張文會 趙軍芳 李德才*
(東北林業(yè)大學(xué),黑龍江哈爾濱 150040)
隨著社會的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快,交通運(yùn)輸需求逐年增長,運(yùn)力結(jié)構(gòu)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(shè)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(yùn)行狀態(tài)和服務(wù)水平較低。因此,需要建立反映路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的綜合評價指標(biāo)體系和科學(xué)合理的評價方法,為確定公路網(wǎng)運(yùn)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(biāo)組成的動態(tài)系統(tǒng),影響運(yùn)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(shè)施和道路交通環(huán)境組成的指標(biāo)體系,運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)與層次分析相結(jié)合的方法來確定公路網(wǎng)的運(yùn)行等級。
層次分析法(AHP)是一種將定性與定量結(jié)合的多目標(biāo)決策分析法,適合求解層次結(jié)構(gòu)指標(biāo)的權(quán)重[1],其分析過程為:
1)構(gòu)造判斷矩陣。
構(gòu)造兩兩比較的判斷矩陣:
構(gòu)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(biāo)權(quán)重。
由判斷矩陣A確定權(quán)重Wi的方法很多,本文用方根法,首先計算權(quán)重向量的近似值:
將結(jié)果進(jìn)行歸一化處理,得到判斷矩陣的權(quán)重向量:
其中,k為準(zhǔn)則層和指標(biāo)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(biāo),其取值見表2。
表2 一致性指標(biāo)RI取值表
若CR<0.1,則通過一致性檢驗,上述計算結(jié)果有效。
公路網(wǎng)是一個動態(tài)系統(tǒng),有些運(yùn)行狀態(tài)指標(biāo)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(guān)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(shè)有n個評價對象,每個對象有m個評價指標(biāo),先建立標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)規(guī)范化。
對評價指標(biāo)進(jìn)行規(guī)范化處理:
3)計算關(guān)聯(lián)度系數(shù)。
Xi和X0關(guān)于第h個元素的關(guān)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(guān)聯(lián)度。
第i個評價指標(biāo)與理想評價指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度為:
從道路使用特性、道路安全設(shè)施和道路交通環(huán)境三個方面,建立公路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評價指標(biāo)體系[3],見表3。
1)專家調(diào)查。
采用德爾菲法,邀請專家確定公路網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)各指標(biāo)間的關(guān)系,準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的判斷矩陣為:
表3 公路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評價指標(biāo)
2)計算各指標(biāo)的權(quán)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(jié)果進(jìn)行歸一化處理,得:
其中,k為準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的個數(shù)。
3)進(jìn)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(yùn)行情況,給每個指標(biāo)進(jìn)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(yùn)行狀態(tài)評價指標(biāo)的權(quán)重見表4。
表4 黑龍江省公路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評價指標(biāo)權(quán)重及比較數(shù)據(jù)序列與參考序列
1)確定比較數(shù)據(jù)序列與參考序列,其結(jié)果見表5。
2)根據(jù)式(5)對指標(biāo)進(jìn)行規(guī)范化處理:
X2,X3同理解之。
3)關(guān)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(guān)聯(lián)度系數(shù)為:
ξ2,ξ3同理解之。
c.由式(7)得關(guān)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(shè)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。
黑龍江省國省干線公路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評價指標(biāo)的準(zhǔn)則層權(quán)重及關(guān)聯(lián)度見表5。
表5 準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重和灰色關(guān)聯(lián)度
根據(jù)式(7)可得到黑龍江省國省干線公路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的灰色關(guān)聯(lián)度為:
所以黑龍江省國省干線公路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)等級為Ⅱ級。
1)建立了灰色關(guān)聯(lián)分析法和層次分析法相結(jié)合的公路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評價模型,利用層次分析法確定各層級指標(biāo)的權(quán)重,利用灰色關(guān)聯(lián)分析法計算關(guān)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(yùn)行狀態(tài)評價指標(biāo)體系,準(zhǔn)則層為道路使用特性、道路安全設(shè)施和道路交通環(huán)境,指標(biāo)層為公路網(wǎng)平均車速等13個指標(biāo);
3)利用所建模型和評價指標(biāo)體系對黑龍江省國省干線公路網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評價,得到公路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)關(guān)聯(lián)度,判定運(yùn)行狀態(tài)等級為Ⅱ級。
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