高层住户防抛物、坠物安全意识演化模型

张悟移，李建国，龚钰雯

昆明理工大学 管理与经济学院，昆明650093

随着我国城市化进程的快速推进，大量高层楼宇如雨后春笋般拔地而起，各地最高建筑记录不断被刷新，然而在经济快速发展、城镇化水平不断提高的同时，人们也饱受一些“城市病”的困扰。高空抛物和坠物问题在近年来不断凸显，从2010 年至今，与高空抛物、坠物有关的法律纠纷近千起，总体趋势在持续上升[1]。2019年6月13日，深圳市一5岁男童在母亲面前被高空坠落玻璃砸中头部，后因伤势过重抢救无效而去世，值得反思的是，事发小区在半个月前发生过同样的高空玻璃坠落事件，由于高层居民安全意识的淡薄，在第一起事件发生后仍未及时对相关隐患进行排查和消除，从而导致同类悲剧的再次发生。该事件经报道后，关于高层住户防抛物、坠物安全意识的讨论迅速上升，并成为了当时网络舆情热点话题[2]。

安全意识问题近年来受到国内外学者的广泛关注。文献[3]通过电话访谈方式对美国552 个农场的1 727 名工人的安全意识展开研究，提出年龄和受教育程度是影响工人安全意识水平的重要因素；文献[4]对肯尼亚内罗毕公立医院202名烧伤患者进行调查，指出缺乏烧伤预防和消防安全意识以及受教育水平低是导致烧伤的关键风险因素；文献[5]通过研究印尼摩托车驾驶员安全意识与交通事故之间的联系，发现驾驶员安全意识的提高能够显著降低交通事故的发生率；文献[6]为减少企业安全事故的发生，建立了一种由人格和态度变量组成的员工安全意识模型，用以对员工进行心理评估，并将安全意识的评估结果作为决定员工未来晋升与否的重要依据；文献[7]在对美国农业环境中3 081名青少年受伤原因的研究中，从自我感觉和他人评价等7个方面建立起安全意识评价量表，作为青少年安全意识程度的评估标准；文献[8]通过将安全文化和安全意识作为中介路径，用以测试规章制度对组织安全绩效的影响，结果表明规章制度对组织安全绩效具有积极影响，且安全意识具有一定的中介作用；文献[9]通过对鞍山市某企业进行问卷调查，得出了影响员工安全意识的各个因素之间均存在一定相关性的结论；文献[10-12]分别从安全心理、行为和文化方面对安全意识进行了研究；文献[13]在对以往研究文献进行分析后指出，良好的安全氛围有助于培养安全意识，减少安全事故的发生。上述研究中涉及的方法大多为Logistic 回归分析、结构方程模型、解释结构模型等，这些方法从静态的角度对安全意识程度、影响因素以及影响路径等方面进行了研究，但局限在于未能对安全意识的行为模式以及发展趋势进行动态展示，导致无法根据相关因素的变化情况以及因素间的交互作用而对未来某一时刻进行预测及提供防范措施。此外，目前有关高空抛物、坠物问题的研究主要集中于法律责任认定[14-15]、危害研究[16]、安全风险评估[17-19]以及坠落点确定[20]等方面，而关于防抛物、坠物安全意识演化机理的研究却鲜有涉及，因此，从动态系统角度探究高层住户防抛物、坠物安全意识影响因素间的作用机制变得十分必要。本文将基于多主体的建模与仿真（Agent-Based Modeling and Simulation，ABMS）[21-22]方法应用于高层住户防抛物、坠物安全意识研究中，通过分析各主体属性及主体间交互规则，建立高层住户防抛物、坠物安全意识演化模型，以研究不同因素对安全意识的影响程度以及在各因素综合作用下安全意识的变化趋势。

1 高层住户防抛物、坠物安全意识演化模型构建

高层住户防抛物、坠物安全意识的演化是在一定系统环境中，各行为主体与环境以及其他主体通过交互作用，促使影响高层住户安全意识的各因素状态不断调整并最终展现出安全意识的整体性变化的过程。本文根据ABMS方法，结合实际调查结果以及文献[23-25]建立模型，抽象出住户个体、住户群体以及物业管理主体这三类行为主体并确定出各主体属性及交互规则。由于在平时生活中，高层住户防抛物、坠物安全意识的变化是一个缓慢和漫长的过程，在短期内变化趋势不明显，而一旦当此类典型性安全事故发生并经广泛传播后，随着相关话题关注度和讨论度的骤增，使得人们防抛物、坠物安全意识变化曲线发生跃变，相较于前者，对跃变后的安全意识演化过程进行研究更能揭示各主体属性间的交互作用和影响程度。由于网民关注疲劳和舆论客体快速更新等原因，网络舆情热度生命周期普遍较短[26]，以“深圳男童遭坠窗砸死”事件为例，从6 月13 日事故发生并被大规模报导到8 月11 号最后一次舆论高潮，该事件热度前后持续约为两个月[27]。因此，在本文仿真实验中，模拟上述事件发展生命周期，为保证步与步之间变化明显，同时避免仿真步数过少，故以天数为单位，将实验的步长设置为l=1，令仿真步数n=60，相当于每天观察一次，观察周期为60 天。在这里需要强调，一般情况下仿真步长的时间间隔越短，则精度越高、效果越好，但考虑到在实际调查研究过程中，限于调查时间、调查技术、人力及财力等客观因素限制，在目前条件下基本难以实现，故本文将步长设置为1 天，保证在现行资源条件下，实现精度的最大化。

