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高速公路应急救援能力评价体系

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94 交通信息与安全2014年3期第32卷总184期 高速公路应急救援能力评价体系* 段宗涛 (1.长安大学信息工程学院摘 要郑西彬 李 莹 李 翔 康 军 闫逸群 西安710064;2.陕西省道路交通智能检测与装备工程技术研究中心 西安710064) 高速公路应急救援能力是影响高速公路行车安全和高速公路服务水平的重要因素之一。以 高速公路应急救援能力评价系统建设为目标,根据评价指标选取的原则,确定了21个评价指标,构建 了高速公路应急救援能力评价指标体系。邀请1o位专家,运用层次分析法,构造了评价指标重要程 度的判断矩阵,对判断矩阵进行了一致性检验,计算并确定了各个评价指标的权重。运用模糊综合评 价的建模方法,构建了高速公路应急救援能力评价的计算模型,确定了综合隶属度和综合评分的计算 方法。以我国某段高速公路为例,对其应急救援能力进行了评价,并对评价结果进行分析。结果证实 了文中所建立的评价指标体系及其权值的有效性。这一指标体系及其权值客观反映了该高速公路的 实际救援能力水平,为应急救援能力的提升起到了促进作用,操作性强。 关键词算模型 中图分类号:U491 文献标志码:A doi:10.3963/j.issn 1 674—4861.2014.03.019 交通运输 程;应急救援能力评价;层次分析法;模糊综合评价方法;指标体系;指标权重;计 O 引 言 根据国家“十二五”规划中的《交通运输“十二 系的不断改进和完善是提高应急救援水平的前提 条件,而1套完善的符合实际的应急救援评价方 法则会对应急救援体系的改善提供最有价值的参 考E¨]。 五”发展规划》,在“十二五”期间,我国高速公路建 设里程将会达到1O.8万km,基本建成我国国家 高速公路网。高速公路事业的快速发展对提高人 民的生活水平和促进我国社会和经济的发展起到 笔者在参考以上研究的基础上,根据调研和 专家调查的结果,建立了评价的指标体系并确定 了指标的权重。采用模糊综合评价方法设计了评 了巨大的推动作用;但是由于我国高速公路发展 起步较晚,大多处于建设和营运的初期,有关高速 公路规划、建设和运营方面的检验和理论研究比 价结果计算模型,采用计算综合评分的方法,将综 合隶属度转化为1个综合评分,这样既容易得出 评价对象的水平又利于评价结果的比较。 较缺乏,我国高速公路的单位里程事故指标率严 重高于发达国家n ]。 1 确定高速公路应急救援能力评价 指标体系 1.1 评价指标选取及指标体系建构原则 高速公路事故的发生频率和数量都在不断提 高,对道路安全造成的危害也越来越大,虽然目前 我国各省、各地区都不同程度地实施了高速公路 交通事故应急救援措施,但多数地区救援体系的 建设尚处于初级阶段,还很不完善。 综合考虑高速公路突发事件应急救援工作的 形式和要求,以及事故预警、应急救援、应急资源保 障和事后补偿等应急救援4个环节的具体需要,确 保所构建的评价系统中的各项指标有据可查,尽可 能的易于判定。同时,所选取的评价指标应该尽量 通过对应急救援能力综合情况的评价,可以 帮助组织者认识到自身应急救援能力目前处于何 种水平,同时识别出制约其救援有效性的主要影 响因素,寻找最佳发展平衡点l4]。对应急救援体 与有关部门的现行统计资料中的指标相衔接,尽可 能与其保持一致,这样不仅便于实施评价工作,而 收稿日期:2014-01—1 3 修回日期:2Ol4 O4—22 *高校科研专项资金项目(批准号:2013G2241020,2013G1241119)、交通运输部应用基础研究项目(批准号:2014319812150)、陕 西省工业攻关项目(批准号:2014K05—28)资助 第一作者简介:段宗涛(1 977一),博士,副教授.研究方向:交通运输信息化.E—mail:ztduan@chd.edu.cn 高速公路应急救援能力评价体系——段宗涛 郑西彬 李 莹 李 翔 康 军 闫逸群 95 且能够更加方便和有效的利用评价结果。 动易于开展。整个指标体系应该简明扼要、层次 高速公路应急救援能力是多种影响因素相互 分明,围绕评价目一层一层展开。所构建的指标 作用下的救援效果的综合表现。救援能力的优 体系和指标评判标准不仅要便于比较,更要符合 劣,既取决于其内部的组织机构、人员素质、物资 客观实际,对评价指标内涵的解读要意思明确、并 保障等各种因素的水平,又受到国家、科学技 且要规范,资料或数据的收集要简单易行。 术水平、专业技术支持等外部因素的影响。因此, 1.2构建高速公路应急救援能力评价指标体系 选取高速公路应急救援能力指标集,应该充分遵 根据评价指标体系建立的原则、方法,并结合 循以上所述的指标选取的原则,构建有意义和有 对某高速公路路段的实际调研情况,在参考国内 价值的评价指标体系。 