一种基于秩和比法的平面交叉口设计变权综合评价方法

摘要

本发明公开了一种基于秩和比法的平面交叉口设计变权综合评价方法，该方法包括构建原始数据列表、编秩、对不同的评价指标进行赋权、计算加权秩和比RSR、确定RSR的分布、计算回归方程以及分档排序等步骤，该方法在选择混合交通条件下的城市道路平面交叉口设计相关评价指标的基础上，将变权因子与秩和比方法相结合，并将其用于多个平面交叉口运行状况综合评价及排序。本发明将效率指标与安全指标相结合，能够克服传统的以效率为主或以安全为主的单一评价方法的不足，同时考虑权重系数随依标值变化而变化的情况，克服了传统的采用常权系数进行多目标评价的缺陷。本发明的方法在判断交叉口运行状况、分析交通系统症结方面具有实际的工程运用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于混合交通条件下的城市道路平面交叉口设计综合评价 方法，具体涉及一种基于秩和比法的平面交叉口设计变权综合评价方法。

背景技术

随着经济的发展和社会活动的日益繁忙，城市化及机动化进程不断加快，交 通需求迅速增长，现代城市交通系统出现了道路拥堵严重、交通事故频发、环境 质量恶化等多种问题。道路平面交叉口是城市交通网络的重要组成部分，它的畅 通对于提高整个交通系统的运营效率起着重要的作用，而当其发生拥堵或事故 时，它往往成为制约整个道路交通系统功能效率发挥的瓶颈。因此，在现代化的 城市道路交通设计体系中，建立城市道路平面交叉口设计评价系统，对交叉口运 行状况进行科学评估与合理监控，是判断系统功能发挥、衡量资源利用效率、发 现交通系统症结以及探索问题成因的一项重要手段。

传统的城市道路交叉口设计评价，主要考虑交通设计对交通运行效率的影 响。通行能力和服务水平是衡量交叉口运行效率的两个重要参数。随着城市的发 展，城市道路交叉口设计正经历着从传统的满足城市交通运输需求向提高交通系 统运行效率、改善交通设施安全性能、提高交通环境质量、实现资源优化利用以 及促进城市可持续发展方向综合优化的转变。与此同时，道路交叉口设计评价标 准不断发生变化。现代城市道路交通系统应该是安全、高效、环保并兼顾社会公 平的可持续发展的系统。相较传统以效率为主的单一评价标准，现代城市交叉口 设计评价系统应体现现代社会多元价值观念，为多目标综合评价体系。

近年来，随着道路交通管理水平的提升，我国在城市道路平面交叉口评价的 研究方面取得了很大的进步，但目前仍主要集中在单一的交叉口的畅通性或安全 性评价，而在道路平面交叉口综合评价方面的研究较为薄弱。并且由于多种交通 方式混行的特殊国情，以及我国通行能力优先、对非机动车和行人权益重视不够 等问题，要将综合最优化设计的理念用于我国城市道路交叉口设计评价，尚有需 多问题需要进一步研究及讨论。因此，寻求一种适应我国国情的城市道路交叉口 综合评价方法，具有较高的理论意义、社会效益和实用价值。

秩和比法是一种集古典参数估计与近代非参数统计各自优点于一体的 统计分析方法，它适用于行×列表资料的综合评价。其中，秩和比(Rank-sum  ratio，RSR)指的是表中行(或列)秩次的平均值，是一个非参数计量，具有0～ 1区间连续变量的特征。其基本思想是在一个n行(n个评价对象)m列(m个 评价指标)矩阵中，通过秩转换，获得无量纲的统计量RSR，以RSR值对评 价对象的优劣进行排序或分档排序。将秩和比法用于多个平面交叉口设计综 合评价及排序，可以将多个评价目标进行综合权衡，操作简便，且无需实证。

发明内容

发明目的：为了克服传统的以效率为主或以安全为主的单一评价方法的不足 以及采用常权系数进行多目标评价的缺陷，综合考虑不同类型道路使用者的交通 需求，本发明提出一种适用于我国混合交通条件下的基于秩和比法的平面交叉口 设计变权综合评价方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种基于秩和比法的平面交叉口设计 变权综合评价方法，其特征在于包括以下步骤：

1）构建原始数据列表：综合考虑不同城市道路交通参与者的出行需求，所 述城市道路交通参与者包括社会机动车、非机动车、行人，选择相应的评价指标， 使其能够综合地反映混合交通条件下交叉口的运行状况，将被评价交叉口 （1,2,…,n）和评价指标（1,2,…,m）排列成n行m列的原始数据矩阵，n和m均 为大于0的整数；

2）编秩R：将评价指标分为高优指标及低优指标，高优指标从大到小编秩， 最大值编以1；低优指标从小到大编秩，最小值编以1；相同者取平均值，秩越 小，指标越优；

3）对不同的评价指标进行赋权：评价者对于某一指标的重视程度随着指标 值的变化而变化，指标值越劣，该项指标对交叉口的综合运行状况影响越大，因 此提高该指标相应的权重系数；

