基于擾動(dòng)—軌跡交叉事故致因理論模型的城市交叉口安全分析

陳佳瑞

摘 要：交叉口是路網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)，交叉口中人、車(chē)交通流匯集，交通狀況復(fù)雜，容易發(fā)生交通事故。在基于擾動(dòng)起源論（P理論）的基礎(chǔ)上，引入軌跡交叉論深入研究，建立基于擾動(dòng)—軌跡交叉事故致因理論模型，該理論模型指出了交通參與者的不安全行為和車(chē)輛、道路的不安全狀態(tài)是交叉口系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)的直接原因，而不安全行為和不安全狀態(tài)的時(shí)空交叉導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。以山丹縣五岔口為例進(jìn)行分析得出，該理論模型能顯著提升事故致因理論的科學(xué)性，全面分析交叉口事故致因，同時(shí)對(duì)事故預(yù)防提供操作依據(jù)，進(jìn)而采取針對(duì)性措施防止交通事故的發(fā)生，加強(qiáng)交叉口安全管理。

關(guān)鍵詞：P理論；軌跡交叉論；交叉口；事故致因理論；事故預(yù)防

中圖分類(lèi)號(hào)：F570 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： The intersection is an important hub for road network， the traffic flow of human and vehicles collect in the intersection， traffic condition is complicated， that easily happens traffic accident， on the basis of perturbation occurs theory（P theory）， introducing the theory of tracks crossing theory conducts in-depth study， an accident-causing theoretical model of perturbation and tracks crossing theories is founded. This theoretical model points out that the direct cause of disturbance in the intersection system is the unsafe behavior of traffic participants and the unsafe condition of the vehicle and road， and， the time and space intersection of unsafe behavior and unsafe condition leads to the occurrence of traffic accidents. Taking Shandan county five-way intersection as an example to analyze concludes that， the theory can significantly improve the scientific nature of the accident causing theory， comprehensively analyze the cause of the intersection accident， and provide scientific operational basis for accident prevention. And then， taking countermeasures to prevent the occurrence of traffic accidents， strengthening the safety management of intersection.

Key words： P theory； tracks crossing theory； intersections； accident-causing theory； accident prevention

0 引 言

交叉口作為城市路網(wǎng)重要的節(jié)點(diǎn)，是交通流匯集的地方，同時(shí)也是交通事故的多發(fā)地[1]。交叉口已然成為城市道路交通安全的關(guān)鍵限制因素，影響著城市的交通安全水平，交叉口的事故數(shù)所占比例很大，有必要對(duì)城市交叉口進(jìn)行安全分析。

為了防止事故發(fā)生，必須研究事故致因理論[2]。事故致因理論研究至今已有90多年的歷史，其發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)重要階段：一是主要以海因里希因果連鎖論事故頻發(fā)傾向論為代表的事故致因理論，海因里希首先提出人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)的概念，局限性是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陷；二是以能量轉(zhuǎn)移論為代表的事故致因理論；三是現(xiàn)代的系統(tǒng)安全理論[3]。

本文主要根據(jù)交叉口的特點(diǎn)，用擾動(dòng)起源論和軌跡交叉論來(lái)分析交叉口事故，本文如下組織，第一章主要介紹了擾動(dòng)論和軌跡交叉事故致因理論，分析了該理論和本文研究?jī)?nèi)容結(jié)合的相關(guān)優(yōu)勢(shì)；第二章分析了基于擾動(dòng)—軌跡交叉事故致因模型；第三章根據(jù)理論模型對(duì)城市交叉口安全進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)預(yù)防措施；第四章以山丹縣五岔口為例，采用擾動(dòng)—軌跡交叉模型分析其事故致因，提出預(yù)防措施和交叉口改善措施；第五章對(duì)本文的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)。

1 事故致因理論

1.1 擾動(dòng)起源論

生產(chǎn)系統(tǒng)受到外界的影響，這種影響即為擾動(dòng)（Perturbation），任何事故當(dāng)它處于萌芽狀態(tài)時(shí)就有非正常的“擾動(dòng)”，此擾動(dòng)為起源事件。擾動(dòng)對(duì)行為者發(fā)生作用，如果行為者可以承受此擾動(dòng)影響，生產(chǎn)系統(tǒng)便可以維持動(dòng)態(tài)的平衡，事故不會(huì)發(fā)生。否則，將會(huì)破壞平衡，出現(xiàn)事故過(guò)程。事故的過(guò)程中，傷害或損壞事件可能依次造成其他變化或者能量釋放，后面行為者會(huì)受到?jīng)_擊，后面行為者承受過(guò)載的能量，行為者受傷害，形成連鎖反應(yīng)。若后面行為者能夠承受沖擊，受到無(wú)傷害應(yīng)力，則過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行[4]。擾動(dòng)起源論又被稱(chēng)為P理論。如圖1，該圖由擾動(dòng)（1）到傷害（9）構(gòu)成一條完整事件鏈，其中，擾動(dòng)（1）是起源事件，傷害（9）是終結(jié)事件，圖1是擾動(dòng)起源論原理圖[5]。

