基于Tropos目標風險框架的公交系統(tǒng)事故研究
——以重慶公交墜江事故為例

左博睿,帥 斌,賞珂祺,黃文成，楊澤坤

(1.西南交通大學 交通運輸與物流學院，四川 成都 611756；2.西南交通大學 綜合交通運輸智能化國家地方聯(lián)合工程實驗室，四川 成都 611756；3.西南交通大學 綜合交通大數(shù)據(jù)應用技術國家工程實驗室，四川 成都 611756)

近年來，城市公交系統(tǒng)事故頻發(fā)，公共交通安全問題受到了社會各界的廣泛關注[1]，以重慶公交墜江事故為例：事故發(fā)生后，各方信息迅速在網(wǎng)絡中擴散，引發(fā)了大眾極大的反響并在傳播過程中形成了諸多不利于社會穩(wěn)定的輿論傾向[2]，此現(xiàn)象體現(xiàn)出公交事故具有影響大、易擴散，容易引起市民恐慌和對政府不信任等一系列問題的特性。為促進交通事業(yè)的安全發(fā)展，我國《交通強國建設綱要》中特別提出“完善交通安全生產(chǎn)體系”的要求，城市公交系統(tǒng)作為綜合交通體系的重要組成部分，也是城市公共事業(yè)的重要組成之一，如何有效提升公交系統(tǒng)的安全性已成為政府管理部門的關注焦點[3]。

公交系統(tǒng)同時受到人員、設備、管理、環(huán)境等多方因素影響，是典型的復雜社會技術系統(tǒng)[4]。通過對公交事故的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段學者更多關注事故發(fā)生的直接原因，重視“人-車-路”的瞬態(tài)不良交互，對于系統(tǒng)整體內(nèi)在深度的致因機理關注不足[5]。由于各國公交體系迥異，國內(nèi)研究方面目前僅有張締等[6]基于模糊綜合評價對公共汽車火災事故進行風險評估，并建立了三級評價指標體系；鄧紅星等[7]基于事故樹結(jié)構(gòu)分析了燃氣公交車事故致因；蘇杭等[8]通過定性分析公交系統(tǒng)子系統(tǒng)故障影響因素，為公交系統(tǒng)故障排查提供思路；魯梓宏等[9]基于FTA探究了快速公交系統(tǒng)的運營風險，并提出了管控手段；盧文剛等[10]基于應急管理周期模型，對廣州公交縱火事故的不同階段展開研究，提出改善建議。上述研究雖然已有基于系統(tǒng)角度探究我國公交系統(tǒng)安全性的初步實踐，但對于公交系統(tǒng)內(nèi)部各因素之間的關聯(lián)及互相作用規(guī)律少有研究和涉及，更無針對系統(tǒng)層面的公交事故致因分析研究。

此外，由于公交系統(tǒng)子系統(tǒng)間作用關系相對離散，系統(tǒng)參與者間基本以目標導向維持系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，故迫切需要契合公交系統(tǒng)事故現(xiàn)狀的事故分析模型。鑒于此，本文借鑒基于利益相關者驅(qū)動的Tropos目標風險框架，建立Tropos公交事故分析模型，通過構(gòu)建目標層、事件層、處理層的方式有層次地深入探究公交事故核心致因，最后以重慶墜江事故為例進行案例分析，旨在為公交系統(tǒng)運輸安全管理、事故預防等提供理論和實踐參考。

1 公交運輸系統(tǒng)風險類別分析

公交運輸作為服務于居民城市內(nèi)公共出行的主要運輸方式，狹義的公交運輸特指城市公交集團運營的公共汽電車業(yè)務[11]。公交運輸過程的核心環(huán)節(jié)基本一致，為乘客自設定站點上車，通過汽運方式運輸及中轉(zhuǎn)換乘，最終到達目的地附近設定站點下車的過程。從乘客視角看，運輸過程可分為上車前、中途運輸及到站下車3個階段；從公交運營視角看，運輸過程還涵蓋車輛選型、駕駛員培訓、線路規(guī)劃、站點設置、客流預測、調(diào)度排班等因素。此外，一些外部因素，如乘客心理、擁堵問題、氣候環(huán)境等也是公交運輸過程中難以避免的影響因素。綜合上述分析，可將影響公交系統(tǒng)安全的風險因素劃分為人、技術設備、管理及環(huán)境因素[6-11]4個方面，下面將詳細介紹4類風險因素。

