地鐵隧道施工人員不安全行為干預策略抉擇模型及仿真＊

■ 陳赟 周丹

長沙理工大學交通運輸工程學院 長沙 410114

0 引言

地鐵隧道施工項目是一項復雜高風險的建設工程，易受人、機、環、管等風險影響因素作用而產生安全生產事故。據統計，在調查的75000例事故中，由人的不安全行為引起的事故占88%，90%的事故追究于人的因素[1]。可見，施工人員的不安全行為是導致地鐵隧道施工安全事故產生的主要原因[2-3]，迫切需要探討管控現行地鐵隧道施工人員不安全行為的干預策略，總結施工人員不安全行為干預策略效果，以期為施工安全事故管控體系中編制實施方案提供科學可靠的理論依據，提高管控地鐵隧道施工安全狀況的能力。

地鐵隧道施工人員不安全行為干預策略是矯正或減少施工人員不安全行為的手段，旨在減少因施工人員的行為差錯而引起的安全事故。目前，針對我國地鐵隧道施工人員不安全行為研究主要集中于從安全態度[4]、安全氛圍[5]、安全認知[6]、心理狀態和工作環境[7]等影響因素方面來構建結構方程模型,探討其與不安全行為之間的作用關系，提出控制不安全行為的建議。此外,也有研究發現安全管理和經驗等因素與不安全行為密切相關[8]。而對于現有地鐵隧道施工人員不安全行為干預策略研究多基于理論式、經驗式分析，學者嘗試利用安全學、行為主義理論、心理學等理論提出干預人的不安全行為策略[9-11]，如建立經濟強化制度[11]、針對性推薦合理的培訓材料[12]、營造舒適的工作環境[13]等。此外，Dongping Fang 基于案例研究，提出可開展安全文化建設控制不安全行為[14]。李書全運用社會網絡分析方法，研究得出合理設置安全生產管理機構、設計安全檢查監督體系能有效控制安全管理水平的不安全行為[15]。然而，以上研究都為靜態角度分析地鐵隧道施工人員不安全行為的形成機理及干預策略，針對科學量化干預策略、動態研究干預策略效果的研究成果也主要集中于煤礦及航空領域[16-18]，從干預策略角度動態仿真地鐵隧道施工人員不安全行為干預效果的研究成果較為罕見。基于此，本文將系統動力學(System Dynamics,SD)應用于地鐵隧道施工人員不安全行為干預策略研究中，通過文獻分析法和現場訪談提取地鐵隧道施工人員不安全行為干預策略集，厘清干預策略與不安全行為之間的因果關系，通過構建SD 仿真模型，進行效果仿真和對比分析，提出干預策略建議，為降低地鐵隧道施工事故的發生，提高地鐵隧道施工安全狀況提供方法和策略參考。

1 不安全行為干預策略分析

1.1 文獻提取

本文收集的相關文獻主要來源中國知網和讀秀等學術網站，中文以“不安全行為”和“干預”等為搜索主題詞，英文以“unsafe behavior”和“intervention”等為搜索主題詞，經人工篩選與剔除，挑選出能應用于研究理論的文獻。文獻整理發現：成果主要集中在煤礦及航運領域，地鐵隧道工程領域涉及較少。因此，本文在提取地鐵隧道施工人員的不安全行為干預策略的過程中，將其他領域相關研究成果[16-18]和地鐵隧道施工的實際情況加以考慮，凝練提出地鐵隧道施工人員不安全行為的干預策略。具體有：（1）安全教育培訓（2）安全激勵（3）績效考核（4）鼓勵團隊互助與分享（5）模擬訓練（6）合理安排工作任務（7）合理的作息（8）加強安全監管力度（9）開展文體娛樂活動（10）作業標準化（11）開展體檢（12）加大安全防護投入（13）引進先進設備（14）健全安全管理制度（15）人崗匹配（16）安全行為落實（17）事故案例學習（18）加強班組安全文化建設（19）設備更新與維護（20）員工參與管理。

