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摘要：为了探索道路交通安全评价模式，改善我国道路交通安全现状，本文首次建立并运用层次分析法（AHP）和物元分析法相结合的研究方法，构建道路交通安全评价指标体系，对河南省道路交通安全进行全面评价，验证了AHP-物元分析法评价道路交通安全的科学性和可操作性，发现河南省道路交通安全等级为一般等级，发现河南省道路周边的社区交通环境建设较为混乱，交通事故的发生很大一部分是由于行人及乘客不遵守交通规则造成的，并提出针对性的对策建议。
关键词：AHP;物元分析法;道路交通安全评价;河南省
河南省作为我国人口第一大省，机动车驾驶员人数已达到了2769.5万人，全省公路里程达到了26.86万公里，公路营运载客汽车拥有量3.88万辆，公路营运载货汽车拥有量102.14万辆，民用汽车拥有量达到了517.11万人，道路里程、机动车及驾驶员数量的迅速增长，给人们生产生活带来便捷的同时，也带来了不容忽视的安全隐患。加强对道路交通安全管理研究，提高道路交通安全评价水平，对于减少道路交通事故，保障人民生命财产安全具有重要意义。本文通过运用系统工程学的层次分析法，结合我国蔡文同志创立的物元分析理论，对河南省的道路交通安全影响因素进行了分析，建立了多层次、多指标的安全评价模型，为合理评判河南省及其类似区域的道路交通安全水平提供了一种有效途径。
一、AHP-物元分析法综合评价
（一）建立评价指标体系
道路交通安全评价指标体系由众多相互关联的复杂指标组成。评价指标的确立，是建立整体评价指标体系的基础，需要对大量的道路交通安全影响因素进行科学有效的分析，每一项评价指标都是对道路交通安全系统某一特征的有效度量，评价指标的选取要尽可能全面，有代表性，评价指标设置的数量要适中。本文建立的道路交通安全评价指标体系如表1所示：
（二）用AHP法确定各因素的权重
构造比较矩阵，即在上一层级要素的约束下，对同层级各要素之间的重要性进行比较。设上一层元素C为准则，所支配的下一层元素为x1，x2，…，xn对于准则C的相对重要性即权重。这通常可分两种情况：x1，x2，…，xn 对C的重要性可定量，则权重可以直接确定;若x1，x2，…，xn对C的重要性只能定性，则只能通过两两比较的方法，即通过satty提出的1-9个标度两两比较来确定其权重，如表2所示：
为了更加客观地反映各个评估要素的相对重要性程度，需要利用公式CI=（λmax-n）/（n-1）计算一致性指标，判断矩阵是否具有一致性，其中λmax是矩阵A的最大特征值，n为矩阵的维数。然后，通过公式计算随机一致性指标：
CR=CI/RI
（RI即平均随机一致性指标，它只与矩阵阶数n有关，可通过查表获知）
当CR<0.1时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的;
当CR≥0.1时，应该对判断矩阵做适当修正。
当矩阵A的不一致性可接受时，求矩阵A最大特征值所對应的特征向量，标准化后称为权向量。权向量即代表各要素在整体中所占的重要性的比重，通过对权向量各分量的比较，可以按重要性对各要素进行排序，从而发现评估过程中对准则层影响最大的要素。
按照上述步骤，分别构造准则层和方案层之间的比较矩阵，并得出最终的权向量。
（三）筛选权重
假设有m位专家评价n个指标，得到一个m×n的权重矩阵：
其中，Wij表示第i位专家对第j个评价指标赋予的权重值。
通过计算各个权重间的相似系数，来判断专家对评价指标赋予的权重值的离散程度，并将所有的相似系数组成相似系数矩阵。相似系数Rij和相似矩阵R为：
其中，Rij表示第i个专家与第j个专家对评价指标权重赋值结果的相似度，Rij值的大小与相似程度成正比，n表示评价指标的数量，m表示所有参与指标权重赋值的专家的意见总数。
通过利用聚类分析原理，剔除离异程度较大的指标权重，即公式（4）、（5），以提高评估的精确性。
其中，Pi表示上面得到的相似系数矩阵中的每一行之和，代表专家i对评价指标权重的赋值与所有专家评价指标权重的结果的偏离程度，Pi值的大小与专家i评价指标权重的结果与总体专家的评价结果负相关，即Pi值越大，其偏离程度越小。P表示由Pi组成的列向量。
（四）物元评价模型建立
1.确定待评价物元
物元的基本要素包含“事物、特征、量值”三个方面，通过对这三个要素组成的有序三元组的描述，来确定待评价物元，即R=（M，C，V）。当某一事物包含多个特征时，R可表示为n维物元：
其中：M表示事物，即道路交通安全等级，C1，C2，…，Cn表示事物的特征，即影响道路交通安全的不同指标因素，V1，V2，…，Vn表示相应于事物特征C1，C2，…，Cn的不同量值。
2.确定经典域物元矩阵
