重特大交通事故致因分析方法研究.pdf

中国人民公安大学学报(自然科学版)2023 年第 3 期 No.3 2023Journal of People蒺s Public Security University of China(Science and Technology)总第 117 期 Sum117重特大交通事故致因分析方法研究张键源,摇 马社强(中国人民公安大学交通管理学院,北京摇 100038)摘摇 要摇 为了探究重特大道路交通事故各致因因素的重要性及各因素之间的相互影响,提出一种基于 HFACS 改进的 DTEL-HFACS 法对事故致因进行分析,将事故致因框架分为 4 个层级,并计算各致因因素相互影响,辨识出关键因素。为了验证所提出方法的有效性,以云南省临沧市“3 02冶重大道路交通事故开展实例分析。结果表明:工作流程监督不足、安全管理制度缺失、驾驶员管理等 12 个原因因素属于导致“3 02冶重大交通事故的高效力因素。而超速驾驶、超载等 12 个结果因素属于导致事故的直接因素,缺乏安全主体责任、缺乏企业安全氛围等因素中心度较高,在事故中起着重要作用,研究结果可为重特大道路交通事故防控体系构建提供参考。关键词摇 交通安全;重特大交通事故;致因分析;HFACS、DEMATEL中图分类号摇 D631郾 5文献标志码摇 AResearch on Analysis Method of Major Traffic Accidents CausesZHANG Jianyuan,摇 MA Sheqiang(School of Traffic Management,People蒺s Public Security University of China,Beijing 100038,China)Abstract:To investigate the importance of the causal factors in major road traffic accidents and their mu鄄tual influence,a DTEL-HFACS method based on HFACS improvement was proposed to analyze thecausal factors of accidents.The accident causative framework was divided into four levels,and the inter鄄action of each factor was calculated to identify the key factors.In order to verify the effectiveness of theproposed method,a case study was conducted in the major road traffic accident of“3 02冶 in LincangCity,Yunnan Province.The results showed that 12 causal factors,such as insufficient supervision ofworkflow,lack of safety management system,and driver management,were highly effective factors lead鄄ing to the major traffic accident of“3 02冶.The 12 factors,such as speeding and overloading,were thedirect factors for the major traffic accident.The lack of safety main responsibility,lack of enterprise safe鄄ty atmosphere and other factors had a high degree of centrality and played an important role in the majoraccident.The results could provide reference for the construction of prevention and control system of ma鄄jor road traffic accidents.Key words:traffic safety;major traffic accidents;causative analysis;HFACS;DEMATEL收稿日期摇2023鄄05鄄15基金项目摇2022 年中国人民公安大学校级科研项目(2022SJKJS06)。第一作者简介摇张键源(1998),男,云南昭通人,在读硕士研究生。研究方向为交通安全。通信作者摇马社强(1973),男,博士,副教授。E鄄mail:0摇 引言1990 年 2019 年我国共发生一次死亡十人以上的重特大交通事故 1 099 起,导致 17 000 余人死亡1。