摘要：為進一步提高高速公路運營安全風險評價水平，文章采用AHP（層次分析法）與FCE（模糊綜合評價法）相結(jié)合的方式，構(gòu)建了包含目標層、準則層和指標層在內(nèi)的高速公路運營安全風險評價模型；并選取道路裂縫、波浪擁包、車轍長度及沉陷面積4個指標，針對某高速公路的4個路段進行運營安全風險因素分析。研究結(jié)果顯示：在ZK69+491～ZK70+030路段，存在中度風險的波浪擁包及道路裂縫問題；在ZK70 + 875～ZK71 + 005路段則面臨較高的波浪擁包及道路裂縫風險；ZK71 + 175～ZK71 + 360路段的道路裂縫的風險等級為極端風險，沉陷面積的風險等級為高度風險；而在ZK70+030～ZK70+355路段，波浪擁抱、道路裂縫及沉降面積的風險等級均為中度風險。基于以上分析，建議對ZK69+491～ZK71 + 360路段的路面病害情況進行持續(xù)且密切的監(jiān)控，從而確保高速公路的運營安全。

關(guān)鍵詞：AHP-FCE；高速公路；運營安全；風險評價；評價指標

中圖分類號：U491 " " " 文獻標識碼：A " " "文章編號：1674-0688（2024）10-0051-04

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通運輸行業(yè)也進入蓬勃發(fā)展期。高速公路作為現(xiàn)代交通運輸體系的重要組成部分，承載著龐大的運輸量，極大地提升了人們出行的便利性。然而，隨著高速公路網(wǎng)絡(luò)的迅速擴張，交通事故頻發(fā)，嚴重威脅著人們的生命財產(chǎn)安全。因此，對高速公路運營安全風險進行科學評價具有十分重要的意義。針對高速公路運營風險評估問題，國內(nèi)學者已提出多種評估模型和風險識別方法。例如，王宏醫(yī)等［1］通過物元分析法構(gòu)建了施工安全風險因素評價模型；李學創(chuàng)等［2］基于區(qū)間數(shù)賦值與證據(jù)理論等構(gòu)建了高速公路運營安全施工風險評估模型及相應(yīng)的風險評價指標體系；瞿育金等［3］針對杭金衢高速公路運營安全風險評估問題，提出采用LEC（作業(yè)條件危險性評價法）進行分析，確定每種風險影響因素的不同等級分值及風險等級，研究結(jié)果表明，路面沉陷和路面積水的影響較大。在前人研究的基礎(chǔ)上，本文根據(jù)我國高速公路運營管理的實際情況，選取道路裂縫、波浪擁包、車轍長度和沉陷面積4個關(guān)鍵指標，構(gòu)建了高速公路運營安全風險評價指標體系。通過AHP法確定各指標權(quán)重，并采用FCE法對某高速公路的4個路段進行了運營安全風險評價。研究結(jié)果可為同類高速公路運營安全風險評價提供有益的參考和借鑒。

1 AHP-FCE模型建立

1.1 層次分析法

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）最初由美國數(shù)學家T.L.Saaty提出，是一種結(jié)合了定性與定量分析的復雜決策方法，旨在解決多目標與多準則的決策問題；其基本思路是將復雜問題分解為多個層次，通過對比方式在最底層確定影響目標決策因素的權(quán)重，然后從最底層逐層向上分析計算，最終得出各方案對總目標的權(quán)重值，為決策者提供科學依據(jù)［4］。層次分析法的計算步驟如下。

（1）確定決策問題與目標：確定需要進行決策的具體問題及期望達成的目標。

（2）構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型：將問題和目標逐層分解，每個層次包含若干因素或指標。

（3）建立判斷矩陣：分別比較每個層次的指標，構(gòu)建判斷矩陣，矩陣中的元素表示比較對象之間的重要程度或優(yōu)先級關(guān)系。

（4）計算權(quán)重向量：逐層計算各指標的權(quán)重，通過權(quán)重向量乘積得到最終權(quán)重向量，用于表示各因素對決策的重要程度。

（5）一致性檢驗：計算判斷矩陣的最大特征值λmax對應(yīng)的特征向量，作為各指標得分依據(jù)，以明確各層次間各指標的重要程度。隨后，利用一致性指標（CI）和一致性比例（CR）對矩陣進行一致性檢驗，確保結(jié)果的合理性，其公式表達如下［5］：