其中：M0j表示第j个评价等级的事物，在道路交通安全评价过程中，j=1，2，3，4，5，分别表示安全、较安全、一般、较危险及危险，C1，C2，…，Cn表示第j个评价等级的特征，V0jn表示第j个评价等级对应的特征的量值范围<a0jn，b0jn>，即M0j关于不同等级特征Cn的取值范围。
3.确定节域物元矩阵
其中：Mp表示不同安全等级事物的全体，C1，C2，…，Cn表示关于Mp的不同特征，Vpn应包括不同等级Cn的所有取值范围，即apn表示特征Cn所取量值范围内的最小值，apn=mina0jn，bpn表示特征Cn所取量值范围内的最大值，bpn=maxb0jn。 4.计算关联函数及隶属度
关联函数K（v）的数值表示评价单元符合某标准范围的隶属程度。K（v）的数学表达式为：
其中：K（v）表示关联函数，ρ（v，v0ji）表示实测值v与区间voji=[a0ji，b0ji]的距离，ρ（v，vp）表示实测值v与区间vp=[api，bpi]的距离。式中：
ρ（v，v0ji）=|v-﹙a0ji﹢b0ji﹚/2|-﹙b0ji-a0ji﹚/2
ρ（v，vp）=|v-﹙api﹢bpi﹚/2|-﹙bpi-api﹚/2
|v0j|=|b0ji-a0ji|
然后确定待评价事物关于不同等级的综合关联程度Lj﹙M﹚。
其中：w﹙vi﹚表示道路交通安全影响因素的权重系数，Kj﹙vi﹚表示第i项指标关于第j等级的关联度。
5.确定评价等级
K（v）值的大小代表事物对标准事物等级的符合程度，值越大则对标准事物等级的符合程度越高。若0≦Lj﹙M﹚≦1，则依据最大隶属度原则，即取值最大的综合关联程度maxLj﹙M﹚相对应的安全等级即为0评价结果。若Lj﹙M﹚<0或1 二、河南省道路交通安全评价
（一）确定指标权重
根据层次分析法的基本原理，将影响道路交通安全的因素记做V={V1，V2，V3，V4，V5}，V1，V2，V3，V4，V5分别表示人的因素、车的因素、路的因素、环境因素与管理因素等二级指标，vi={v1，v2，···，v22}，vi表示三级指标的全体。通过邀请省道路交通运输局的相关专家、大学教授、职业驾驶员和普通道路使用者等运用1-9标度法对道路交通安全影响指标进行打分，计算出各指标的权重，并剔除离异程度大的指标权重，最终得到的评价指标体系权重如表3、表4所示。
（二）物元理论应用
根据相关政策规定及收集的数据资料和实地考察，结合相关专家的意见，依据各评价指标现实情况中的安全程度，采用10分制对其进行量化。将道路交通安全等级划分为危险（0，2]、较危险（2，4]、一般（4，6]、较安全（6，8]及安全（8，10]，各评价指标vi的量值、节域及经典域如表5所示。
根据公式（9）、（10）计算关联度，计算结果如表6。
根据最大隶属度原则，即取评价结果最大的指标相对应的评价因素即为最终的评价结果，可知maxLj﹙M﹚=0.2607，河南省道路的交通安全等级为一般，与统计资料和客观事实相符。
三、结语
道路交通安全评价是针对人、车、路、环境和管理等诸多影响道路交通安全因素进行的一个综合性、系统性评价。在评价指标较多，且多为定性指标，指标数值难以精确确定的情况下，引入AHP能够对各评价指标的权重进行较为科学的赋值，解决了定性指标难以定量分析的难题，避免了定性分析的结果容易受到人为主观性的影响，通过实例计算，验证了物元分析法在道路交通安全评价方面的可行性与可操作性。
经过对评价过程和结果的分析，可以发现河南省在道路交通安全管理方面还需要注意的问题主要有：①道路周边的社区交通环境建设较为混乱。道路周边的土地开发程度、人口密集程度与道路的车流量及交通混杂度存在密切关系，车流量大、混杂程度高的路段会增加驾驶员的行车压力，增大交通事故发生的可能性。因此，对于已建好的道路要加强管理和控制，严禁在窄路、弯道、车流量大的路段摆设路边摊，严禁随意穿行公路;必要时对现在的道路进行重新设计，建设无干扰、交通设施更加完善的新道路;对于还未建设的道路要结合城市建设总体规划，避免其日后出现类似问题。②交通事故的发生很大一部分上是由于行人及乘客不遵守交通规则造成的。提高他们的交通安全意识，加大违章成本，为营运车辆配备足够的、能够正常使用的自救设备能够有效地避免或减少交通事故带来的损失。除此之外，健全管理体制，完善政策法律，提高交通安全意识，加强道路交通安全文化培训与宣传也是降低交通事故率，提高道路服务质量的重要举措。
总之，运用物元分析法能够较为客观地评价道路的交通安全水平，为日后提出具有针对性的道路交通安全整改措施提供有力帮助。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家统计局.分省年度数据[EB/OL].[2020-2-10].http：//data.stats.gov.cn/easyquery.htm？cn=C01.
