高層住戶防拋物、墜物安全意識演化模型

張悟移，李建國，龔鈺雯

昆明理工大學 管理與經濟學院，昆明650093

隨著我國城市化進程的快速推進，大量高層樓宇如雨后春筍般拔地而起，各地最高建筑記錄不斷被刷新，然而在經濟快速發展、城鎮化水平不斷提高的同時，人們也飽受一些“城市病”的困擾。高空拋物和墜物問題在近年來不斷凸顯，從2010 年至今，與高空拋物、墜物有關的法律糾紛近千起，總體趨勢在持續上升[1]。2019年6月13日，深圳市一5歲男童在母親面前被高空墜落玻璃砸中頭部，后因傷勢過重搶救無效而去世，值得反思的是，事發小區在半個月前發生過同樣的高空玻璃墜落事件，由于高層居民安全意識的淡薄，在第一起事件發生后仍未及時對相關隱患進行排查和消除，從而導致同類悲劇的再次發生。該事件經報道后，關于高層住戶防拋物、墜物安全意識的討論迅速上升，并成為了當時網絡輿情熱點話題[2]。

安全意識問題近年來受到國內外學者的廣泛關注。文獻[3]通過電話訪談方式對美國552 個農場的1 727 名工人的安全意識展開研究，提出年齡和受教育程度是影響工人安全意識水平的重要因素；文獻[4]對肯尼亞內羅畢公立醫院202名燒傷患者進行調查，指出缺乏燒傷預防和消防安全意識以及受教育水平低是導致燒傷的關鍵風險因素；文獻[5]通過研究印尼摩托車駕駛員安全意識與交通事故之間的聯系，發現駕駛員安全意識的提高能夠顯著降低交通事故的發生率；文獻[6]為減少企業安全事故的發生，建立了一種由人格和態度變量組成的員工安全意識模型，用以對員工進行心理評估，并將安全意識的評估結果作為決定員工未來晉升與否的重要依據；文獻[7]在對美國農業環境中3 081名青少年受傷原因的研究中，從自我感覺和他人評價等7個方面建立起安全意識評價量表，作為青少年安全意識程度的評估標準；文獻[8]通過將安全文化和安全意識作為中介路徑，用以測試規章制度對組織安全績效的影響，結果表明規章制度對組織安全績效具有積極影響，且安全意識具有一定的中介作用；文獻[9]通過對鞍山市某企業進行問卷調查，得出了影響員工安全意識的各個因素之間均存在一定相關性的結論；文獻[10-12]分別從安全心理、行為和文化方面對安全意識進行了研究；文獻[13]在對以往研究文獻進行分析后指出，良好的安全氛圍有助于培養安全意識，減少安全事故的發生。上述研究中涉及的方法大多為Logistic 回歸分析、結構方程模型、解釋結構模型等，這些方法從靜態的角度對安全意識程度、影響因素以及影響路徑等方面進行了研究，但局限在于未能對安全意識的行為模式以及發展趨勢進行動態展示，導致無法根據相關因素的變化情況以及因素間的交互作用而對未來某一時刻進行預測及提供防范措施。此外，目前有關高空拋物、墜物問題的研究主要集中于法律責任認定[14-15]、危害研究[16]、安全風險評估[17-19]以及墜落點確定[20]等方面，而關于防拋物、墜物安全意識演化機理的研究卻鮮有涉及，因此，從動態系統角度探究高層住戶防拋物、墜物安全意識影響因素間的作用機制變得十分必要。本文將基于多主體的建模與仿真（Agent-Based Modeling and Simulation，ABMS）[21-22]方法應用于高層住戶防拋物、墜物安全意識研究中，通過分析各主體屬性及主體間交互規則，建立高層住戶防拋物、墜物安全意識演化模型，以研究不同因素對安全意識的影響程度以及在各因素綜合作用下安全意識的變化趨勢。