重特大道路交通事故带来的惨烈的人员伤亡以及巨大的经济损失给国家和社会带来了严54张键源等:詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬重特大交通事故致因分析方法研究重影响,因此有必要挖掘重特大道路交通事故的致因过程。针对重特大道路交通事故,国内外学者已经取得了较为丰富的研究成果,2016 年,Yang等人2通过对美国卡车事故数据进行回归分析,得出速度和司机行为特征是事故严重程度的重要预测因素,而环境因素会增加司机受严重伤害的概率;由冰玉等人3采用故障树和贝叶斯网络分析得出,未保持安全距离、超限超载、夜间无照明和大长下坡路段对事故影响较大,驾驶员操作不当和能见度不足是影响事故的最敏感事件;Xu 等人4运用关联规则挖掘出重特大交通事故的发生是驾驶人、车辆、道路、和环境等因素复杂交互的结果;在此基础上,Xu 等人5使用贝叶斯生存理论进一步研究发现道路等级和道路条件也是重特大道路交通事故的显著影响因素;王志祥6对我国货车重特大交通事故数据采用主成分分析和聚类分析得出发生此类事故的驾驶人多为高驾龄,环境因素和驾驶人的不良驾驶行为则是事故的主要诱因;在致因研究的基础上,张树林等人7基于系统风险结构分析探究事故中多因素之间的耦合作用,并构建出了重特大交通事故人车路风险耦合模型;王长君等人8通过对 945 起重特大交通事故的多因素关联分析,证实人为因素是导致事故的主要原因,并针对此类事故提出了以人为主体的人车路耦合的事故防控对策;郑来等人9基于 T-S 模糊故障树与贝叶斯网络分析得出操作不当、超速、设施不完善等 6 个因素是导致重特大交通事故的主要因素;此外,Claire 等人10发现,在营运企业中企业分包层级复杂、缺乏安全管理制度、缺乏监督等对事故的发生也有一定的影响。综上,现有重特大道路交通事故的研究主要集中于从单因素或多因素耦合作用入手,分析导致重特大交通事故的原因,其研究结果可以为本文致因因素识别和致因框架搭建提供参考,但在研究方法上多采用 Logistic 回归、故障树、多因素关联分析等方法,难以分析因素间的相互影响和因果顺序。因此,本研究提出一种基于 HFACS 改进的 DTEL-HFACS 方法对重特大交通事故进行系统分析,并选用云南省临沧市“3 02冶重大道路交通事故验证该方法的有效性。以期探寻重特大道路交通事故的关键致因因素,为重特大道路交通事故的深度调查与预防提供参考。1摇 DTEL-HFACS 模型分析1郾 1摇 HFACS 模型人为因素分析和分类系统11(Human FactorsAnalysis And Classification System,HFACS)模型起源于著名的“瑞士奶酪模型冶,该模型克服了传统事故模型在描述事故致因时忽略各层级因素之间相互作用的缺陷,能更加系统地探究重特大交通事故的致因因素。HFACS 模型最初用于美国海军航空事故中人为因素的分析,但目前 HFACS 模型已被广泛应用于采矿、海运、铁路运输等领域12-14。HFACS模型采用系统工程的理论和方法探究事故中的人为因素,认为事故的发生不仅与肇事者有关,而与整个系统中的所有因素都有关联。因此,该模型使得研究人员能够系统地对导致事故的一线工作人员的操作失误和违规操作进行识别。HFACS 模型将事故的成因分为不良组织影响、不安全监督、不安全行为条件和不安全行为 4 个层级。其中不良组织影响层级中组织管理人员的决策对一线操作员的状态及行为会有重大影响15;不安全监督层级在 HFACS 模型中属于管理者层级,企业缺乏监督制度和管理人员监督的缺失,会对系统中的其他层级造成不良的影响。不安全行为的前提条件层级中人员因素和环境因素是主要致因因素,不安全行为是最容易被人们发现的错误,并且,不安全行为在事故的致因因素中往往是直接因素。不安全行为层级在整个系统中属于显性错误,其他 3 个层级在整个系统中属于潜在错误。图 1摇 HFACS 模型摇1郾 2摇 DEMATEL 方法决策实验室分析(Decision鄄making Trial and E鄄valuation Laboratory,DEMATEL)是由美国学者 E.64张键源等:詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬重特大交通事故致因分析方法研究Fontela 等提出的运用矩阵和图论解释和解决工程中复杂的群体问题的方法,能通过特定的图表来反映变量间的相互关系,以此来改进他们16。DEMA鄄TEL 方法在考虑影响因素之间的影响时不仅考虑了两两因素间的相互影响,还考虑了系统中所有因素间的潜在影响。该方法首先通过专家评价得到直接影响矩阵,经过矩阵运算计算出综合影响矩阵,进一步得到影响度、被影响度、中心度和原因度,从而确定各个因素之间的影响关系及因果顺序。目前,此方法已被广泛应用于事故致因因素分析,如煤矿瓦斯爆炸事故致因研究17。DEMATEL 分析事故致因因素包括 5 个步骤:(1)根据研究目的确定致因因素的集合,n 为因素个数,A 为因素集合。并量化各因素之间的相互影响,得到直接影响矩阵。由于事物具有模糊性,采用精确的度量方法较难量化各因素之间的影响,通常采用 Likert 五级评分法量化各因素之间的影响,即采用 0 4 分别度量没有、较小、一般、较大、非常大,得到直接影响矩阵 B(B=茁ijn 伊 n)。