1.1 行为主体及属性

1.1.1 住户个体主体

住户个体主体属性：安全检查频率s1、安全认知水平s2、安全注意力水平s3、知识文化水平s4以及住户个体安全意识程度F(si)。其中，s4的取值范围为[1，10]。安全认知水平指住户个体对高空抛物、坠物的隐患、危害以及预防意义的认识程度；安全注意力水平指住户对隐患因素的警惕和预防程度，其很大程度上受到家庭安全氛围的影响。一般而言，高层住户个体的防抛物、坠物安全认知水平随着时间的增长而不断提高，尤其在具有标志性意义的此类安全事故发生后，住户个体的安全认知水平会迅速提升，之后由于舆论热度褪去以及关注度的减少，导致安全认知水平逐渐恢复缓慢增长的趋势，故：

式中，r1、r2、r3均为住户个体安全认知水平增长率，其中r1∈[0 %,0.5%]，r2∈[7 %,9%]，r3∈[1 %,3%]，α1取值可根据实际情况进行调整，εi为余项，i=1,2,…,8。由于住户个体安全意识程度的取值受到si(i=1,2,3,4)的综合影响，故：

式中，ai是si与F(si)的相关性系数，φi为随机扰动项，i=1,2,3,4。

1.1.2 住户群体主体

住户群体主体属性：群体凝聚力水平g1、群体接触频率g2、群体熟悉程度g3、群体安全互相监督水平g4以及群体行为安全性水平F(gi)。其中，g1、g2的取值范围均为[1，10]。这里需要注意，群体凝聚力水平指住户群体之间人际关系的紧密程度，又被称为群体内聚力水平；群体接触频率是指住户群体在一段时间内的接触次数；群体熟悉程度指住户群体间的相互了解程度，三种属性虽相互影响，但彼此间又各不相同。例如，虽住户群体存在较高的接触频率，但受接触意愿、心理距离等因素影响，可能导致群体凝聚力水平以及相互熟悉程度处于较低水平；虽群体相互了解程度较高，但由于缺乏信任水平，可能导致群体凝聚力水平的低下。由于楼层隔断以及戒备意识较强等因素影响，导致高层住户群体间普遍缺乏沟通和交流，群体熟悉程度始终处于低速增长的水平，故：

式中，r4为住户群体熟悉程度增长率，r4∈[0%,1%]，α2取值可根据实际情况进行调整。由于群体行为安全性水平受到gi(i=1,2,3,4)的综合影响，故：

式中，bi为gi与F(gi)的相关性系数。

1.1.3 物业管理主体

物业管理主体属性：安全宣传水平m1、安全投入水平m2、隐患排查频率m3以及物业安全管理水平F(mi)。其中，m1的取值范围为[1，10]。考虑到如今防抛物、坠物形势日益严峻以及不同地区物业管理部门资金状况存在差异的情况，故：

式中，r5、r6、r7均为物业管理安全投入水平增长率，其中r5∈[- 2%,1%]，r6∈[1 %,2%]，r7∈[- 1%,1%] ，α3的取值根据实际情况而定。由于物业安全管理水平的高低受到mi（i=1，2，3）的综合影响，故：

式中，ci为mi与F(mi)的相关性系数。

1.2 行为环境

在演化模型中，将高层住户所处的社会环境设置为系统的行为环境，影响各行为主体的社会环境主要表现为一段时间内住户所了解到的同类事故的发生频率、事故造成的舆论压力水平以及相关法律法规的惩罚力度等，因此选择行为环境属性：法律惩罚力度e1、政府重视程度e2、舆论压力水平e3、事故发生频率e4以及外界对高层住户防抛物、坠物安全意识的影响水平F(ei)。其中，e1的取值范围设定为[1，10]，e3对于高层住户的安全意识具有双向效应[28]，故其取值范围为[-10，10]。由于高空抛物、坠物安全事故的发生频率在各项因素影响下随时间变化呈现出先增长后降低的规律，故：

由于外界影响水平的高低受到ei(i=1,2,3,4)的综合影响，故：

式中，di为ei与F(ei)的相关性系数。

1.3 交互规则

（1）高层住户安全检查频率的高低受到住户安全认知水平、安全注意力水平、住户群体安全互相监督水平、物业管理安全宣传水平、舆论压力水平以及事故发生频率的影响，故：

式中，μi、f1、f2、hi分别为si、g4、m1以及ei与s1的相关性系数。

（2）一般而言，住户的知识文化水平、群体行为安全性水平以及住户物业管理宣传水平对高层住户的安全注意力影响较大，其中，家庭的平均知识文化水平对安全注意力的养成有显著促进作用，故：