1)人。公交系統(tǒng)涉及人員較多，如駕駛員、公交調(diào)度員、乘客、設備管理員等，其工作能力、生理狀態(tài)、心理壓力、晝夜節(jié)律等都可能使公交系統(tǒng)偏離正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)。

2)技術設備。公交系統(tǒng)技術設備主要有車輛、調(diào)度設備、公交站臺電子標識及安全護欄等；車輛設備又包含駕駛系統(tǒng)、駕駛員防護設備、乘客座椅、扶手等，不良的設備配置會引起安全隱患或加重事故后果。

3)管理。管理因素主要是指公交系統(tǒng)運營層面的組織管理，主要包含3個方面：安全管理組織，如公交集團安全管理組織的建立、組織責任劃分等；安全文化建設，如建立安全的企業(yè)文化、增加安全投入認識等；安全管理體系，如人員培訓、規(guī)章制度建立及駕駛員安全教育等。

4)環(huán)境。環(huán)境因素主要存在于系統(tǒng)外部，如運輸線路地理環(huán)境(橋面、山地、地質(zhì)災害)、氣象條件(暴雨、臺風等)、市區(qū)擁堵等，也包含一般性的政治、經(jīng)濟、文化等因素。

公交事故發(fā)生過程中往往同時包含以上4種風險因素，且風險因素之間存在動態(tài)、非線性耦合關系：風險因素產(chǎn)生后可從不同方面對系統(tǒng)內(nèi)各種實際參與者，如乘客、駕駛員、車輛等造成影響，不良影響依附于參與者，并通過參與者間的相互依賴關系產(chǎn)生風險的傳遞及疊加，最終，風險累加至高風險狀態(tài)后產(chǎn)生突變并導致不同程度的公交系統(tǒng)事故發(fā)生。這也使得分析公交系統(tǒng)事故存在較高的復雜性，需借助系統(tǒng)事故-風險分析方法來整體把握事故致因，并采用綜合防控措施。

2 Tropos 公交事故分析模型

Tropos模型是將i*目標模型和面向Agent的思想相結(jié)合，用于構(gòu)建面向主體的軟件需求模型方法，框架建立之初僅能對單個參與者的過程性風險進行分析評估[12-13]。在其后的探索中：Asnar等[14]考慮到組織環(huán)境中參與者之間的相互依賴關系，提出多參與者的建模方法，將模型擴展為系統(tǒng)風險模型；在此基礎上，Deng等[15]以城市突發(fā)公共事件為研究對象，運用Tropos目標-風險框架探究了宏觀系統(tǒng)層面的風險傳播機制。至此，現(xiàn)階段Tropos目標風險框架已能夠較好地適應社會技術系統(tǒng)風險建模分析，形式化地展現(xiàn)事故過程中系統(tǒng)內(nèi)的復雜交互，并針對因素依賴關系建立系統(tǒng)層面上的安全管控策略，是系統(tǒng)性研究公交事故的有力手段。

Tropos公交事故分析模型自上而下由3個層次的概念結(jié)構(gòu)組成，分別為目標層、事件層和處理層，不同層次之間由不同的節(jié)點與關系構(gòu)成(見圖1)。

圖1 Tropos公交事故分析模型

2.1 不同層次間的節(jié)點構(gòu)成

1)參與者：為完成某種目標的系統(tǒng)內(nèi)部利益相關者[16-17]，與其他利益相關者相互依賴共同推動整體目標的執(zhí)行，在公交系統(tǒng)中可理解為司機、乘客、公交調(diào)度機構(gòu)；

2)目標：參與者在系統(tǒng)中需要達成的目標；

3)任務：為達成目標參與者需采取的行動；

4)資源：參與者實現(xiàn)目標需借助的物理手段；

5)事件：可理解為對目標或任務執(zhí)行產(chǎn)生負面不確定影響的具體因素；

6)處理：為緩解風險事件，管理者所采取的針對性措施。

2.2 不同層次間的關系構(gòu)成

1)依賴關系:不同參與者之間的交互關系；

2)和分解/或分解：指節(jié)點可有效拆分為更細化結(jié)構(gòu)，子節(jié)點間存在的替代關系和同時實現(xiàn)上層節(jié)點才可實現(xiàn)的邏輯關系；