1.2 現場訪談提取

現場訪談對象為某地在建地鐵隧道工程的項目部成員，包含項目經理、安全辦主任、安全員、工程技術辦主任和施工人員，得到的主要干預策略有：（1）重視安全宣傳，培養員工良好的安全價值觀（2）加大安全投入，克服照明等物理條件對施工人員的影響（3）動態識別和控制施工風險源（4）獎勵遵守章程人員，懲罰違章操作人員（5）關懷員工，提供良好的心理援助平臺（6）管理者明確工作職責，嚴格督察，現場矯正（7）規范員工行為，重視員工實操能力。

1.3 干預策略的分類

行為安全“2～4”模型將事故發生的原因歸結為安全文化缺欠、安全管理文化體系缺欠、安全知識不足、安全意識不高、安全習慣不佳、安全心理不佳、安全生理不佳等因素[19]，其他學者補充了施工環境[7,11]和工作能力[20]兩方面原因，可見，個人缺陷和組織管理缺欠會導致人的不安全行為的產生。有研究表明，為了有效減少不安全行為的發生，不僅需要應用行為安全理論和心理科學等原理，還需要掌握各種安全知識，針對其內在心理、生理和各項安全技能等方面制定相應的干預策略[21]。同時，還需考慮組織的建設，對組織安全氛圍、工作環境、安全管理等方面進行干預優化[18]，以期提高整體安全管理水平，間接影響施工人員的作業行為。因此，本文在上述2種途徑所收集到的干預策略的基礎上，從個人和組織兩個層面進行策略選取，合并具有相似性的策略，形成如表1所示的地鐵隧道施工人員不安全行為干預策略集。

2 干預策略SD仿真模型構建

系統動力學（SD）能對復雜系統進行動態仿真[22]和模擬不同策略輸入值的動態變化趨勢[16-17]。為此，本文采用Ⅴensim 軟件對地鐵隧道施工人員不安全行為干預系統進行因果分析、動力學建模和仿真模擬。

2.1 系統邊界的界定

以地鐵隧道施工人員不安全行為干預策略為研究出發點，分析各干預策略對地鐵隧道施工人員不安全行為的影響程度。研究對象為施工階段的施工人員，所收集的干預策略不涉及項目其他階段對施工人員不安全行為造成影響的安全措施。因此，除施工階段外所涉及的安全管控工作內容都不作為仿真模型考慮內容。

2.2 因果關系圖

基于文獻與現場訪談提取的地鐵隧道施工人員不安全行為干預策略，依據SD 因果反饋原理，分析各干預類別中的干預策略關系，得到5 個主要干預反饋回路及地鐵隧道施工人員不安全行為干預系統因果關系圖，見圖1。

圖1 地鐵隧道施工人員不安全行為干預系統因果關系

不安全心理→+不安全行為→+安全宣傳→-不安全心理。此為負反饋回路圖，通過向施工人員宣傳安全知識，消除因人的不安全心理所帶來的恐慌，抑制不安全行為的發生。

安全技能→-不安全行為→+模擬訓練→+技能與崗位匹配→+安全技能。此為負反饋關系回路，施工人員通過模擬訓練，能提高自身技能和解決崗位需求問題，從而減少因員工技能不足而引起的不安全行為。

施工環境→-不安全行為→+安全投入→+施工環境。此為負反饋回路圖，通過增大安全投入來改善施工環境可減少不安全行為的發生。

安全管理→-不安全行為→+安全監督與檢察→+安全管理。此為負反饋回路圖，管理者通過采取安全監督與檢查可提高整體安全管理水平，從而影響施工人員的不安全行為。

安全氛圍→-不安全行為→+安全教育培訓→+安全作風建設→+安全氛圍。此為負反饋關系回路，通過開展安全教育培訓，可以加強班組安全作風建設，營造良好的安全氛圍，降低施工人員不安全行為的發生率。

2.3 存量流量圖

應用系統動力學建模軟件Ⅴensim，構建出地鐵隧道施工人員不安全行為干預系統存量流量圖，見圖2。模型中包含不安全行為等7 個狀態變量、不安全行為減少量等8 個速率變量、安全宣傳等13 個輔助變量以及工會心理援助等24個常量。