[Pi=j=1nbij（i=1，2，3，…n）]， " " " " " " （1）

[Wi=Pi]， " " " " " " " " " " " " " （2）

[λmax=1ni=1n（AW）iWi]， " " " " " " " " " （3）

[CI=λmax-nn-1]， " " " " " " " " " " " "（4）

[CR=CIRI]， " " " " " " " " " " " " " " （5）

其中：Pi代表第i行中所有指標賦值的乘積，i代表矩陣中的行數(shù)，j代表矩陣中的列數(shù)，n代表矩陣的階數(shù)，bij代表i×j的矩陣，Wi代表指標的權(quán)重向量，λmax代表最大特征值，AW代表方差，CI代表一致性指標，CR代表一致性比例，RI代表平均隨機一致性指標。當CR lt; 0.1 時，矩陣通過一致性檢驗，表明具有良好的一致性。如果一致性比例不達標，則需重新調(diào)整權(quán)重，并重復上述步驟［6］。

（6）綜合評價：利用權(quán)重向量對各因素或方案進行評價、排序和選擇，進一步確定最優(yōu)解。

1.2 模糊綜合評價法

模糊綜合評價法（Fuzzy comprehensive evaluation，F(xiàn)CE）是一種基于模糊數(shù)學系統(tǒng)分析原理，以模糊推理為核心的一種評價方法。該方法結(jié)合了定性和定量分析，可有效解決復雜問題中的量化評估難題。鑒于高速公路運營的各項安全性指標之間存在復雜且顯著的相互影響，這些影響難以直接量化，而模糊綜合評價法通過模糊理論，可以將這些難以量化的指標轉(zhuǎn)化為具有可操作性的定量指標，從而實現(xiàn)對高速公路運營安全風險的客觀評價，進而提升運營安全管理的精準度。模糊綜合評價的步驟如下。

（1）建立風險評價集：在高速公路運營安全風險評價中，根據(jù)嚴重程度將評價等級劃分為5個級別：很嚴重（V1）、較嚴重（V2）、一般（V3）、較低（V4）和很低（V5），記為V={V1，V2，V3，V4，V5}［7］。

（2）采用AHP方法，確定各風險對總體指標的影響程度，進而計算各風險的權(quán)重值，形成權(quán)重矩陣W。

（3）評估各風險對應(yīng)的危險級別，利用模糊矩陣R表示各風險的隸屬度。

（4）運用模糊綜合評價法，結(jié)合權(quán)重矩陣W和模糊矩陣R，通過公式G=W×R計算高速公路運營安全風險程度。

1.3 AHP-FCE模型的安全風險評價模型建立

AHP-FCE模型的數(shù)字特征由目標層（P1）、準則層（P2）和指標層（P3）3層結(jié)構(gòu)表示。其中，P1代表高速公路運營安全風險評價的目標層；P2表示影響該目標的關(guān)鍵因素，包括道路裂縫、波浪擁包、車轍長度和沉陷面積；P3則反映了安全風險的分散特性。當指標具有雙邊邊界時，數(shù)值特征的計算方法如下：

[P1=（a+b）2P2=（b-a）6P3=i] ， " " " " " " " " " " （6）

其中：P1、 P2 、P3分別表示目標層、準則層和指標層的數(shù)值特征；i為高速公路運營安全風險控制常數(shù)，它根據(jù)高速公路運營安全實際情況的不確定性和其模糊閾值進行調(diào)整，本文中的模糊閾值設(shè)定為0.1；a為控制常數(shù)最小值；b為控制常數(shù)最大值。

當指標為單邊界限時，如果評價因子a的4個評價等級的區(qū)間分別為 I（0，a）、II（a，b）、III（b，c）、IV（c，+∞），則其數(shù)值特征可由表1中的公式計算得出。

首先，整理需要評價的高速公路運營安全風險，明確影響運營安全的5個一級指標及其對應(yīng)的二級指標。其次，運用層次分析法，從下至上逐級分析5個一級指標，并確定各級指標（特別是二級）的權(quán)重系數(shù)。

1.4 評估標準

根據(jù)《公路交通安全風險評估技術(shù)規(guī)范》及相關(guān)文獻［8］，高速公路運營安全風險被劃分為低風險、中風險、高風險和極端風險4個等級。本文采用10分制量化風險等級，具體為低度風險（7.5～10）、中度風險（5～7.5）、高度風險（2.5～5）和極端風險（0～2.5）。根據(jù)公式（2），將每個風險等級轉(zhuǎn)換為AHP-FCE模型，數(shù)字特征為低風險（8.75，0.42，0.1）、中度風險（6.25，0.42，0.1）、高風險（3.75，0.42，0.1）和極端風險（1.25，0.42，0.1）。定量指標采用區(qū)間標準化，其風險系數(shù)等級劃分見表2。

