城市事故災(zāi)難交通應(yīng)急等級模糊綜合評判模型及應(yīng)用

王富, 李杰, 2, 石永輝

(1.武漢工業(yè)學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院，湖北 武漢 430023,2.華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074,3.武漢市公安局交通管理局科研處，湖北 武漢 430062)

0 引言

對城市事故災(zāi)難交通應(yīng)急進(jìn)行分級十分必要.通過分級，可以將不同交通應(yīng)急級別的事故災(zāi)難與不同級別的應(yīng)急管理部門、應(yīng)急管理措施相對應(yīng)，使疏散和救援更加高效，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失.早期的事故災(zāi)難分級往往是事后評級，總的來講就是在事故災(zāi)難發(fā)生之后對人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、經(jīng)濟(jì)損失等做出統(tǒng)計(jì)，然后根據(jù)損失的大小來對其定級.這樣做只是事后的總結(jié)，并不能為管理者應(yīng)對事故災(zāi)難提供指導(dǎo)和參考作用.如果在事故災(zāi)難發(fā)生以后，應(yīng)急部門能夠迅速評定事件的交通應(yīng)急等級，并啟動(dòng)相應(yīng)預(yù)案，無疑會為事故災(zāi)難的救援爭取寶貴時(shí)間.然而，事故災(zāi)難的影響因素眾多，并且，大部分影響因素及其對事故的影響程度很難進(jìn)行準(zhǔn)確的量化，這正是模糊綜合評判方法擅長解決的問題[1].因此，選取事故災(zāi)難應(yīng)急處理的主要影響因素(如：影響人數(shù)、范圍以及路網(wǎng)和交通管理情況)作為評判指標(biāo)，運(yùn)用模糊綜合評判模型來評判事故災(zāi)難的交通應(yīng)急等級，并針對不同應(yīng)急級別提出交通組織預(yù)案，為事故災(zāi)難的救援和疏散提供交通保障.

1 交通應(yīng)急等級評判指標(biāo)的確定

確定交通應(yīng)急等級的評判指標(biāo)是進(jìn)行模糊綜合評判的基礎(chǔ).評判指標(biāo)的選取將直接影響綜合評判的準(zhǔn)確性[2].為準(zhǔn)確獲取交通應(yīng)急等級的評判指標(biāo)，在查閱相關(guān)文獻(xiàn)以及咨詢有關(guān)專家的基礎(chǔ)上，結(jié)合城市事故災(zāi)難的交通特性，選取事故災(zāi)害的影響范圍、影響人數(shù)、路網(wǎng)密度以及交通管理水平4個(gè)指標(biāo)作為模糊評判因數(shù).

表1 事故災(zāi)難影響范圍因數(shù)層次劃分

表2 事故災(zāi)難影響人數(shù)因數(shù)層次劃分

表3 事故災(zāi)難影響區(qū)域路網(wǎng)密度因數(shù)層次劃分

1.1事故災(zāi)害影響范圍因數(shù)a事故災(zāi)害的影響范圍對判斷其規(guī)模和危害程度尤為重要.各種事故災(zāi)害的影響范圍有比較大的差距.一般來說，事故災(zāi)害影響范圍的大小與其危害性有緊密的關(guān)系，并且其影響范圍對交通應(yīng)急措施的實(shí)施有著深刻的影響.通過咨詢專家，按事故災(zāi)害影響范圍的大小，將其劃分為表1的4個(gè)層次[3].

1.2事故災(zāi)害影響人數(shù)因數(shù)b事故災(zāi)害的發(fā)生必然會影響到人的活動(dòng)，受影響人數(shù)的多少對判斷事故災(zāi)害的等級起著重要的作用.而且受影響的人數(shù)越多，對交通組織疏散的壓力就越大，事故災(zāi)害中的人身安全更是有關(guān)部門在采取措施時(shí)考慮的重中之重.因此將事故災(zāi)難的影響人數(shù)作為一個(gè)重要的因數(shù).通過咨詢專家，并且比照影響范圍因素的層次劃分，按事故災(zāi)害影響人數(shù)的多少，將其劃分為表2的4個(gè)層次.

1.3事故區(qū)域路網(wǎng)密度因數(shù)c道路網(wǎng)是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活所依賴的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是交通應(yīng)急疏散的基礎(chǔ)，路網(wǎng)密度是反映道路網(wǎng)性質(zhì)的一個(gè)基本指標(biāo)，其大小對交通應(yīng)急疏散的速度和效率起著決定作用.

參照《城市道路交通管理評價(jià)指標(biāo)體系》(公安部、住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部，2008年版)中對城市路網(wǎng)密度等級的劃分，結(jié)合研究內(nèi)容需要，通過咨詢專家，將城市事故災(zāi)難發(fā)生區(qū)域的道路網(wǎng)密度劃分為表3的4個(gè)層次.