[2]张荀.道路交通安全态势感知的诊断模型[J].人民交通，2020（04）：69-70.
[3]陆军.探究道路设计对交通安全的影响[J].绿色环保建材，2020（03）：117-119.
[4]张梦歌，蔡晓禹，杜蕊.驾驶行为数据驱动的城市道路交通安全风险辨识方法探讨[J]. 交通与运输，2020，36（02）：30-34.
[5]Qian Wang，Changming Yang，Jiguang Lu，Fengwen Wu，Rong Xu. Analysis of preservation priority of historic buildings along the subway based on matter-element model[J]. Elsevier Masson SAS，2020.
[6]Zhichao Wang，Yan Ran，Yifan Chen，Hui Yu，Genbao Zhang. Failure mode and effects analysis using extended matter-element model and AHP[J].Elsevier Ltd，2019.
[7]李丁，王濟，宣斌，蔡雄飞，赵士杰.基于物元分析法的贵阳近郊菜地土壤重金属污染评估[J].科学技术与工程，2020，20（01）：397-405.
[8]钱勇，马健霄，赵顗，沈玲宏.基于集对可拓物元模型的公路隧道运营环境安全评价方法[J].森林工程，2020，36（01）：87-95.
[9]田晨. 基于物元理论山区农村公路交通的安全评价[J].交通科学与工程，2014（4）：96-102.
作者简介：
程书波（1979—），男，河南原阳人，博士，副教授，硕士生导师，从事公共安全管理与应急管理等研究工作。
基金项目：
河南省教育厅科学技术研究重点项目，项目编号：13A630343。
关键词：AHP;物元分析法;道路交通安全评价;河南省
河南省作为我国人口第一大省，机动车驾驶员人数已达到了2769.5万人，全省公路里程达到了26.86万公里，公路营运载客汽车拥有量3.88万辆，公路营运载货汽车拥有量102.14万辆，民用汽车拥有量达到了517.11万人，道路里程、机动车及驾驶员数量的迅速增长，给人们生产生活带来便捷的同时，也带来了不容忽视的安全隐患。加强对道路交通安全管理研究，提高道路交通安全评价水平，对于减少道路交通事故，保障人民生命财产安全具有重要意义。本文通过运用系统工程学的层次分析法，结合我国蔡文同志创立的物元分析理论，对河南省的道路交通安全影响因素进行了分析，建立了多层次、多指标的安全评价模型，为合理评判河南省及其类似区域的道路交通安全水平提供了一种有效途径。
一、AHP-物元分析法综合评价
（一）建立评价指标体系
道路交通安全评价指标体系由众多相互关联的复杂指标组成。评价指标的确立，是建立整体评价指标体系的基础，需要对大量的道路交通安全影响因素进行科学有效的分析，每一项评价指标都是对道路交通安全系统某一特征的有效度量，评价指标的选取要尽可能全面，有代表性，评价指标设置的数量要适中。本文建立的道路交通安全评价指标体系如表1所示：
（二）用AHP法确定各因素的权重
构造比较矩阵，即在上一层级要素的约束下，对同层级各要素之间的重要性进行比较。设上一层元素C为准则，所支配的下一层元素为x1，x2，…，xn对于准则C的相对重要性即权重。这通常可分两种情况：x1，x2，…，xn 对C的重要性可定量，则权重可以直接确定;若x1，x2，…，xn对C的重要性只能定性，则只能通过两两比较的方法，即通过satty提出的1-9个标度两两比较来确定其权重，如表2所示：
为了更加客观地反映各个评估要素的相对重要性程度，需要利用公式CI=（λmax-n）/（n-1）计算一致性指标，判断矩阵是否具有一致性，其中λmax是矩阵A的最大特征值，n为矩阵的维数。然后，通过公式计算随机一致性指标：
CR=CI/RI
（RI即平均随机一致性指标，它只与矩阵阶数n有关，可通过查表获知）
当CR<0.1时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的;
当CR≥0.1时，应该对判断矩阵做适当修正。