1 高層住戶防拋物、墜物安全意識演化模型構建

高層住戶防拋物、墜物安全意識的演化是在一定系統環境中，各行為主體與環境以及其他主體通過交互作用，促使影響高層住戶安全意識的各因素狀態不斷調整并最終展現出安全意識的整體性變化的過程。本文根據ABMS方法，結合實際調查結果以及文獻[23-25]建立模型，抽象出住戶個體、住戶群體以及物業管理主體這三類行為主體并確定出各主體屬性及交互規則。由于在平時生活中，高層住戶防拋物、墜物安全意識的變化是一個緩慢和漫長的過程，在短期內變化趨勢不明顯，而一旦當此類典型性安全事故發生并經廣泛傳播后，隨著相關話題關注度和討論度的驟增，使得人們防拋物、墜物安全意識變化曲線發生躍變，相較于前者，對躍變后的安全意識演化過程進行研究更能揭示各主體屬性間的交互作用和影響程度。由于網民關注疲勞和輿論客體快速更新等原因，網絡輿情熱度生命周期普遍較短[26]，以“深圳男童遭墜窗砸死”事件為例，從6 月13 日事故發生并被大規模報導到8 月11 號最后一次輿論高潮，該事件熱度前后持續約為兩個月[27]。因此，在本文仿真實驗中，模擬上述事件發展生命周期，為保證步與步之間變化明顯，同時避免仿真步數過少，故以天數為單位，將實驗的步長設置為l=1，令仿真步數n=60，相當于每天觀察一次，觀察周期為60 天。在這里需要強調，一般情況下仿真步長的時間間隔越短，則精度越高、效果越好，但考慮到在實際調查研究過程中，限于調查時間、調查技術、人力及財力等客觀因素限制，在目前條件下基本難以實現，故本文將步長設置為1 天，保證在現行資源條件下，實現精度的最大化。

1.1 行為主體及屬性

1.1.1 住戶個體主體

住戶個體主體屬性：安全檢查頻率s1、安全認知水平s2、安全注意力水平s3、知識文化水平s4以及住戶個體安全意識程度F(si)。其中，s4的取值范圍為[1，10]。安全認知水平指住戶個體對高空拋物、墜物的隱患、危害以及預防意義的認識程度；安全注意力水平指住戶對隱患因素的警惕和預防程度，其很大程度上受到家庭安全氛圍的影響。一般而言，高層住戶個體的防拋物、墜物安全認知水平隨著時間的增長而不斷提高，尤其在具有標志性意義的此類安全事故發生后，住戶個體的安全認知水平會迅速提升，之后由于輿論熱度褪去以及關注度的減少，導致安全認知水平逐漸恢復緩慢增長的趨勢，故：

式中，r1、r2、r3均為住戶個體安全認知水平增長率，其中r1∈[0 %,0.5%]，r2∈[7 %,9%]，r3∈[1 %,3%]，α1取值可根據實際情況進行調整，εi為余項，i=1,2,…,8。由于住戶個體安全意識程度的取值受到si(i=1,2,3,4)的綜合影響，故：

式中，ai是si與F(si)的相關性系數，φi為隨機擾動項，i=1,2,3,4。

1.1.2 住戶群體主體

住戶群體主體屬性：群體凝聚力水平g1、群體接觸頻率g2、群體熟悉程度g3、群體安全互相監督水平g4以及群體行為安全性水平F(gi)。其中，g1、g2的取值范圍均為[1，10]。這里需要注意，群體凝聚力水平指住戶群體之間人際關系的緊密程度，又被稱為群體內聚力水平；群體接觸頻率是指住戶群體在一段時間內的接觸次數；群體熟悉程度指住戶群體間的相互了解程度，三種屬性雖相互影響，但彼此間又各不相同。例如，雖住戶群體存在較高的接觸頻率，但受接觸意愿、心理距離等因素影響，可能導致群體凝聚力水平以及相互熟悉程度處于較低水平；雖群體相互了解程度較高，但由于缺乏信任水平，可能導致群體凝聚力水平的低下。由于樓層隔斷以及戒備意識較強等因素影響，導致高層住戶群體間普遍缺乏溝通和交流，群體熟悉程度始終處于低速增長的水平，故：

式中，r4為住戶群體熟悉程度增長率，r4∈[0%,1%]，α2取值可根據實際情況進行調整。由于群體行為安全性水平受到gi(i=1,2,3,4)的綜合影響，故：

式中，bi為gi與F(gi)的相關性系數。

1.1.3 物業管理主體

物業管理主體屬性：安全宣傳水平m1、安全投入水平m2、隱患排查頻率m3以及物業安全管理水平F(mi)。其中，m1的取值范圍為[1，10]?？紤]到如今防拋物、墜物形勢日益嚴峻以及不同地區物業管理部門資金狀況存在差異的情況，故：

