系统工程大作业

《系统工程》大作业姓名：崔敏饶培培廖广旺陈思路谢超李钦成学院：机械工程学院班级：12 工业 1 班指导老师：肖华秀老师城市道路交通问题分析——以武汉市为例摘要：本文首先介绍了城市道路交通拥挤堵塞的相关概念及相关研究成果，介绍了目前城市道路交通状况，指出城市道路交通面临的主要问题有交通事故频繁发生，道路容量严重不足、汽车增长速度过快、公共交通系统不完善、交通管理技术水平低下、城市道路交通发展缺乏整体的交通发展战略等，然后以武汉市为例，具体分析了武汉市道路交通现状以及道路交通问题产生的原因，运用统计软件minitab，STELLA等对武汉市车辆数据进行了主成分分析，最后根据武汉市的具体情况，给出解决城市道路交通拥挤问题的具体方法和策略。

关键词：城市交通，交通事故，交通拥挤，解决方案一．背景资料近年来，随着国民经济的快速增长，人流、物流、信息流以前所未有的密度涌向大中城市并向周边辐射，城市化进程明显加快，城市规模不断扩大，人口不断集中。

统计资料显示：超过百万人口的大城市数量从1978年的13个增加到2011年的42个，目前城市化水平已经达到50%。

此种状态在带动城市交通需求高速增长，机动车辆增加的同时，也促进城市道路负荷加重，交通事故、交通堵塞日益加剧。

交通拥堵使交通延误增大，行车速度降低、时间损失、燃料费用增加、排污量增大、城市环境恶化、诱发交通事故，直接影响人们的工作效率和身体健康。

当前，城市道路交通拥堵及交通事故的发生已经成为阻碍城市快速健康发展的焦点问题之一，其所造成的经济、安全和环境等重大损失已引起社会各方的广泛关注。

例如，武汉市城市主干道平均车速比十年前降低50%以上，市区38个交叉口中，严重阻塞的达到40%；为了缓解城市交通拥堵，武汉市政府对交通基础设施投资不断加大，但交通拥堵问题并没用得到明显缓解，城市交通需求与交通供给之间的矛盾日趋尖锐，道路交通拥堵现象越发严重。

二．改进方案的生成（一）交通事故分析及改进方案针对交通事故的特点，探讨AHP-SWOT方法在道路交通拥堵评价中的具体应用。

SWOT(优势—劣势，机会—威胁)分析法是一种综合考虑系统外部环境和内部条件的各种因素，对其进行系统评价并从中选择最佳策略的方法，但是它缺少定量分析的过程。

AHP(层次分析法)具有定性分析和定量分析相结合的优势，采用SWOT 和AHP相结合的方法进行评价更加合理和准确。

将AHP-SWOT方法应用于道路交通安全评价系统，分析道路交通安全系统所面临的机会和威胁、所处的优势和劣势，可为正确评价道路安全水平、制定合理的道路交通安全改善策略提供理论指导。

1 SWOT分析法简介1.1 SWOT分析法的原理SWOT分析法又称态势分析法或斯沃特分析法，最早是由哈佛商学院的安德鲁斯教授于1971年在其《公司战略概念》一书中提出的，是一种能够较客观而准确地分析企业现实情况的方法，在企业战略管理领域被广泛运用[6-8]。

SWOT 分析法是英文单词Strengths(优势)，Weaknesses(劣势)，Opportunities(机会)，Threats(威胁)的缩写。

对于一个面临竞争的企业，通常可以将企业所处的环境分为内环境和外环境，其中内部环境分析包括企业的Strengths(优势)分析和Weaknesses(劣势)分析，而外部环境分析则包括企业面临的Opportunities(机会)分析和Threats(威胁)分析。

由于SWOT具有简便、易行、分析范围全面、方法有效、目标具体、重点突出、容易被基层管理人员接受等特点，能够针对实际情况提出新战略，减少时间和精力的浪费，故笔者试图对其在道路交通管理中加以运用。

