張文會 趙軍芳 李德才*

(東北林業(yè)大學，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

隨著社會的發(fā)展和城市化進程的加快，交通運輸需求逐年增長，運力結構和規(guī)劃路網(wǎng)均呈多元化增長趨勢。但是，由于路況衰減、車流量較大以及設施不完善等原因，部分路段或線路常年擁堵，從而使整個路網(wǎng)的運行狀態(tài)和服務水平較低。因此，需要建立反映路網(wǎng)運行狀態(tài)的綜合評價指標體系和科學合理的評價方法，為確定公路網(wǎng)運行狀態(tài)等級，提高公路網(wǎng)的管理水平以及提出管理決策提供理論依據(jù)。

公路網(wǎng)是由多層面、多指標組成的動態(tài)系統(tǒng)，影響運行狀態(tài)的因素較多，本文建立了由道路使用特性、道路安全設施和道路交通環(huán)境組成的指標體系，運用灰色關聯(lián)與層次分析相結合的方法來確定公路網(wǎng)的運行等級。

1 灰色關聯(lián)和層次分析法

1.1 層次分析法

層次分析法(AHP)是一種將定性與定量結合的多目標決策分析法，適合求解層次結構指標的權重［1］，其分析過程為:

1)構造判斷矩陣。

構造兩兩比較的判斷矩陣:

構造判斷矩陣，其中bij滿足條件:bij=1(i=j時);bij=1/bji。矩陣中bij取值依據(jù)見表1。

表1 判斷矩陣bij取值

2)確定指標權重。

由判斷矩陣A確定權重Wi的方法很多，本文用方根法，首先計算權重向量的近似值:

將結果進行歸一化處理，得到判斷矩陣的權重向量:

其中，k為準則層和指標層的個數(shù)。

3)最大特征值和一致性檢驗。

計算最大特征值λmax:

檢驗判斷矩陣的一致性:

檢驗系數(shù):

其中，RI為一致性指標，其取值見表2。

表2 一致性指標RI取值表

若CR＜0.1，則通過一致性檢驗，上述計算結果有效。

1.2 灰色關聯(lián)分析法

公路網(wǎng)是一個動態(tài)系統(tǒng)，有些運行狀態(tài)指標存在一定的不確定度，數(shù)據(jù)采集過程中難免存在一定的灰度，因此用灰色關聯(lián)分析法處理信息不完全明確的情況［2］。

其分析過程為:

1)確定比較數(shù)據(jù)序列與參考序列。

假設有n個評價對象，每個對象有m個評價指標，先建立標準的數(shù)據(jù)序列，表示為{X0=X0(1)，X0(2)，…，X0(n)}，其中i=1，2，3，…，n。

2)評價指標規(guī)范化。

對評價指標進行規(guī)范化處理:

3)計算關聯(lián)度系數(shù)。

Xi和X0關于第h個元素的關聯(lián)度系數(shù)為:

其中:

ρ為分辨系數(shù)，一般取0.5。

4)計算關聯(lián)度。

第i個評價指標與理想評價指標的關聯(lián)度為:

2 公路網(wǎng)運行狀態(tài)評價指標體系

從道路使用特性、道路安全設施和道路交通環(huán)境三個方面，建立公路網(wǎng)運行狀態(tài)評價指標體系［3］，見表3。

3 實例應用

3.1 評價指標的權重

1)專家調(diào)查。

采用德爾菲法，邀請專家確定公路網(wǎng)的運行狀態(tài)各指標間的關系，準則層和指標層的判斷矩陣為:

表3 公路網(wǎng)運行狀態(tài)評價指標

2)計算各指標的權重。

利用式(1)計算上述矩陣的近似值WA得:

WA1，WA2，WA3同理解之。

利用式(2)對上述結果進行歸一化處理，得:

其中，k為準則層和指標層的個數(shù)。

3)進行一致性檢驗。

根據(jù)式(3)，式(4)和表2中RI的取值，得:

因此，滿足一致性檢驗。

4)邀請專家根據(jù)黑龍江省公路網(wǎng)的運行情況，給每個指標進行打分，從而確定參評數(shù)據(jù)，打分情況以及黑龍江省公路網(wǎng)的運行狀態(tài)評價指標的權重見表4。

表4 黑龍江省公路網(wǎng)運行狀態(tài)評價指標權重及比較數(shù)據(jù)序列與參考序列

3.2 計算各指標的關聯(lián)度

1)確定比較數(shù)據(jù)序列與參考序列，其結果見表5。

2)根據(jù)式(5)對指標進行規(guī)范化處理:

X2，X3同理解之。

3)關聯(lián)度的計算:

a.由差序列公式分別得:

最大差為:η1=0.388 9;最小差為:μ1=0。

同理:η2=0.352 9，η3=0.357 1;最小差為:μ2=0，μ3=0。

b.由式(6)得關聯(lián)度系數(shù)為:

ξ2，ξ3同理解之。

c.由式(7)得關聯(lián)度分別為:

γ1=(0.532，0.768，0.764，0.508，0.383)，說明公路網(wǎng)的道路交通使用特性為Ⅱ級。

γ2=(0.569，0.933，0.649，0.432，0.340)，說明公路網(wǎng)的道路交通安全設施為Ⅱ級。

γ3=(0.455，0.671，0.570，0.532，0.382)，說明公路網(wǎng)的道路交通環(huán)境為Ⅱ級。

3.3 黑龍江省公路網(wǎng)運行狀態(tài)等級確定

黑龍江省國省干線公路網(wǎng)運行狀態(tài)評價指標的準則層權重及關聯(lián)度見表5。

表5 準則層指標權重和灰色關聯(lián)度

根據(jù)式(7)可得到黑龍江省國省干線公路網(wǎng)運行狀態(tài)的灰色關聯(lián)度為:

所以黑龍江省國省干線公路網(wǎng)運行狀態(tài)等級為Ⅱ級。

4 結語

1)建立了灰色關聯(lián)分析法和層次分析法相結合的公路網(wǎng)運行狀態(tài)評價模型，利用層次分析法確定各層級指標的權重，利用灰色關聯(lián)分析法計算關聯(lián)度，最后根據(jù)最大隸屬度原則確定評價等級;

2)建立了公路網(wǎng)運行狀態(tài)評價指標體系，準則層為道路使用特性、道路安全設施和道路交通環(huán)境，指標層為公路網(wǎng)平均車速等13個指標;

3)利用所建模型和評價指標體系對黑龍江省國省干線公路網(wǎng)的運行狀態(tài)進行評價，得到公路網(wǎng)運行狀態(tài)關聯(lián)度，判定運行狀態(tài)等級為Ⅱ級。

［1］楊海榮，肖 慎，殷兆進.高速公路網(wǎng)評價指標體系及優(yōu)化方法研究［J］.現(xiàn)代交通技術，2006(6):71-75.

［2］鄧宗竹，劉德俊，姜東方.灰色關聯(lián)和層次分析法在加油站安全評價中的應用［J］.油氣儲運，2011，30(11):811-815.

［3］羅 毅，周創(chuàng)立，劉向杰.多層次灰色關聯(lián)分析法在火電機組運行評價中的應用［J］.中國電機工程學報，2012，32(17):97-103.

［4］田智慧，曾 琦.區(qū)域公路網(wǎng)技術評價指標體系研究［J］.安徽師范大學學報，2008，31(4):372-375.

［5］韓 直.公路網(wǎng)評價的指標體系與方法［J］.公路交通技術，2000(1):41-47.

［6］朱 茵，孟志勇，闞叔愚.用層次分析法計算權重［J］.北方交通大學學報，1999，23(5):120-122.