地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)策略抉擇模型及仿真＊

■ 陳赟 周丹

長沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院 長沙 410114

0 引言

地鐵隧道施工項(xiàng)目是一項(xiàng)復(fù)雜高風(fēng)險(xiǎn)的建設(shè)工程，易受人、機(jī)、環(huán)、管等風(fēng)險(xiǎn)影響因素作用而產(chǎn)生安全生產(chǎn)事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在調(diào)查的75000例事故中，由人的不安全行為引起的事故占88%，90%的事故追究于人的因素[1]?？梢?，施工人員的不安全行為是導(dǎo)致地鐵隧道施工安全事故產(chǎn)生的主要原因[2-3]，迫切需要探討管控現(xiàn)行地鐵隧道施工人員不安全行為的干預(yù)策略，總結(jié)施工人員不安全行為干預(yù)策略效果，以期為施工安全事故管控體系中編制實(shí)施方案提供科學(xué)可靠的理論依據(jù)，提高管控地鐵隧道施工安全狀況的能力。

地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)策略是矯正或減少施工人員不安全行為的手段，旨在減少因施工人員的行為差錯而引起的安全事故。目前，針對我國地鐵隧道施工人員不安全行為研究主要集中于從安全態(tài)度[4]、安全氛圍[5]、安全認(rèn)知[6]、心理狀態(tài)和工作環(huán)境[7]等影響因素方面來構(gòu)建結(jié)構(gòu)方程模型,探討其與不安全行為之間的作用關(guān)系，提出控制不安全行為的建議。此外,也有研究發(fā)現(xiàn)安全管理和經(jīng)驗(yàn)等因素與不安全行為密切相關(guān)[8]。而對于現(xiàn)有地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)策略研究多基于理論式、經(jīng)驗(yàn)式分析，學(xué)者嘗試?yán)冒踩珜W(xué)、行為主義理論、心理學(xué)等理論提出干預(yù)人的不安全行為策略[9-11]，如建立經(jīng)濟(jì)強(qiáng)化制度[11]、針對性推薦合理的培訓(xùn)材料[12]、營造舒適的工作環(huán)境[13]等。此外，Dongping Fang 基于案例研究，提出可開展安全文化建設(shè)控制不安全行為[14]。李書全運(yùn)用社會網(wǎng)絡(luò)分析方法，研究得出合理設(shè)置安全生產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)安全檢查監(jiān)督體系能有效控制安全管理水平的不安全行為[15]。然而，以上研究都為靜態(tài)角度分析地鐵隧道施工人員不安全行為的形成機(jī)理及干預(yù)策略，針對科學(xué)量化干預(yù)策略、動態(tài)研究干預(yù)策略效果的研究成果也主要集中于煤礦及航空領(lǐng)域[16-18]，從干預(yù)策略角度動態(tài)仿真地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)效果的研究成果較為罕見。基于此，本文將系統(tǒng)動力學(xué)(System Dynamics,SD)應(yīng)用于地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)策略研究中，通過文獻(xiàn)分析法和現(xiàn)場訪談提取地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)策略集，厘清干預(yù)策略與不安全行為之間的因果關(guān)系，通過構(gòu)建SD 仿真模型，進(jìn)行效果仿真和對比分析，提出干預(yù)策略建議，為降低地鐵隧道施工事故的發(fā)生，提高地鐵隧道施工安全狀況提供方法和策略參考。

