韓明霖 郭鍵 杜典初

摘? 要：高速公路行駛車輛爆胎、側(cè)翻，駕駛?cè)似隈{駛、超速行駛等致災(zāi)因素引起的事故災(zāi)害頻發(fā)，為保障高速公路安全駕駛和正常運(yùn)營(yíng)，對(duì)高速公路關(guān)鍵事故關(guān)鍵影響因素進(jìn)行研究具有重大意義。高速公路事故致災(zāi)因素具有定性演化機(jī)理，基于此運(yùn)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，對(duì)造成高速公路事故的人為因素、車輛因素、道路因素、環(huán)境因素、管理因素的各事故致災(zāi)因素及鏈?zhǔn)窖莼?guī)律展開研究，分析高速公路典型事故案例的成災(zāi)機(jī)理，構(gòu)建單一致災(zāi)因素鏈，以此為基礎(chǔ)擴(kuò)展事故數(shù)據(jù)基數(shù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)建模構(gòu)建高速公路事故致災(zāi)因素復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，并通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)程度平均值、網(wǎng)絡(luò)特征向量中心度評(píng)價(jià)兩個(gè)指標(biāo)綜合分析網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重要度。結(jié)合致災(zāi)因素節(jié)點(diǎn)概率，總結(jié)高速公路關(guān)鍵事故致災(zāi)因素鏈。結(jié)果表明：在高速公路事故致災(zāi)因素網(wǎng)絡(luò)中爆胎、疲勞駕駛、超速行駛是造成事故發(fā)生的高熱度致災(zāi)因素。研究成果為高速公路事故鏈預(yù)防和管理作出決策支持。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò);影響因素;演化規(guī)律;公路事故

Study on disaster causing form of Expressway major accidents based on complex network

GUO Jian HAN Minglin^*Du Dianchu

（School of civil engineering and architecture;Wuhan University of light industry;Wuhan430023）

Abstract：In order to ensure safe driving and normal operation of expressways，it is of great significance to study the key influencing factors of key accidents on expressways. The disaster causing factors of Expressway accidents have qualitative evolution mechanism. Based on this，this paper uses complex network theory to study the disaster causing factors and chain evolution law of human factors，vehicle factors，road factors，environmental factors and management factors，analyzes the disaster mechanism of typical Expressway accident cases，and constructs a single disaster causing factor chain Based on the expansion of accident data base，the complex network model of disaster causing factors of Expressway accidents is constructed by data modeling，and the importance of network nodes is comprehensively analyzed through the average degree of network nodes and centrality evaluation of network feature vector. Combined with the node probability of disaster causing factors，the disaster causing factors chain of highway key accidents is summarized. The results show that tire burst，fatigue driving and speeding are the high heat disaster causing factors. The research results provide decision support for Expressway accident chain prevention and management.

Keywords：Complex network;Influencing factors;Evolution law;Highway accident

1引言

高速公路具有行車速度快、資金回收率高、直達(dá)靈活性強(qiáng)、運(yùn)輸效率高的優(yōu)勢(shì)。其特點(diǎn)是道路全面封閉、限速高。高速公路的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)涉及到國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的各個(gè)方面，是衡量國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一，因此高速公路一直以來是道路安全防控工作的重中之重。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)每年交通事故約20萬余起，其中高速公路事故6萬余起，造成的經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民經(jīng)濟(jì)損耗的比例較為嚴(yán)峻，國(guó)家發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)依賴于高速公路的發(fā)展。隨著國(guó)家對(duì)高速公路的重視度越來越高，其道路里程不斷延伸、道路用途不斷廣泛（2018年我國(guó)高速公路總里程達(dá)到14.26萬公里，每年有將近5%的增幅^[1]）、車流量的不斷增加，導(dǎo)致交通安全問題顯著，出現(xiàn)高速公路管理失衡的跡象。2002年我國(guó)交通事故發(fā)生率達(dá)到峰值，事故總數(shù)77萬起，造成約11萬人死亡。據(jù)我國(guó)高速公路數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年高速公路事故平均每0.6起就有1人死亡，事故死亡率是普通城市道路的5倍^[2]。因此，針對(duì)高速公路重大事故關(guān)鍵影響因素分析，揭示事故發(fā)生的主要原因、次要原因在事故發(fā)展環(huán)節(jié)中的作用以及影響力，為高速公路事故的管理與防范提供數(shù)據(jù)支持，對(duì)全面提高我國(guó)高速公路的安全性和綜合防范能力具有重大意義。

