基于Haddon矩陣和ISM的人員密集場所踩踏事故風(fēng)險分析

宋思雨，徐 克，尚 迪，張 貝，梁天瑞

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北 武漢 430074;2.湖北省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局規(guī)劃科技處，湖北 武漢 430061)

隨著社會的發(fā)展，人民生活水平不斷提高，各種大型建筑拔地而起，也出現(xiàn)了越來越多的群體性活動，引起大量的人群聚集在某個公共場所，形成了人員密集區(qū)，如果對于人員密集場所的管理水平達(dá)不到要求，遇到偶發(fā)因素的擾動便會導(dǎo)致群死群傷的踩踏事故，造成惡劣的社會影響?！叭藛T密集場所”最早是在2003年我國印發(fā)的《關(guān)于深入開展人員密集場所消防安全專項治理的實施意見》中首次提出，其主要指出了一些人員密集的室內(nèi)場所，如影劇院、錄像廳、舞廳等，更多注重的是此類場所的消防規(guī)范，避免發(fā)生火災(zāi)引起人員傷亡。隨后又有許多專家和學(xué)者對“人員密集場所”的具體定義進行了界定，但大體上都將50人作為人員密集場所的分界線。2014年跨年夜，我國上海外灘發(fā)生的踩踏事故造成了36人死亡、49人受傷；2015年沙特阿拉伯麥加朝覲者參加宗教活動時發(fā)生了嚴(yán)重的踩踏事故，共造成769人死亡、934人受傷。這些慘痛的事故教訓(xùn)，讓人們對人員密集場所的關(guān)注不再僅僅停留于室內(nèi)空間，室外場所也成為了重要的一部分。

近些年國內(nèi)外學(xué)者對人員密集場所發(fā)生的踩踏事故進行了相關(guān)的研究。在國內(nèi)，如何倩卉等[1]對人員密集場所安全標(biāo)識的有效性進行了實例評估，應(yīng)用模糊綜合評價法評估了4個典型人員密集場所的安全標(biāo)識，并認(rèn)為安全標(biāo)識的顯著度、理解度和受眾感知度的增強更能實現(xiàn)對人群的管控；楊華等[2]對人員密集場所標(biāo)識導(dǎo)視的設(shè)計進行了探討，采用元胞自動機模型模擬數(shù)據(jù)，從視覺傳達(dá)設(shè)計角度分析了標(biāo)識認(rèn)知、標(biāo)識關(guān)注等與踩踏事故發(fā)生的關(guān)系，具有一定的參考價值;王起全等[3]通過大數(shù)據(jù)分析并建立了擁擠踩踏事故預(yù)警模型，其能在事故發(fā)生前進行監(jiān)測、識別、診斷和評價，得出事故早期征兆，進而控制事故的持續(xù)發(fā)展;王丹等[4]采用元胞自動機模型模擬大型活動后人員的疏散情況，并由此判斷可能造成人群擁堵的地點和時間，進而建立了評估指標(biāo)體系，實現(xiàn)對大型活動整體安全水平的評估；趙英等[5]以人員密集場所人群宏觀狀態(tài)為研究對象，構(gòu)建了熵模型，通過人群狀態(tài)熵值的變化來反映人群的突變、擾動行為，進而實現(xiàn)了提前的風(fēng)險預(yù)警。在國外，如Santos-Reyes等[6]應(yīng)用事故樹和FIST模型對墨西哥舞廳踩踏事故進行了分析，找到了導(dǎo)致踩踏事故發(fā)生的主要原因，具有一定的參考價值。

上述研究都大致認(rèn)定了人員密集場所踩踏事故所造成的危害，從各個角度分析了不同的管控措施所帶來的實際效果，并初步建立了踩踏事故風(fēng)險預(yù)警模型。但對踩踏事故發(fā)生的機理未進行深入的剖析，且考慮踩踏事故發(fā)生的影響因素仍不夠全面，忽略了不同因素間的相互關(guān)系及其內(nèi)在聯(lián)系，未挖掘出導(dǎo)致踩踏事故最根本的原因，使得管控手段有限，無法顯著地降低踩踏事故的風(fēng)險。因此，本文通過引入Haddon矩陣來分析人員密集場所踩踏事故發(fā)生的全過程，并通過構(gòu)建層次化的解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)來分析影響因素間的相互關(guān)系，為實現(xiàn)有針對性的風(fēng)險管控提供參考。