TOWS矩阵发展了SWOT分析，在TOWS矩阵中(见表1)，以外部环境的机会和威胁为一方，内部条件中的优势和劣势为另一方构建二维矩阵，共有4种组合，即S－O，W－O，S－T和W－T，用来帮助制订规划。

表1 SWOT/TOWS矩阵1)优势－机会战略组合(SO战略)。

当企业具有特定优势，外部环境为发挥这种优势提供机会时，可将企业外部机遇和内部优势匹配，制定发挥优势、抓住机会的优势－机会战略。

2)劣势－机会战略组合(WO战略)。

当企业内部有明显劣势，但存在外部机会时，可采取措施克服劣势，将外部机遇和内部劣势匹配，制定利用机会、克服弱点的劣势－机会战略。

3)优势－威胁战略组合(ST战略)。

当企业自身有明显优势，但外部环境有威胁时，可将外部挑战和内部优势匹配，制定利用优势、减少威胁的优势－威胁战略。

4)劣势－威胁战略组合(WT战略)。

将外部挑战和内部劣势匹配，制定减少内部弱势、规避外部环境威胁的防御性战略。

1.2 层次分析法(AHP)简介层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)是美国运筹学家提出的解决定性和定量问题相结合的方法[9]。

AHP基本思路：首先找出解决问题涉及的主要因素，讲这些因素按照关联、隶属关系构成阶梯层次模型，通过对各层次中各因素的两两比较的方式确定诸因素的相对重要性，然后进行综合判断，确定评价对象重要性的总排序。

1.3 基于AHP的SWOT分析法的主要步骤第一步：选择SWOT分析的对象，明确其研究范围，进行SWOT分析。

标准的AHP分析方法的应用要求一个SWOT组内的要素最好不要超过10个，因为两两比较的次数随着要素数目的增多而快速增加。

第二步：在每个SWOT组内对要素进行两两比较。

进行比较时，运用特征值方法对这些要素的优先权数进行计算，优先权数反映了决策者对相关要素主要程度的考虑和理解。

第三步：对4个SWOT组进行两两比较，进行层次总排序。

每个组中拥有最高优先权的要素被抽取出来代表这个组，然后对这4个要素的优先程度进行比较和计算。

第四步：在战略规划和评价过程中使用得出的结果。

这些要素的相关数值可以对战略规划过程起指导作用。

在第二步中可以建立两两比较的矩阵[见式(1)]。

在这个矩阵中，元素a ij=1/a ji；当i=j时，a ij=1。

图1 AHP-SWOT法道路安全评价程序运行示意框图采用AHP法确定权重，可以使用1～9标度法进行每两元素之间的相对比较，构造判断矩阵计算，求解判断矩阵的特征根。

计算最大特征根λmax，找出它所对应的特征向量W，即为同一层各影响因素相对于上一层某因素的相对重要性的排序权重；而后进行一致性检验即可。

2 AHP-SWOT法在道路交通安全评价中的应用2.1 SWOT分析法的应用依据SWOT分析方法是一种应用于制定发展战略的方法。

应用SWOT分析法研究道路交通安全改善策略的主要原因在于：道路交通安全影响因素众多，各条道路其交通安全行为都有其内在的特征因素。

通过客观分析影响道路交通安全事故的因素，了解道路安全系统自身的优势和劣势以及面临的机会与威胁，从而最大限度地发挥其保障作用。

最终实现道路交通安全系统外部环境和内部条件的最佳组合，扬长避短，为制定能够充分利用机会、避免威胁、发挥优势、克服劣势的道路交通安全改善策略提供理论依据。

2.2 道路交通安全系统分析2.2.1 外部因素道路交通安全系统的外部因素主要包括：1)政策和法制环境，指那些制约和影响道路交通安全体系的宏观政策，如相关的国家和地方交通安全法规，有关驾驶员培训的制度，相关的救援制度等。

