張樹林，金會慶，曾濤，高巖，李宏海，李平凡,劉應吉，趙菁,4, 殷毓瀟,4,袁偉

(1.國家車輛駕駛安全工程技術(shù)研究中心，合肥 230088；2.安徽三聯(lián)學院交通安全應用技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，合肥 230601；3.安徽三聯(lián)事故預防研究所，合肥 230088；4.安徽三聯(lián)交通應用技術(shù)股份有限公司，合肥 230081；5.廣東省公安廳交通警察管理局，廣州 510440；6.公安部交通管理科研所，江蘇無錫 214151；7.國家交通管理工程技術(shù)研究中心，江蘇無錫 214151；8.交通運輸部公路科學研究所，北京 100008；9.國家智能交通系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100008； 10.長安大學，西安，710064)

1 引言

我國是全球道路交通事故最嚴重的國家之一，尤其是一次死亡10人以上的重特大交通事故，造成了觸目驚心的人員傷亡及經(jīng)濟損失，嚴重威脅著國民經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定和人民生命財產(chǎn)安全。長期以來，由于交通事故發(fā)生機理的復雜性與事故致因的不確定性以及認知手段的缺乏，極大地影響著我國重特大道路交通事故的防治能力。因此，明確重特大道路交通事故發(fā)生機理和致因，構(gòu)建其風險模型，評估事故風險大小，對控制道路交通事故，尤其是重特大交通事故的發(fā)生具有重大的戰(zhàn)略意義和深遠的社會意義。

根據(jù)“海因里希事故法則”，事故傷害存在一定比例，死亡或重傷、輕傷或故障、無傷害事故三者之間的比例為1：29：300[1]，意思是每發(fā)生330起意外事故，會有1起事故導致人員重傷或死亡，29起造成人員輕傷，300起事故沒有產(chǎn)生人員傷害。這個法則從側(cè)面說明，同一項活動中，無數(shù)次意外事件必然導致重大傷亡事故發(fā)生。數(shù)以萬計的道路交通事故也必然會導致重特大交通事故的發(fā)生。

海因里希提出的事故因果連鎖論認為，盡管傷害可能在某瞬間突然發(fā)生，但傷亡事故的發(fā)生不是一個孤立事件，它是一系列事件相繼作用的結(jié)果。同樣，重特大交通事故的發(fā)生并不僅僅是某個單一因素造成的，而是由多個影響因素之間相互影響、相互耦合造成的[2]。通常情況下，重特大交通事故的影響因素主要包括人的因素、車輛因素、道路環(huán)境因素[3]，在重特大交通事故內(nèi)在系統(tǒng)中，各因素之間都有可能存在著交叉耦合的現(xiàn)象。

國內(nèi)外眾多學者曾經(jīng)對道路交通安全風險度量進行研究探討，試圖揭示道路交通事故風險因子耦合機理及其耦合作用大小。本文在道路交通事故致因分析的基礎上，擬構(gòu)建重特大交通事故人-車-路風險耦合模型，探討交通事故風險因子的動力學演化規(guī)律及其耦合權(quán)重，旨在為精準防控重特大交通事故的危險源提供理論指導。

2 重特大交通事故風險因子耦合作用分析

耦合是指兩個或兩個以上事物之間存在的相互作用和相互影響，這種作用和影響不是單向的，而是相互的。從系統(tǒng)風險結(jié)構(gòu)角度分析，重特大交通事故是由多個風險因素發(fā)生耦合作用所致，早期事故致因研究大多側(cè)重于交通事故的單因素分析，而僅僅局限于單個致因因素的分析難以闡明重特大交通事故的發(fā)生機理[4]。開展多因素相互作用研究，有利于全面認識重特大交通事故風險耦合作用機制及風險動態(tài)變化。本文將重特大交通事故致因系統(tǒng)分為人、車、路三個子系統(tǒng)，依據(jù)參與事故風險耦合子系統(tǒng)的因素屬性，將重特大交通事故風險耦合劃分為子系統(tǒng)內(nèi)因素耦合與子系統(tǒng)間因素耦合，以此來剖析重特大交通事故各因素之間的關(guān)聯(lián)復雜度。

2.1 重特大交通事故風險子系統(tǒng)內(nèi)因素耦合關(guān)系分析

交通事故防控是一項復雜的系統(tǒng)工程[5]，且涉及人、車、路等多個子系統(tǒng)，這些單獨的子系統(tǒng)均具有一定的獨立性。重特大交通事故子系統(tǒng)內(nèi)因素風險耦合是指同一子系統(tǒng)內(nèi)的不同影響因素之間發(fā)生的風險耦合作用。所以，當某個駕駛?cè)嘶蚰齿v車在某個環(huán)節(jié)發(fā)生子系統(tǒng)內(nèi)因素之間風險耦合，均可能引發(fā)交通事故。現(xiàn)以“人”(主要指駕駛?cè)?為例，進行子系統(tǒng)內(nèi)風險耦合關(guān)系分析。