2 案例研究

2.1 項目概況

案例項目工程位于某高速公路的重要路段，起點位于ZK69 + 491點，終點位于ZK71 + 360點，主線為雙向六車道高速公路，設(shè)計時速為120 km/h，整體寬度為33.5 m。該路段交通量較大且處于山區(qū)地形復雜地帶，加之地質(zhì)條件相對較差，因此整體風險偏高。為確保交通安全和行車順暢，需對高速公路運營安全風險進行評估。結(jié)合該路段的特點和實際狀況，本文結(jié)合使用層次分析法與模糊綜合評價法，對其進行運營安全風險評估。

2.2 數(shù)值特征計算

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，高速公路病害風險因素數(shù)值見表3。結(jié)合風險分級表，確定各指標的風險程度。同時，根據(jù)公式（6），計算出各項指標的數(shù)值特征，各路段的數(shù)值特征值結(jié)果見表4至表7。

2.3 風險隸屬度計算

利用SPSS軟件計算高速公路運行過程中路段病害的風險隸屬度，結(jié)果見圖1。由圖1可知，在ZK69+491～ZK70 + 030路段，車轍長度及沉陷面積的風險隸屬度最高，達到8.9，屬于低風險；而波浪擁包的風險隸屬度為5，較前者降低了43.82%，風險等級為中度。同時，道路裂縫的風險等級也為中度。ZK70+875～ZK71+005路段風險隸屬度的變化趨勢雖然與ZK69+491～ZK70+030路段相似，但是其波浪擁包及道路裂縫的風險等級較高。在ZK71+175～ZK71+360路段，道路裂縫及沉陷面積的隸屬度最低，分別為2.4和2.9，波浪擁包的隸屬度最高，達8.1，較道路裂縫及沉陷面積分別提高了237.5%及179.3%。在此路段，道路裂縫的風險等級為極端風險，沉陷面積的風險等級為高度風險，波浪擁包的風險等級為低風險。在ZK70+030～ZK70+355路段，波浪擁包、道路裂縫及沉陷面積的風險等級均為中度風險，表明該段高速公路瀝青混合料的剛度和強度較低，加之受養(yǎng)護管理不足、交通量增長及超載車輛等因素的影響，導致路面出現(xiàn)嚴重的波浪擁包、裂縫及沉陷等病害。綜上所述，針對ZK69+491～ZK71+360的路面病害情況，應(yīng)實施定期監(jiān)控措施。

3 結(jié)論

本文運用層次分析法以及模糊綜合評價法對高速公路運營安全風險進行評價，重點分析了道路裂縫、波浪擁包、車轍長度和沉陷面積4個風險因素，主要結(jié)論如下。

（1）通過AHP-FCE模型評估，ZK69+491～ZK71+360路段的道路裂縫、波浪擁包的整體風險評估均為中度及以上風險，其風險等級已超出可接受范圍，需立即采取風險應(yīng)對措施。同時，雖然車轍長度的風險相對較低，但是仍需加強對其持續(xù)且密切的監(jiān)控。

（2）鑒于ZK69+491～ZK71+360路段的路面病害情況，建議實施持續(xù)且密切的病害監(jiān)控，并加快提升高速公路養(yǎng)護技術(shù)水平。

4 參考文獻

［1］王宏醫(yī)，劉新清，熊浩森，等.秦巴山區(qū)高速公路運營風險分析及應(yīng)對措施［J］.運輸經(jīng)理世界，2024（2）：113-115.

［2］李學創(chuàng)，羅求林，吳躍鵬.土壓盾構(gòu)雙洞下穿運營高速公路路基施工安全風險管控研究［J］.路基工程，2023，（4）：19-26.

［3］瞿育金，王珂涵，趙丹妮，等.基于LEC評價法的杭金衢高速公路運營安全風險評估［J］.交通世界，2023，（12）：81-83.

［4］魏詩程.基于雙重預防機制在高速公路運營安全生產(chǎn)中的應(yīng)用：以龍巖管理分公司為例［J］.消防界（電子版），2019，5（15）：60-61.

［5］魏詩程.淺談風險分級管控在福建省高速公路運營生產(chǎn)安全中的應(yīng)用［J］.今日消防，2019，4（4）：24-25.

［6］張麗麗.基于運營高速公路高邊坡安全檢查標準的災(zāi)害風險評估應(yīng)用研究［J］.福建交通科技，2019（3）：33-35.

［7］石春香，周洪文，艾輝林，等.洛嵩段高速公路運營階段安全評價及事故預防對策［J］.應(yīng)用技術(shù)學報，2018，18（3）：252-259.

［8］胡澄宇，劉建蓓，羅京，等.在運營高速公路長大下坡段交通安全風險水平評價研究［J］.公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2015，11（3）：304-306.

作者單位：廣西路建工程集團有限公司，廣西 南寧 530001