根據(jù)事故鏈演化模式其獨(dú)特的復(fù)雜關(guān)系與意義，一般采用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型^[3]或事故樹模型^[4]的方法。國(guó)內(nèi)呂文紅提出一種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的事故鏈模型建模方法。通過研究，事故間的因素系統(tǒng)具有，交叉、共用、同時(shí)等特定復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)關(guān)系。各因素間的激發(fā)作用而形成的事故稱為多米諾現(xiàn)象^[5]。以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立的事故因素模型相較于事故樹模型，更有利于研究事故關(guān)鍵影響因素的復(fù)雜性，關(guān)聯(lián)性。且基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的因素分析的相關(guān)研究較少，因此基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的高速公路事故關(guān)鍵影響因素分析更具有研究?jī)r(jià)值?；诖耍罁?jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，結(jié)合高速公路事故的成因因素，構(gòu)建高速公路事故影響因素鏈復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，分析模型中的因素節(jié)點(diǎn)，得到關(guān)鍵致因因素，用于針對(duì)性的加強(qiáng)高速公路管理與防范工作中對(duì)關(guān)鍵致災(zāi)因素的控制。

2高速公路重大事故演化鏈模型

2.1高速公路重大事故的關(guān)鍵致災(zāi)因素?cái)?shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)采集于《交通事故據(jù)年報(bào)》公開部分，從2010至2018年我國(guó)高速公路重大交通事故公布案例。在分析2010年8月10日案例的基礎(chǔ)上，同搜集得來的數(shù)據(jù)延伸至高速公路重大事故，從而建立事故系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中共選取26個(gè)節(jié)點(diǎn)，即26個(gè)事故。具體各事故節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)如圖3。按照事故因素進(jìn)行整理（人、車、路、環(huán)境、管理）各事故因素細(xì)分：1）人為因素：疲勞駕駛、超速行駛、操作不當(dāng)、逆向行駛、違法裝載、判斷失誤、情緒過失、其他。2）車輛因素：制動(dòng)異常、剎車失靈、爆胎、刮擦、翻車、車輛側(cè)翻、其他。3）道路因素：路面不平整、塌陷、道路施工、信號(hào)指示、路面障礙、其他。4）環(huán)境因素：雨雪天氣、可見度低、臺(tái)風(fēng)、燈光、其他車輛干擾、其他。5）管理因素：管理不當(dāng)^[6]。事故編碼采用事故發(fā)生時(shí)間（20100925），人為因素代碼A、車輛因素代碼B、道路因素代碼C、環(huán)境因素代碼D、管理因素代碼E。具體各事故致災(zāi)因素分層如表1所示。

2.2重大事故案例的挖掘

2017年8月10日，駕駛?cè)笋T某駕駛河南省洛陽(yáng)市交通運(yùn)輸集團(tuán)有限公司的大型客車，于23時(shí)30分在陜西省安康市境內(nèi)京昆高速公路秦嶺1號(hào)隧道南口1164公里，827米外正面沖撞隧道間口端墻，造成36人死亡、13人受傷。

事故分析：

直接原因：超速行駛。在行駛到1號(hào)隧道口時(shí)，客車時(shí)速違反了高速公路規(guī)定的時(shí)速范圍要求，（事故發(fā)生時(shí)時(shí)速在80公里/小時(shí)-86公里/小時(shí)，而事發(fā)路段限速60公里/小時(shí)）超過限定時(shí)速的33%到43%。

疲勞駕駛。據(jù)調(diào)查，駕駛員從8月9日至8月10日事故發(fā)生期間沒有落地休息，事故發(fā)生前已連續(xù)駕駛超過2小時(shí)，加上長(zhǎng)期跟車執(zhí)行出車任務(wù)的不良作息導(dǎo)致休息不足，在發(fā)生事故時(shí)已處于嚴(yán)重的疲勞狀態(tài)，且在事故發(fā)生時(shí)未采取任何轉(zhuǎn)向、制動(dòng)的補(bǔ)救安全措施，可見其狀態(tài)疲勞。（已排除駕駛?cè)松眢w疾病、毒駕、酒駕、車輛故障、其它車輛影響等因素）。

間接原因：車輛因素?？蛙囋O(shè)計(jì)不合理，駕駛?cè)怂{駛的客車在車輛出廠強(qiáng)度試驗(yàn)中驗(yàn)證：事故中承受拉力超過7000牛頓，等效為50公里/小時(shí)車速時(shí)，座椅會(huì)整體脫落^[7]。而在事故中除最后一排座椅外其余座椅全部疊加在一起，使得乘客被擠壓在前排與后排座椅的中間過道處。

