区域高速公路网应急救援能力评价体系建模研究＊

马兆有 王长君 李平凡 刘 君

（公安部交通管理科学研究所 无锡 214151）

高速公路网应急救援能力评价所要解决的关键问题是检验各职能部门在应对交通紧急事件时，其拥有的人力、科技、组织、机构和资源等要素表现出的减轻事件破坏作用的综合能力［1－3］.建立高速公路网应急救援能力评价体系，把对各职能部门应对能力的评价列为绩效考核的重要内容，纳入各级政府、人大的监督范畴，多方推动，不断提升路网应急救援能力.通过自我评价和社会评价，可使相关职能部门明确其在应对高速公路交通紧急事件时具备的优势和劣势，从而为强化交通事件应急管理工作注入动力.

1 评价指标体系构建原则

1）全面性原则 考虑各种不同类型交通事件对路网带来的威胁与损失［4］，选取的评价体系能够较全面地反映制约高速公路网应急救援处置能力的各个方面.

2）目的性选择 评价指标体系的构成紧紧围绕影响高速公路网应急救援能力的主客观因素层层展开，最后的评价结论明确反映区域路网应急救援效能意图.

3）可操作性原则 评价指标体系中的每一个指标都是可操作的，经及时搜集或调查得到的准确数据，保证评价指标值快速、准确的获取，及评价工作的顺利进行.

4）动态性原则 表述救援能力在时间尺度上随着相关环节的完善而改变的过程，要求一些指标充分考虑动态变化的特点，从动态角度对路网应急能力进行评估.

2 评价指标体系的建模

2.1 评价指标集的设置

一般来说，包括一个方面的指标可能有若干个，但只能从中选取最有代表性的指标，摒弃与之在定义和意义上相类似的指标，以免造成概念上的重复和计算结果的重叠［5－6］.要做到既全面又无冗余，需要对初选指标进行筛选整合，原则是删除那些对测度目标序位不产生影响的指标，即保序性准则.

2.1.1 评价指标的隶属度分析 将应急救援能力评价指标体系｛X｝视为一个模糊集合，把每个指标视为一个元素，对每个指标进行隶属度分析，再通过专家调查法获取每个指标相对于指标体系｛X｝的隶属度.专家调查是把初步选定的评价指标内容设计为问卷咨询表［7］，请专家根据自己的知识和经验进行判断和选择.假设专家的总人数为M，对i个评价指标Xi，专家选择将其作为指标体系｛X｝中的一个指标的总人次为Mi，即总共有Mi专家认为Xi是测度高速公路应急救援能力水平的重要评价指标，那么该指标相对于指标体系｛X｝的隶属度为

2.1.2 评价指标的相关性分析 经过隶属度分析得到的第二轮评价体系X（2），各项指标之间通常还存在着一定的相关性，导致被评价对象信息的重复使用，从而影响了整个评价体系的使用效率.通过各个评价指标间的相关性分析，可删除一些相关系数较大的评价指标，消除信息重复使用对评价结果的影响.评价指标相关性分析通常包括以下3个过程.

腕表表壳采用玫瑰金材质打造，呈现出类似蛇头造型。蛇头两侧轮廓镶嵌38颗钻石，而表冠装饰一颗凸形蛋面切割粉红碧玺。带有精细玑镂纹饰的黑色蛋白石表盘配以玫瑰金时标，传递优雅气韵。

1）评价指标的标准化处理 由于定量指标的量纲不同，需要对原始数据进行无量纲处理，以减少评价指标的不同计量单位对分析结果的影响.设Xi为评价指标的原始数据，Si为评价指标的标准差，Zi为标准化值，则有

2）求算指标间相关系数 计算各个评价指标之间的简单相关系数Rij，公式如下.

3）相关性指标的剔除 确定一个合适的临界值M（0＜M＜1），如果Rij＞M，则可以剔除其中的一个评价指标（Xi或Xj）；如果Rij＜M，则同时保留2个评价指标.

可以运用SPSS17.0 for Windows统计软件对评价指标进行相关性分析，得到相关系数矩阵.经上述方法保留的评价指标和第二轮评价体系X（2）中的定性指标构成了第三轮评价体系X（3）.

2.1.3 评价指标的鉴别力分析 高速公路网应急救援能力评价指标的鉴别力是指区分不同区域高速公路网应急救援能力水平差异的能力.在实际应用中，可采用变差系数描述评价指标的鉴别能力.

2.2 评价指标权重计算

选用层次分析法作为个体权重的确定方法［8］.在层次分析法求算出个体权重向量的基础上，采用聚类分析法对专家个体权重向量进行聚类分析；根据聚类结果对每位专家分别赋权，然后将个体权重与专家权重加权求得指标平均权重；最后，将指标权重沿层次结构向上合成形成各项指标的总排序权重.

表1 判断矩阵5／5－9／1标度及其含义

按照表1，应用专家评分法，对某层指标进行比较得到矩阵，判断矩阵表达式

2.2.2 专家权重计算

1）建立模糊关系矩阵 专家权重构成的向量矩阵不存在量纲不同的问题，无需进行数据标准化，可直接求算专家权重相似系数rij，（1≤i，j≤n），从而得到相似矩阵R＝（rij）n×n.本文采用指数相似法构建模糊相似矩阵.

2）聚类划分 建立的R仅是模糊相似矩阵，需将R改造成模糊等价矩阵t（R）：从模糊矩阵R出发，依次求平方R→R2→R4→…，当第一次出现Rk·Rk＝Rk时，表明Rk已经具有传递性，Rk就是最小传递闭包.