因此，為了阻止事故的發(fā)生要盡可能不產(chǎn)生擾動(dòng)，如果擾動(dòng)不能完全避免，那就改善條件，控制狀態(tài)，使擾動(dòng)變小，行為者可以承受此擾動(dòng)影響，不發(fā)生事故，不形成連鎖傷害。擾動(dòng)起源論有助于事故分析者發(fā)現(xiàn)分析交叉口中一個(gè)或多個(gè)需要改善的因素，有助于事故致因分析，進(jìn)而采取預(yù)防措施。

1.2 軌跡交叉論

軌跡交叉論認(rèn)為，在事故的發(fā)展進(jìn)程中，事故發(fā)生的時(shí)間和空間是物的因素的運(yùn)動(dòng)軌跡與人的因素的運(yùn)動(dòng)軌跡的交點(diǎn)[6]，則將在此時(shí)間、空間發(fā)生事故。事故的發(fā)生是受人的不安全行為以及物的不安全狀態(tài)的影響的[7-8]，如圖2。軌跡交叉論是把人和物看成兩條事業(yè)鏈，因此必須采取相應(yīng)的措施切斷造成事故的人的因素的事件鏈和物的因素的事件鏈，及時(shí)消除，改善條件，防止其時(shí)空交叉[9]，圖2為軌跡交叉論系統(tǒng)模型[10]。

在交叉口事故預(yù)防中，可以從避免人和物的軌跡時(shí)空交叉入手，采取針對(duì)性措施。

2 基于擾動(dòng)—軌跡交叉事故致因模型分析

事故的發(fā)生就是系統(tǒng)中諸多因素共同影響作用的結(jié)果，如圖3建立基于擾動(dòng)起源—軌跡交叉事故致因模型。

2.1 擾動(dòng)起源

擾動(dòng)，就是指外界的干擾，一種破壞系統(tǒng)平衡的行為。系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)的直接原因是人的不安全行為和不安全狀態(tài)，在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，人員的管理水平、素質(zhì)水平、身體、心理素質(zhì)都是人的因素，人是復(fù)雜的個(gè)體，在生產(chǎn)活動(dòng)中，違章操作，精力不集中，經(jīng)驗(yàn)不足等不安全行為都會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)。物的因素包括環(huán)境的變化，設(shè)計(jì)的缺陷、機(jī)械性能的改變[11]，例如極端天氣如暴雨、暴雪、臺(tái)風(fēng)，車(chē)輛制動(dòng)性能不好、道路因素差、光線(xiàn)條件差、交叉口安全管理不完善等都會(huì)造成不安全狀態(tài)，進(jìn)而產(chǎn)生擾動(dòng)。

2.2 軌跡交叉

軌跡交叉，當(dāng)不安全行為和不安全狀態(tài)同時(shí)發(fā)生，如果還產(chǎn)生交叉，系統(tǒng)最開(kāi)始平衡態(tài)在受到擾動(dòng)影響后就會(huì)發(fā)生變化，若系統(tǒng)可以適應(yīng)此擾動(dòng)時(shí)，或者能夠改善條件，消除不安全行為和不安全狀態(tài)，生產(chǎn)活動(dòng)就可以繼續(xù)保持動(dòng)態(tài)的平衡，從而不發(fā)生事故，若系統(tǒng)不能適應(yīng)，動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程就會(huì)被破壞，事故進(jìn)程開(kāi)始。事件過(guò)程可能使某一子系統(tǒng)承受不了過(guò)載的作用而造成破壞，系統(tǒng)事故發(fā)展變化環(huán)節(jié)中，這些傷害或損壞事件可能依次引起其他變化，作用于其他子系統(tǒng)，造成其他子系統(tǒng)出現(xiàn)不安全狀態(tài)和不安全行為，繼續(xù)產(chǎn)生擾動(dòng)，使后面的子系統(tǒng)承受過(guò)載的作用，發(fā)生串聯(lián)的傷害或損壞，整個(gè)系統(tǒng)平衡過(guò)程被破壞，系統(tǒng)中斷。