道路因素。事故現(xiàn)場(chǎng)的加速車道與貨車道之間分界線20厘米，按規(guī)定要求加速車道與貨車道之間分界線約40厘米。

環(huán)境因素：夜晚高速公路路面視線不良，該事故路面發(fā)生事故當(dāng)晚的橋梁右側(cè)路燈沒有開啟，導(dǎo)致駕駛?cè)笋{駛貨車行駛到隧道端口時(shí)由于視線不良，影響了駕駛?cè)藢?duì)于客車兩側(cè)車距的判斷而引發(fā)了車禍。

管理因素：

首先，駕駛?cè)怂诘暮幽鲜÷尻?yáng)交通運(yùn)輸有限公司，沒有合理安排和監(jiān)督客車駕駛?cè)说男菹r(shí)間，車輛跟班替換機(jī)制合理、車輛的動(dòng)態(tài)監(jiān)控管理不合格。其次，洛陽(yáng)市交通管理部門對(duì)于運(yùn)輸公司的監(jiān)管不到位，導(dǎo)致交通運(yùn)輸公司出現(xiàn)錯(cuò)誤安排情況。

2.3高速公路重大事故案例成因鏈演化機(jī)理

通過上文實(shí)際案例的介紹與分析，其事故的發(fā)生因素我們可大致總結(jié)為：人、車、路、環(huán)境、管理5個(gè)因素，各個(gè)因素聚集在一起導(dǎo)致事故的發(fā)生，同時(shí)各因素之間不僅有單向作用也存在多向影響。從單向來講，人為因素中的疲勞駕駛及超速行駛是直接導(dǎo)致事故發(fā)生的主要因素，即人為因素單方面導(dǎo)致事故產(chǎn)生。負(fù)主要責(zé)任的駕駛?cè)耸侵苯訉?dǎo)致事故發(fā)生的根本原因。

從多向來說，由于交通管理局的監(jiān)管不到位導(dǎo)致運(yùn)輸集團(tuán)對(duì)于下屬駕駛?cè)藛T管理不當(dāng)從而引起駕駛?cè)藛T的疲勞駕駛、超速行駛。且隧道端墻外的右側(cè)5個(gè)路燈在事故發(fā)生前沒有開啟，導(dǎo)致高速公路路面視線不良，影響駕駛?cè)藛T的判斷。

在事故發(fā)生后首先從駕駛?cè)说慕嵌确治鍪录颍诜治鋈藶樵驎r(shí)我們察覺到運(yùn)輸公司的過錯(cuò)從而進(jìn)一步追責(zé)到交通運(yùn)輸部門。因此，一個(gè)事故的發(fā)生是受多方面影響的，但是所有的影響會(huì)通過一個(gè)傳輸點(diǎn)匯集，而這個(gè)傳輸點(diǎn)綜合所有間接原因發(fā)生的概率，產(chǎn)生與這個(gè)匯集點(diǎn)本身影響力同等大小或者更大的影響力，而影響力的大小決定最后結(jié)果的程度。上述案件中這個(gè)傳輸點(diǎn)是人為因素，而無論是管理因素、環(huán)境因素、還是道路因素，發(fā)生的概率最后都聚集于人為因素，這使其本身不滿足的影響條件在多重作用下凝聚，達(dá)到了滿足這個(gè)事故發(fā)生所需要的影響力。具體表現(xiàn)形式如圖2所示。

綜合事故發(fā)生的單向性與多向性時(shí)發(fā)現(xiàn)，各因素在間接影響結(jié)果的同時(shí)又直接影響結(jié)果的發(fā)生。為進(jìn)行后續(xù)研究中的數(shù)據(jù)收集整理（收集事故因素從人、車、路、環(huán)境、管理5個(gè)方面進(jìn)行收集分類）、形成事故鏈（各因素之間的鏈接關(guān)系）、生成Gephi熱點(diǎn)圖奠定基礎(chǔ)。

3基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的成因重要性分析

3.1重大事故的致災(zāi)因素網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)圖重要度分析

3.1.1網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)程度平均值探測(cè)[8]

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基金項(xiàng)目：武漢輕工大學(xué)校立大學(xué)生科研項(xiàng)目

作者簡(jiǎn)介：韓明霖，男，2000年7月出生，河南省焦作市，漢，學(xué)生，研究方向：公路事故研究。