1 Haddon矩陣在踩踏事故中的應(yīng)用

1.1 Haddon矩陣的概念

Haddon模型是美國人威廉哈登在1972年首次提出的，該模型最初只針對交通事故進行分析，而后被廣泛應(yīng)用于傷害流行病學(xué)的研究，目前在各類傷害事故的預(yù)防和控制中都發(fā)揮了重要的作用[7]。Haddon矩陣是Haddon模型的一部分，該矩陣是由3個縱標(biāo)目和4個橫標(biāo)目組成的表格。其中，3個縱標(biāo)目指事故發(fā)生的3個不同階段，即發(fā)生前、發(fā)生時、發(fā)生后；4個橫標(biāo)目指4種不同的影響因素，即宿主因素(受傷害的人)、媒介物因素(傳遞能量至宿主)、物理環(huán)境因素(現(xiàn)場客觀的物理狀況)、社會環(huán)境因素(政治環(huán)境、監(jiān)管、立法等)[8]。Haddon矩陣從事故發(fā)生階段和意外傷害事故發(fā)生的影響因素入手，從微觀到宏觀層面剖析了潛在的危險要素，展現(xiàn)了意外傷害事故發(fā)生的全過程，提供了一個完整的事故分析思路[9]。

1.2 Haddon矩陣的應(yīng)用

人員密集場所的踩踏事故也是一種群體性的意外傷害事故，應(yīng)用Haddon矩陣進行分析，能夠更全面地辨識出各種潛在的危險因素，以為后續(xù)的預(yù)防和管控提供合理的依據(jù)。本文通過查閱不同功能區(qū)踩踏事故的調(diào)查報告(上海外灘事故、云南昆明盤龍區(qū)小學(xué)踩踏事故、孟買火車站踩踏事故、寧夏清真寺踩踏事故等)，發(fā)現(xiàn)其涵蓋了大部分室內(nèi)外人員密集型場所，所以據(jù)此建立的踩踏事故風(fēng)險因素分析Haddon矩陣比較通用。本文通過統(tǒng)計踩踏事故發(fā)生的直接原因、間接原因及其所造成的傷害，按照3個階段、4個方面進行分析，建立了踩踏事故危險因素分析的Haddon矩陣，詳見表1。

表1 踩踏事故危險因素分析的Haddon矩陣

2 人員密集場所踩踏事故的風(fēng)險因素分析

根據(jù)已建立的Haddon矩陣，可分別從事故發(fā)生前、事故發(fā)生時、事故發(fā)生后三個維度了解踩踏事故潛在的危險因素。本文對Haddon矩陣中所涉及的條目進行了整理，將其分為宿主因素、媒介物因素、物理環(huán)境因素和社會環(huán)境因素四大類共40個影響因素。為了進一步細(xì)化踩踏事故危險性影響因素，同時驗證提取的影響因素的合理性，消除影響因素間的冗余，本次邀請6個專家采用德爾菲法對40個影響因素進行了匿名決策，通過反復(fù)地填寫問卷最終專家達(dá)成一致意見，總結(jié)歸納出18個造成人員密集場所踩踏事故的風(fēng)險因素，具體詳見表2。

表2 人員密集場所踩踏事故的風(fēng)險因素

3 人員密集場所踩踏事故解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)的構(gòu)建

3.1 解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)的基本理念

解釋結(jié)構(gòu)模型法(Interpretive Structural Modelling method,簡稱ISM方法)是一種使用廣泛的系統(tǒng)分析方法。該方法的優(yōu)點在于它能用層次化的結(jié)構(gòu)模型將復(fù)雜系統(tǒng)問題直觀地表現(xiàn)出來，這樣有助于分析各因素之間的結(jié)構(gòu)，并從中準(zhǔn)確地辨識問題的關(guān)鍵因素[10]。

ISM方法首先要對各種風(fēng)險因素進行分析，明確因素間的相互關(guān)系；然后根據(jù)因素與因素間的聯(lián)系，構(gòu)造鄰接矩陣并生成可達(dá)矩陣；最后對可達(dá)矩陣進行分析，得到層次遞進的解釋結(jié)構(gòu)模型。

3.2 人員密集場所踩踏事故解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)的建立

建立人員密集場所踩踏事故解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)的主要步驟如下：

(1) 構(gòu)建鄰接矩陣：鄰接矩陣代表了要素間相互到達(dá)的情況，本文將表2中所列舉的18個風(fēng)險因素分別編號為S1，S2，…，S18，根據(jù)18個風(fēng)險因素制作問卷，邀請原來的6位專家識別各要素間的直接關(guān)系，并通過統(tǒng)計匯總各位專家的意見，最終確定每兩個要素之間的直接影響關(guān)系，從而構(gòu)建鄰接矩陣A：

