基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的司訓(xùn)單位車輛交通事故影響因素仿真分析

施紅星，閆 彬，張曉勛

(1.蚌埠汽車士官學(xué)校 運(yùn)輸勤務(wù)系，安徽 蚌埠233011;2.蚌埠汽車士官學(xué)校 司訓(xùn)勤務(wù)系，安徽 蚌埠233011;3.陜西華陰油料倉(cāng)庫(kù)，陜西 華陰714000)

車輛交通事故在我軍各類行政事故中占有較大比例，當(dāng)前和今后一段時(shí)期，以先進(jìn)的理論、科學(xué)的方法、有效技術(shù)指導(dǎo)部隊(duì)車輛交通安全管理工作，成為提高部隊(duì)安全管理水平的迫切要求［1］。對(duì)交通事故發(fā)生原因規(guī)律的研究國(guó)外已有幾十年，從研究成果看，多為統(tǒng)計(jì)性回歸模型形式［2-4］。軍隊(duì)車輛交通事故受安全管理體制和事故調(diào)查統(tǒng)計(jì)制度等影響，存在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)少、事故原因劃分模糊等特點(diǎn)，無(wú)法應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是結(jié)合數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)高速處理數(shù)據(jù)能力而發(fā)展起來(lái)的，它更適用于研究處理社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等一類高度非線性、高階次、多重反饋、復(fù)雜時(shí)變大系統(tǒng)問(wèn)題，可以為車輛交通事故影響因素分析提供理論方法［5-9］。

1 車輛交通安全系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真方法

在車輛交通安全管理過(guò)程中，駕駛員、車輛、環(huán)境、管理等要素發(fā)生相互關(guān)系，組織之間具有非線性的特點(diǎn)，是個(gè)復(fù)雜的開放系統(tǒng)。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)為我們提供了一種在定性基礎(chǔ)上進(jìn)行定量分析的方法，對(duì)于研究車輛交通事故原因、評(píng)估安全管理水平能夠起到有效的作用。

車輛交通安全系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模分5 步:①運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論、原理和方法對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行系統(tǒng)分析;②進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，劃分系統(tǒng)層次與子塊，確定總體與局部的反饋機(jī)制;③建立規(guī)范的數(shù)學(xué)模型;④檢驗(yàn)、評(píng)估模型，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)一步改進(jìn)模型;⑤對(duì)政策措施進(jìn)行模擬與分析。

2 司訓(xùn)單位車輛交通安全系統(tǒng)分析

車輛交通安全是由人、車、環(huán)境和管理4 個(gè)要素組成的復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，這些因素相互依存、相輔相成，共同影響著車輛交通事故的發(fā)生。根據(jù)司訓(xùn)單位車輛交通安全實(shí)際情況，對(duì)影響作用明顯的因素進(jìn)行仿真分析，并確定相應(yīng)的參數(shù)值。

2.1 駕駛員子系統(tǒng)

學(xué)兵駕駛員造成車輛交通事故主要體現(xiàn)在不安全行為和操作失誤2 個(gè)方面。不安全行為是由于學(xué)兵的違規(guī)操作等引起的不安全因素;操作失誤是指學(xué)兵由于感知、判斷及反應(yīng)失誤，而未能實(shí)現(xiàn)規(guī)定的操作。司訓(xùn)單位培訓(xùn)質(zhì)量高，學(xué)兵身心素質(zhì)好、學(xué)習(xí)效率高、遵章守紀(jì)好、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)強(qiáng)、技術(shù)提升快，則事故率低。

以學(xué)兵技術(shù)狀態(tài)為狀態(tài)變量，駕駛技能提高和安全水平下降為速率變量，學(xué)習(xí)效率、培訓(xùn)質(zhì)量、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)回生速度等為輔助變量，則駕駛員因素影響車輛交通安全關(guān)系如圖1 所示。

圖1 駕駛員子系統(tǒng)安全關(guān)系

2.2 車輛子系統(tǒng)

車輛造成交通事故的原因主要是車輛技術(shù)狀況下降并發(fā)生故障。車輛的技術(shù)性能好壞取決于車輛維修和技術(shù)狀況下降的程度，這又與維修保障能力和平時(shí)檢查保養(yǎng)工作密切相關(guān)。司訓(xùn)單位車輛技術(shù)狀況好、日常維護(hù)質(zhì)量好、運(yùn)行條件好，駕駛員技術(shù)水平高、使用管理得當(dāng)，事故率就低;反之，則事故率高。

以車輛技術(shù)狀況為狀態(tài)變量，技術(shù)狀況變化程度為速率變量，駕駛技術(shù)水平、維修保障能力、運(yùn)行條件、車輛檢查保養(yǎng)效果等為輔助變量，則車輛因素影響車輛交通安全關(guān)系如圖2 所示。

圖2 車輛子系統(tǒng)安全關(guān)系

2.3 交通環(huán)境子系統(tǒng)