外的已有研究成果和专家建议的基础上,确定了 构建指标体系的时候,应该遵循以下原则,指 高速公路应急救援能力评价的指标体系。该指标 标体系的结构应该尽量简单,指标的数量也不能 体系确定了从组织支撑能力、响应决策能力、现场 太多,即要在保证指标体系全面的前提下,力求简 处置能力、资源保障能力和技能提升能力等5个 洁,具体情况应该根据具体问题而定。评价的目 方面来综合分析高速公路应急救援能力评价指标 的是出发点,指标体系所包含的内容应该是实现 体系,将这5项设为二级分指标,通过进一步分 评价目的所需的,能够反映评价对象的全部信息。 析,找出评价这5项二级评价指标的三级分指标。 指标的精炼可减少评价的时间和成本,使评价活 指标体系整体框架见图1。 高速公路应急救援能力评价指标体系 现 资 场 源 处 保 置 瞳 能 能 政 培 策 法 规 配 备 蓁I l萋I I I篓I 萋I ll 萋l I l 薹l l II I萋l I llI攀l I囊I l篓l l藿 训 与 演 练 能 力 图1 高速公路应急救援能力评价指标体系 Fig.1 Evaluation index system of highway emergency rescue capability 2评价指标权重计算 2.2 用层次分析法确定指标体系中各指标的权 重 在多指标综合评价中,各项指标的权值直接 1)构造比较矩阵。笔者构造判断矩阵采用 影响着综合评价的结果,权值的变动可能引起被 美国运筹学家A.I .Saaty提出的9标度法(见表 评价对象优劣顺序的改变。因此,如何科学准确 1),采取专家打分的方法,从最低层开始进行同层 地确定指标权值在多指标综合评判中非常重要。 要素相对上层某要素的重要性比较,建立比较矩 笔者用层次分析法来确定各指标的权重¨8 ]。 阵A===( ) ,判断矩阵中的指标数值是根据资 2.1层次分析法 料数据、专家意见和系统分析人员的经验综合权 层次分析法(analytic hierarchy process, 衡后得出的。其矩阵形式如下[1妇 AHP)根据具有递阶层次结构的目标、子目标、约 ca1l … aln] l l 束条件,采用两两因素对比的方法确定判断矩阵, Ck—l i ;l 把判断矩阵的最大特征根和相应的特征向量的分 l … 。 l 量作为计算的系数进行矩阵运算,最后得到各个 矩阵中元素a 反应针对准则c 元素a 相对 方案的优先程度。它是1种有效处理不易量化的 于a 的重要程度,此矩阵是1个互反矩阵,有如 变量在多个准则下求权重或按重要程度排序的重 下性质: 1 要方法l_】 。 a >0;a 一 ;口 一1 96 假设调查对象数即访问的专家数为 ,通过 问卷调查,目标层和准则层的各个指标都可以得 到 个两两比较矩阵。 2)权重计算方法。假设调查对象数,即访问 的专家数为 ,指标的个数为 ,则通过问卷调查, 表1 9分尺度表 Tab.1 Nine-point scale table 标度 含义 1 表示2个元素相比,具有同样重要性 3 表示2个元素相比,前者比后者稍重要 5 表示2个元素相比,前者比后者明显重要 7 表示2个元素相比,前者比后者强烈重要 9 表示2个元素相比,前者比后者极端重要 2,4,6,8 表示上述相邻判断的中间值 倒数与 窆 J盼重=1/a要。 ̄ 性那 可以得到 个两两比较矩阵,将这 个矩阵中的 各个对应元素求几何平均值,则可得到综合判断 矩阵A。计算各层因素的权重,针对某一准则,各 元素的权重向量为 ===(Wl,W2,…,W ) (1) 可以通过求解下列方程得到w。式中: 为 矩阵A的最大特征值。 一/(W 由于涉及的判断矩阵都是单层,比较简单,在 精度要求不是很高的情况下,可采用较为简单的 近似求解法,包括几何平均法、列和法、行和法等。 下面以几何平均法为例说明计算步骤: (1)计算判断矩阵A中每行元素的乘积M M —II n ,i一1,2,…, (2) J一1 (2)计算M 的 次方根 一 ,i一1,2,…,n (3) (3)对元素 ,(卢 , ,…, ) ,作归一化处 理,即令 D Wi一 (4) ∑ i—l 则向量w===(W ,W。,…,W ) 即为所求的 权重向量。 3)一致性检验。求出w后,还要对该权重 值的合理性和可靠度进行验证。当不同的调查对 象在对相同指标进行比较赋值时出现意见相左或 者差距过大时,表明该指标的重要程度不确定,当 指标数为 时,一致性检验公式为 交通信息与安全2014年3期第32卷总184期 cR一 式中:CI为判断矩阵A的一般性指标,可由式C1 一 求出;RI为判断矩阵A的随机一致性 指标,见表2。 表2随机一致性指标 Tab.2 Random consistency index 1 2 3 4 5 6 7 RJ 0 0 0.52 0.89 0.12 1.26 1.36 8 9 10 11 12 13 14 Rf 1.41 1.46 1.49 1.52 1.54 l_56 1.58 4)确定指标权重。