構(gòu)建的鄰接矩陣A中的元素aij定義如下：

(1)

(2) 確定可達(dá)矩陣：可達(dá)矩陣代表系統(tǒng)各要素間經(jīng)過一定的路徑可到達(dá)的程度，通過生成的可達(dá)矩陣可以清晰地判斷出因素間的直接與間接關(guān)系?？蛇_(dá)矩陣M是在鄰接矩陣A的基礎(chǔ)上，將鄰接矩陣A與單位矩陣I進行相加，即(A+I)，然后進行(A+I)的冪運算，運算法則均采用布爾運算規(guī)則，直到滿足(A+I)K-1≠(A+I)K=(A+I)K+1時，矩陣M=(A+I)K即為所求的可達(dá)矩陣[11]。所生成的可達(dá)矩陣M中的元素mij定義如下：

因此，通過所生成的可達(dá)矩陣即可以找到各因素間的直接或間接關(guān)系。本文采用Matlab軟件求解可達(dá)矩陣M，其結(jié)果如下:

(3) 分解結(jié)構(gòu)矩陣:對所求得的可達(dá)矩陣M進行結(jié)構(gòu)性分析，將各個要素分配到不同層級。首先求出每個要素的可達(dá)集合R(Si)，即為可達(dá)矩陣M中要素Si對應(yīng)的行中，mij=1的矩陣元素所對應(yīng)的列要素的集合，代表著從要素Si出發(fā)可到達(dá)的要素的集合;然后求出每個要素的先行集合Q(Si)，即為可達(dá)矩陣M中要素Si對應(yīng)的列中，mij=1的矩陣元素所對應(yīng)的行要素的集合，代表著可以達(dá)到要素Si的所有要素的集合;最后求出可達(dá)集合與先行集合的交集R(Si)∩Q(Si),集合運算結(jié)果即代表因素間的相互關(guān)系，具體見表3。

表3 各風(fēng)險因素間的相互關(guān)系

注：表中S1～S4即表示S1、S2、S3、S4，其他類似符號依此類推。

按照R(Si)∩Q(Si)=R(Si)的條件來對要素進行層級的逐層抽取，并對已確定了層級的要素(已經(jīng)被抽取)則在可達(dá)矩陣M中刪除該因素所在的行和列，更新可達(dá)矩陣M，進行下一層級的抽??；以此類推，直到所有因素都被抽取完，最終確定層級，完成層次化處理[12]。

(4) 構(gòu)建解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)：根據(jù)表3，按照R(Si)∩Q(Si)=R(Si)的關(guān)系確定具體層級，得到以下5層層級：

第一層級：S4，S5，S7；

第二層級：S6，S10，S11，S12，S17；

第三層級：S1，S2，S3，S8，S9，S18；

第四層級：S13；

第五層級：S14，S15，S16

根據(jù)所劃分的層次，繪制人員密集場所踩踏事故的ISM，見圖1(為了更清楚地展現(xiàn)因素間的層次性，省略了部分越級關(guān)系)。

圖1 人員密集場所踩踏事故的解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)

4 人員密集場所踩踏事故的風(fēng)險機理與風(fēng)險管控

4.1 人員密集場所踩踏事故的風(fēng)險機理分析

由圖1建立的解釋結(jié)構(gòu)模型可以看出，原有的18個風(fēng)險因素被劃分為了5個層級，通過可達(dá)矩陣的可達(dá)途徑展現(xiàn)了其對踩踏事故發(fā)生所帶來的影響。