交通環(huán)境是指車輛運(yùn)行所處的道路條件、地理?xiàng)l件、氣候條件、時(shí)間條件、交通管理?xiàng)l件和社會(huì)人文條件等。根據(jù)調(diào)研，司訓(xùn)單位訓(xùn)練道路比較單一，訓(xùn)練時(shí)間為4 ～8 月，并以白天為主，故不予考慮;學(xué)兵駕駛技術(shù)水平較低，訓(xùn)練道路的交通安全設(shè)施、安全性影響最大，為本文重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。學(xué)兵駕駛技術(shù)水平比較低，訓(xùn)練場(chǎng)地和訓(xùn)練道路安全設(shè)施齊全、維護(hù)保養(yǎng)好，事故率低;反之則事故率就高。

以道路交通安全設(shè)施為狀態(tài)變量，設(shè)施建設(shè)和設(shè)施老化為速率變量，技術(shù)進(jìn)步、資金投入、使用損耗、維護(hù)保養(yǎng)為輔助變量，則交通安全設(shè)施影響車輛交通安全關(guān)系如圖3 所示。

圖3 交通環(huán)境子系統(tǒng)安全關(guān)系

2.4 管理子系統(tǒng)

車輛交通系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，管理缺陷直接體現(xiàn)在系統(tǒng)中的駕駛員違法行為增加、秩序混亂、事故風(fēng)險(xiǎn)加大。司訓(xùn)分隊(duì)管理因素包括對(duì)駕駛員和車輛2 個(gè)方面的管理。若安全制度不完善、執(zhí)行制度不力、組織機(jī)構(gòu)不健全等，訓(xùn)練事故率則高。

以車輛管理水平為狀態(tài)變量，管理工作變化程度為速率變量，制度建立和完善、制度落實(shí)程度、安全監(jiān)督機(jī)構(gòu)的建立和運(yùn)行、信息管理水平、安全教育培訓(xùn)、安全文化氛圍的營(yíng)造為輔助變量，則管理因素影響車輛交通安全關(guān)系如圖4 所示。

圖4 管理子系統(tǒng)安全關(guān)系

3 司訓(xùn)單位車輛交通安全系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型

發(fā)生車輛交通事故數(shù)是衡量車輛交通安全管理水平的一個(gè)重要指標(biāo)。因此，以車輛交通事故起數(shù)為衡量指標(biāo)，建立各子系統(tǒng)與車輛交通事故之間的關(guān)系連接，形成反饋回路，建立司訓(xùn)單位車輛交通安全系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型(如圖5 所示)。對(duì)所建模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)的適合性檢驗(yàn)、模型結(jié)構(gòu)與實(shí)際系統(tǒng)的一致性檢驗(yàn)。

3.1 模型結(jié)構(gòu)的適合性檢驗(yàn)

(1)模型界限。道路交通安全工程認(rèn)為，車輛交通安全的影響因素有人、車、環(huán)境、管理等。根據(jù)對(duì)司訓(xùn)單位車輛交通安全情況的調(diào)查，本文從車輛、駕駛員、交通環(huán)境、管理4 個(gè)方面建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并引入訓(xùn)練工作。模型的界限與所研究的問(wèn)題是相符的。

(2)方程式極端條件檢驗(yàn)。檢驗(yàn)?zāi)Ｐ椭忻恳粋€(gè)方程式，尤其是速率方程，在其變量的可能變化的極端條件下是否仍然有意義。實(shí)際情況下一般某一路段參與交通的車輛遠(yuǎn)低于1 000 輛，在此情況下模型的行為仍有意義。

3.2 模型結(jié)構(gòu)與實(shí)際系統(tǒng)的一致性檢驗(yàn)

(1)外觀檢驗(yàn)。如果模型結(jié)構(gòu)從外觀上看與實(shí)際系統(tǒng)毫無(wú)相似之處，那么即使模型行為被判定是合適的，也不能認(rèn)為基于它所作出的分析可獲得較高的信度［5］。本文在建模過(guò)程中，充分考慮訓(xùn)練單位車輛交通事故各影響因素的作用過(guò)程，體現(xiàn)了事故發(fā)生的機(jī)理。

(2)參數(shù)含義及其數(shù)值。本模型各參數(shù)的含義及其數(shù)值是建立在軍車安全研究成果基礎(chǔ)上，且各參數(shù)的定義和數(shù)值符合人們的先驗(yàn)知識(shí)。

4 司訓(xùn)單位車輛交通安全仿真分析

運(yùn)用vensim.5.6a 軟件，對(duì)上述建立的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行仿真分析。在進(jìn)行某一因素影響分析時(shí)，假設(shè)其他影響條件不變，即參數(shù)值不變。

4.1 駕駛員對(duì)車輛交通事故的影響分析

將駕駛員技術(shù)狀態(tài)用0 和1 表示，0 為最差，1為最佳。按照學(xué)兵的駕駛技能成長(zhǎng)過(guò)程，確定相應(yīng)影響因素的參數(shù)，進(jìn)行仿真運(yùn)算，得到駕駛員技術(shù)水平對(duì)車輛交通事故的影響(如圖6 所示)。