当矩阵A的不一致性可接受时，求矩阵A最大特征值所對应的特征向量，标准化后称为权向量。权向量即代表各要素在整体中所占的重要性的比重，通过对权向量各分量的比较，可以按重要性对各要素进行排序，从而发现评估过程中对准则层影响最大的要素。
按照上述步骤，分别构造准则层和方案层之间的比较矩阵，并得出最终的权向量。
（三）筛选权重
假设有m位专家评价n个指标，得到一个m×n的权重矩阵：
其中，Wij表示第i位专家对第j个评价指标赋予的权重值。
通过计算各个权重间的相似系数，来判断专家对评价指标赋予的权重值的离散程度，并将所有的相似系数组成相似系数矩阵。相似系数Rij和相似矩阵R为：
其中，Rij表示第i个专家与第j个专家对评价指标权重赋值结果的相似度，Rij值的大小与相似程度成正比，n表示评价指标的数量，m表示所有参与指标权重赋值的专家的意见总数。
通过利用聚类分析原理，剔除离异程度较大的指标权重，即公式（4）、（5），以提高评估的精确性。
其中，Pi表示上面得到的相似系数矩阵中的每一行之和，代表专家i对评价指标权重的赋值与所有专家评价指标权重的结果的偏离程度，Pi值的大小与专家i评价指标权重的结果与总体专家的评价结果负相关，即Pi值越大，其偏离程度越小。P表示由Pi组成的列向量。
（四）物元评价模型建立
1.确定待评价物元
物元的基本要素包含“事物、特征、量值”三个方面，通过对这三个要素组成的有序三元组的描述，来确定待评价物元，即R=（M，C，V）。当某一事物包含多个特征时，R可表示为n维物元：
其中：M表示事物，即道路交通安全等级，C1，C2，…，Cn表示事物的特征，即影响道路交通安全的不同指标因素，V1，V2，…，Vn表示相应于事物特征C1，C2，…，Cn的不同量值。
2.确定经典域物元矩阵
其中：M0j表示第j个评价等级的事物，在道路交通安全评价过程中，j=1，2，3，4，5，分别表示安全、较安全、一般、较危险及危险，C1，C2，…，Cn表示第j个评价等级的特征，V0jn表示第j个评价等级对应的特征的量值范围<a0jn，b0jn>，即M0j关于不同等级特征Cn的取值范围。
3.确定节域物元矩阵
其中：Mp表示不同安全等级事物的全体，C1，C2，…，Cn表示关于Mp的不同特征，Vpn应包括不同等级Cn的所有取值范围，即apn表示特征Cn所取量值范围内的最小值，apn=mina0jn，bpn表示特征Cn所取量值范围内的最大值，bpn=maxb0jn。 4.计算关联函数及隶属度
关联函数K（v）的数值表示评价单元符合某标准范围的隶属程度。K（v）的数学表达式为：
其中：K（v）表示关联函数，ρ（v，v0ji）表示实测值v与区间voji=[a0ji，b0ji]的距离，ρ（v，vp）表示实测值v与区间vp=[api，bpi]的距离。式中：
ρ（v，v0ji）=|v-﹙a0ji﹢b0ji﹚/2|-﹙b0ji-a0ji﹚/2
ρ（v，vp）=|v-﹙api﹢bpi﹚/2|-﹙bpi-api﹚/2
|v0j|=|b0ji-a0ji|
然后确定待评价事物关于不同等级的综合关联程度Lj﹙M﹚。
其中：w﹙vi﹚表示道路交通安全影响因素的权重系数，Kj﹙vi﹚表示第i项指标关于第j等级的关联度。
5.确定评价等级
K（v）值的大小代表事物对标准事物等级的符合程度，值越大则对标准事物等级的符合程度越高。若0≦Lj﹙M﹚≦1，则依据最大隶属度原则，即取值最大的综合关联程度maxLj﹙M﹚相对应的安全等级即为0评价结果。若Lj﹙M﹚<0或1
（一）确定指标权重
根据层次分析法的基本原理，将影响道路交通安全的因素记做V={V1，V2，V3，V4，V5}，V1，V2，V3，V4，V5分别表示人的因素、车的因素、路的因素、环境因素与管理因素等二级指标，vi={v1，v2，···，v22}，vi表示三级指标的全体。通过邀请省道路交通运输局的相关专家、大学教授、职业驾驶员和普通道路使用者等运用1-9标度法对道路交通安全影响指标进行打分，计算出各指标的权重，并剔除离异程度大的指标权重，最终得到的评价指标体系权重如表3、表4所示。
（二）物元理论应用