茁ij表示致因因素 琢i对 琢j的直接影响。琢1,琢2,琢3,琢4,琢n,琢i沂A(i=1,2,3,n)(2)在得到直接影响矩阵之后,通过归一化得到规范影响矩阵 M,归一化步骤的核心在于最大值的取法,通常采用行和最大值法。如式(1)、(2)所示。(max var=max移nj=1茁)ij(1)M(=茁ij)Max varn 伊 n(2)(3)规范影响矩阵的幂,表示要素之间潜在影响的增加,当所有的潜在影响加起来后可得到综合影响矩阵,如公式(3)所示。T=(M+M2+M3+Mk)=移肄k=1MkTT=M(I-M)-1(3)其中 T 为综合影响矩阵;M 为规范影响矩阵;I 为单位矩阵,即对角线值为 1,其他地方的值为 0 的矩阵;(I-M)-1为(I-M)的逆矩阵。(4)由综合影响矩阵各行元素之和得到各行对应因素的影响度,各列元素之和得到各列对应因素被影响度,影响度表示各行对应的因素对其他所有因素的综合影响值,被影响度表示各列对应因素所受到的综合影响值,由影响度和被影响度进一步计算可得到中心度和原因度。中心度表示该因素在评价体系中的位置及其所起作用的大小,原因度表示该因素的因果顺序,如果大于 0,表明该因素对其他因素影响较大,称为原因因素;反之,称为结果因素。(5)由计算得出的中心度和原因度绘图,并对结果进行解释,根据实际情况可与层次分析法(AHP)等方法联用。1郾 3摇 DTEL-HFACS 方法介绍HFACS 模型只是一种定性分析方法,在筛选事故致因因素和搭建致因分类框架上具有有效性和优越性,但是其忽略了各致因因素之间的关联且未能识别因素之间因果顺序。而 DEMATEL 方法则是对系统中因素间的逻辑关系进行判断,由直接影响矩阵进一步计算得到综合影响矩阵,进一步得到各因素的原因度和中心度,得出各因素的因果顺序及其关键程度。基于 DTEL-HFACS 方法的分析步骤如下:(1)确定研究对象,依据分类框架识别出导致事故的所有致因因素,并确定各因素的的含义;(2)通过专家评价,确定各因素之间的相互影响,以此为基础构建直接影响矩阵;(3)由直接影响矩阵计算得到综合影响矩阵,从而得出影响度、被影响度,进一步计算得出中心度与原因度,判断出原因因素与结果因素,并绘制中心度与原因度图。2摇 重特大道路交通事故实例分析2017 年 3 月 2 日夜间,在云南省临沧市,货车驾驶人刘某驾驶严重超载货车(超载率达 244%),右转下坡时未能有效控制车速,车辆失控并发生侧翻,罐体与对向大型普通客车(核载 47 人,实载 47人)左侧车身发生刮碰,导致客车向右侧翻在路侧排水沟内,货车继续向前滑移并冲破防护墙后坠入崖底。事故造成 10 人死亡、38 人受伤18。2郾 1摇 基于 DTEL-HFACS 的临沧市“3 02冶事故致因识别依据前文 DTEL-HFACS 模型,结合道路交通事故的特点,参考交通运输行业的特征,识别出此次74张键源等:詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬重特大交通事故致因分析方法研究事故中各层级的的致因因素,构建了交通事故的事故致因分类框架,如图 2 所示。图 2摇 DTEL-HFACS 模型各层级致因因素摇2郾 2摇 临沧市“3 02冶重大交通事故致因因素分析基于前文识别出的事故致因因素,本文采用专家评价确定各因素间影响的权重,该权重表示两两因素之间的相互影响程度。首先根据 Likert 五级评分法设定专家评价语义标度:无影响、影响较弱、影响一般、影响较强、影响很强共 5 个语义变量对应标度为 0、1、2、3、4。共邀请 10 位从事道路交通安全领域的专家评价各因素之间的影响程度,令每位专家的意见同等重要,消除个体差异数据得到直接影响矩阵,如图 3 所示。摇 摇 由直接影响矩阵计算得出综合影响矩阵,进一步计算出各因素的影响度与被影响度,并评估各因素的中心度及其原因度。结果如表 1 所示。根据中心度和原因度绘制中心度-原因度图,如图4 所示。2郾 3摇 结果讨论由计算结果和中心度-原因度图可知,“3 02冶重大道路交通事故的致因中包括 12 个原因因素:工作流程监督不足(琢1)、安全管理制度缺失(琢2)、驾驶员管理(琢3)、奖惩不足(琢5)、缺乏企业安全氛围(琢6)、管理人员监督失察(琢8)、缺乏安全主体责任(琢9)、缺乏安全教育和管理(琢11)、复杂道路条件(琢18)、夜间行驶(琢19)、违规指挥(琢20)、无视违规行为(琢21)。在系统中原因因素会对结果因素造成较大的影响,在道路交通事故的预防中应作为重点监管对象,从长期来看,原因因素属于导致道路交通事故的高效力因素,在事故防范中应格外注意。剩下12 个因素为结果因素,其主要涉及驾驶员违规操作和企业管理人员的监管不力,属于诱发事故的直接因素,针对结果因素采取相应的措施可有效降低道路交通事故的发生。从影响度和被影响度中可得出奖惩不足(琢5)、缺乏企业安全氛围(琢6)、管理人员监督失察(琢8)、缺乏安全主体责任(琢9)影响度较高,易对其他致因因素产生影响,而缺乏安全教育和培训(琢14)、安全意识薄弱(琢15)、超速驾驶(琢22)、危险驾驶行为(琢23)影响度较高,说明这 4 个因素易受其他因素的影响,针对影响度较高的因素采取针对性措施可减少其他被影响度较高的因素的发生,可从根源上减少交通事故的发生。