运用上节所介绍的指标 权重的计算方法,通过向专家发放调查表,对收回 的专家调查表的判断矩阵进行统计分析、计算,得 到评价指标体系中各指标的权重,见表3。 表3 高速公路应急救援能力评价体系指标权重表 Tab.3 Weight table of highway emergency rescue capability evaluation index system 3建立评价模型 笔者在参考众多学者对高速公路应急救援能 力评价指标综合分析的基础上,运用模糊综合评 价方法对评价系统进行建模E坨]。 3.1 建模步骤 模糊综合评价方法的建模步骤分为以下几个 环节。 步骤1。确定评价的指标体系,在2中已经 高速公路应急救援能力评价体系——段宗涛 郑西彬 李 莹 李 翔 康 军 闫逸群 97 构建了高速公路应急救援能力评价的指标体系。 步骤2。确定指标体系中各个指标的评语等 级,然后对各个指标进行等级的划分,从而构成模 糊评价矩阵。假设设定的评价指标等级域为V, 共有N集评语,其模糊评价矩阵形式如下。 R—l:l一 rR ] 1 …r1i  l]  1 R l l r … r 1 式中:r。j(i一1,…,m;j一1,…,n)为对第i个评价 指标做出的第j级评语的比率。其数值是对收回 的专家打分表进行整理后得到的,第i个评价指 标有Vi 个V 级评语,Vi。个V 级评语,…,V。 个 Vn级评语。那么对i一1,…,m,来说,r 的计算 方法如下。 一 /∑ , 一1,2,…,,z (5) j-1 笔者构建的评价模型中,指标评语集设置为 V={很好、较好、一般、较差、很差),专家根据救 援过程中各项参与指标的具体情况和理论特性, 参照有关国际标准进行判断,确定指标的等级。 实例中专家对评价指标的打分情况按照上述方法 记录在表4中。 步骤3。建立模糊关系矩阵并计算综合隶属 度。 表4模糊关系矩阵 Tab.4 Fuzzy relationship matrix 指标 权重 评语集 P1 W1 r】1 l2 … rl Pz W2 r21 r22 … r2 i ; i ; ; i P Wm rml 2 … r,删 此处采用模糊综合判断方法是指用矩阵乘法 计算模糊综合评判矩阵A: A—W・R一(n1,n2,…,n ) (6) 式中:n =:=∑W i-1 步骤4。进行评价结果的计算。在步骤3中 已经计算出相应指标的模糊综合评判矩阵,在本 文中就是指目标层的指标或是准则层的指标的各 个等级的得分情况。为了方便评价结果的比较, 采用计算指标综合得分的方法将评价结果转化成 1个综合得分。 3.2高速公路应急救援能力评价模型 依照3.1节中所述的建模步骤,所构建的高 速公路应急救援能力评价模型和综合得分计算方 法见表5。 计算综合隶属度: A==W・B== (0.161,0.204,0.365,0.181,0.089)・B一 (A1,A2,A3,A4,A5) 综合评分: 5 H一∑(6一i)A 一5×A1+4×A2+ 3×A3+2×A4+1×A5 表5高速公路应急救援能力评价关系矩阵 Tab.5 Relationship matrix of highway emergency rescue capability evaluation 3.3评价结果分析 三级指标的评语分为5个等级,分别为很好、 较好、一般、较差、很差,所以对一级指标和二级指 标的评价结果也分为5个等级,指标得分与等级 划分对照表见表6。 表6得分与等级划分对照 Tab.6 Contrast between scores and hierarchies 等级 很好 较好 一般 较差 很差 综合评价值 (4,53 (3,41 (2,31 (1,2] (O,1] 4实例分析 邀请了1O位在交通信息领域的资深专家对 我国南方某段高速公路的应急救援能力进行了评 价,各位专家对本指标体系的评判等级见表7。 按所确定的各指标的权重和评价模型进行了计 算,评价结果与所属等级见表8。由表8可见,示 例路段的应急救援能力水平较好。 5 结束语 由高速公路应急救援系统理论出发,通过分 析影响高速公路应急救援能力的相关因素,建立 高速公路应急救援能力评价指标体系。应用层次 分析法确定了评价指标体系中各指标的权重,运 用模糊综合评价方法构建了高速公路应急救援能 力评价模型,并确定了评价结果的分级方法,科学 的反映出被评价路段的应急救援能力。 笔者所构建的高速公路应急救援能力评价体 98 交通信息与安全2014年3期第32卷总184期 表8综合指标得分表 Tab.8 Score sheet of comprehensive index 长安大学,2003. E2]赵建东,张 吴,葛 涛,等.公路网管理与应急处 置服务技术研究[J].交通信息与安全,2012,30(2): 110—115. [3] 杨晓光.