3)目標-手段關系：目標如何由任務實現(xiàn)的邏輯聯(lián)系；

4)影響-緩和關系：指事件或處理節(jié)點對上層節(jié)點的影響關系，通常為負面影響。

2.3 Tropos公交事故分析框架主要步驟

公交系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程可理解為多個參與者深度交互的運行過程[18]，不同參與者通過目標、任務、資源相互連接，共同維護公交系統(tǒng)的正常運行；系統(tǒng)層面的事故分析可基于各類影響關系將參與者內(nèi)部復雜目標或任務拆解為易于理解的簡單事件元素，通過對各類元素事件的深入剖析可整體性理解事故發(fā)生的核心致因。Tropos公交事故分析框架建立的主要步驟為：

1)構(gòu)建Tropos目標-風險框架，識別事故公交系統(tǒng)內(nèi)部參與者同參與者間的依賴關系，其后識別各參與者完成目標需執(zhí)行的任務，建立對應目標及任務節(jié)點；

2)依據(jù)參與者依賴關系建立對應任務和目標的精細化依賴，以及目標-手段關系;

3)識別系統(tǒng)內(nèi)部風險事件建立事件層，進而分析因素間的影響-貢獻關系，并構(gòu)建整體事故網(wǎng)絡；

4)針對公交事故網(wǎng)絡中導致任務失效事件構(gòu)建處理層，并通過以下3類方式建立處理節(jié)點：針對性抑制風險事件;抑制風險事件對任務節(jié)點的影響途徑;增強任務節(jié)點魯棒性。通過此3類方式建立處理節(jié)點，抑制任務失效。

3 案例探究

重慶公交墜江事故是近年來影響最惡劣的公交事故之一，事故發(fā)生后引起社會對公交系統(tǒng)安全的強烈擔憂，本文通過構(gòu)建Tropos公交事故分析模型來分析此次具有代表性的復雜事故。

3.1 事故情況

2018年10月28日重慶萬州長江二橋22路公交客車與小轎車相撞后墜入江中，事發(fā)時出現(xiàn)了乘客搶奪司機方向盤、司機錯誤操作等異常事件。事故信息來源于實地調(diào)查查證、官方新聞報道與政府通報。

3.2 Tropos模型建立

在城市公交運輸系統(tǒng)內(nèi)部，參與運輸過程的因素可分為兩大類實體，即公交公司與乘客[19]?；赥ropos目標-風險框架，建立事故網(wǎng)絡：

1)識別參與運輸?shù)拿總€參與者，并確定目標關系，如表1所示；

表1 模型中參與者設置目標說明

2)識別目標層任務節(jié)點并判斷節(jié)點依賴關系，如表2所示；

表2 目標層任務節(jié)點設置

3)構(gòu)建事件層，識別公交系統(tǒng)潛在風險事件及本次事故出現(xiàn)的風險事件，如表3所示。

表3 事件層設置

逐次識別各參與者任務節(jié)點具體設置，如表2所示；基于任務節(jié)點參考事故及文獻[6-8,11]所述，逐次識別潛在風險事件，并觀察事故中顯現(xiàn)的風險事件，具體如表3所示；建立的重慶墜江事故Tropos目標風險模型如圖2所示。

圖2 重慶墜江事故Tropos目標風險模型

3.3 事故分析

基于事故報告可知本次事故直接致因是乘客劉某因車輛過站未停與司機發(fā)生激烈爭執(zhí)，并欲逼停行駛于橋面的公交車；其后司機在爭執(zhí)中情緒失控，錯誤控制車輛，擦掛正常行駛車輛后墜入江中。然而基于模型系統(tǒng)剖析，事故發(fā)生實質(zhì)是整體公交系統(tǒng)偏移所產(chǎn)生的嚴重后果。

通過對目標層頂層目標與子目標迭代關系分析可知，所有子目標的共同良好達成才可使公共交通系統(tǒng)高安全性運轉(zhuǎn)，然而由于事件層中顯現(xiàn)的諸多風險事件以致對應任務節(jié)點蘊含較大風險，并通過參與者間依賴關系傳播風險，最終在T5任務執(zhí)行過程中使風險累加，突變?yōu)閲乐貕嫿鹿省?/p>

1)事件層風險遍歷顯示22路公交在事故發(fā)生前某月內(nèi)連續(xù)發(fā)生兩起乘客過站與司機爭執(zhí)，并致使車輛行駛被迫中斷事故，由于并無人員傷亡故未能引起安全管理部門重視，未能對司機駕駛室采取防護措施，從而造成了駕駛員與乘客爭執(zhí)的放任心理，產(chǎn)生E8，E12風險事件，并造成T3.2，T5.1.1任務未能較好達成，目標G1-3，G2-2受到影響。