圖2 地鐵隧道施工人員不安全行為干預系統存量流量圖

2.4 系統動力學數學方程的建立

通過問卷調查的方法，由專家依據地鐵隧道施工的實際狀態給出地鐵隧道施工人員不安全行為干預系統動力學模型中的各參數值。各干預策略對不安全水平干預系統的相對構成權重，采用層次分析1～9 標度法問卷調查，共計收回有效問卷33份，運用SPSS軟件分析得問卷整體信度∝值為0.733，各題項的得分與總分之間的相關系數在0.690～0.805 之間，問卷信度較可靠，內容效度也符合要求。仿真模型中的初始值和影響系數，由5位專家根據地鐵隧道施工的實際狀態進行綜合評價，且狀態變量的取值范圍為[0,100]、常量的取值范圍為[0，5]、影響系數取值范圍為[1,1.2]，最終通過計算加權平均分得到每個變量最終的參數值（無量綱）。其中，各個狀態變量初始值為：（不安全行為，不安全心理，不安全生理，安全技能、施工環境、安全管理、安全氛圍）=（78，92，75，63，45，55，55）；常量初始值為：（工會心理援助，舉辦文體活動，作業標準化，身體檢查，事故案例學習，績效考核，識別和控制施工環境危險源，健全安全管理制度，提升管理者素質，安全懲罰與激勵，鼓勵工友協作）=（2.5，1.24，3.65，1.53，3.54，1.84，3.2，3.42，2.08，1.56，2.86）；影響系數值為：（施工環境對不安全心理的影響系數，安全技能對不安全心理的影響系數，安全氛圍對不安全心理的影響系數，施工環境對不安全生理的影響系數，安全技能對不安全生理的影響系數，安全氛圍對安全技能的影響系數，安全管理對安全氛圍的影響系數）=（1.09，1.12，1.05，1.02，1.05，1.08，1.08）。基于此統計數據，運用系統動力學模型原理，得到模型中的主要變量間的函數方程式如下：

式中：K—現在時刻（瞬時值）；J--過去時刻（初始值）；DT—仿真時間步長變量。

3 模型仿真及分析

3.1 模型參數設置及仿真結果

采用Ⅴensim 軟件進行模型仿真，結合上述問卷調查獲取的統計數據和數學方程關系，設置模擬時間12 個月，仿真步長為1個月，得到干預策略集對地鐵隧道施工人員不安全行為的總體干預效果，如圖3所示。

圖3 地鐵隧道施工人員不安全行為干預效果圖

由圖3可知，在各種干預策略集的作用下，地鐵隧道施工人員不安全行為水平演變分為2 個階段，呈現先上升后下降的趨勢。在實施干預的前4 個月，地鐵隧道施工人員不安全行為水平從初始狀態值（78）繼續緩慢上升，到第4 個月達到峰值（92.2939），這表明在實施干預策略前期，干預策略未能對地鐵隧道施工人員不安全行為產生快速有效的抑制作用，施工人員對干預策略的熟悉度和理解程度有差異，從而導致前期干預效果不好。但隨著實施策略長期干預施工人員行為，干預策略已被各施工人員所熟悉及接受，施工人員的安全意識逐漸增強，促使干預策略效果得到明顯提高，于是在實施干預第4月以后，地鐵隧道施工人員不安全行為水平不斷下降至38.2674，且下降速率越來越快。由此可見，干預策略效果存在滯后現象，若想快速有效抑制地鐵隧道施工人員不安全行為的發生應盡可能的縮短施工人員對干預策略的熟悉時間。

3.2 仿真對比分析

運用控制變量法對各干預策略進行仿真對比，研究各干預策略對地鐵隧道施工人員不安全行為的干預效果。即改變某種干預策略的干預力度，而其他策略干預保持不變的情況下，得到該干預方法的干預效果，并與初始干預效果（current狀態下）進行對比分析。