表4事故災(zāi)難影響區(qū)域交通管控范圍因數(shù)層次劃分

%

表示符號d1d2d3d4特大型城市[75,100][65,75)[55,65)[0,55)A類城市[70,100][60,70)[50,60)[0,50)B類城市[65,100][55,65)[45,55)[0,45)C、D類城市[60,100][50,60)[40,50)[0,40)

1.4事故區(qū)域交通管控水平因數(shù)d《城市道路交通管理評價(jià)指標(biāo)體系》(2008)中將城市道路管控水平的評價(jià)指標(biāo)定為建成區(qū)道路管控率，本文中也選取該指標(biāo)作為事故區(qū)域交通管控水平因數(shù).交通管理能力直接關(guān)系到緊急情況下的交通疏導(dǎo)能力，對事故災(zāi)難的交通應(yīng)急救援有著重要影響.參照《城市道路交通管理評價(jià)指標(biāo)體系》(2008)中對建成區(qū)道路管控率等級的劃分，通過咨詢專家，將城市事故災(zāi)難發(fā)生區(qū)域的交通管控范圍劃分為表4的4個(gè)層次.

2 交通應(yīng)急等級的評判集

評判集是評判者對評判對象可能作出的各種評判結(jié)果所組成的集合，用大寫字母V表示.《國家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案》(國務(wù)院，2006)將各種突發(fā)事件劃分為特別重大事故、重大事故、較大事故和一般事故4個(gè)等級.與之相適應(yīng)，也將城市事故災(zāi)難的交通應(yīng)急等級劃分為4個(gè)等級：Ⅰ級(特別重大)、Ⅱ級(重大)、Ⅲ級(較大)、Ⅳ級(一般).因此，事故災(zāi)難的交通應(yīng)急等級的評判集V={Ⅰ級，Ⅱ級，Ⅲ級，Ⅳ級}.

3 單因素模糊評判矩陣的確定

通過咨詢專家，讓專家通過投票的方式表明各自對于影響范圍因數(shù)對事故評級的影響[4].例如，對于影響范圍因數(shù)的第二個(gè)層次a2(影響城市的一個(gè)行政區(qū)域或者CBD)，有30%的專家認(rèn)為是Ⅰ級，60%的專家認(rèn)為是Ⅱ級，10%的專家認(rèn)為是Ⅲ級，沒有專家認(rèn)為是Ⅳ級，則可以得到事故災(zāi)難影響范圍因數(shù)a的評語集如表5.同理，可以得出其他各因數(shù)的評判表如表6，7和8.

表5 事故災(zāi)難影響范圍因數(shù)評語集

表6事故災(zāi)難影響人數(shù)因數(shù)評語集

序號評語集Ⅰ級Ⅱ級Ⅲ級Ⅳ級b11(b11)0(b12)0(b13)0(b14)b20.30(b21)0.60(b22)0.10(b23)0(b24)b30.10(b31)0.40(b32)0.50(b33)0(b34)b40(b41)0.20(b42)0.30(b43)0.50(b44)

其中,aij(i=1，2，3，4；j=1，2，3，4)表示第i個(gè)

層次對于第j種評語的隸屬度.

表7 事故災(zāi)難區(qū)域路網(wǎng)密度因數(shù)評語集

表8事故災(zāi)難區(qū)域交通管控范圍因數(shù)評語集

評語集Ⅰ級Ⅱ級Ⅲ級Ⅳ級d10.02(d11)0.13(d12)0.30(d13)0.55(d14)d20.10(d21)0.20(d22)0.45(d23)0.25(d24)d30.30(d31)0.50(d32)0.15(d33)0.05(d34)d40.60(d41)0.30(d42)0.10(d43)0(d44)

對于4個(gè)評判指標(biāo)a、b、c、d，針對事故災(zāi)難的具體情況，結(jié)合以上評判表，從而得出單因素模糊評判矩陣.如：某個(gè)事故災(zāi)難的影響范圍是aa，影響人數(shù)為bb，其區(qū)域的道路網(wǎng)密度為cc，其區(qū)域的交通管控范圍為dd.則可得到該事故災(zāi)難的單因素模糊評判矩陣：

4 交通應(yīng)急等級的權(quán)重集

在模糊綜合評判中，權(quán)重是體現(xiàn)某種意義下重要程度的數(shù)值，具有權(quán)衡比較不同評判因子間差異程度的作用[6].只有通過加權(quán)綜合，才能揭示不同評判因子間的內(nèi)在聯(lián)系，使評判結(jié)果更接近和符合實(shí)際情況.對于不能定量描述的影響的因素，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，由經(jīng)驗(yàn)豐富的專家和工程技術(shù)人員確定其權(quán)重.在事故災(zāi)難交通應(yīng)急等級的評判中，影響因素對交通應(yīng)急的影響越大，則其權(quán)重也越大.