4）计算加权秩和比RSR；

5）确定RSR的分布：将各情况的RSR值由小到大排列，计算频率及向下累 计频率通过查《百分数与概率单位对照表》，求出其对应的概率单位值y；

6）计算回归方程：以累计频率对应的概率单位值y为自变量，RSR值为应 变量，计算回归方程运用相关和回归分析RSR与y之间的线性相 关性，并进行方差分析，F较大，P<0.01，说明所求线性回归方程显著；

7）分档排序：根据按合理分档数表，依据RSR值对各被评价交叉口进行分 档排序。

本发明将变权因子与秩和比方法（Rank-sum ratio，简称RSR法）相结合， 并将其用于混合交通条件下的城市道路平面交叉口设计综合评价，是一种对多 个平面交叉口运行状况进行多目标综合评价及排序的方法。

有益效果：本发明的一种基于秩和比法的平面交叉口设计变权综合评价方 法，在选择混合交通条件下的城市道路平面交叉口设计相关评价指标的基础上， 将变权因子与秩和比方法相结合，并将其用于多个平面交叉口运行状况进行多目 标综合评价及排序。本发明的优势在于将效率指标与安全指标相结合，克服传统 的以效率为主或以安全为主的单一评价方法的不足，同时考虑权重系数随依标值 变化而变化的情况，能够克服传统的采用常权系数进行多目标评价的缺陷。因而， 本方法在判断交叉口运行状况、分析交通系统症结方面具有实际的工程运用价 值。

附图说明

图1为城市道路交叉口综合评价指标体系示意图；

图2为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1和图2所示，本发明的一种基于秩和比法的平面交叉口设计变权综合 评价方法，包括以下步骤：

1）构建原始数据列表：综合考虑不同城市道路交通参与者（如社会机动车、 非机动车、行人等）的出行需求，建立交叉口综合评价指标体系，交叉口综合评 价指标体系包括效率指标和安全指标，选择饱和度v/c、平均停车延误SD、排队 长度QL、机动车冲突率CR₁、非机动车冲突率CR₂和行人冲突率CR₃作为评价 指标。这六个指标能够综合地反映混合交通条件下交叉口的运行状况，其中前三 个指标为运行效率指标，后三个指标为交通安全评价指标。将被评价交叉口 （1,2,…,n）和评价指标（1,2,…,m）排列成n行m列的原始数据矩阵，n和m均 为大于0的整数；

2）编秩(R)：将评价指标分为高优指标及低优指标，高优指标从大到小编秩， 最大值编以1；低优指标从小到大编秩，最小值编以1；相同者取平均值；秩越 小，指标越优；

3）对不同的评价指标进行赋权：评价者对于某一指标的重视程度随着指标 值的变化而变化，指标值越劣，该项指标对交叉口的综合运行状况影响越大，因 此提高该指标相应的权重系数。

表1平面交叉口综合评价指标权重系数

4）计算加权秩和比(RSR)

${\mathrm{WRSR}}_i=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{W}_j{R}_{\mathrm{ij}}$

式中，R_ij为第i行第j列元素的秩次；

5）确定RSR的分布：将各情况的RSR值由小到大排列，计算频率及向下累 计频率通过查《百分数与概率单位对照表》，求出其对应的概率单位值y；

6）计算回归方程：以累计频率对应的概率单位值y为自变量，RSR值为应 变量，计算回归方程运用相关和回归分析RSR与y之间的线性相 关性，并进行方差分析（F较大，P<0.01，说明所求线性回归方程显著）；

7）分档排序：根据按合理分档数表，依据RSR值对各被评价交叉口进行分 档排序。

本实例中，对南京5个信号交叉口进行数据采集，并进行以下操作。

1）构建原始数据列表。采集各交叉口信息，并将数据统计如表2所示：

表2各平面交叉口评价指标参数统计

2）编秩(R)。上述指标均为低优指标，将其从小到大编秩，最小值编以1， 相同者取平均值，如表3所示。

3）查表得相应权重系数，填入表3。

表3各平面交叉口综合评价指标权重系数及RSR值

4）计算加权秩和比(RSR)，填入表3最后一列。

5）确定RSR的分布。将各情况的RSR值由小到大排列，计算频率及向下累 计频率通过查《百分数与概率单位对照表》，求出其对应的概率单位值y， 如表4所示。

表4RSR分布情况统计

注：*按1-（1/4n）校正

6）计算回归方程。以累计频率对应的概率单位值y为自变量，RSR值为应 变量，计算回归方程可得运用相关和回归分析，RSR 与y具有高度的线性相关关系(r=0.915)，并进行方差分析（F较大，P<0.01），说 明所求线性回归方程显著。

7）交叉口运行状况排序。依据RSR值拟将被评价交叉口运行状况进行排序， 从优至劣依次为交叉口2、4、3、1、5。

本发明的一种基于秩和比法的平面交叉口设计变权综合评价方法，在选择混 合交通条件下的城市道路平面交叉口设计相关评价指标的基础上，将变权因子 与秩和比方法相结合，并将其用于多个平面交叉口运行状况综合评价及排序。 本发明将效率指标与安全指标相结合，克服传统的以效率为主或以安全为主的单 一评价方法的不足，同时考虑权重系数随依标值变化而变化的情况，克服了传统 的采用常权系数进行多目标评价的缺陷。因而，本方法在判断交叉口运行状 况、分析交通系统症结方面具有实际的工程运用价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些 改进和润饰也应视为本发明的保护范围。