式中，r5、r6、r7均為物業管理安全投入水平增長率，其中r5∈[- 2%,1%]，r6∈[1 %,2%]，r7∈[- 1%,1%] ，α3的取值根據實際情況而定。由于物業安全管理水平的高低受到mi（i=1，2，3）的綜合影響，故：

式中，ci為mi與F(mi)的相關性系數。

1.2 行為環境

在演化模型中，將高層住戶所處的社會環境設置為系統的行為環境，影響各行為主體的社會環境主要表現為一段時間內住戶所了解到的同類事故的發生頻率、事故造成的輿論壓力水平以及相關法律法規的懲罰力度等，因此選擇行為環境屬性：法律懲罰力度e1、政府重視程度e2、輿論壓力水平e3、事故發生頻率e4以及外界對高層住戶防拋物、墜物安全意識的影響水平F(ei)。其中，e1的取值范圍設定為[1，10]，e3對于高層住戶的安全意識具有雙向效應[28]，故其取值范圍為[-10，10]。由于高空拋物、墜物安全事故的發生頻率在各項因素影響下隨時間變化呈現出先增長后降低的規律，故：

由于外界影響水平的高低受到ei(i=1,2,3,4)的綜合影響，故：

式中，di為ei與F(ei)的相關性系數。

1.3 交互規則

（1）高層住戶安全檢查頻率的高低受到住戶安全認知水平、安全注意力水平、住戶群體安全互相監督水平、物業管理安全宣傳水平、輿論壓力水平以及事故發生頻率的影響，故：

式中，μi、f1、f2、hi分別為si、g4、m1以及ei與s1的相關性系數。

（2）一般而言，住戶的知識文化水平、群體行為安全性水平以及住戶物業管理宣傳水平對高層住戶的安全注意力影響較大，其中，家庭的平均知識文化水平對安全注意力的養成有顯著促進作用，故：

式中，u1、u2、u3分別為s4、F(gi)、m1與s3的相關性系數，r11為住戶知識文化水平所占權重增長率。

（3）住戶個體的安全認知水平、群體凝聚力水平、事故發生頻率以及法律的懲罰力度均會對群體安全互相監督水平的高低產生影響，故：

式中，xi、v1、v2分別為ei、s2、g1與g4的相關性系數。

（4）物業管理機構的隱患排查頻率主要受外界環境影響，一般情況下，當政府重視程度強、社會輿論壓力大以及類似事故的發生頻率高均會不同程度地促使物業管理加強隱患排查，故：

式中，w1、w2、w3和γ分別為e2、e3、e4與m3的相關系數，其中r12、r13分別為政府重視程度和輿論壓力水平所占比重增長率。

（5）隨著高空拋物、墜物安全事故發生頻率的不斷升高，關于此類安全事故發生的原因以及如何減少和避免類似事故會逐漸引起政府重視，故：

式中，?=(0.1,0.25,0.4,0.6,0.9)T，δ=(0.8,1.2,1.5,1.7,2）T；其中，[ρ,σ] 為演化仿真步長區間范圍，[ρ,σ]=([ρi,σi])T=([0,10],(10,20],(20,35],(35,50],(50,60])T，i=1，2，3，4。

綜上，本文提出高層住戶防拋物、墜物安全意識的演化機制，如圖1所示。

圖1 高層住戶防拋物、墜物安全意識的演化機制

表1 高層住戶防拋物、墜物安全意識演化模型中主體屬性權重系數及取值

表2 高層住戶防拋物、墜物安全意識演化模型中各變量系數及取值

2 模型初始化設定

在進行高層住戶防拋物、墜物安全意識演化仿真實驗前，需要對相關變量的參數進行設置。本文結合前期問卷調查數據分析統計結果以及相關文獻研究結論，對模型中各參數進行賦值，見表1 和表2，公式（1）、（5）、（7）中步長參數j、k、p、q、π、τ取值分別為20、45、25、50、25、40。

3 高層住戶防拋物、墜物安全意識演化過程仿真分析

根據高層住戶防拋物、墜物安全意識演化模型，借助Netlogo仿真軟件，對模型中各主體屬性進行分析，在圖2～8 中，選取住戶個體安全意識程度、群體行為安全性水平、物業安全管理水平以及外界影響水平作為住戶個體、住戶群體、物業管理以及外部環境對高層住戶防拋物、墜物安全意識的作用表現。開展仿真實驗的目的是在已確定的主體屬性間交互規則基礎上，保持其他屬性條件不變，通過人為適當改變特定屬性的參數值，并將其前后演化結果進行對比，找出影響高層住戶防拋物、墜物安全意識水平的關鍵屬性組合，為特定條件下安全意識演化方向的預測以及此類安全事故發生次數的降低而提供方法和思路。