1 不安全行為干預(yù)策略分析

1.1 文獻(xiàn)提取

本文收集的相關(guān)文獻(xiàn)主要來源中國知網(wǎng)和讀秀等學(xué)術(shù)網(wǎng)站，中文以“不安全行為”和“干預(yù)”等為搜索主題詞，英文以“unsafe behavior”和“intervention”等為搜索主題詞，經(jīng)人工篩選與剔除，挑選出能應(yīng)用于研究理論的文獻(xiàn)。文獻(xiàn)整理發(fā)現(xiàn)：成果主要集中在煤礦及航運(yùn)領(lǐng)域，地鐵隧道工程領(lǐng)域涉及較少。因此，本文在提取地鐵隧道施工人員的不安全行為干預(yù)策略的過程中，將其他領(lǐng)域相關(guān)研究成果[16-18]和地鐵隧道施工的實(shí)際情況加以考慮，凝練提出地鐵隧道施工人員不安全行為的干預(yù)策略。具體有：（1）安全教育培訓(xùn)（2）安全激勵（3）績效考核（4）鼓勵團(tuán)隊(duì)互助與分享（5）模擬訓(xùn)練（6）合理安排工作任務(wù)（7）合理的作息（8）加強(qiáng)安全監(jiān)管力度（9）開展文體娛樂活動（10）作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化（11）開展體檢（12）加大安全防護(hù)投入（13）引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備（14）健全安全管理制度（15）人崗匹配（16）安全行為落實(shí)（17）事故案例學(xué)習(xí)（18）加強(qiáng)班組安全文化建設(shè)（19）設(shè)備更新與維護(hù)（20）員工參與管理。

1.2 現(xiàn)場訪談提取

現(xiàn)場訪談對象為某地在建地鐵隧道工程的項(xiàng)目部成員，包含項(xiàng)目經(jīng)理、安全辦主任、安全員、工程技術(shù)辦主任和施工人員，得到的主要干預(yù)策略有：（1）重視安全宣傳，培養(yǎng)員工良好的安全價(jià)值觀（2）加大安全投入，克服照明等物理?xiàng)l件對施工人員的影響（3）動態(tài)識別和控制施工風(fēng)險(xiǎn)源（4）獎勵遵守章程人員，懲罰違章操作人員（5）關(guān)懷員工，提供良好的心理援助平臺（6）管理者明確工作職責(zé)，嚴(yán)格督察，現(xiàn)場矯正（7）規(guī)范員工行為，重視員工實(shí)操能力。

1.3 干預(yù)策略的分類

行為安全“2～4”模型將事故發(fā)生的原因歸結(jié)為安全文化缺欠、安全管理文化體系缺欠、安全知識不足、安全意識不高、安全習(xí)慣不佳、安全心理不佳、安全生理不佳等因素[19]，其他學(xué)者補(bǔ)充了施工環(huán)境[7,11]和工作能力[20]兩方面原因，可見，個人缺陷和組織管理缺欠會導(dǎo)致人的不安全行為的產(chǎn)生。有研究表明，為了有效減少不安全行為的發(fā)生，不僅需要應(yīng)用行為安全理論和心理科學(xué)等原理，還需要掌握各種安全知識，針對其內(nèi)在心理、生理和各項(xiàng)安全技能等方面制定相應(yīng)的干預(yù)策略[21]。同時(shí)，還需考慮組織的建設(shè)，對組織安全氛圍、工作環(huán)境、安全管理等方面進(jìn)行干預(yù)優(yōu)化[18]，以期提高整體安全管理水平，間接影響施工人員的作業(yè)行為。因此，本文在上述2種途徑所收集到的干預(yù)策略的基礎(chǔ)上，從個人和組織兩個層面進(jìn)行策略選取，合并具有相似性的策略，形成如表1所示的地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)策略集。

2 干預(yù)策略SD仿真模型構(gòu)建

系統(tǒng)動力學(xué)（SD）能對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)仿真[22]和模擬不同策略輸入值的動態(tài)變化趨勢[16-17]。為此，本文采用Ⅴensim 軟件對地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)系統(tǒng)進(jìn)行因果分析、動力學(xué)建模和仿真模擬。

2.1 系統(tǒng)邊界的界定

以地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)策略為研究出發(fā)點(diǎn)，分析各干預(yù)策略對地鐵隧道施工人員不安全行為的影響程度。研究對象為施工階段的施工人員，所收集的干預(yù)策略不涉及項(xiàng)目其他階段對施工人員不安全行為造成影響的安全措施。因此，除施工階段外所涉及的安全管控工作內(nèi)容都不作為仿真模型考慮內(nèi)容。