3 城市交叉口交通安全分析

在城市的平面交叉路口，混合著各種行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)、機(jī)動(dòng)車(chē)，交通沖突現(xiàn)象嚴(yán)重。交通流量大且人和車(chē)混行嚴(yán)重的平面交叉口極易發(fā)生交通事故，造成交通擁堵，根據(jù)擾動(dòng)—軌跡交叉論事故致因模型，對(duì)城市平面交叉路口進(jìn)行交通安全分析，見(jiàn)表1。

3.1 觸發(fā)因素

3.1.1 不安全行為

行人具有很大的靈活性和自主性，而且普遍存在從眾心理，有一個(gè)人翻越護(hù)欄，就容易引起其他行人的效仿[12]；行人的身體狀態(tài)不同，老人行動(dòng)慢，小孩容易亂跑，青年行動(dòng)快，都會(huì)造成人流的雜亂無(wú)序，產(chǎn)生各種不確定因素，發(fā)生不安全行為；機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員在經(jīng)過(guò)交叉口時(shí)，要完成一系列復(fù)雜操作，駕駛員為了節(jié)省時(shí)間遇到排隊(duì)堵車(chē)的情況就直接駛?cè)敕菣C(jī)動(dòng)車(chē)道；為了追求刺激，開(kāi)車(chē)速度過(guò)快，危險(xiǎn)駕駛；駕駛車(chē)輛時(shí)因抽煙、喝酒、打手機(jī)導(dǎo)致采取措施不當(dāng)；遇到較窄路段，搶道行駛，互不相讓?zhuān)@些行為都屬于不安全的行為，都會(huì)危害行人和非機(jī)動(dòng)車(chē)的安全。

3.1.2 不安全狀態(tài)

在交叉口內(nèi)，機(jī)動(dòng)車(chē)交通流的沖突點(diǎn)很多；行人、機(jī)非混雜現(xiàn)象嚴(yán)重；高峰時(shí)期交通量過(guò)大；車(chē)輛由于在使用中的長(zhǎng)時(shí)間損耗，會(huì)產(chǎn)生磨損等現(xiàn)象，性能隨著使用時(shí)間不斷下降，產(chǎn)生故障的幾率也增加。除此之外，我國(guó)平面交叉口還沒(méi)有為行人和非機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛?cè)颂峁┳銐虻陌踩Ｗo(hù)設(shè)施，也在一定程度上造成交通事故頻發(fā)[13]，行人與機(jī)動(dòng)車(chē)相比，人是最為活躍的因素，如果人的交通意識(shí)不強(qiáng)，不遵守交通控制，很有可能與車(chē)輛發(fā)生沖突，發(fā)生事故。

3.2 事故發(fā)展過(guò)程

人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)同時(shí)發(fā)生產(chǎn)生交叉，影響行人和駕駛?cè)说慕煌顟B(tài)，產(chǎn)生一種不穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)行人和駕駛?cè)四軌蛘_處理和承受這種擾動(dòng)時(shí)繼續(xù)保持各自的交通狀態(tài)，無(wú)交通事故發(fā)生；當(dāng)行人和駕駛?cè)瞬荒軌蛘_處理和承受這種擾動(dòng)時(shí)，會(huì)改變各自安全的交通狀態(tài)，產(chǎn)生沖突并發(fā)生交通事故。

交通事故發(fā)生時(shí)，發(fā)生事故的車(chē)輛或人產(chǎn)生一種擾動(dòng)繼續(xù)影響周?chē)娜嘶蜍?chē)輛，繼而又引發(fā)不安全行為和不安全狀態(tài)，當(dāng)兩種狀態(tài)同時(shí)作用于其他的人或車(chē)時(shí)可能又引發(fā)交通事故。使其它人或車(chē)發(fā)生串聯(lián)的傷害或損壞。

3.3 預(yù)防措施

3.3.1 擾動(dòng)方面

在擾動(dòng)方面應(yīng)該盡可能不產(chǎn)生擾動(dòng)，如果擾動(dòng)是不可避免的，則應(yīng)使擾動(dòng)力最小[14]。加強(qiáng)交通法律規(guī)章的宣傳教育，增強(qiáng)人的交通法制觀念和安全意識(shí)，盡可能消除或減少交通參與者的不安全行為；加強(qiáng)交通安全管理，避免車(chē)輛、道路的不安全狀態(tài)，使交通參與者、車(chē)輛、道路在交叉口中始終保持安全狀態(tài)。