人群的擾動行為、現(xiàn)場的指示標(biāo)志、人群的分流設(shè)施3個風(fēng)險因素位于模型的最上層，其可能是導(dǎo)致踩踏事故發(fā)生最直接的原因。在人流密集的情況下，大量的人群往相同的方向有序前行，其發(fā)生踩踏事故的可能性不大，可一旦有部分人群發(fā)生異動，擾亂了人流的有序性，就會造成人群的混亂無序，各種人流相互擁擠，從而導(dǎo)致踩踏事故的發(fā)生。人群的擾動行為可能是多方面的，由謠言引起的恐慌會促使大量人員為了躲避災(zāi)難而四向奔走，造成人群的擾動；為了搶購限量商品，人群出現(xiàn)的競爭性行為也會使得人群出現(xiàn)擾動，造成踩踏事故的發(fā)生。同時，在人流密集的現(xiàn)場如果缺少必要的指示標(biāo)志，會使得人群缺乏正確的引導(dǎo)，一旦不慎走入死胡同，便會迅速聚集大量的人群，加劇人群的恐慌，形成異向的人流，并因此導(dǎo)致踩踏事故的發(fā)生。此外，必要的人群分流設(shè)施也可保證人群的有序性，避免由于爭搶而導(dǎo)致大量人員聚集在局部區(qū)域形成擁堵，從而發(fā)生踩踏事故。上述3個風(fēng)險因素都可能會直接導(dǎo)致踩踏事故的發(fā)生，它們作為頂層的影響因素，必須做到嚴(yán)格的把控。

建筑結(jié)構(gòu)失效、信息交流、氣溫、場地濕滑度、出入口數(shù)量5個風(fēng)險因素位于模型的第二層級，其與第三、四層級的風(fēng)險因素均處于模型的中間位置，且層級與層級之間存在遞進關(guān)系，可能是導(dǎo)致踩踏事故發(fā)生的間接原因。其中，建筑結(jié)構(gòu)失效，如房屋結(jié)構(gòu)的突然坍塌、通道出口的局部失效等都會影響人流的疏散，造成人群的高度密集，導(dǎo)致踩踏事故的發(fā)生；氣溫過高，會影響人的情緒，大量人群聚集會引發(fā)躁動，從而發(fā)生人群擾動行為；場地濕滑會加大人員摔倒的概率，在人群有序的前行過程中，若有人意外摔倒會影響人流的正常前行速度，從而發(fā)生人群擾動行為；出入口數(shù)量不夠，一旦需要對人群進行疏散時便會引起大量的人員聚集，人群由于恐慌行為互相爭搶，導(dǎo)致踩踏事故的發(fā)生；缺少必要的信息交流會使得管理者無法迅速采取措施，通過指示、標(biāo)示的正確引導(dǎo)進行人群分流，同時人群與人群之間無法進行信息交流也會使得局部人群相互獨立，無法形成有序的疏導(dǎo)流，造成互相沖撞的意外狀況。

應(yīng)急體系、通道的規(guī)范性、人群素質(zhì)、人群年齡段、人群安全意識、活動方式6個風(fēng)險因素位于模型的第三層級，照明缺陷位于模型的第四層級，其均會對第二層級的部分因素產(chǎn)生影響，產(chǎn)生風(fēng)險的遞進關(guān)系，故其也是事故發(fā)生的間接原因。其中，責(zé)任單位的應(yīng)急體系不完善，會導(dǎo)致信息交流的不及時，在發(fā)現(xiàn)大量人員聚集時不能及時對人群進行疏導(dǎo)；疏散通道不規(guī)范，高度不夠、寬度不夠或者違規(guī)堆放其他物品，會使得人群由于擁擠、碰撞引起建(構(gòu))筑物構(gòu)件的失效，發(fā)生建筑物的局部垮塌、構(gòu)筑物的墜落等，從而導(dǎo)致踩踏事故的發(fā)生；高素質(zhì)人群的安全意識普遍較高，在面對可能發(fā)生的踩踏事故時，能做出正確的判斷，從而引導(dǎo)人流不發(fā)生聚集的情況；不同的活動方式也會吸引不同年齡段的人群，成年人在擁擠的人流中有更強的體質(zhì)保護自己，而老人和小孩在密集人流中可能無法順應(yīng)前行的速度，且容易在推搡下摔倒造成人群擾動,從而導(dǎo)致踩踏事故的發(fā)生，此外不同的活動方式也會對信息交流產(chǎn)生影響，大型的音樂會現(xiàn)場、競爭性的商品營銷處等這些嘈雜的場所很難及時地傳遞預(yù)警信息，防止踩踏事故的發(fā)生；照明缺陷主要影響疏散通道的安全性，沒有足夠的照明條件，對人群的疏散會造成很大的阻礙。上述12個風(fēng)險因素雖不會直接導(dǎo)致踩踏事故的發(fā)生，但也是深層次上引發(fā)踩踏事故的原因，值得重視。