2.2 因果關(guān)系圖

基于文獻(xiàn)與現(xiàn)場訪談提取的地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)策略，依據(jù)SD 因果反饋原理，分析各干預(yù)類別中的干預(yù)策略關(guān)系，得到5 個主要干預(yù)反饋回路及地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)系統(tǒng)因果關(guān)系圖，見圖1。

圖1 地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)系統(tǒng)因果關(guān)系

不安全心理→+不安全行為→+安全宣傳→-不安全心理。此為負(fù)反饋回路圖，通過向施工人員宣傳安全知識，消除因人的不安全心理所帶來的恐慌，抑制不安全行為的發(fā)生。

安全技能→-不安全行為→+模擬訓(xùn)練→+技能與崗位匹配→+安全技能。此為負(fù)反饋關(guān)系回路，施工人員通過模擬訓(xùn)練，能提高自身技能和解決崗位需求問題，從而減少因員工技能不足而引起的不安全行為。

施工環(huán)境→-不安全行為→+安全投入→+施工環(huán)境。此為負(fù)反饋回路圖，通過增大安全投入來改善施工環(huán)境可減少不安全行為的發(fā)生。

安全管理→-不安全行為→+安全監(jiān)督與檢察→+安全管理。此為負(fù)反饋回路圖，管理者通過采取安全監(jiān)督與檢查可提高整體安全管理水平，從而影響施工人員的不安全行為。

安全氛圍→-不安全行為→+安全教育培訓(xùn)→+安全作風(fēng)建設(shè)→+安全氛圍。此為負(fù)反饋關(guān)系回路，通過開展安全教育培訓(xùn)，可以加強(qiáng)班組安全作風(fēng)建設(shè)，營造良好的安全氛圍，降低施工人員不安全行為的發(fā)生率。

2.3 存量流量圖

應(yīng)用系統(tǒng)動力學(xué)建模軟件Ⅴensim，構(gòu)建出地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)系統(tǒng)存量流量圖，見圖2。模型中包含不安全行為等7 個狀態(tài)變量、不安全行為減少量等8 個速率變量、安全宣傳等13 個輔助變量以及工會心理援助等24個常量。

圖2 地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)系統(tǒng)存量流量圖

2.4 系統(tǒng)動力學(xué)數(shù)學(xué)方程的建立

通過問卷調(diào)查的方法，由專家依據(jù)地鐵隧道施工的實(shí)際狀態(tài)給出地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)系統(tǒng)動力學(xué)模型中的各參數(shù)值。各干預(yù)策略對不安全水平干預(yù)系統(tǒng)的相對構(gòu)成權(quán)重，采用層次分析1～9 標(biāo)度法問卷調(diào)查，共計(jì)收回有效問卷33份，運(yùn)用SPSS軟件分析得問卷整體信度∝值為0.733，各題項(xiàng)的得分與總分之間的相關(guān)系數(shù)在0.690～0.805 之間，問卷信度較可靠，內(nèi)容效度也符合要求。仿真模型中的初始值和影響系數(shù)，由5位專家根據(jù)地鐵隧道施工的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行綜合評價(jià)，且狀態(tài)變量的取值范圍為[0,100]、常量的取值范圍為[0，5]、影響系數(shù)取值范圍為[1,1.2]，最終通過計(jì)算加權(quán)平均分得到每個變量最終的參數(shù)值（無量綱）。其中，各個狀態(tài)變量初始值為：（不安全行為，不安全心理，不安全生理，安全技能、施工環(huán)境、安全管理、安全氛圍）=（78，92，75，63，45，55，55）；常量初始值為：（工會心理援助，舉辦文體活動，作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，身體檢查，事故案例學(xué)習(xí)，績效考核，識別和控制施工環(huán)境危險(xiǎn)源，健全安全管理制度，提升管理者素質(zhì)，安全懲罰與激勵，鼓勵工友協(xié)作）=（2.5，1.24，3.65，1.53，3.54，1.84，3.2，3.42，2.08，1.56，2.86）；影響系數(shù)值為：（施工環(huán)境對不安全心理的影響系數(shù)，安全技能對不安全心理的影響系數(shù)，安全氛圍對不安全心理的影響系數(shù)，施工環(huán)境對不安全生理的影響系數(shù)，安全技能對不安全生理的影響系數(shù)，安全氛圍對安全技能的影響系數(shù)，安全管理對安全氛圍的影響系數(shù)）=（1.09，1.12，1.05，1.02，1.05，1.08，1.08）。基于此統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)模型原理，得到模型中的主要變量間的函數(shù)方程式如下：

