交通工程施工安全管理理論與方法簡述

劉繼龍（城固縣農(nóng)村公路管理局 陜西 漢中 210024）

王劍楠（蘇交科集團(tuán)（甘肅）交通規(guī)劃設(shè)計有限公司 甘肅 蘭州 730010）

0 引言

交通工程建設(shè)對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了至關(guān)重要的推動作用，而同時交通工程的施工也存在著持續(xù)時間長，施工安全誘因多樣化以及流動性大等特點。在大規(guī)模的交通工程建設(shè)中施工安全成為了重中之重，稍有不慎便有可能帶來人員的傷亡以及財產(chǎn)的損失。因為采用科學(xué)有效的方法對交通工程施工安全進(jìn)行管理和控制也成為了近年來研究的重點和熱點。

針對交通工程施工安全管理國內(nèi)外有大量學(xué)者進(jìn)行了深入的研究：朱勁林[1]基于我國交通工程的建設(shè)現(xiàn)狀提出了加強(qiáng)施工安全管理的有效措施。魏發(fā)達(dá)[2]從監(jiān)管體系的角度出發(fā)，對交通工程施工安全管理體系的建設(shè)進(jìn)行了研究。楊樹才[3]、汪良旗[3]、王乾坤[4]則針對城市軌道交通工程的施工安全進(jìn)行了風(fēng)險管理研究以及信息化管理的實踐。單琳[4]以港珠澳大橋為依托工程對跨海橋梁的施工安全管理特點進(jìn)行了分析。吳守榮等[5]則將BIM技術(shù)與施工安全管理相結(jié)合，以上海軌道9號線為依托工程，實現(xiàn)了對施工安全的精細(xì)化和信息化管理。連小虎[6]、溫倫平[7]則對交通工程施工以及監(jiān)控兩個不同方向上對于施工安全的空置方法進(jìn)行了闡述。

根據(jù)交通工程建設(shè)的特點，通過對既有的施工安全管理的研究成果進(jìn)行歸納和總結(jié)，對目前能夠較好的適用于交通工程施工安全管理的理論體系進(jìn)行了分析，同時還對施工安全的管理方法進(jìn)行了闡述，為提高交通工程施工安全管理水平，降低交通施工施工事故的發(fā)生率提供了可靠的參照和有益的保障。

1 交通工程施工安全管理理論

為了能夠?qū)煌üこ淌┕ぐ踩L(fēng)險進(jìn)行有效的控制，首先必須對可能引起施工安全的成因進(jìn)行分析。針對不同類型的施工安全事故要對其偶然性因素和必然性因素進(jìn)行識別，才能有效的提高施工安全管理水平。因此對于交通工程施工安全，應(yīng)首先深入分析其安全事故成因，盡早發(fā)現(xiàn)、識別并消除引起施工安全事故的必然原因，對于偶然因素則應(yīng)做到控制和預(yù)防為主，將發(fā)生施工安全事故的概率降低最低。既有研究中適用于交通工程施工安全的管理理論主要有如Heinrich事故致因理論、Surry失誤理論和軌跡交叉理論。

1.1 Heinrich事故致因理論

Heinrich事故致因理論最早由美國工程師Heinrich在20世紀(jì)30年代提出，其認(rèn)為導(dǎo)致事故發(fā)生的因素之間存在因果關(guān)系，并且主要由遺傳及社會環(huán)境（M）、人的缺點（P）、人的不安全行為或物的不安全狀態(tài)（H）、事故（D）、傷害（A）5種因素構(gòu)成，一旦其中的一個因素失控，那么其他因素也會隨之受到影響，最終導(dǎo)致事故的產(chǎn)生。這種因素之間的連鎖效應(yīng)關(guān)系類似于多米諾骨牌，因此該事故致因理論也稱之為多米諾骨牌理論。Heinrich事故致因理論也是最早提出并且影響最為深遠(yuǎn)的理論。

Heinrich事故致因理論還認(rèn)為在上述5種因素中，人的不安全行為或物的不安全狀態(tài)（H）是能夠控制交通工程施工安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，即大部分的施工安全事故的起因首先來源于該因素的失控，進(jìn)而產(chǎn)生連鎖效應(yīng)影響其他因素，最后導(dǎo)致了事故的產(chǎn)生。因此在施工安全控制中重點加強(qiáng)對于該因素的控制即可阻斷因素依次傳遞的連鎖效應(yīng)，施工安全事故也會因此而得到遏止。