3.1 基準模式仿真結果分析

在仿真實驗中，由知識文化水平、群體凝聚力水平、群體接觸頻率、安全宣傳水平、法律懲罰力度以及輿論壓力水平組成演化仿真變量組（s4，g1，g2，m1，e1，e3），賦值為（5，5，5，5，5，5），將該變量取值條件下的仿真結果作為后續實驗結果的比較基準，如圖2所示。

圖2 基準模式仿真結果

圖4 降低輿論壓力水平仿真結果

在基準模式下，住戶個體安全意識水平在演化周期前半段增長緩慢，在后半段呈現出震蕩上升的趨勢，并在tick=56.2 時達到安全意識水平峰值6.21。此外，物業安全管理水平在演化周期內變化趨勢明顯，其初始仿真值僅為1.41，到仿真后期已達到8.67，而住戶群體行為安全性水平在演化周期內變化趨勢不明顯。反映出在當前條件下，由于前期物業安全管理水平以及住戶安全認知水平較低，導致住戶安全意識程度提升緩慢并一直維持在較低水準。隨著高空拋物、墜物安全事故發生頻率的不斷增加，使得防高空拋物、墜物逐漸受到政府重視。在政府要求下，物業管理方面不斷加強安全投入以及隱患排查力度，進而促進了高層住戶安全檢查頻率以及安全認知水平的提升，使高層住戶安全意識程度在演化后期隨物業安全管理力度的變化而震蕩上升。

3.2 對比研究仿真結果分析

（1）分別增強知識文化水平s4、降低輿論壓力水平e3屬性值的輸出。為使該過程仿真輸出與基準模式結果對比明顯，將s4增強后的變量組賦值為（10，5，5，5，5，5），將e3降低后的變量組賦值為（5，5，5，5，5，-5），仿真結果如圖3、4所示。

圖3 增強知識文化水平仿真結果

將圖3結果與基準模式對比可知，高層住戶的知識文化水平提升后，住戶個體的安全意識程度產生顯著變化，其值在演化周期內始終處于高位，而群體行為安全性水平、物業安全管理水平以及外界影響水平較基準模式變化不明顯。反映了隨著知識文化水平的提高，高層住戶的安全知識水平以及素質水平也得到相應的增長，同時這些住戶個體也會通過教育和糾正家人不安全行為而提升家庭整體安全氛圍水平，進而促使安全意識程度不斷提高。由于受教育水平提高后，住戶更傾向于自覺、主動進行習慣性的安全檢查以及采取防拋物、墜物安全措施，受住戶群體、物業管理以及外界社會環境的影響較小，故對其他主體屬性造成的影響較小。將圖4結果與基準模式對比可知，降低輿論壓力水平后，外界影響水平在仿真周期內峰值僅為2.11，同時住戶個體安全意識程度較基準模式同樣出現了下降，且在仿真步數范圍內增長趨勢較不明顯。反映了當外界輿論產生正向影響時，有利于促使物業管理機構加強安全投入，提升住戶的安全認知及意識水平；當輿論壓力水平產生負面影響時，會導致外界對高層住戶防拋物、墜物安全意識的影響水平顯著下降。

（2）分別增強群體凝聚力水平g1、降低群體接觸頻率g2屬性值的輸出。將g1增強后的變量組賦值為（5，10，5，5，5，5），將g2降低后的變量組賦值為（5，5，1，5，5，5），仿真結果如圖5、6所示。