式中：K—現(xiàn)在時(shí)刻（瞬時(shí)值）；J--過去時(shí)刻（初始值）；DT—仿真時(shí)間步長變量。

3 模型仿真及分析

3.1 模型參數(shù)設(shè)置及仿真結(jié)果

采用Ⅴensim 軟件進(jìn)行模型仿真，結(jié)合上述問卷調(diào)查獲取的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)方程關(guān)系，設(shè)置模擬時(shí)間12 個月，仿真步長為1個月，得到干預(yù)策略集對地鐵隧道施工人員不安全行為的總體干預(yù)效果，如圖3所示。

圖3 地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)效果圖

由圖3可知，在各種干預(yù)策略集的作用下，地鐵隧道施工人員不安全行為水平演變分為2 個階段，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在實(shí)施干預(yù)的前4 個月，地鐵隧道施工人員不安全行為水平從初始狀態(tài)值（78）繼續(xù)緩慢上升，到第4 個月達(dá)到峰值（92.2939），這表明在實(shí)施干預(yù)策略前期，干預(yù)策略未能對地鐵隧道施工人員不安全行為產(chǎn)生快速有效的抑制作用，施工人員對干預(yù)策略的熟悉度和理解程度有差異，從而導(dǎo)致前期干預(yù)效果不好。但隨著實(shí)施策略長期干預(yù)施工人員行為，干預(yù)策略已被各施工人員所熟悉及接受，施工人員的安全意識逐漸增強(qiáng)，促使干預(yù)策略效果得到明顯提高，于是在實(shí)施干預(yù)第4月以后，地鐵隧道施工人員不安全行為水平不斷下降至38.2674，且下降速率越來越快。由此可見，干預(yù)策略效果存在滯后現(xiàn)象，若想快速有效抑制地鐵隧道施工人員不安全行為的發(fā)生應(yīng)盡可能的縮短施工人員對干預(yù)策略的熟悉時(shí)間。

3.2 仿真對比分析

運(yùn)用控制變量法對各干預(yù)策略進(jìn)行仿真對比，研究各干預(yù)策略對地鐵隧道施工人員不安全行為的干預(yù)效果。即改變某種干預(yù)策略的干預(yù)力度，而其他策略干預(yù)保持不變的情況下，得到該干預(yù)方法的干預(yù)效果，并與初始干預(yù)效果（current狀態(tài)下）進(jìn)行對比分析。

3.2.1 個體層面與組織層面干預(yù)效果對比分析

分別將個體層面干預(yù)力度和組織層面干預(yù)力度增加2%進(jìn)行模型仿真，得到圖4所示的地鐵隧道施工人員不安全行為個體層面、組織層面干預(yù)效果對比圖。從圖4可知，曲線2（個體層面干預(yù)力度增加2%）、曲線3（組織層面干預(yù)力度增加2%）和曲線1（初始干預(yù)）的發(fā)展趨勢大致相似，但干預(yù)地鐵隧道施工人員不安全行為效果明顯程度為曲線2＞曲線3＞曲線1，且曲線2 與曲線3 之間的差值隨仿真時(shí)間逐漸增大至11.5683。由此可見，個體層面或組織層面增大干預(yù)力度均能控制地鐵隧道施工人員不安全行為，但個體、組織層面的干預(yù)策略對施工人員不安全行為水平的影響速率不同，且個體層面干預(yù)效果更加明顯，即個體層面干預(yù)在一定程度上更能快速、有效地管控地鐵隧道施工人員不安全行為。