根据相关政策规定及收集的数据资料和实地考察，结合相关专家的意见，依据各评价指标现实情况中的安全程度，采用10分制对其进行量化。将道路交通安全等级划分为危险（0，2]、较危险（2，4]、一般（4，6]、较安全（6，8]及安全（8，10]，各评价指标vi的量值、节域及经典域如表5所示。
根据公式（9）、（10）计算关联度，计算结果如表6。
根据最大隶属度原则，即取评价结果最大的指标相对应的评价因素即为最终的评价结果，可知maxLj﹙M﹚=0.2607，河南省道路的交通安全等级为一般，与统计资料和客观事实相符。
三、结语
道路交通安全评价是针对人、车、路、环境和管理等诸多影响道路交通安全因素进行的一个综合性、系统性评价。在评价指标较多，且多为定性指标，指标数值难以精确确定的情况下，引入AHP能够对各评价指标的权重进行较为科学的赋值，解决了定性指标难以定量分析的难题，避免了定性分析的结果容易受到人为主观性的影响，通过实例计算，验证了物元分析法在道路交通安全评价方面的可行性与可操作性。
经过对评价过程和结果的分析，可以发现河南省在道路交通安全管理方面还需要注意的问题主要有：①道路周边的社区交通环境建设较为混乱。道路周边的土地开发程度、人口密集程度与道路的车流量及交通混杂度存在密切关系，车流量大、混杂程度高的路段会增加驾驶员的行车压力，增大交通事故发生的可能性。因此，对于已建好的道路要加强管理和控制，严禁在窄路、弯道、车流量大的路段摆设路边摊，严禁随意穿行公路;必要时对现在的道路进行重新设计，建设无干扰、交通设施更加完善的新道路;对于还未建设的道路要结合城市建设总体规划，避免其日后出现类似问题。②交通事故的发生很大一部分上是由于行人及乘客不遵守交通规则造成的。提高他们的交通安全意识，加大违章成本，为营运车辆配备足够的、能够正常使用的自救设备能够有效地避免或减少交通事故带来的损失。除此之外，健全管理体制，完善政策法律，提高交通安全意识，加强道路交通安全文化培训与宣传也是降低交通事故率，提高道路服务质量的重要举措。
总之，运用物元分析法能够较为客观地评价道路的交通安全水平，为日后提出具有针对性的道路交通安全整改措施提供有力帮助。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家统计局.分省年度数据[EB/OL].[2020-2-10].http：//data.stats.gov.cn/easyquery.htm？cn=C01.
[2]张荀.道路交通安全态势感知的诊断模型[J].人民交通，2020（04）：69-70.
[3]陆军.探究道路设计对交通安全的影响[J].绿色环保建材，2020（03）：117-119.
[4]张梦歌，蔡晓禹，杜蕊.驾驶行为数据驱动的城市道路交通安全风险辨识方法探讨[J]. 交通与运输，2020，36（02）：30-34.
[5]Qian Wang，Changming Yang，Jiguang Lu，Fengwen Wu，Rong Xu. Analysis of preservation priority of historic buildings along the subway based on matter-element model[J]. Elsevier Masson SAS，2020.
[6]Zhichao Wang，Yan Ran，Yifan Chen，Hui Yu，Genbao Zhang. Failure mode and effects analysis using extended matter-element model and AHP[J].Elsevier Ltd，2019.
[7]李丁，王濟，宣斌，蔡雄飞，赵士杰.基于物元分析法的贵阳近郊菜地土壤重金属污染评估[J].科学技术与工程，2020，20（01）：397-405.
[8]钱勇，马健霄，赵顗，沈玲宏.基于集对可拓物元模型的公路隧道运营环境安全评价方法[J].森林工程，2020，36（01）：87-95.
[9]田晨. 基于物元理论山区农村公路交通的安全评价[J].交通科学与工程，2014（4）：96-102.
作者简介：
程书波（1979—），男，河南原阳人，博士，副教授，硕士生导师，从事公共安全管理与应急管理等研究工作。
基金项目：
河南省教育厅科学技术研究重点项目，项目编号：13A630343。