依據(jù)交通事故致因描述性研究，“駕駛?cè)恕弊酉到y(tǒng)的主要風險因素包括五個：駕駛?cè)说纳硪蛩豙6]、心理因素[7]、安全意識[8]、駕駛技能[9]和駕駛行為[10]。駕駛?cè)说纳硪蛩刂饕婕吧眢w狀況指標，如體溫、血壓、聽力、睡眠、酒精含量等，疾病、睡眠不足、宿醉等身體不適都是生理因素風險；心理因素主要涉及心理狀況指標[11]，如安全態(tài)度、危險感知、性格特征等，極端情緒、異常態(tài)度、異常心理壓力等都是心理因素風險；駕駛?cè)说陌踩庾R是指其態(tài)度和認知對其在交通活動中行為的規(guī)范意識，這種意識的形成有可能是先天具備的，也可以是通過后天進行培養(yǎng)和提升，并在人的成長過程中不斷積累的，法規(guī)觀念淡薄、交通規(guī)則麻木等都是安全意識風險；駕駛技能是指駕駛?cè)隧樌瓿捎梢幌盗泻唵蝿幼鹘M成的連貫的能實現(xiàn)移動車輛功能的能力，安全駕駛能力測評可以反映駕駛技能水平大小，技術(shù)生疏、車輛控制能力低下、動作協(xié)調(diào)性差、應急反應與處置能力弱等都是駕駛能力的風險。駕駛行為的風險來自不良駕駛行為，不良駕駛行為是指駕駛?cè)藢嶋H完成的動作偏離安全駕駛規(guī)范的標準操作導致發(fā)生事故概率較大的駕駛活動，是道路交通事故人的因素中最突出的致因風險，根據(jù)不良駕駛行為的聚類分析發(fā)現(xiàn)其可分為故意違法類、過失類、陋習類三大類不良駕駛行為[11]。

人的因素風險因子同質(zhì)耦合途徑主要包括：生理因素-心理因素-不良駕駛行為；心理因素-生理因素-不良駕駛行為；生理因素-心理因素-安全意識-駕駛技能-不良駕駛行為，等。例如，駕駛?cè)说男睦硭刭|(zhì)低可能會削弱其安全意識，導致駕駛過程中安全意識薄弱，出現(xiàn)故意違法等不良駕駛行為，從而不能準確辨識和避免一些常見的危險源；而安全意識淡薄常常伴隨僥幸駕駛，日久容易形成陋習類不良駕駛行為，影響駕駛?cè)笋{駛能力的提升，安全意識與駕駛技能二者發(fā)生耦合作用；駕駛?cè)说纳砗托睦硪蛩叵嗷ビ绊?，極易引發(fā)交通事故的發(fā)生，表現(xiàn)為當駕駛?cè)说纳頎顩r欠佳時，駕駛過程中容易分心，注意力不集中，或產(chǎn)生初級疲勞等，導致心理機能減弱，減弱到一定程度容易滋生某種不良駕駛行為；同樣，當駕駛?cè)诵睦頎顩r欠佳時，影響其大腦中樞神經(jīng)反應與決策能力，且在生理狀態(tài)中表現(xiàn)為視力、聽力、體力等不同程度影響，從而產(chǎn)生倦怠等消極情緒，誘發(fā)某種不良駕駛行為。諸如此類的風險耦合作用在駕駛過程中隨時隨地發(fā)生。

2.2 重特大交通事故風險子系統(tǒng)間因素耦合關(guān)系分析

重特大交通事故風險子系統(tǒng)間因素耦合是指道路交通系統(tǒng)中不同子系統(tǒng)之間發(fā)生的風險耦合作用[12]，主要包括：人-車風險耦合、人-路風險耦合、車-路風險耦合和人-車-路風險耦合，共四種風險耦合形式。道路交通系統(tǒng)中不同子系統(tǒng)首先突破自身的安全閾值，再經(jīng)過事故鏈條的傳導，就會發(fā)生不同子系統(tǒng)間的風險耦合。

人-車因素子系統(tǒng)間風險耦合鏈條主要包括：心理因素-駕駛技能-車輛故障-車的不安全要素；車輛設計缺陷-心理因素-人的不良駕駛行為；車輛設計缺陷-心理因素-駕駛技能-人的不良駕駛行為，等。以人-車風險耦合作用為例，人的不良駕駛行為可能會導致車輛風險產(chǎn)生，車自身的不安全狀態(tài)同樣也會影響到人因風險閾值。人的行為對車的影響主要是指人的不良駕駛行為，例如駕駛?cè)说鸟{駛技能低下或技術(shù)生疏，導致加速踏板與制動踏板誤用，影響車輛的行駛狀態(tài)，從而引發(fā)事故。同樣，由于車輛自身的機械故障或者輪胎磨損爆胎，突發(fā)事件刺激容易誘發(fā)過失駕駛，導致人的不良駕駛行為產(chǎn)生[13]。人- 路風險耦合同樣如此。

