基于模糊层次分析的高速公路隧道交通事故风险评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于模糊层次分析的高速公路隧道交通事故风险评估方法，包括：制定多个评价指标得到评价指标域，将高速公路隧道分为三个研究区段，建立各指标体系；制定多个评价等级得到评价等级域；分别计算各评价指标对所述评价等级的模糊隶属度，构建隶属度矩阵；计算所述评价指标的权重向量；根据所述权重向量及隶属度矩阵合成综合评价向量；计算风险值，根据风险值判断风险情况。本发明专利技术通过模糊矩阵以及层次分析法在风险评价中的应用，对风险评价过程中出现的各种不确定因素、指标进行分析；设置一级指标及二级指标，从多方面进行考量，分析更为全面；将隧道分为三个区段分别进行评价，取其中最小评价值作为最终评估结果，使得评价更为合理。

Risk assessment method of freeway tunnel traffic accidents based on Fuzzy AHP

The invention discloses a risk assessment method of highway tunnel traffic accident based on fuzzy analytic hierarchy process includes: establishing a evaluation index evaluation index domain, expressway tunnel is divided into three research section, the establishment of the index system; formulate a number of evaluation grade evaluation grade field; fuzzy calculate the evaluation indexes of the the evaluation grade of membership, to construct the membership matrix; weight vector calculating the evaluation index; according to the weight vector and membership matrix synthesis evaluation vector; calculate the risk value, risk value according to the judgment of risk. Through the application of fuzzy matrix and AHP in risk assessment, the various risk assessment in the process of uncertainty analysis and factor index; set level indicators and two indicators, consideration from many aspects, analysis is more comprehensive; the tunnel is divided into three sections were evaluated, taking the minimum value as the final results of the assessment, to make the evaluation more reasonable.

【技术实现步骤摘要】
基于模糊层次分析的高速公路隧道交通事故风险评估方法
本专利技术涉及隧道风险评估
，尤其涉及一种基于模糊层次分析的高速公路隧道交通事故风险评估方法。
技术介绍
我国高速公路隧道的建设起步较晚，但发展飞速，尤其是山区高速公路的修建，出现了大量的公路隧道，上世纪末至今，国内公路隧道数量猛增，规模较长，二者都位于世界前列，并处于一个重要的发展阶段。但当大量公路隧道交付运营的同时，隧道运营安全问题却日趋严重。因此，针对高速公路隧道的工程特点，进行隧道运营安全评估，是一项具有重大实用意义的工作。目前，隧道风险评估方法一般大致分为定性风险分析方法、定量风险分析方法以及半定量分析方法等几种。具体方法有：(1)定性分析方法该方法主要有：专家调查法、头脑风暴法(Brainstorming)、德尔菲法(Delphi)、“如果……怎么办”法(If……then)、失效模型及后果分析法(FailureModeandEffectAnalysis，FMEA)等。