3.3.2 防止軌跡交叉

城市交叉口事故中，人車(chē)相撞是較嚴(yán)重的一種事故，能直接造成對(duì)行人的傷害。對(duì)人和車(chē)輛進(jìn)行有效分流才是從根本上避免人、車(chē)相撞。根據(jù)軌跡交叉論的原理，通過(guò)時(shí)空錯(cuò)位切斷導(dǎo)致事故發(fā)生的事件鏈，消除事故發(fā)生的條件[15]。

（1）在人、車(chē)共享道路的情況下，應(yīng)避免時(shí)間沖突，進(jìn)行有效的時(shí)間分片管理。有效的時(shí)間分片管理就是在平面交叉口內(nèi)采用交通信號(hào)控制，事實(shí)表明，有信號(hào)控制的交叉口比沒(méi)有信號(hào)控制的交叉口沖突點(diǎn)明顯減少，而且相位越多，沖突點(diǎn)越少。在平面交叉口實(shí)行多相位的控制有利于在時(shí)間上對(duì)交通流進(jìn)行分離，從而降低干擾的程度，有效地減少各類(lèi)沖突[16]，達(dá)到提高交叉口通行能力和交通安全性能的目的。

（2）要從根本上避免人和車(chē)相撞，就要在空間上把人、車(chē)的運(yùn)動(dòng)軌跡完全隔開(kāi)，避免其交叉。即使人和車(chē)在同一時(shí)間和范圍運(yùn)行，只要人和車(chē)的運(yùn)行軌跡完全不相遇，就能防止事故的發(fā)生。

4 實(shí)例分析

本文以張掖市山丹縣五岔路口為例，山丹縣五岔路口是由國(guó)道312、山紅公路、東大街以及東環(huán)南路相交所形成的五岔異形路口，位置如圖4所示。山丹縣五岔路口是無(wú)信號(hào)控制的環(huán)形交叉口且國(guó)道312車(chē)流不經(jīng)環(huán)島直接沿國(guó)道312通行，交叉口內(nèi)人、車(chē)混行，沖突點(diǎn)多，如圖5所示，交通沖突嚴(yán)重，交通事故頻發(fā)。

4.1 事故致因分析

根據(jù)擾動(dòng)—軌跡交叉論模型對(duì)五岔路口事故致因進(jìn)行分析。五岔路口存在的不安全狀態(tài)有：

（1）交叉口處無(wú)交通標(biāo)志、標(biāo)線(xiàn)

交叉口無(wú)渠化和信號(hào)燈控制，在時(shí)間和空間上各方向車(chē)輛、行人通行路權(quán)均不明確，行駛軌跡混亂，交通組織無(wú)序，存在大量機(jī)動(dòng)車(chē)之間，機(jī)動(dòng)車(chē)與非機(jī)動(dòng)車(chē)、行人之間的直接沖突點(diǎn)，導(dǎo)致交叉口內(nèi)部擁堵不暢，車(chē)行和人行交通安全隱患大。

（2）環(huán)島利用率低

設(shè)于交叉口內(nèi)部的環(huán)島半徑僅5米，只能滿(mǎn)足小型客車(chē)的繞環(huán)通行，從G312進(jìn)入交叉口的大部分車(chē)輛不經(jīng)環(huán)島直接沿G312通行，進(jìn)入該交叉口的車(chē)流有著各自莫衷一是的通行路線(xiàn)，在G312與山紅公路相交處，空間面積小，沖突點(diǎn)多，機(jī)非混行，埋下安全隱患。

五岔路口存在的不安全行為有：

交通參與者交通意識(shí)淡薄，隨著駕駛?cè)藬?shù)量的大幅度增加，整個(gè)駕駛?cè)巳后w的交通法制素質(zhì)欠佳，搶道加塞；在交叉口隨意停車(chē)；動(dòng)車(chē)和非機(jī)動(dòng)車(chē)不禮讓行人。

以上的不安全行為和不安全狀態(tài)都會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)，影響交叉口的平衡態(tài)，不安全行為和不安全狀態(tài)同時(shí)發(fā)生產(chǎn)生交叉，行人和駕駛?cè)擞植荒苷_處理和承受這種擾動(dòng)，進(jìn)而發(fā)生交通事故。