圖4 地鐵隧道施工人員不安全行為個體層面、組織層面干預(yù)效果對比圖

3.2.2 各干預(yù)類別干預(yù)效果對比分析

地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)策略系統(tǒng)共由6個干預(yù)類別構(gòu)成，為研究單個干預(yù)類別對不安全行為系統(tǒng)的影響程度，分別對各干預(yù)類別干預(yù)力度值增加2%，運(yùn)用影響程度Si表征干預(yù)類別干預(yù)效果。

式中：

E0—不安全行為水平的基準(zhǔn)值,即currrent 系統(tǒng)下不安全行為水平的平均值。

Ei—第i個干預(yù)類別干預(yù)力度增加2%所對應(yīng)的不安全行為水平平均值，i=（1,2,3,4,5,6），分別表示不安全心理降低2%、不安全生理降低2%、安全技能增加2%、施工環(huán)境增加2%、安全管理增加2%、安全氛圍增加2%。

Si—第i個干預(yù)類別對系統(tǒng)不安全水平的影響程度

用Ⅴensim 軟件仿真模擬，計(jì)算各狀態(tài)下的不安全行為水平平均值E0～E6依次為77.770、71.808、76.841、76.320、77.292、76.504、75.346。從而根據(jù)式（5）計(jì)算得到表2所示各干預(yù)類別干預(yù)效果對比表。

表2 各干預(yù)類別干預(yù)效果對比表

根據(jù)表2可見，在干預(yù)力度改變相同的情況下，各干預(yù)類別分別對地鐵隧道施工人員不安全行為水平的影響程度S1～S6取值依次為0.077、0.012、0.019、0.006、0.016、0.031。這表明不同的干預(yù)類別對系統(tǒng)不安全行為水平影響程度不一，且干預(yù)效果明顯程度為不安全心理＞安全氛圍＞安全技能＞安全管理＞不安全生理＞施工環(huán)境。因此，在管控地鐵隧道施工人員施工作業(yè)的過程中，干預(yù)不安全心理干預(yù)類別是抑制地鐵隧道施工人員不安全行為水平最有效的安全管理對策。

4 結(jié)論

本文從收集地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)策略入手，構(gòu)建了地鐵隧道施工人員不安全行為干預(yù)策略SD 仿真模型，以期從動態(tài)定量仿真分析的角度研究和總結(jié)干預(yù)策略對地鐵隧道施工人員不安全行為的影響規(guī)律，為提高我國地鐵隧道施工安全狀況提供有針對性的策略意見。通過研究可以得出以下結(jié)論：

（1）因受各施工人員對干預(yù)策略的熟悉度和理解程度有差異的影響，地鐵隧道施工人員不安全行為水平呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。因此，需縮短施工人員對干預(yù)策略的熟悉時(shí)間，才能快速有效抑制不安全行為的發(fā)生。

（2）個體、組織層面干預(yù)策略均可以有效管控地鐵隧道施工人員不安全行為，但個體層面干預(yù)策略管控效果更加明顯。

（3）各干預(yù)類別對地鐵隧道施工人員不安全行為水平的影響程度有差異，且干預(yù)效果從大到小依次為：不安全心理、安全氛圍、安全技能、安全管理、不安全生理、施工環(huán)境。其中不安全心理干預(yù)類別影響效果最明顯，可從干預(yù)不安全心理角度提出有效的管理對策降低安全事故的發(fā)生率。

（4）本研究由于資源有限，涉及的調(diào)研地域有限，數(shù)據(jù)不能代表不同地域的地鐵隧道施工工人對不安全行為的觀點(diǎn)。在今后的研究中，可擴(kuò)大地域范圍開展研究地鐵隧道施工人員不安全行為，進(jìn)一步優(yōu)化模型。