依據DEMATEL 法修正的高校校園道路安全模糊評價

徐乃忠，王勁松，蘇 暢，張 宇

（安徽理工大學a.礦業工程學院；b.機械工程學院，安徽 淮南 232001）

隨著社會進步與經濟的快速發展， 高校校園內的機動車通行量不斷地增加，校園內人車混行，交通設施不完善，以及缺乏有效的管理，導致校內學生以及教職工的生命安全受到影響。 關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，確保高校校園內交通安全。曾崢［2］分析了高校道路以及管理行為的性質，提出具有了針對性的解決措施以解決交通管理問題。 萬銳?。?］以浙江大學紫金港校區為例，從慢行交通、機動交通、替代交通、 靜態交通以及交通管理措施方面進行優化研究。 周萌［4］針對高校校園疏散問題建立人車混合疏散路徑優化模型，得到符合校園疏散路徑的優化方案。

關于道路安全的研究， 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做了調研綜述， 從交通沖突的場景到影響因素指標以及模型建立進行總結，包含了事故統計、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合，依靠專家打分法獲取指標權重，構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 法對建立的山區道路風險評估模型各指標進行計算，評估安全風險等級。本文應用AHP 法和DEMATEL 法相結合的方法，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

道路交通系統是由人、車輛、道路與環境4 部分組成的體系［11］。當體系中4 個方面相互均衡，保持動態平衡的狀態時，道路交通系統處于安全狀態；如果其中某一個部分出現問題，則安全狀態失去平衡，道路交通系統中就會存在出現問題的可能性。

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帶人等行為。

（3） 機動車駕駛員有無遵守校內交通規則， 有無疲勞、超速駕駛，是否存在因校內無監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）在道路交通系統中承擔人和物的載體的角色， 是影響交通安全的關鍵因素，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定性和控制程度與車輛行駛的安全密切相關，而制動性能是與道路交通安全直接相關的；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置）、 道路結構物和交通流狀況。道路線形一般是指線形平縱橫的協調， 也與校內土地使用有關；道路結構物包含人行道、隔離護欄、減速帶等；交通流狀況則指在學校上下課時間段，極易形成短時的流量高峰的狀態，不僅包括道路交通系統中的機動車車流，而且包括了非機動車車流與人流。

1.4 交通環境的因素

交通環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 的初始權重計算

根據20 世紀70 年代初匹茲堡大學的薩迪（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合起來，確定評價指標的權重。

2.1.1 建立評價指標模型

本文通過從交通三要素（人、車、路）以及環境4 個方面入手，構建校園道路交通安全評價指標體系，層次結構模型如圖1 所示。 評價指標模型分為目標層（A）、準則層（B）和指標層（C），分別用以表示評價的目的、標準和評價指標。 根據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）、道路安全設施（B4）、交通流狀態（B5）、交通環境（B6）定為準則層。

圖1 校園道路安全評價指標層次結構圖

2.1.2 構造判斷矩陣

根據圖1 構建判斷矩陣Aij=[aij]，采用1~9 標度法［12］對每個影響因素的重要程度進行賦值，比較標度與其含義，見表1，判斷矩陣表達式為

表1 1～9 比較標度表

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；RI為隨機一致性指標。

2.2 DEMATEL 修正指標影響權重

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

（1）確定影響因素程度。將所有因素之間的關系分為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）計算各個評價指標的綜合影響度ai（式（7）），將綜合影響度超過0.05 的影響指標劃分為主要因素［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。 校園交通安全評判語集選擇以下5 個等級作為評判標準，即V{安全（V1），較安全（V2），一般安全（V3），較不安全（V4），不安全（V5）}；

（2）構造評價矩陣。確定因素集對評判語集的隸屬度，構建單因素評判矩陣

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） 評價結果為在求得的綜合評價向量中選取最大隸屬度對應的安全等級，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， 選取校園內一個教學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 計算各指標初始權重

根據德爾菲法與圖2 的校園道路安全評價指標層次模型，邀請淮南交警部門人員、安徽理工大學相關領域教師以及研究生共48 人參與調查，通過調查問卷形式按照比較標度進行打分， 各因素指標的初始權重見表2，為了保證問卷調查可靠性，對問卷匯總分析后根據交通安全專業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（其中交通專業教師5 份，交通警察2 份，交通專業研究生3 份），得到準則層判斷矩陣

表2 各因素指標的初始權重

通過計算得到準則層的各指標權重分別為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。

指標層各因素指標的權重也可確定， 初始權重結果見表2。

3.2 綜合影響權重

以從調查問卷中挑出的10 份具有代表性的問卷為依據， 對高校道路交通安全的影響因素指標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，橫線表示數字0，2 條線將影響權重區域劃分為4 個象限， 指標路面狀況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等指標在第四象限表示它們為重要性高但為結果因素，即更多被別的因素影響， 指標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 各因素指標影響度

圖3 中心度—原因度散點圖

結合AHP 方法得到的各指標初始權重以及DEMATEL 法得到的中心度，運用式（7）計算可得修正后的各指標綜合影響權重為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。 將初始權重與綜合影響權重對比作折線如圖4 所示。

圖4 權重對比折線

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

3.3 安全評價指標隸屬度

根據上述校園交通安全評價指標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 位專業人士（包含6 名高校交通專業教師與4 名交通警察）對18 項二級指標進行安全等級評級，最終確定安全評價的各指標隸屬度，如表6 所示。運用公式（9），并結合所求得的α，可以計算出校園交通安全評價結果，即

表6 指標層隸屬度

3.4 綜合評價結果分析

（1）根據最大隸屬度原則，高校校園交通安全評價結果中隸屬度最大為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因素綜合影響權重中，指標道路線形C31權重值為0.223，所占比重最大，其余指標中行人C11的權重為0.131、 路面狀況C32的權重為0.104、車（人）流密度C53的權重為0.104、非機動車駕駛員C12的權重為0.078、 機動車駕駛員C13的權重為0.056、車輛的制動性能C22的權重為0.051 和橫斷面設置C33的權重為0.050，權重值都不小于0.05，可作為影響校園交通安全的關鍵性指標。

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

4 對策與建議

（1）在校區內要合理設計道路線形，避免畸形交叉路口。

（2）對學生開展交通安全教育，學校社團開展相關交通安全活動。

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

（4） 對校園內的共享單車和學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定車速行駛，車輛停放在規劃停車區域，對于違反規定的機動車駕駛員，學校保衛處可限制其車輛進出校園。

（6）人車混行流量大的路段設置隔離帶，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 結論

（1）本文結合人、車、路與環境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。

（2） 利用層次分析法計算指標初始權重， 結合DEMATEL 法對指標之間的相互影響關系進行建模分析， 降低單個專家對指標判斷的主觀性， 也減少DEMATEL 法在權重計算中的不足， 兩者結合所得指標權重更優。 可以準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的改善措施和防范策略，可有效降低校園安全風險。