通過對專家進(jìn)行問卷，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到城市事故災(zāi)難交通應(yīng)急等級的權(quán)重集為：A=(0.250.45 0.2 0.1)，從中可以看出，專家認(rèn)為事故災(zāi)難的影響人數(shù)對等級的評判是最重要的.

5 交通應(yīng)急等級的模糊綜合評判

一般來說，在進(jìn)行模糊綜合評判時(shí)，如果評判指標(biāo)的重要程度一樣，也就是權(quán)重集中的各權(quán)數(shù)均相同，這時(shí)只要將評判矩陣中各列元素相加，便分別得到評判集中各元素的“得分”多少[7].若評判指標(biāo)的權(quán)重不等，則需要作模糊矩陣乘積運(yùn)算，城市事故災(zāi)難交通應(yīng)急等級的評判指標(biāo)對于等級的評判的重要程度各不相同，因此需要進(jìn)行運(yùn)算[8]：

B=A×R

(1)

將得出的矩陣B通過歸一化處理后，取最大的(bj)max所對應(yīng)的評判集V的vj作為交通應(yīng)急等級評判的最后結(jié)果.

6 案例分析

漢正街位于武漢漢口的繁華地帶.現(xiàn)在武漢已有了東漢正街、西漢正街.個(gè)體經(jīng)營戶達(dá)13 200戶，日均吞吐貨物400余噸，市場日均人流量16萬人次.

近年來，由于商住混居，老城區(qū)電線老化，且亂接亂搭等安全隱患使火災(zāi)頻發(fā).2005年12月，一場大火奪去4人生命；2009年1月3日、2月2日、2月5日漢正街又發(fā)生3起大火.其中2月5日火災(zāi)造成一人死亡，10余人被緊急送醫(yī)，數(shù)百人轉(zhuǎn)移安置，直接經(jīng)濟(jì)損失580萬余元.

以漢正街火災(zāi)為例，利用模糊綜合評判方法判定交通應(yīng)急等級.

經(jīng)調(diào)查，漢正街區(qū)道路網(wǎng)密度約為5 km/km2，交通管控范圍約為55%，影響人數(shù)約為2.5萬.根據(jù)交通應(yīng)急等級綜合評判模型，其影響范圍因數(shù)為a2，影響人數(shù)因數(shù)為b3，道路網(wǎng)密度因數(shù)為c2，交通管控范圍因數(shù)為d3，故可以得出單因素模糊評判矩陣：

將單因素模糊評判矩陣代入式(1)，得

矩陣B中的最大值為0.42，利用最大隸屬度原則判定火災(zāi)的交通應(yīng)急等級為Ⅱ級.

7 結(jié)語

通過查閱資料和征求專家意見，選取影響范圍、影響人數(shù)以及路網(wǎng)密度和交通管控水平作為評判指標(biāo).通過專家法，確定了評判指標(biāo)的評語集和等級評判的權(quán)重集，將最大隸屬度法作為模糊綜合評判標(biāo)準(zhǔn).模型經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，檢驗(yàn)了其適用性.

[1] 龍小強(qiáng),譚云龍.基于模糊綜合評價(jià)的城市道路交通擁堵評價(jià)研究[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2011,11:114-116.

[2] 張暉,嚴(yán)新平,高巖,等.基于模糊評價(jià)的安全感知與車速相關(guān)性分析[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2011,32(5):511-515.

[3] 陸化普.交通規(guī)劃理論與方法[M].北京：清華大學(xué)出版社,2006:203-211.

[4] 王濤,陳峻.基于模糊綜合評價(jià)法的城市道路交通安全評價(jià)研究[J].交通信息與安全,2011,29(4):99-103.

[5] Ferreira R P, Sassi R J, de Oliveira Affonso C, et al. Dynamic routing combined to forecast the behavior of traffic in the city of Sao Paulo using neuro fuzzy network[J]. Computer Technology and Application, 2011,2(1):36-41.

[6] 梅振宇,項(xiàng)貽強(qiáng),陳峻,等.基于模糊算法的停車誘導(dǎo)與交通流控制協(xié)同優(yōu)化模型[J].中國公路學(xué)報(bào),2008,21(2):84-88.

[7] 凌建明，官盛飛,趙鴻鐸,等.公路瀝青路面預(yù)養(yǎng)護(hù)多層次模糊決策模型[J].公路交通科技,2008,25(6):25-34.

[8] 趙麗君.基于模糊綜合評判法的綠色物流評價(jià)研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2008,30(6):174-177.