從模擬結(jié)果看，駕駛員技術(shù)水平與車輛交通事故關(guān)系比較符合訓(xùn)練期學(xué)兵的成長(zhǎng)規(guī)律。在訓(xùn)練初期，學(xué)兵興趣濃厚，情緒高漲，駕駛技能提高較快，事故率逐漸降低;隨著訓(xùn)練時(shí)間延長(zhǎng)，學(xué)員會(huì)感到枯燥、困難，產(chǎn)生厭煩、懈怠情緒，技能提升速度逐漸減慢，事故率有所上升;在訓(xùn)練后期，出現(xiàn)成績(jī)暫時(shí)停頓現(xiàn)象，也是學(xué)習(xí)曲線上的高原期，事故率平穩(wěn);渡過(guò)高原期后，技能進(jìn)一步提高，事故率下降。因此針對(duì)不同訓(xùn)練期特點(diǎn)，著重解決學(xué)員弱項(xiàng)，促進(jìn)駕駛技能穩(wěn)步上升，降低事故率。

圖5 司訓(xùn)單位車輛交通安全系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型

圖6 駕駛員技術(shù)狀況對(duì)交通事故的影響

4.2 車輛對(duì)車輛交通事故的影響分析

將車輛技術(shù)狀態(tài)用0 和1 表示，0 為最差，1 為最佳。按照司訓(xùn)單位車輛技術(shù)狀況變化情況，確定相應(yīng)影響因素的參數(shù)，進(jìn)行仿真運(yùn)算，得到車輛技術(shù)狀態(tài)對(duì)車輛交通事故的影響(如圖7 所示)。

圖7 車輛技術(shù)狀況對(duì)交通事故的影響

從模擬結(jié)果看，車輛技術(shù)狀況與車輛交通事故的關(guān)系比較符合車輛故障曲線的變化規(guī)律。司訓(xùn)單位編配的車輛裝備一般為其他部隊(duì)使用一段時(shí)間后淘汰下來(lái)的，處于偶發(fā)故障期，故因車輛裝備技術(shù)狀況而發(fā)生的事故較少;經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，車輛裝備元器件老化、部件磨損、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度超過(guò)疲勞極限，事故率有所上升;經(jīng)維修后，車輛技術(shù)性能有所恢復(fù)，事故率有所下降。因此，在車輛使用后期出現(xiàn)老化時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)車輛的維修保養(yǎng)，降低因車輛技術(shù)故障而造成的事故。

4.3 道路及交通安全設(shè)施對(duì)車輛交通事故的影響分析

將道路及交通安全設(shè)施用0 和1 表示，0 為最差，1 為最佳。隨著時(shí)間推移，道路及交通安全設(shè)施由好到差，確定相應(yīng)影響因素的參數(shù)，進(jìn)行仿真運(yùn)算，得到道路及交通安全設(shè)施對(duì)車輛交通事故的影響(如圖8 所示)。

圖8 道路及交通安全設(shè)施狀況對(duì)交通事故的影響

從模擬結(jié)果看，道路及交通安全設(shè)施與車輛交通事故的關(guān)系符合交通環(huán)境安全規(guī)律。交通安全設(shè)施的合理設(shè)置可以滿足人們?cè)诎踩褪孢m方面的要求，使人能有效作出反應(yīng)，保障行車安全、減少交通事故，降低事故率。因此，司訓(xùn)單位要積極采用高新科技，提高安全設(shè)施水平，并做好經(jīng)常性的維護(hù)，保障訓(xùn)練安全。

4.4 管理對(duì)車輛交通事故的影響分析

將車輛管理水平用0 和1 表示，0 為最差，1 為最佳。隨著時(shí)間推移，車輛管理水平由高到低，確定相應(yīng)影響因素的參數(shù)，進(jìn)行仿真運(yùn)算，得到車輛管理水平對(duì)車輛交通事故的影響(如圖9 所示)。

從模擬結(jié)果看，管理水平與車輛交通事故的關(guān)系符合車輛安全管理規(guī)律。預(yù)防空白、預(yù)防失準(zhǔn)、預(yù)防滯后、預(yù)防失控，忽視安全的科學(xué)管理，則從組織上難以有效防范事故，事故率增加，這也是車輛交通事故多發(fā)的一個(gè)重要原因。相反，建立完善的安全責(zé)任機(jī)制、安全考核激勵(lì)機(jī)制、安全問(wèn)題定責(zé)和失職責(zé)任追究機(jī)制，事故率降低，則會(huì)起到良好的預(yù)防效果。因此，司訓(xùn)單位應(yīng)落實(shí)制度，規(guī)范行為，做好經(jīng)常，努力形成長(zhǎng)效機(jī)制。

圖9 車輛管理水平對(duì)交通事故的影響

5 結(jié) 語(yǔ)

影響軍隊(duì)車輛交通安全的因素多樣，各成因之間具有一定的互力耦合關(guān)系，是一個(gè)典型的復(fù)雜、信息不完備、不確定系統(tǒng)。本文建立的司訓(xùn)單位車輛交通安全系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型，將車輛交通事故的演化過(guò)程用網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行描述，可以對(duì)車輛交通事故進(jìn)行模擬仿真。

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