4.2 預(yù)防措施

根據(jù)模型分析五岔口事故致因，必須采取以下措施預(yù)防事故的發(fā)生。

（1）化異形為正形，化非標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)渠化移動(dòng)沖突點(diǎn)的位置或轉(zhuǎn)變沖突性質(zhì)，滿(mǎn)足交通流向流量的需要。在面積較大的異形交叉口渠化中，可通過(guò)設(shè)置交通島或路面劃線(xiàn)來(lái)規(guī)范車(chē)輛的行駛界限，使其成為一個(gè)正常的標(biāo)準(zhǔn)路口，從而降低異形交叉口本身物理幾何線(xiàn)形特征對(duì)車(chē)輛行駛的影響。

（2）在進(jìn)口處設(shè)置非機(jī)動(dòng)車(chē)進(jìn)口道，實(shí)現(xiàn)機(jī)非分離，避免機(jī)非軌跡交叉。

（3）在人行橫道上設(shè)置行人二次過(guò)街駐足島，在行人二次過(guò)街駐足島周?chē)O(shè)置隔離樁，為行人過(guò)街提供安全保護(hù)措施。

（4）信號(hào)配時(shí)。在五岔口設(shè)置五相位的放行方案，行人和非機(jī)動(dòng)車(chē)和同方向平行的機(jī)動(dòng)車(chē)一起通行，消除沖突點(diǎn)。

（5）在五個(gè)方向道路兩側(cè)設(shè)置人行護(hù)欄，在人行橫道處開(kāi)口，引導(dǎo)行人安全過(guò)街。

（6）加強(qiáng)交通法律規(guī)章的宣傳教育，增強(qiáng)人的交通法制觀念和安全意識(shí)，使行人和駕駛員能遵守交通法規(guī)，各自在指定的道路范圍內(nèi)通行，互不干擾，避免不安全行為的發(fā)生。

5 結(jié)束語(yǔ)

從擾動(dòng)起源論和軌跡交叉論出發(fā)，建立基于擾動(dòng)—軌跡交叉論事故致因理論模型，根據(jù)該理論模型分析交叉口事故致因，進(jìn)而提出相應(yīng)預(yù)防措施，為提高交叉口的交通安全管理提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蘇展圖，郭云開(kāi). 城市道路平面交叉口安全改善對(duì)策[J]. 公路與汽運(yùn)，2007（1）：46-48.

[2] A·庫(kù)爾曼. 安全科學(xué)導(dǎo)論[M]. 北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1992.

[3] 高等院校安全工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì). 安全系統(tǒng)工程[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社，2002.

[4] 隋鵬程. 事業(yè)災(zāi)害—傷亡事故致因理論（3）[J]. 勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)技術(shù)，2000，20（4）：17-21.

[5] 李甫. 基于典型交通事故分析的汽車(chē)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)研究[D]. 長(zhǎng)春：吉林大學(xué)（碩士學(xué)位論文），2013.

[6] 覃容，彭冬芝. 事故致因理論探討[J]. 華北科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，2（3）：1-10.

[7] 陳寶智. 安全原理[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

[8] 吳穹，許開(kāi)立. 安全管理學(xué)[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社，2002.

[9] 高新文. 基于擾跡交叉理論分析高處墜落事故[J]. 安全，2009（2）：13-16.

[10] 楊玲，李季. 群死群傷火災(zāi)事故成因分析——軌跡交叉論分析吉林省遼源市中心醫(yī)院“12.15”特大火災(zāi)[J]. 安全與環(huán)境工程，2007，14（1）：98-103.

[11] 秦勇，馬慧，賈利民. 基于P-SR的事故致因理論模型及其在軌道交通的應(yīng)用[J]. 中國(guó)鐵路，2014（12）：13-18.

[12] 馬麗霞. 城市道路平面交叉口交通安全改善研究[D]. 青島：山東科技大學(xué)（碩士學(xué)位論文），2010.

[13] 陳艷艷，郭繼孚，袁和，等. 北京市平面交叉口弱勢(shì)群體安全改善措施[J]. 城市交通，2010，8（1）：74-80.

[14] 羅一忠. 大面積采空區(qū)失穩(wěn)的重大危險(xiǎn)源辨識(shí)[D]. 長(zhǎng)沙：中南大學(xué)（博士學(xué)位論文），2005.

[15] 鄭鵬，劉愛(ài)華，邵鵬，等. 基于能量釋放和軌跡交叉論的城市交通路口安全分析[J]. 安全與環(huán)境工程，2008，15（2）：119-122.

[16] 趙建有，楊雪峰. 城市道路平面交叉口安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究[J]. 長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（建筑與環(huán)境科學(xué)版），2003，20（3）：59-62.