管理者的安全意識、管理者的應(yīng)對能力、常規(guī)的安全檢查3個風(fēng)險因素位于模型的最底層，其可能是發(fā)生踩踏事故最根本的原因。其中，常規(guī)的安全檢查通過觀察建筑物的結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定、疏散通道是否符合規(guī)范、現(xiàn)場照明條件是否滿足要求等，能夠及時地發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，并通過隱患的排查與治理能夠防止意外事件的突然發(fā)生，而很多踩踏事故的發(fā)生也就是因為事先沒有做好風(fēng)險評估，且缺少必要的安全檢查所造成的；此外，在人群因為擾動而趨于無序狀態(tài)時，管理者能否正確地引導(dǎo)則決定了是否會發(fā)生踩踏事故，管理者若能及時地制止人群的混亂狀態(tài)，告知人群正確的疏散信息，避免人群局部高度密集，這樣就能夠很好地控制事件的進一步發(fā)展，從而有效地避免踩踏事故的發(fā)生。

4.2 人員密集場所踩踏事故的風(fēng)險管控

根據(jù)已建立的ISM可以發(fā)現(xiàn)，底層的風(fēng)險因素與中間層的風(fēng)險因素相互關(guān)聯(lián)進而逐步影響上層的風(fēng)險因素，并由此導(dǎo)致踩踏事故的發(fā)生。因此，可考慮在嚴(yán)格把控直接影響因素的同時，通過控制底層影響因素，將整體的事故風(fēng)險降低，從而做到合理化的風(fēng)險管控。針對人員密集場所踩踏事故，本文提出的具體風(fēng)險管控措施如下：

(1) 在所有可能發(fā)生人員聚集的場所應(yīng)有明確的對于出口、避難場地等位置的引導(dǎo)標(biāo)志，且應(yīng)當(dāng)位于醒目的位置，便于人群的觀察；在節(jié)假日或重要集會活動的當(dāng)天，人群入口處應(yīng)當(dāng)設(shè)置分流設(shè)施，對密集的人流進行合理的引導(dǎo)，防止發(fā)生各種人群擾動行為。

(2) 有關(guān)管理部門要對人員密集場所安全疏散通道進行嚴(yán)格的檢查，達(dá)到國家規(guī)范性要求的才能通過審批；責(zé)任單位要編制完善的應(yīng)急預(yù)案并到相關(guān)部門備案，必要時進行應(yīng)急演練模擬事故的發(fā)生，以檢驗應(yīng)急響應(yīng)機制是否合理。

(3) 對管理者要進行嚴(yán)格的安全教育培訓(xùn)，并要求管理者具有一定的危機應(yīng)對能力，在面對緊急情況時能做出正確的判斷，必要時要進行應(yīng)急演練，使得現(xiàn)場管理者對實際情況有所了解。

(4) 定期進行全面的安全檢查，并制定完備的安全檢查表；同時，對人員密集場所人群的承載量要進行風(fēng)險評估，特別是在舉行大型活動的前夕，要對出入口處、主要活動地點的照明情況和建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等進行專業(yè)的排查，確保不發(fā)生踩踏事故。

5 結(jié)論與展望

(1) 本文通過引入Haddon矩陣，從事故發(fā)生前、發(fā)生時、發(fā)生后三個維度，對人員密集場所踩踏事故發(fā)生的全過程進行了剖析，判斷出了其導(dǎo)致意外傷害的各種原因。

(2) 根據(jù)Haddon矩陣對踩踏事故風(fēng)險因素的分析，結(jié)合踩踏事故案例，歸納出影響踩踏事故發(fā)生的18個風(fēng)險因素，將其分為了宿主因素、媒介物因素、物理環(huán)境因素、社會環(huán)境因素四大類，通過分析因素間的相互關(guān)系，得到了鄰接矩陣，從而進一步構(gòu)建了ISM模型，對風(fēng)險因素進行了結(jié)構(gòu)化分析。

(3) 通過解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)分析，得到了風(fēng)險因素的層級關(guān)系，并考慮通過控制底層風(fēng)險因素，即管理者的安全意識、管理者的應(yīng)對能力和常規(guī)安全檢查來遏制踩踏事故的發(fā)生，以降低人員密集場所踩踏事故發(fā)生的可能性。

(4) 本文在解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)構(gòu)建鄰接矩陣的過程中，對影響因素之間的相互關(guān)系判斷上仍存在瑕疵，這對模型形成層次化的結(jié)構(gòu)有一定的影響，若能采取更科學(xué)的方法確定鄰接矩陣，相信能夠更好地完善分析模型，實現(xiàn)有針對性的風(fēng)險管控。