基于AHP的山区公路弯道安全评价

朱旺 余彪 张磊刚 夏号杰

摘 要：弯道是事故多发高地，本文综合分析文献资料后确定了影响弯道行车安全的六个主要因素，采用层次分析法建立递阶层次结构、构造判断矩阵和一致性检验，并结合广义目标函数的数学模型对弯道的行车风险进行等级划分。以某事故频发弯道路段为例进行评价，评价的结果表明该弯道是一个中度危险路段。

关键词：弯道安全;影响因素;层次分析;等级划分

中图分类号：U492.8 文献标识码：A

0 引言

我国国家面积宽广，地形复杂，山地的地形面积约占我国总面积三分之一。山区道路弯道半径普遍偏小、道路较窄、坡度较大、视距差等不良因素的作用下引发的交通事故不胜枚举。

本文选取了弯道处视距、车速、交通量、道路线形、居民和交叉口这六个影响因素，采用层次分析法分析各因素间的相互作用并确定各因素的权重，为建立山区公路弯道安全评价体系，将山区公路弯道行车风险划分为四个等级。

1 弯道行车安全影响因素分析

分析文献[1-4]的下面6方面的主要影响因素。

（1）视距。山区道路蜿蜒曲折，多半径较小的弯道，故而视距不足的弯道多。驾驶员受视距影响，在车辆行驶时容易遇见突发情况而来不及反应和操作不当导致交通事故的发生。

（2）车速。车速过快导致驾驶员对车外情况的判读和感知能力降低，留给驾驶员的反应时间变短，汽车的制动距离加大，遇到前方障碍物来不及做出反应进行有效的避让。

（3）交通量。交通流饱和度和交通量直接相关，影响交通事故的频率和严重程度，当交通流饱和度在0.2～0.5之间时较容易发生交通事故。

（4）道路线形。山区地形高低起伏，纵断面线形设计多接近极限指标，造成山区道路多长陡下坡，使得驾驶员在行驶时心理负担重，对安全行车极为不利。

（5）居民。山区道路没有人行道，车辆和行人共用一条道路，混合共用的情况会增加交通事故的发生。汽车除了避让来车外，还得注意避让道路上的行人，加大驾驶员的心理负担。

（6）交叉口。一些弯道处，视野盲区出现的交叉口，驾驶员对交叉口突然出现的车辆或行人会感到措手不及，操作不当以至于发生事故。

2 山区公路弯道安全评价

2.1 层次分析法概述

层次分析法将问题分解为各种因素，按因素间关联及隶属关系聚类，建立递阶层次结构;定量表示各层因素的相对重要性，建立判断矩阵;计算各层因素相对重要性的权值。

2.2 建立递阶层次结构

目标层A为山区公路弯道安全评价，制约因素层B为安全评价的影响因素。建立山区公路弯道安全评价层次结构模型图（图1）。

2.3 構造判断矩阵

递阶层次结构建立后，采用1～9的标度值对重要性程度赋值，据此构造判断矩阵。各因素两两比较。确定的A-B判断矩阵为：

2.4 权重的计算

对制约因素层B中各影响因素的权重进行计算并检验其一致性：

本文将层次分析法的计算过程编写好程序在MATLAB运行，输入判断矩阵A-B得出各制约因素的权重和一致性检验的结果。A-B判断矩阵的一致性指标如下：

C.I.=0.017 4<0.1，C.R.=0.013 8<0.1

由于C.I.和C.R.这两个指标都小于0.1，A-B判断矩阵具有良好的一致性。权重计算结果表明，在山区公路弯道安全评价中，B1、B2、B3、B4、B5、B6所占的理论权重依次为：0.403 9、0.169 7、0.076 1、0.257 5、0.046 4、0.046 4。

2.5 山区公路弯道安全评价

2.5.1 数学模型和评价标准的建立

（1）安全性评价数学模型。山区公路弯道安全评价的影响因素具备层次性，构造一个广义目标函数把山区公路弯道安全评价这个目标中下面各个制约因素有机地结合在一起进行综合评价，构造的数学模型为：

则层次分析综合评价的数学模型为：

式中：Y为弯道行车危险的总分;i为制约因素层第i个影响因素（i=1，2，…，n;n为制约因素层个数，n=6）;Yi为制约因素层第i个影响因素所得的总分;Xi0为制约因素层第i个影响因素的权重;Xi0s为制约因素层第i个影响因素的实际贡献权重。

（2）危险等级划分。根据相关资料[5]，本文采用百分制来对山区公路弯道安全性进行等级的划分。评价等级标准如下：90～100为重度危险，75～90为中度危险，60～75为一般危险，小于60为可接受危险。

2.5.2 权重的确定

根据计算出的制约因素层影响因素对目标层的理论权重，结合事故频发弯道的各项影响因素的实际贡献权重Xi0s。各项影响因素的实际贡献权重取值如下：X10s=0.9，X20s=1.0，X30s=0.8，X40s=1.0，X50s=0.1，X60s=0.5。

2.5.3 评价结果与分析

计算得B1=36.351，B2=16.97，B3=6.088，B4=25.75，B5=

0.464，B6=2.32。根据危险等级划分标准判断，该弯道是一个中度危险的区域，该评价结果基本符合实际情况，该方法有效。

3 结语

本文以某事故频发弯道为例，分析确定影响弯道安全的因素，运用层次分析法建立先递阶层次结构并计算制约因素层的理论权重，然后结合调研和资料确定各制约因素的实际贡献权重，最后结合所构造的广义目标函数计算出评价结果，综合评价了弯道的安全性。

参考文献：

[1]刘强，肖盛燮，梁爽.弯道诱发道路交通安全事故分析[J].西部交通科技，2014，9（02）：60-64.

[2]饶睿.南京市国省道公路交通安全影响因素及其改善对策研究[D].东南大学，2017.

[3]李淑庆，彭囿朗.基于道路安全保障度的山区公路交通事故机理研究[J].公路，2016，61（02）：154-161.

[4]王芳，郭艳，刘洪启，等.山区等级公路事故成因及对策分析[J].公路，2011，56（11）：126-129.

[5]赵小敏，曹丽文，王勇，等.基于层次分析法的坦塘垃圾填埋场适宜性评价[J].环境工程学报，2012，6（06）：2061-2066.