2)通過對22路公交日常運行環(huán)境分析可知，公交為環(huán)線公交，途經(jīng)3座跨江大橋，橋面存在潛在失效駕駛嚴重事故后果；大橋附近站點設置距離長，乘客過站折返條件復雜；公交經(jīng)過萬州城區(qū)道路狹窄，車流集中以致日常堵塞嚴重，22路公交車站點到達時間紊亂，上述因素產(chǎn)生E7，E9，E10，E18，E19風險事件，并對任務T3.2，T6及目標G1-3，G2-1，G2-3產(chǎn)生負面影響。

3)通過對乘客分析可知乘客劉某預計下車站點為橋前的某臨近站，而由于站點道路維修22路公交繞行不再經(jīng)過，車輛上橋后乘客意識到錯過站點，且由于折返條件困難產(chǎn)生心理偏差,持續(xù)逼停車輛要求下車，風險事件E4，E15.1產(chǎn)生,任務節(jié)點T2.2，T5.2及目標G2-2，G1-2受到負面影響。

4)通過對公交系統(tǒng)分析可知，由于疏于管理，公交發(fā)車時間存在較大波動性，E10風險事件產(chǎn)生，任務T4.2及目標G2-1受到不良影響。

受到風險事件影響后頂層目標實現(xiàn)程度較差，且任務節(jié)點間由于相互依賴關系發(fā)生風險傳遞。

1)任務T5.1.1受風險因素E12影響，通過風險傳遞至參與者A1-1中，以致任務T1攜帶風險，即公交集團車輛選型中并不重視駕駛員防護功能，僅基于車輛車況選用上路車輛，在運輸途中物理干擾駕駛員的風險事件導致E12風險因素出現(xiàn)，間接導致目標G1-1受到影響；

2)T2.2未能有效達成，風險傳遞至T6，并與T6內(nèi)部風險因素產(chǎn)生風險疊加后通過乘客資源風險傳遞至T5；

3)T4受風險事件影響并通過風險傳遞與T5.2內(nèi)部風險疊加；

4)T3受T2任務不良達成及內(nèi)部風險事件影響，并通過風險傳遞致使T5.1.2產(chǎn)生風險。

以上風險因素通過參與者間依賴關系相互傳遞后部分作用于T5任務，并最終導致事故發(fā)生：公交司機在類似事故先例中未能引起足夠重視，且加深了放任意識；公交車沒有裝備相應的司機防護措施；調(diào)度中心未能合理調(diào)整班次；站點設置缺陷等影響因素隨時間聚合后風險不斷累加，導致系統(tǒng)高風險運轉(zhuǎn)，此時與失效駕駛潛在嚴重后果風險事件耦合，導致了區(qū)別于其它類似事故的重大事故后果。因此，若仍基于傳統(tǒng)事故處理模式，片面強調(diào)事故瞬態(tài)的“人車路”關系可能無法起到安全防控效果，故應避免傳統(tǒng)個人追責的事故處理方式，基于處理層設置有針對性的提升系統(tǒng)安全措施，從而有效避免事故的再次發(fā)生。

4 風險控制

合理切斷依賴關系是抑制風險演化的重要途徑[19]，由于公交系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點依賴關系必要且不可切斷，故為有效控制公交系統(tǒng)內(nèi)部風險，安全管理策略應重點落實，保證在可控水平上各節(jié)點所附帶的風險后果最低?；赥ropos目標風險框架，通過構(gòu)建處理層的方式緩解風險事件的負面影響，公交系統(tǒng)一般屏障設置如表4所示，其中可直接提升本次事故安全性的措施為C5，C7，C8，C9，C10，C11,對應作用途徑如圖2所示。此外，針對不同事故合理選用上述11項屏障措施可有效降低公交事故發(fā)生，進一步保障乘客安全。

表4 處理層屏障措施設置

5 結(jié) 語

將Tropos目標-風險框架應用于公交系統(tǒng)事故分析中，并以重慶墜江事故為例進行案例。表明基于Tropos目標風險框架的公交事故分析模型可全面合理識別公交系統(tǒng)風險，并進行有效事故分析，彌補了公交事故分析系統(tǒng)性不足的缺陷。重慶墜江事故分析結(jié)果表明：薄弱的公交系統(tǒng)安全管理水平、乘客不穩(wěn)定狀態(tài)與外部危險環(huán)境等因素的深度交互是本次事故發(fā)生的根本原因，基于系統(tǒng)層面采取措施提升公交系統(tǒng)安全性可有效防止事故的再次發(fā)生。此外，深入探討Tropos定量風險傳遞機制，構(gòu)建量化的Tropos模型也是未來的研究重點。