(2)定量分析方法该方法主要有：层次分析法(AnalytieHierarchyProeess，AHP)、模糊综合评估法、敏感性分析、蒙特卡罗法(MonteCarloSimulation)、控制区间记忆模型(ControlledIntervalandMemoryModel，CIM)、神经网络方法(NeutralNetwork)、等风险图法等。(3)半定量分析方法该方法主要有：故障树法(FaultTreeAnalysis，FTA)、事件树(EventTreeAnalysis，ETA)、影响图方法，原因-结果分析法、风险评价矩阵法，以及各类综合改进方法，如：专家信心指数法、模糊层次综合评估方法、模糊事故树分析法、模糊影响图法等综合评估方法。定性分析方法的优点是能使评估的结论更全面、更深刻，但整个评估过程对评估者本身的要求很高，评估结果产生的主观性较强。定量分析方法的优点是可以用直观的数据来客观地表述评估结果，但量化过程中容易使本来比较复杂的事物简单化、模糊化。因此本专利技术将定性与定量的方法结合，采用模糊层次分析对高速公路隧道交通事故风险进行评估，综合两种方法各自的特点，以期获得客观合理的评估结果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，针对长度大于400m的隧道提供一种基于模糊层次分析的高速公路隧道交通事故风险评估方法，通过模糊矩阵以及层次分析在风险评价中的应用，对风险评价过程中出现的各种风险因素、指标进行分析。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于模糊层次分析的高速公路隧道交通事故风险评估方法，包括以下步骤：步骤一、通过交通事故原因调查分析及专家推荐意见得到多个评价指标生成评价指标域；所述评价指标由一级指标构成，一级指标包括路网因素、隧道因素、车辆因素、驾驶人因素、管理因素、天气因素、维护因素；所述一级指标由二级指标构成；所述路网因素包括二级指标交通量、大车比例和隧道位置；隧道因素包括二级指标曲线半径、纵坡坡度、路面、隧道长度、隧道通风和照明；驾驶人因素包括二级指标驾驶技术、不安全行车行为和安全意识；车辆因素包括二级指标车速和车辆性能；管理因素包括二级指标交通管制水平、宣传教育和管理人员水平；天气因素包括二级指标雨天、雪天和雾天；维护因素包括二级指标土建结构、机电系统和控制系统维护。步骤二、根据交通事故空间分布特点，将高速公路隧道分为三个研究区段，即隧道入口影响段、隧道中间段、隧道出口影响段，在步骤一的基础上分别建立三个研究区段的指标体系；所述隧道入口影响段A是隧道入口前后各200m共400m区域；所述隧道中间段B是除隧道入口影响段A和隧道出口影响段C外的隧道内区域；所述隧道出口影响段C是隧道出口前后各200m共400m区域。步骤三、由评价风险源的专家组制定多个评价等级生成评价等级域；所述评价等级根据风险程度分为Ⅰ级防控，Ⅱ级防控，Ⅲ级防控，Ⅳ级防控，对应分值1，2，3，4。步骤四、根据专家组对所述评价指标相对于评价等级的推荐意见，分别计算风险源对所述等级的模糊隶属度，构建隶属度矩阵。步骤五、引用层次分析法计算所述评价指标的权重向量；所述引用层次分析法计算评价指标的权重向量的方法包括：根据所述评价指标的相对重要性构建判断矩阵；根据所述判断矩阵确定评价指标的权重向量；对所述判断矩阵进行一致性检验。(1)所述根据评价指标的相对重要性构建判断矩阵的方法包括：采用1，3，5，7，9及其倒数的标度方法构建判断矩阵。(2)所述确定评价指标的权重向量的方法包括：通过幂法迭代计算所述判断矩阵的最大特征根及所述最大特征根对应的特征向量；对所述特征向量进行归一化处理。(3)所述对判断矩阵进行一致性检验的方法包括：计算一致性指标CI，计算平均随机一致性指标RI，当随机一致比率时，则判断矩阵的一致性可接受，否则，判断矩阵的一致性不可接受，需要重新构建判断矩阵并重新确定权重向量。步骤六、根据所述权重向量及隶属度矩阵合成综合评价向量。所述综合评价向量是通过将权重向量与隶属度矩阵利用矩阵相乘计算得到。步骤七、根据所述综合评价向量及评价等级分值计算风险值；最后根据所述三个区段中的最小值判断高速公路隧道交通事故的风险情况。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术适用于长度大于400m的隧道。本专利技术基于模糊矩阵层次分析法的风险评估方法，通过模糊矩阵以及层次分析法在风险评价中的应用，可对风险评价过程中出现的各种不确定因素、指标进行分析。设置一级指标、二级指标，通过从路网、隧道、驾驶员、车辆、管理、天气、维护七个方面进行考量，分析更为全面。采用设置权重，各因素指标相互对比的方式进行评价，从而使得评价结果更趋客观化。此外，本专利技术将隧道分为三个区段分别进行评价，取三个区段中的最小评价值作为最终评估结果，使得评价更为合理。