先进的高速公路交通紧急救援管理系统 [c]//中国公路学会学术交流会,北京:中国公路学 会,2000. [4] 闰立平,候鹏.高速公路安全管理研究EJ].中 系模型是涉及多学科的复杂课题,随着高速公路 全科学学报,2003,13(2):47 49. 突发事件的演变以及我国高速公路应急管理水平 的不断提高,还会有很多问题需要进一步的探讨 和研究。 [5]张世明,浦立娜.高速公路应急救援能力评价研究 rJ].道路与交通,2012(4):73—74. [6]马兆有,王长君,李平凡,等.区域高速公路网应急 救援能力评价体系建模研究[J].武汉理T大学学 报,2O1l,35(4):714—717. 1)指标选取问题。高速公路突发事件千变 万化,如何使各层评价指标选取的更加合理并客 观反映救援能力水平是需要进一步深入研究的问 题。 [7]马荣国,刘艳妮.公路建设项目综合评价权重确定 方法『J].交通运输工程学报,2005,5(2):110—112. E8]郭金玉,张忠彬,孙庆云.层次分析法在安全科学研 2)指标细化与综合评判的权衡问题。本文 究中的应用[J].中全生产科学技术,2008,4 (2):69—72. 的指标选取及其权重的确定对专家经验有很大的 依赖性,其目的是获得较好的救援能力综合评判。 指标的进一步细化以期获得更好的客观性。如何 E9]倪少凯.7种确定评估指标权重方法的比较[J].华 南预防医学,2002,28(6):54—62. [10]韩传峰,陈建业.大型基础设施项目群组决策的模 权衡依赖于人的综合评判和依赖于指标细化的客 观评价,是未来需要深入研究的问题。 参考文献 [1]王建军.公路建设项目后评价理论研究[D].西安 糊评价[J].同济大学学报:自然科学版,2007,35 (1):133 137. [11]范翔.基于灰色关联度的多极模糊综合评价模 型在道路安全评价中的应用[J].公路,2005(9): 137—138. (下转第104页) 104 交通信息与安全2014年3期第32卷总184期 [9]伍雄斌,王世龙,黄剑丰.基于VISSIM的公交车辆 运行仿真EJ3.交通科技与经济,2011(6):120—125. Elo3彭 愚.基于信号优化与VISSIM仿真的交叉口 优化方法研究EJ].交通标准化,2007(2):161—164. [11]Xiaolin qin,Ata M.Khan.Control strategies of traffic signal timing transition for emergency vehi— cle preemption[J].Transportation Research,2012 (25):1-17. Investigation of Emergency Vehicle Delay and Response Measures DONG Luxi WANG Zhij ian MA Chaofeng (College of Mechanical and Electrical Engineering, North China University of Technology,Beijing 100144,China) Abstract:In recent years,delays to emergency vehicles caused by congestion have led to frequent tragedies.In or— der to understand the reason of emergency vehicle rescue delays and to study the countermeasures,this paper took ques— tionnaires on ordinary vehicle drivers about their understanding of the emergency vehicles,the emergency lane occupancy, and the need to yield to the emergency vehicles.Next,the paper screened out characteristic variables which affect the driving behavior greatly by using software SPSS,and established the characteristics model of drivers and their behavior model in emergency lane occupancy and emergency vehicle avoidance based on Logistic regression.Then,the appropriate response