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      基于Haddon矩陣和ISM的人員密集場所踩踏事故風(fēng)險分析

      2019-10-10 09:22:18宋思雨梁天瑞
      安全與環(huán)境工程 2019年5期
      關(guān)鍵詞:密集場所人群

      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。

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