3.2.1 個體層面與組織層面干預效果對比分析

分別將個體層面干預力度和組織層面干預力度增加2%進行模型仿真，得到圖4所示的地鐵隧道施工人員不安全行為個體層面、組織層面干預效果對比圖。從圖4可知，曲線2（個體層面干預力度增加2%）、曲線3（組織層面干預力度增加2%）和曲線1（初始干預）的發展趨勢大致相似，但干預地鐵隧道施工人員不安全行為效果明顯程度為曲線2＞曲線3＞曲線1，且曲線2 與曲線3 之間的差值隨仿真時間逐漸增大至11.5683。由此可見，個體層面或組織層面增大干預力度均能控制地鐵隧道施工人員不安全行為，但個體、組織層面的干預策略對施工人員不安全行為水平的影響速率不同，且個體層面干預效果更加明顯，即個體層面干預在一定程度上更能快速、有效地管控地鐵隧道施工人員不安全行為。

圖4 地鐵隧道施工人員不安全行為個體層面、組織層面干預效果對比圖

3.2.2 各干預類別干預效果對比分析

地鐵隧道施工人員不安全行為干預策略系統共由6個干預類別構成，為研究單個干預類別對不安全行為系統的影響程度，分別對各干預類別干預力度值增加2%，運用影響程度Si表征干預類別干預效果。

式中：

E0—不安全行為水平的基準值,即currrent 系統下不安全行為水平的平均值。

Ei—第i個干預類別干預力度增加2%所對應的不安全行為水平平均值，i=（1,2,3,4,5,6），分別表示不安全心理降低2%、不安全生理降低2%、安全技能增加2%、施工環境增加2%、安全管理增加2%、安全氛圍增加2%。

Si—第i個干預類別對系統不安全水平的影響程度

用Ⅴensim 軟件仿真模擬，計算各狀態下的不安全行為水平平均值E0～E6依次為77.770、71.808、76.841、76.320、77.292、76.504、75.346。從而根據式（5）計算得到表2所示各干預類別干預效果對比表。

表2 各干預類別干預效果對比表

根據表2可見，在干預力度改變相同的情況下，各干預類別分別對地鐵隧道施工人員不安全行為水平的影響程度S1～S6取值依次為0.077、0.012、0.019、0.006、0.016、0.031。這表明不同的干預類別對系統不安全行為水平影響程度不一，且干預效果明顯程度為不安全心理＞安全氛圍＞安全技能＞安全管理＞不安全生理＞施工環境。因此，在管控地鐵隧道施工人員施工作業的過程中，干預不安全心理干預類別是抑制地鐵隧道施工人員不安全行為水平最有效的安全管理對策。

4 結論

本文從收集地鐵隧道施工人員不安全行為干預策略入手，構建了地鐵隧道施工人員不安全行為干預策略SD 仿真模型，以期從動態定量仿真分析的角度研究和總結干預策略對地鐵隧道施工人員不安全行為的影響規律，為提高我國地鐵隧道施工安全狀況提供有針對性的策略意見。通過研究可以得出以下結論：

（1）因受各施工人員對干預策略的熟悉度和理解程度有差異的影響，地鐵隧道施工人員不安全行為水平呈現先上升后下降的趨勢。因此，需縮短施工人員對干預策略的熟悉時間，才能快速有效抑制不安全行為的發生。

（2）個體、組織層面干預策略均可以有效管控地鐵隧道施工人員不安全行為，但個體層面干預策略管控效果更加明顯。

（3）各干預類別對地鐵隧道施工人員不安全行為水平的影響程度有差異，且干預效果從大到小依次為：不安全心理、安全氛圍、安全技能、安全管理、不安全生理、施工環境。其中不安全心理干預類別影響效果最明顯，可從干預不安全心理角度提出有效的管理對策降低安全事故的發生率。

（4）本研究由于資源有限，涉及的調研地域有限，數據不能代表不同地域的地鐵隧道施工工人對不安全行為的觀點。在今后的研究中，可擴大地域范圍開展研究地鐵隧道施工人員不安全行為，進一步優化模型。