Heinrich理論在交通工程施工過程中也得到了廣泛的應(yīng)用，比如在現(xiàn)場開始施工之前應(yīng)保證參與施工的人員具有良好的工作狀態(tài)和技能水平以及相應(yīng)的安全防范意識以降低人的不安全行為發(fā)生的概率，同時還應(yīng)對施工機(jī)械和工具、施工對象以及施工材料進(jìn)行檢車以杜絕物的不安全狀態(tài)。

Heinrich理論的最早提出了人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)的概念，這一理論從產(chǎn)生伊始就被廣泛應(yīng)用于安全生產(chǎn)工作之中，被奉為安全生產(chǎn)的經(jīng)典理論，對后來的安全生產(chǎn)產(chǎn)生了巨大而深遠(yuǎn)的影響。但該理論也存在局限之處：其把人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)的產(chǎn)生原因完全歸因于人的缺點也使得本理論仍有待進(jìn)一步完善。

1.2Surry失誤理論

Surry失誤理論將安全事故的發(fā)生分為了兩個階段：事故風(fēng)險的產(chǎn)生階段和事故的釋放階段。在第一階段施工風(fēng)險已經(jīng)產(chǎn)生之后，可以采用人為干預(yù)的手段消除施工的風(fēng)險因素，進(jìn)而抑制第二階段事故的發(fā)生。在第二階段中雖然面臨著已經(jīng)顯現(xiàn)出來的危險，但同樣可以采用人為干預(yù)的手段來避免事故的釋放，降低甚是消除事故帶來的損失。反之，在上述兩個環(huán)節(jié)中只要任何一個環(huán)節(jié)出錯，就會導(dǎo)致事故風(fēng)險失控引起的事故產(chǎn)生。Surry模型示意見圖1。

圖1 Surry事故模型圖

由圖1可得Surry理論每一階段都包含了感覺、認(rèn)識以及相應(yīng)三個層面，共計6個問題。在每一階段的6個問題中，前2個問題與人的直觀

感受有關(guān)，中間3個問題則與事故安全涉及人員的安全風(fēng)險意識相關(guān)，最后1個問題則涉及到了相關(guān)人員對于安全事故的判斷能力。這6個問題包含了人在面對安全事故的風(fēng)險以及安全事故發(fā)展時的一系列行為，而對于安全的事故的管理則應(yīng)針對這一系列行為采取有針對性的措施。

對于交通施工安全來說Surry失誤理論不僅對事故風(fēng)險的產(chǎn)生、事故的釋放進(jìn)行了全過程的分析，還為事故的預(yù)防提供了良好的思路。但該理論也有其不足的地方：過于強(qiáng)調(diào)了人在安全事故中的因素，而忽略了對其他因素的考慮。該理論適用于風(fēng)險因素產(chǎn)生時間較早，而導(dǎo)致事故產(chǎn)生的時間較晚的情況，即當(dāng)存在充分的事故反應(yīng)時間時，Surry理論較為適用。

1.3 軌跡交叉理論

軌跡交叉理論模型示意見圖2所示，其涵蓋了基礎(chǔ)原因、間接原因、直接原因和事故經(jīng)過4大方面。

圖2 軌跡交叉理論模型圖

軌跡交叉理論可表征絕大多數(shù)的事故發(fā)生過程。在交通工程施工過程中，只有極少的安全事故是由于人的不安全行為或物的不安全狀態(tài)等單一因素引起的，多數(shù)情況下是由人的原因和物的原因共同作用導(dǎo)致的，并且這兩者之間具有互為因果，相互制約相互促進(jìn)的特性。因此該理論具有廣泛的適用范圍。

從事故發(fā)展運動的角度，描述事故致因因素導(dǎo)致事故的運動軌跡，具體包括人的因素運動軌跡和物的因素運動軌跡，可以用表1表示。

在交通工程施工過程中，人的因素運動軌跡由A向E進(jìn)行，而物的因素運動軌跡同樣按照由a向e的方向進(jìn)行。人和物的因素運動軌跡在各個可能交匯的區(qū)域就是安全事故可能發(fā)生的區(qū)域。軌跡交叉理論的關(guān)鍵在于切斷因素的運動軌跡，從而阻止事故的發(fā)生。

表1 人和物的因素軌跡

比如可采用性能可靠、操作簡便的施工機(jī)械和施工設(shè)備，完善施工現(xiàn)場的安全保障系統(tǒng)以及提高現(xiàn)場的自動化水平。這樣一來及時施工人員偶有操作不當(dāng)或其他可能存在安全隱患的行為，形成由A至E的因素運動軌跡，也會由于物的因素運動軌跡a至e的中間的環(huán)節(jié)被切斷而阻止了施工安全事故的發(fā)生。