圖5 增強群體凝聚力水平仿真結果

將圖5結果與基準模式對比可知，群體凝聚力水平提高后，群體行為安全性水平顯著升高，同時住戶個體安全意識程度以及物業安全管理水平在仿真后期增長速度發生躍變，其中物業安全管理水平峰值一度爬升至9.75，而外界影響水平的變化趨勢與基準模式基本相同。反映出高層住戶群體的凝聚力越強，則彼此間互助水平以及責任意識越高。針對存在的拋物、墜物安全隱患，住戶群體通過聯合向物業管理機構提出要求，促使物管部門加大安全投入以及隱患排查力度，提升安全管理水平。此外，高層住戶群體間通過互相提醒以及開展安全自查等方式，使得群體行為安全性水平以及住戶個體安全意識水平得到提高。將圖6 結果與基準模式對比可知，群體接觸頻率降低后，使得群體行為安全性水平較基準模式略有下降，但對物業安全管理水平、外界影響水平以及住戶安全意識程度影響較小。反映了相較群體凝聚力水平，高層住戶群體的接觸頻率高低對其行為安全性以及其他主體屬性的影響更弱，其對高層住戶安全意識的形成存在影響，但并非決定性的。因此在培養高層住戶群體防拋物、墜物安全意識時，應更注重于群體凝聚力的塑造和強化。

（3）分別降低安全宣傳水平m1、增強法律懲罰力度e1屬性值的輸出。將m1降低后的變量組賦值為（5，5，5，1，5，5），將e1增強后的變量組賦值為（5，5，5，5，10，5），仿真結果如圖7、8所示。

圖6 降低群體接觸頻率仿真結果

圖7 降低安全宣傳水平仿真結果

將圖7結果與基準模式對比可知，物管機構安全宣傳水平降低后，使得物業安全管理水平在仿真實驗前中期一直處于低位，但其增長趨勢明顯，尤其當tick＞49時，其整體增長速率得到大幅提升，而其余主體綜合屬性變化幅度較小。反映出降低安全宣傳水平對高層住戶安全意識的抑制作用不明顯，在與基準模式同等的政府重視程度以及輿論壓力水平下，物業管理通過加強安全投入以及隱患排查，促使安全管理水平顯著提升。將圖8 結果與基準模式對比可知，法律懲罰力度加大后，使得外界影響水平以及群體行為安全性水平產生較大幅度增長，同時物業安全管理水平在仿真后期增長迅速，并在tick=59.2 時達到峰值8.62。由于在高空拋物、墜物致害責任認定方面，同棟樓住戶群體以及所在住宅區物業管理機構在侵權人不明的情況下均有承擔責任的可能，因此當法律懲罰力度加大后，相當于住戶群體以及物管機構的事故發生成本增大，迫使各方加強安全監督和監管力度，故導致仿真結果中群體行為安全性水平以及物業安全管理水平得到一定程度的提高。

圖8 增強法律懲罰力度仿真結果

4 結語

（1）高層住戶防拋物、墜物安全意識的演化是在一定系統環境中，各行為主體與環境通過交互作用，促使各屬性狀態不斷調整并最終展現出安全意識的整體性變化的過程?；贏BMS 方法并運用Netlogo 仿真平臺對高層住戶防拋物、墜物安全意識的演化過程進行模擬仿真實驗，可為高空拋物、墜物預防研究提供新的思路。

（2）通過對仿真結果進行對比分析，發現各主體屬性及環境因素對高層住戶防拋物、墜物安全意識的影響程度存在差異，這是由于各主體自身屬性以及交互規則的差異導致的。其中，知識文化水平對住戶個體安全意識程度影響最大。此外，當外界輿論產生正向影響時，有利于促使物業管理機構加強安全投入，提升住戶的安全認知及意識水平；當輿論壓力水平產生負面影響時，會導致外界對高層住戶防拋物、墜物安全意識的影響水平顯著下降。另外，相較群體的接觸頻率，高層住戶群體凝聚力水平高低對其行為安全性以及其他主體屬性的影響更強。通過研究還發現降低安全宣傳水平對高層住戶安全意識的抑制作用不明顯，增強法律懲罰力度可以同時提高群體行為安全性水平以及物業安全管理水平。

（3）為減少和預防高空拋物、墜物安全事故的發生，需適當調節各主體及環境屬性，如提升高層住戶個體的知識文化水平，提高住戶群體凝聚力水平，積極引導社會輿論發揮正向影響以及加大對高空拋物、墜物行為的懲罰力度，以消除“懸在城市上空的痛”。

（4）由于高層住戶防拋物、墜物安全意識的演化是一個極其復雜的動態系統，影響其發展走向的因素眾多，各因素間時刻進行交互和發生變化，導致安全意識演化過程具有不可預知性。限于文獻搜集及調查分析水平，本文僅選取了三類主體以及十幾項主體屬性，在未來，還將對影響高層住戶防拋物、墜物安全意識演化的其他因素以及主體間交互行為規則展開持續深入研究。