plans based on the results were proposed and the effect of the solution was simulated by simulation software Vis sim.The results show that the driving behaviors of certain people have greater impact on emergency vehicle delays,and that the correct avoidance method can significantly reduce travel time. Key words:questionnaire survey;emergency vehicle delay;drive behavior;Logistic regression model;Vissim sim一 ulation (上4i-98页) An Evaluation Method of the Capacity of Emergency Response of Freeway System DUAN Zongtao ・。 ZHENG Xibin LI Ying LI Xiang KANG Jun ’ YAN Yiqun (1.School of Information Engineering,Chang'an University,Xi'an 710064,China; 2.Shaanxi Engineering and Technical Research Center for Road and Traffic Detection,Xi'an 7 1 0064,China) Abstract:Emergency response is one of the key factors to affect traffic safety and service level of freeway systems. An evaluation method of the capacity of emergency response provides a scientific basis for building such capacity.This pa— per develops an evaluation system consisting of 21 evaluation indicators.Ten experts are invited to develop a judgment matrix which ranks the importance of these indicators through Analytic Hierarchy Process(AHP).Then,a consistency test is carried out for the j udgment matrix and the weight of each evaluation indicator is calculated and determined.The computational model for ranking the capacity of freeway emergency response is then developed by using a fuzzy evaluation method.The membership and ranking score are then calculated through the mode1.A section of highway freeway in China is tested as an example.Study results show the validity of the evaluation indicators and their weight.It is found that the indicator set and corresponding weights used can reflect the actual capacity of freeway emergency response and it is easy to use as wel1. Key words:transportation engineering;emergency rescue capability evaluation;analytic hierarchy process;fuzzy comprehensive evaluation method;indicator system;index weight;calculation model 

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