2 交通工程施工安全管理方法

2.1 回歸分析法

在實際的交通工程施工中，引起施工安全原因與發(fā)生安全事故之間的關(guān)系通常是非確定性的，但二者之間存在一定的概率關(guān)系，采用回歸分析的方法則可對這種概率關(guān)系進(jìn)行研究。著重對多于一個自變量的多元線性回歸分析進(jìn)行闡述。

對于有m個施工安全影響因素的情況，X1，···Xm分別代表這m個因素，Y代表施工安全事故發(fā)生的概率，可采用（1）式來建立它們之間的相關(guān)關(guān)系：

其中β1，···βm為分別對應(yīng)m個施工安全影響因素的回歸系數(shù)，α其他因素對安全事故的影響，ε為隨機(jī)誤差。式（1）建立后，可對其擬合精度進(jìn)行檢驗，其中F檢驗法可按下式進(jìn)行計算：

采用回歸分析法具有操作簡便，便于實際工程應(yīng)用的特點，適用于施工安全影響因素較少的情況。但該方法的局限性在于選則如何類型的相關(guān)關(guān)系模型以及精度檢驗方法具有較大的離散性，需要針對不同情況具體分析，不利于該方法的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

2.2WBS-RBS與AHP結(jié)合法

WBS和SBS分別指作業(yè)分解結(jié)構(gòu)和風(fēng)險分解結(jié)構(gòu)，二者相互交叉結(jié)合形成WBS-RBS矩陣，再根據(jù)該矩陣內(nèi)元素來對施工安全風(fēng)險進(jìn)行管理。在WBS-RBS矩陣的基礎(chǔ)上，還和進(jìn)一步采用層次分析法（AHP）來確定矩陣內(nèi)各個風(fēng)險元素的權(quán)重，再綜合確定交通工程施工項目的綜合風(fēng)險程度。因此采用作業(yè)分解結(jié)構(gòu)和風(fēng)險分解結(jié)構(gòu)組合矩陣結(jié)合層次分析法來進(jìn)行交通工程施工安全風(fēng)險辨識的方法是一種既能體現(xiàn)出項目總體施工安全風(fēng)險，又能兼顧施工安全風(fēng)險細(xì)節(jié)的分析方法。

2.3BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠模擬大腦的基本特性，具有學(xué)習(xí)、聯(lián)想、適用等特點，同時抗干擾能力較強(qiáng)。在交通工程施工安全管理中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以用來對安全事故的概率進(jìn)行分析，對工程風(fēng)險系數(shù)進(jìn)行計算，為施工安全管理提供依據(jù)。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有具有高度非線性關(guān)系的映射能力，其網(wǎng)絡(luò)模型包含3層結(jié)構(gòu)：輸入層、隱含層和輸出層，其中隱含層又可再細(xì)分為多層結(jié)構(gòu)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不通層級之間采用全連接方式，而相同層級單元之間則不存在連接。與WBS-RBS方法類似，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)每一層也都存在一個權(quán)重系數(shù)，這個權(quán)重系數(shù)可以隨著訓(xùn)練樣本的增加而不斷改進(jìn)，同時單元之間的聯(lián)系也更為強(qiáng)大。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型示意如圖3所示。

圖3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型圖

采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對交通工程施工安全進(jìn)行管理首先要獲取足夠數(shù)量的有關(guān)施工安全事件的樣本信息，這些樣本信息可用于對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練和驗證。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非常適用于交通工程施工現(xiàn)場安全管理這種涉及因素較多且相互關(guān)系復(fù)雜的情況，最大限度的突出了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)越性。但該方法收到樣本質(zhì)量的影響較大，當(dāng)具有足夠的施工安全事件樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練時，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可靠度較高；但當(dāng)其面對可能出現(xiàn)的超出樣本范圍之外的施工安全管理事件時，采用該方法的效果較差。因此有必要對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的泛化能力進(jìn)行進(jìn)一步的研究

3 結(jié)語

根據(jù)交通工程建設(shè)的特點，通過對既有的施工安全管理的研究成果進(jìn)行歸納和總結(jié)，對目前能夠較好的適用于交通工程施工安全管理的理論體系進(jìn)行了分析，同時還對施工安全的管理方法進(jìn)行了闡述，為提高交通工程施工安全管理水平，降低交通施工事故的發(fā)生率提供了可靠的參照和有益的保障。