3 重特大交通事故人-車-路風險耦合模型建立

自然界的本質(zhì)就是非線性的[14]，對于重特大交通事故來說，其風險系統(tǒng)由人因風險子系統(tǒng)、車輛風險子系統(tǒng)和道路風險子系統(tǒng)構(gòu)成，影響因素眾多，結(jié)構(gòu)繁雜，相互交織，是極其復雜的系統(tǒng)，并非單一的線性函數(shù)關(guān)系所能闡述，因此利用非線性動力學原理可以建立交通事故風險動態(tài)耦合模型，以便進一步評估重特大交通事故風險因子之間耦合作用大小。建模步驟如下：

3.1 重特大交通事故風險指標體系

正確有效的選取交通事故風險因子指標，對于我們能夠準確計算子系統(tǒng)之間的耦合度有著密不可分的關(guān)系，本文通過文獻借閱法和實地考察法，結(jié)合地方政府法律法規(guī)、規(guī)章制度和專家意見，最后確立了包含人、車、路、管理四個一級指標和19個二級指標來構(gòu)建影響重特大交通事故風險因子指標體系。

3.2 子系統(tǒng)綜合風險值計算

具體步驟如下：

1)確定評價對象的因素論域

P={P1，P2，P3，P4}={人的因素，車的因素，道路因素，管理因素}；

P1={C1，C2，C3，C4，C5}={生理因素，心理因素，安全意識，駕駛技能，駕駛行為}；

P2={C6，C7，C8，C9，C10}={制動故障，轉(zhuǎn)向故障，輪胎磨損，機械故障，行駛狀態(tài)}；

P3={C11，C12，C13，C14，C15}={惡劣氣象，交通流，道路事件，安全設施，道路設計}；

P4={C16，C17，C18，C19}={法律法規(guī)，執(zhí)法技術(shù)，監(jiān)督機制，管理組織}；

2)確定評語等級論域

V={V1，V2，V3，V4，V5}={非常嚴重，嚴重，比較嚴重，一般嚴重，輕微嚴重}，并進行賦值如表1。

表1 風險評價定量分級標準

3)建立模糊關(guān)系矩陣

確定從單因素來看被評價事物對等級模糊子集的隸屬度，得到模糊關(guān)系矩陣A。

矩陣A中第i行第j列元素aij，表示某個被評事物從因素Ci來看對Vj等級模糊子集的隸屬度，隸屬度由專家打分法確定。

4)合成模糊綜合評價結(jié)果向量

模糊綜合評價結(jié)果向量Q由評價因素的權(quán)向量P與模糊關(guān)系矩陣A用權(quán)平均模糊合成算法合成得到。

5)子系統(tǒng)風險值計算

(1)

子系統(tǒng)的風險值Vi由代表Pi評價因素的結(jié)果向量Qi與風險評價定量分級標準Ki相乘加權(quán)得到。

3.3 人-車-路風險耦合模型構(gòu)建

基于重特大交通事故影響因素之間的特點是非線性和耦合性，因此首先利用非線性動力學的演化原理構(gòu)建兩個子系統(tǒng)之間的演化方程，通過研究復合系統(tǒng)的演化速度V的變化，能有效的表現(xiàn)出重特大交通事故風險子系統(tǒng)之間的耦合作用大小。在式(2)，P、Q代表XP和XQ兩個子系統(tǒng)的演化狀態(tài)，而VP與VQ則代表兩個子系統(tǒng)的演化速度，VP與VQ之間的函數(shù)V=f(VP，VQ)則構(gòu)成了整個復合系統(tǒng)的演化速度V。

(2)

利用VP與VQ和兩個子系統(tǒng)演化速度的夾角來表示重特大交通事故風險耦合作用值，二者的夾角用反正切函數(shù)表示，如式(3)

α=arctg(VP/VQ)

(3)

α的值域為(-π/2，π/2)，區(qū)分重特大交通事故風險耦合作用強度的大小依據(jù)的就是不同的取值區(qū)間。當α∈(-π/2，0)時，耦合程度較弱；當α∈(0,1)時，耦合程度為中度耦合；當α∈(1，π/2)時，耦合程度為強度耦合。

4 結(jié)論

本文只是重特大交通事故致因機理理論探討，實證分析量化研究有今后進一步深入，重特大交通事故風險系統(tǒng)的各系統(tǒng)及內(nèi)部各要素之間存在耦合作用，直接影響事故產(chǎn)生的概率和風險值。構(gòu)建重特大交通事故人-車-路風險耦合模型，為度量耦合作用的大小提供有效方法，從而使交通事故因果鏈能夠被準確阻斷，科學指導防控重特大交通事故的發(fā)生。