附图说明图1是高速公路隧道区段划分示意图；图2是本专利技术基于模糊层次分析的风险评估方法的实施流程图；图3是本专利技术基于模糊层次分析的风险评估方法中引用层次分析法计算评价指标的权重向量的实施流程图；图4至图6为高速公路隧道三个区段的风险指标体系；图7为交通事故发生地点按曲线、直线段进行统计结果；图8为交通事故发生地点按不同坡度进行统计结果；图9为三座隧道进行路面铣刨前后事故率对比；图10为交通事故率随隧道长度递减统计结果；图11为交通事故率随交通量递增统计结果；图12为位于同一路段上的三座隧道事故率对比；图13为交通事故发生时天气情况统计结果；图14为交通事故发生原因统计结果；图15为交通事故的车辆类型统计结果；图16为雅西高速2013-2014年各季节事故所占比例对比。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体的描述，本实施例只用于对本专利技术进行进一步的说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本专利技术的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本专利技术保护的范围。图1是高速公路隧道研究区段划分示意图，包括：隧道入口影响段、隧道出口影响段、隧道中间段。图2是本专利技术基于模糊层次分析的风险评估方法的实施流程图，包括：步骤一、通过交通事故原因调查分析及专家推荐意见得到多个评价指标生成评价指标域，即U＝{U1，U2，…，Up}。本专利技术确定生成评价指标域是通过交通事故原因调查分析及专家推荐意见确定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于模糊层次分析的高速公路隧道交通事故风险评估方法，其特征在于所述评估方法包括下述步骤：步骤一、通过交通事故原因调查分析及专家推荐意见得到多个评价指标生成评价指标域；步骤二、将高速公路隧道分为三个研究区段，分别建立三个研究区段的指标体系。步骤三、由评价风险源的专家组制定多个评价等级生成评价等级域；步骤四、分别计算风险源对所述等级的模糊隶属度，构建隶属度矩阵；步骤五、引用层次分析法计算所述评价指标的权重向量；步骤六、根据所述权重向量及隶属度矩阵合成综合评价向量；步骤七、根据所述综合评价向量及评价等级分值计算风险值；最后根据所述三个区段中的最小值判断高速公路隧道交通事故的风险情况。

【技术特征摘要】
1.基于模糊层次分析的高速公路隧道交通事故风险评估方法，其特征在于所述评估方法包括下述步骤：步骤一、通过交通事故原因调查分析及专家推荐意见得到多个评价指标生成评价指标域；步骤二、将高速公路隧道分为三个研究区段，分别建立三个研究区段的指标体系。步骤三、由评价风险源的专家组制定多个评价等级生成评价等级域；步骤四、分别计算风险源对所述等级的模糊隶属度，构建隶属度矩阵；步骤五、引用层次分析法计算所述评价指标的权重向量；步骤六、根据所述权重向量及隶属度矩阵合成综合评价向量；步骤七、根据所述综合评价向量及评价等级分值计算风险值；最后根据所述三个区段中的最小值判断高速公路隧道交通事故的风险情况。2.根据权利要求1所述的基于模糊层次分析的高速公路隧道交通事故风险评估方法，其特征在于：所述评估方法根据交通事故空间分布特点，将高速公路隧道分为三个研究区段，即隧道入口影响段A、隧道中间段B、隧道出口影响段C；所述隧道入口影响段A是隧道入口前后各200m共400m区域；所述隧道中间段B是除隧道入口影响段A和隧道出口影响段C外的隧道内区域；所述隧道出口影响段C是隧道出口前后各200m共400m区域。3.根据权利要求2所述的基于模糊层次分析的高速公路隧道交通事故风险评估方法，其特征在于：所述隧道入口影响段A和隧道出口影响段C的指标体系由以下一级指标构成：路网因素、隧道因素、车辆因素、驾驶人因素、管理因素、天气因素、维护因素；所述路网因素包括二级指标：交通量、大车比例和隧道位置；所述隧道因素包括二级指标：曲线半径、纵坡坡度、路面、隧道通风和照明；所述驾驶人因素包括二级指标：驾驶技术、不安全行车行为和安全意识；所述车辆因素包括二级指标：车速和车辆性能；所述管理因素包括二级指标：交通管制水平、宣传教育和管理人员水平；所述天气因素包括二级指标：雨天、雪天和雾天；所述维护因素包括二级指标：土建结构、机电系统和控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明年，李玉文，刘大刚，林国进，朱长安，袁家伟，王联，郑金龙，高世军，周仁强，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51