次對相鄰的下一層次的全部或部分元素起支配作用，形成從上至下的支配關(guān)系,即“遞階層次關(guān)系”。

2.2.2 構(gòu)造判斷矩陣

判斷矩陣由層次結(jié)構(gòu)模型中各層元素的相對重要性數(shù)值列表構(gòu)成。判斷矩陣表示針對上一層某因素，本層與之有關(guān)因素之間相對重要性的比較。例如,若A層中因素AK與下層B1、B2……Bn有聯(lián)系，則判斷矩陣P如下：

2.2.3 層次單排序，并將判斷矩陣的特征向量歸一化

根據(jù)判斷矩陣 P=（bij）n×n求出這 n 個元素 B1、B2……Bn相對于上層因素 AK而言的相對權(quán)重向量（W1，W2,…,Wn）T，即計算判斷矩陣的最大特征值及對應(yīng)的特征向量,可以通過Matlab等數(shù)學(xué)軟件求精確解,近似的計算方法有和根法、根法、冪法等。

2.2.4 層次單排序一致性檢驗

在建立判斷矩陣時，由于主題認識的多樣性以及客觀事物的復(fù)雜性，判斷矩陣不可能完全滿足式也就是說判斷矩陣不可能具有完全一致性.而且進行n(n-l)/2次兩兩比較判斷可以從不同角度的反復(fù)比較中，有利于到處一個合理反映決策者判斷的排序，然而整個判斷矩陣也不應(yīng)偏離一致性太大。

2.2.5 層次總排序

層次單排序得到一組元素相對于上一層中某元素的權(quán)重向量，然而需要的是最底層中的各方案(或與方案直接聯(lián)系的屬性層)相對于總準則的合成權(quán)重(或?qū)傩詸?quán)重)，以便進行方案比選。計算合成權(quán)重的過程稱為層次總排序，合成權(quán)重的計算需要從上而下進行，將單準則權(quán)重進行合成，最終進行到最底層得到合成權(quán)重。

2.3 實證分析

利用本文建立的綜合評價指標體系，可以對某任意項目進行綜合評價(因篇幅限制計算過程部分和數(shù)據(jù)省略)，首先借助建立的評價指標體系構(gòu)造判斷矩陣，把第一層作為第二層的準則，根據(jù)調(diào)查分析得到第一層比較判斷矩陣；將特征向量正規(guī)化，即可得出第二層的權(quán)重，同理得到其它層各項在上一層各準則下的權(quán)重；最后根據(jù)計算結(jié)果,對ITS項目方案進行總體分析，評價結(jié)果數(shù)據(jù)可以得到最終的結(jié)論。

4 結(jié)論

開展ITS評價方法的研究是智能交通系統(tǒng)項目開發(fā)實施、方案比選、決策亟待解決的問題，具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。而經(jīng)典層次分析法將決策者對復(fù)雜對象的決策思維過程系統(tǒng)化、層次化和模型化，整個過程體現(xiàn)了分解、判斷、綜合的系統(tǒng)思維方式。該方法適用于多準則、多目標或無結(jié)構(gòu)特征的復(fù)雜問題的決策分析，尤其適合于那些決策目標結(jié)構(gòu)復(fù)雜且缺少必要的數(shù)據(jù)。

［1］王志強.城市智能交通系統(tǒng)ITS建設(shè)項目效益評價分析[D].西安：長安大學(xué),2011.

［2］朱昌鋒.智能運輸系統(tǒng)(ITS)的評價方法探討[J].甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2006,20(2)：26-27.

［3］姜雨.ITS項目評價方法研究[D].東南大學(xué),2004.

［4］汪瑩.智能交通系統(tǒng)的社會和環(huán)境效益評價研究[D].北京交通大學(xué),2001.

［5］Saaty TL.Modelling unstructured decision problems-the theory of analytical hierarchies[J].Math.Comput.Simulation,1978,20(2)：147-158.

［6］張浩.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下智能交通系統(tǒng)模型設(shè)計及架構(gòu)研究[D].北京交通大學(xué),2011.