从中心度-原因度图中可以看出缺乏企业安全氛围(琢6)、管理人员监督失察(琢8)、缺乏安全主体责任(琢9)、危险驾驶行为(琢23)等中心度较高,在系统中起着较为重要的作用,在整个复杂系统中需要严加把控。基于 DTEL-HFACS 模型的事故致因分析结果与官方发布的事故调查报告契合,该事故发生的直84张键源等:詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬重特大交通事故致因分析方法研究摇 摇 摇因素琢1琢2琢3琢4琢5琢6琢7琢8琢9琢10琢11琢12琢13琢14琢15琢16琢17琢18琢19琢20琢21琢22琢23琢24琢1032.51.501.52.50.502.52.51.51.51.52.50.50002.52.5220琢2102.5.2.5011.500.521.52.520000002.52.51.51.51.5琢30.50.5000.510330004330000003.53.52.5琢40.50.50001300.5103.5100430000000琢512.52201.51.51.51.52.522.52.50.50.50000221.51.51琢62.52.51.51.51.5023.53.52.52.52.52.53.53.500002.52.52.52.52琢70.50.502.502.5000.5300000440000220琢8322.520.52.52.501.51.500043.500003.53.5333琢932.52211.51.52.502.52.5223.531.51.50032.51.51.50琢1010.5000.50.50.50.5100000.50.5000011.5041.5琢111.510011.500.50.530000000002.52.5040琢120.50.500.500.50000002003.52000022.50琢130.50.51.500.50.5000000.5022000000442.5琢1400200.51.5000000003000000443琢150.50.50.500.51.500.50.50000200000003.53.52琢160.50.500.500.50.50.50.5000.5000.5000000220.5琢170000.500.50.50.50.5000.5000.5000000000.5琢18000000000000000010000000.5琢190000000000000000000000.500.5琢2011220.52.52.50.51.51.521.51.50.50.5000000.52.540.5琢211110.51.50.50.50.51.533221100002.50331琢220.50.50.50.50.510.50.50.5000.50.51.51.5000000.5001琢230.50.50.50.50.510.50.50.5000.50.51.51.500000.50.5000.5琢240.50.50.50.50.510.50.50.5000.50.51.51.50000002.52.50图 3摇 直接影响矩阵表 1摇“3 02冶重大交通事故的 DEMATEL 方法计算结果编号致因因素影响度被影响度原因度中心度因素属性琢1工作流程监督不足1郾 262 20郾 761 40郾 500 32郾 024 1原因因素琢2安全管理制度缺失1郾 013 20郾 790 30郾 222 31郾 804 0原因因素琢3驾驶员管理1郾 100 00郾 829 10郾 270 41郾 929 5原因因素琢4车辆资源管理0郾 603 60郾 729 9-0郾 127 51郾 334 8结果因素琢5奖惩不足1郾 275 90郾 407 50郾 868 01郾 683 7原因因素琢6缺乏企业安全氛围1郾 890 80郾 991 30郾 898 02郾 883 6原因因素琢7车辆监管不到位0郾 738 80郾 771 0-0郾 033 41郾 511 1结果因素琢8管理人员监督失察1郾 650 80郾 622 61郾 027 02郾 274 6原因因素琢9缺乏安全主体责任1郾 677 00郾 716 80郾 959 02郾 395 0原因因素琢10未有效管理车辆0郾 540 40郾 907 8-0郾 367 81郾 448 6结果因素琢11缺乏安全教育和管理0郾 750 10郾 593 20郾 156 61郾 343 5原因因素琢12无视超载情况0郾 445 00郾 790 4-0郾 346 71郾 236 6结果因素琢13装载环节缺少监督0郾 638 90郾 859 7-0郾 221 31郾 499 0结果因素琢14缺乏安全教育培训0郾 641 91郾 078 3-0郾 437 31郾 721 1结果因素琢15安全意识薄弱0郾 583 41郾 151 5-0郾 569 81郾 736 