2)技术与经济环境，指影响道路交通安全系统发展的社会经济结构和经济政策以及科技发展，如汽车生产和销售政策，这些对交通需求有较大影响，同时车辆的经济性能往往也决定了车辆的安全特性，车辆的保有量和质量性能情况对交通安全有一定的影响。

科技的发展对提高道路安全性能，减少伤亡的发生具有重要意义。

3)社会与文化环境，指道路交通安全系统所处的社会风俗习惯、生活方式、文化传统、人口规模等因素。

4)地理气候环境，指道路所在地的地理、水文、地质以及温度、湿度、日照、风力、天气等气候条件因素。

2.2.2 内部因素城市交通系统内部因素主要包括：1)人，交通行为的主体，包括驾驶员、乘客、行人。

驾驶员的素质以及行人的交通安全意识往往是影响交通安全的主要因素。

2)车辆，即交通工具。

其中车辆的安全特性对道路交通安全有直接影响。

3)路，重要包括道路的线性与结构以及安全设施。

2.3 因素指标评价方法对道路交通安全系统外部因素及内部因素进行评价的目的是为了了解道路交通安全系统所处的外部环境的变化情况以及内部运行状况，从而科学、客观地确定道路交通安全系统所面临的机会与威胁，并对其进行评价，判断出各因素的相对重要程度，以便有针对性、有侧重点地制定符合地域特点的道路交通安全系统改善策略。

道路安全水平的评价可采用层次分析法和专家打分法相结合的方法来进行评价。

其中各因素的具体评分方法如下：1)对定性指标，采用专家打分法确定其评价值，分值为－3～3分，其具体打分标准如表2所示，确定内(外)部因素表现值的目的是为了初步判断该内(外)部因素是优势还是劣势，即当内(外)部因素表现很好(得3分)时表示有很好的优势(机会)，当内(外)部因素表现极差(得－3分)时表示有很大的劣势(威胁)。

表2 指标打分标准2)对定量指标，从当前道路交通发展的特定阶段和特定水平出发，确定与之相适应的标准值，比较实际属性值与标准值之间的差距，按照各种定量指标(正项指标、逆项指标、区间型指标和适中型指标)的量化方法确定其评价结果。

3)加权求和，把各因素按其加权值分别进行排序，加权值为正的因素为优势(机会)因素，将其从大到小进行排序，排前者为较好的优势(机会)；加权值为负的因素为劣势(威胁)因素，按从小到大的顺序进行排列，排前者表明较大的劣势(威胁)。

3 实例分析下面以武汉市洪山区南湖大道交通安全系统为例，对AHP-SWOT分析法在道路交通改善策略制定中的应用作一介绍。

3.1 武汉市南湖大道交通改善AHP-SWOT分析武汉市南湖大道道路交通安全系统的内、外部因素划分如表3所示，采用基于物元分析的层次分析法和专家打分法对各因素指标进行评价[10]，并根据加权值对其进行排序。

武汉市南湖大道AHP-SWOT法评价步骤示意如图2所示，计算结果如表4所示。

图2 AHP-SWOT法评价步骤示意图3.2 武汉市南湖大道交通安全改善策略根据SWOT分析法，针对道路交通安全的对策特性[11-13]，得出交通安全改善策略有SO战略、WO战略、ST战略和WT战略。

3.2.1 SO战略1)S1S2O2O3加快道路建设，提高道路等级；完善道路安全标志标线设施和防撞护栏。

交叉口合理进行信号控制。

2)S3O2O6加强车况管理，加快淘汰旧车，提高车辆的整体安全水平；建立合理的事故紧急救援对策，减少事故伤害损失。

3.2.2 WO战略1)W1O1O2O4改造交叉口的监控系统，强化夜间交通秩序管理；加强对驾驶员的安全奖惩工作。