分类结果与λ取值有关，对于各不同的λ∈［0，1］，可得到不同的分类，从而形成一种动态聚类图，在诸多分类方案中，采用F－统计量确定λ的最佳值.

F－统计量服从自由度为r－1，n－r的F－分布，分子表征类与类之间的距离，分母表征类内样本间的距离.若F＞Fa（r－1，n－r）（a＝0.05），根据数理统计方差分析理论得知类与类之间差异是显著的，说明分类比较合理.若满足条件的F不止一个，可进一步考查（F－Fa）的大小，从较大者中选取一个满意的F值.

3）计算专家权重 假设N个个体权重向量聚集成T个类别，第P类包含个体排序向量为φp，不妨假设第k个个体权重向量属于第p类Ωp，个体权重向量uk的置信因子表示为ak＝φp／N，专家k的权重系数λk与个体权重向量uk的置信因子ak成正比，即属同一类的个体权重向量具有相同的置信因子，进一步推导可得

式中：φp为个体权重向量uk所在Ωp类容量；λk为专家k相对准则层Bi的权重.

将专家权重与评价原始数据作加权合成即可得到指标平均权重.

2.2.3 组合权重计算 计算组合权重是指计算表征同一层所有因素对上层因素相对重要性的权重.若上一层次A含有m 个因素A1，A2，…，Am，其组合权值为a1，a2，…，am，下一层次B 包含n个因素B1，B2，…，Bn，它们对于因素aj的相对权值分别为b1j，b2j，…，bnj（当Bi与aj无关时，bij＝0），进而求出B层因素的组合权重，见表2.

此外，还需进行递阶层次组合判断的一致性检验，由上至下逐层进行.若B层某些因素相对于Aj的层次单排序一致性指标为C.I.j，相应的随机一致性指标为R.I.j，若B层随机一致性比率为

表2 组合权重计算表

当C.R.＜0.1时，可认为B层组合判断具有满意的一致性.否则需要重新调整判断矩阵的因素取值.

3 实例分析

3.1 高速公路网应急救援能力评价指标的筛选

按照2.1评价指标集的设置步骤，结合我国高速公路应急管理的实际情况对评价指标进行筛选［9－10］，建立了高速公路网应急救援能力评价指标体系层次递阶结构，分别为目标层、准则层和指标层，见图1.

图1 高速公路网应急救援能力评价指标体系

3.2 评价指标权重计算

为确定各级指标的权重，邀请了12位专家对各指标之间的相对重要程度进行了打分，形成指标相对重要度矩阵.首先，根据各专家给出的指标相对重要度矩阵，计算出每位专家给出的指标初始权重；其次，依据初始权重构成的权重矩阵，应用模糊聚类方法得出各专家的分类，进而应用专家对初始权重加权求和可得各指标的平均权重，见表3.

表3 某区域路网应急救援能力评价数据表

3.3 评价指标属性值评测

从科研院所、高校和公安交通管理部门选择了12位有重要影响的专家、教授、学者，对长三角某一区域高速公路网应急救援能力进行了评价，各位专家的评测分值，见表3.

3.4 应急救援能力评估

我国地域辽阔，各区域性高速公路网应急救援能力存在较大的差异，为宏观掌握各区域高速公路网应急救援水平，基于高速公路网应急救援能力综合值，将其分成4个等级，见表4.

表4 高速公路网应急救援能力分级

利用表3中的数据，以8位专家评测结果的均值作为评价指标值，采用总排序权重对指标均值加强求和，可求得该示例区域路网应急救援能力综合评价值为64.52，处于二级水平.

4 结束语

本文应用隶属度分析、相关性分析、鉴别力分析等模糊数学集成方法构建了高速公路网应急救援能力评价指标体系；采用了“5／5－9／1标度”层次分析法确定指标权重，提高了权重确定的合理性，并应用模糊聚类方法对不同专家所给的权重进行分类合成，有效地提高了评价指标权重确定的精度.该评价体系体现了系统性及可操作性，能科学地评估区域路网应急救援能力，通过评估结果可准确地反映存在的问题.

［1］Federal High way Ad ministration.Coor dinated freeway and arterial operations handbook［M］.Washington D.C：U.S.Depart ment of Transportation，2006.

［2］Farradyne P B.Traffic incident management handbook［M］.Washington D.C.：U.S.Federal Highway Ad ministration，Office of travel management，2000.

［3］王彦学，高光斗，刘持平.高速公路防救灾空间体系建设构想［J］.中国人公安大学学报：社会科学版，2008，5（129）：115－121.

［4］迟娜娜.城市灾害应急能力评价指标体系研究［D］.北京：首都经济贸易大学安全工程学院，2006.

［5］程振华.高速公路交通事故紧急救援管理研究［D］.成都：西南交通大学交通运输学院，2006.

［6］张晓燕.高速公路重大突发事件的危机救援组织研究［D］.武汉：武汉理工大学管理学院，2003.

［7］刘 建.城市重大事故应急能力评估方法研究［D］.北京：北京科技大学土木与环境工程学院，2007.

［8］汪培庄，韩立岩.应用模糊数学［M］.北京：北京经济学院出版社，1989.

［9］李 茂.城市灾害事故应急救援力量调配模型研究［D］.西安：西安科技大学能源学院，2008.

［10］田依林.城市突发公共事件综合应急能力评价研究［D］.武汉：武汉理工大学管理学院，2008.