6结果因素琢16车辆缺乏报警装置0郾 335 50郾 499 5-0郾 164 30郾 835 3结果因素琢17车辆性能衰退0郾 169 70郾 409 0-0郾 313 30郾 652 7结果因素琢18复杂道路条件0郾 040 70郾 000 00郾 093 70郾 093 7原因因素琢19夜间行驶0郾 031 20郾 000 00郾 081 40郾 081 4原因因素琢20违规指挥1郾 114 50郾 828 00郾 286 21郾 942 8原因因素琢21无视违规行为1郾 114 40郾 782 70郾 331 51郾 897 4原因因素琢22超速驾驶0郾 431 91郾 596 3-1郾 155 62郾 019 5结果因素琢23危险驾驶行为0郾 438 11郾 957 1-1郾 520 92郾 397 1结果因素琢24超载0郾 528 60郾 943 0-0郾 436 41郾 493 6结果因素94张键源等:詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬重特大交通事故致因分析方法研究图 4摇 中心度-原因度摇接原因是货车驾驶人驾驶严重超载的车辆在道路上超速行驶,车辆失控后刮碰大型客车,且大型客车驾驶人在行驶过程中未按规定降低车速,属于超速行驶。货车驾驶人的行为和过错是直接导致此次事故的主要原因,客车驾驶人的行为是直接导致此次事故的次要原因。而不良组织影响和不安全监督层级的因素是导致此次事故的间接原因。与现有研究相比,本研究在识别出致因因素的基础上进一步明确了因素之间的因果顺序,对各因素间的潜在影响作出了解释,有利于提出针对性的改善措施。综上,DTEL-HFACS 模型在重特大交通事故致因分析中具有较好的有效性和适用性,可为重特大交通事故的防控提供参考。2郾 4摇 重特大交通事故防控建议(1)针对驾驶人可定期开展安全驾驶教育,开发危险驾驶行为干预系统,构建覆盖驾驶技能培训危险驾驶行为矫正营运驾驶员监管的危险驾驶防控体系;(2)针对营运企业可不定期开展安全监督检查,监督营运企业将安全主体责任落实到位,形成企业安全文化,普及车载异常驾驶行为预警装置和车辆异常状态识别技术等,加强对营运车辆的动态监管;(3)改善低等级道路交通安全设施,针对长下坡路段增加减速设施,增加道路照明设施,针对车辆采用寿命长、射程远的氙气大灯。3摇 结论(1)基 于 HFACS 模 型 改 进 提 出 的 DTEL-HFACS 模型在重特大交通事故分析中适用性较好,能够较完整地搭建出事故分类框架,识别出事故致因因素,并判断各致因因素的关键程度,得出各因素之间的相互作用关系及因果顺序,探究导致重特大交通事故的深层次原因和事故形成机理;(2)选用临沧市“3 02冶重大道路交通事故进行实例分析,结合道路交通事故的特点识别出“3 02冶重大道路交通事故的致因因素共有 24 个,分析结果表明,工作流程监督不足、安全管理制度缺失、缺乏企业安全氛围等原因因素对其他因素影响较大,是导致交通事故的高效力因素,无视违规行为、超速驾驶、超载等结果因素与事故的发生直接相关,属于导致事故的直接因素;(3)文中侧重于对各致因因素间的相互影响和因果顺序进行分析,缺少对事故致因路径的分析,未来可基于事故成因分析进一步明确事故致因路径。参考文献1摇 公安部交通管理局.中华人民共和国道路交通事故统计年报(2019 年度)R.北京,2020.2摇 HAO W,KAMGA C,YANG X F,et al.Driver injury se鄄verity study for truck involved accidents at highway鄄railgrade crossings in the United StatesJ.TransportationResearch Part F:Traffic Psychology and Behaviour,2016,43:379-386.3摇 由冰玉,廉福绵,孟祥海.基于故障树贝叶斯网的山区高速公路事故成因分析J.交通信息与安全,2019,37(4):44-51.4摇 XU C C,BAO J,WANG C,et al.Association rule analysisof factors contributing to extraordinarily severe traffic cra鄄shes in ChinaJ.Journal of Safety Research,2018,67:65-75.5摇 XU C C,BAO J,LIU P,et al.Investigation of contributingfactors to extremely severe traffic crashes using survivaltheory J.International Journal of Injury Control andSafety Promotion,2018,25(2):141-153.6摇王志祥.货车重特大道路交通事故安全对策研究D.西安:长安大学,2018.7摇 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