式中，u1、u2、u3分别为s4、F(gi)、m1与s3的相关性系数，r11为住户知识文化水平所占权重增长率。

（3）住户个体的安全认知水平、群体凝聚力水平、事故发生频率以及法律的惩罚力度均会对群体安全互相监督水平的高低产生影响，故：

式中，xi、v1、v2分别为ei、s2、g1与g4的相关性系数。

（4）物业管理机构的隐患排查频率主要受外界环境影响，一般情况下，当政府重视程度强、社会舆论压力大以及类似事故的发生频率高均会不同程度地促使物业管理加强隐患排查，故：

式中，w1、w2、w3和γ分别为e2、e3、e4与m3的相关系数，其中r12、r13分别为政府重视程度和舆论压力水平所占比重增长率。

（5）随着高空抛物、坠物安全事故发生频率的不断升高，关于此类安全事故发生的原因以及如何减少和避免类似事故会逐渐引起政府重视，故：

式中，ϑ=(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] 为演化仿真步长区间范围，[ρ,σ]=([ρi,σi])T=([0,10],(10,20],(20,35],(35,50],(50,60])T，i=1，2，3，4。

综上，本文提出高层住户防抛物、坠物安全意识的演化机制，如图1所示。

图1 高层住户防抛物、坠物安全意识的演化机制

表1 高层住户防抛物、坠物安全意识演化模型中主体属性权重系数及取值

表2 高层住户防抛物、坠物安全意识演化模型中各变量系数及取值

2 模型初始化设定

在进行高层住户防抛物、坠物安全意识演化仿真实验前，需要对相关变量的参数进行设置。本文结合前期问卷调查数据分析统计结果以及相关文献研究结论，对模型中各参数进行赋值，见表1 和表2，公式（1）、（5）、（7）中步长参数j、k、p、q、π、τ取值分别为20、45、25、50、25、40。

3 高层住户防抛物、坠物安全意识演化过程仿真分析

根据高层住户防抛物、坠物安全意识演化模型，借助Netlogo仿真软件，对模型中各主体属性进行分析，在图2～8 中，选取住户个体安全意识程度、群体行为安全性水平、物业安全管理水平以及外界影响水平作为住户个体、住户群体、物业管理以及外部环境对高层住户防抛物、坠物安全意识的作用表现。开展仿真实验的目的是在已确定的主体属性间交互规则基础上，保持其他属性条件不变，通过人为适当改变特定属性的参数值，并将其前后演化结果进行对比，找出影响高层住户防抛物、坠物安全意识水平的关键属性组合，为特定条件下安全意识演化方向的预测以及此类安全事故发生次数的降低而提供方法和思路。

3.1 基准模式仿真结果分析

在仿真实验中，由知识文化水平、群体凝聚力水平、群体接触频率、安全宣传水平、法律惩罚力度以及舆论压力水平组成演化仿真变量组（s4，g1，g2，m1，e1，e3），赋值为（5，5，5，5，5，5），将该变量取值条件下的仿真结果作为后续实验结果的比较基准，如图2所示。

图2 基准模式仿真结果

图4 降低舆论压力水平仿真结果

在基准模式下，住户个体安全意识水平在演化周期前半段增长缓慢，在后半段呈现出震荡上升的趋势，并在tick=56.2 时达到安全意识水平峰值6.21。此外，物业安全管理水平在演化周期内变化趋势明显，其初始仿真值仅为1.41，到仿真后期已达到8.67，而住户群体行为安全性水平在演化周期内变化趋势不明显。反映出在当前条件下，由于前期物业安全管理水平以及住户安全认知水平较低，导致住户安全意识程度提升缓慢并一直维持在较低水准。随着高空抛物、坠物安全事故发生频率的不断增加，使得防高空抛物、坠物逐渐受到政府重视。在政府要求下，物业管理方面不断加强安全投入以及隐患排查力度，进而促进了高层住户安全检查频率以及安全认知水平的提升，使高层住户安全意识程度在演化后期随物业安全管理力度的变化而震荡上升。

3.2 对比研究仿真结果分析

（1）分别增强知识文化水平s4、降低舆论压力水平e3属性值的输出。为使该过程仿真输出与基准模式结果对比明显，将s4增强后的变量组赋值为（10，5，5，5，5，5），将e3降低后的变量组赋值为（5，5，5，5，5，-5），仿真结果如图3、4所示。

图3 增强知识文化水平仿真结果

将图3结果与基准模式对比可知，高层住户的知识文化水平提升后，住户个体的安全意识程度产生显著变化，其值在演化周期内始终处于高位，而群体行为安全性水平、物业安全管理水平以及外界影响水平较基准模式变化不明显。反映了随着知识文化水平的提高，高层住户的安全知识水平以及素质水平也得到相应的增长，同时这些住户个体也会通过教育和纠正家人不安全行为而提升家庭整体安全氛围水平，进而促使安全意识程度不断提高。由于受教育水平提高后，住户更倾向于自觉、主动进行习惯性的安全检查以及采取防抛物、坠物安全措施，受住户群体、物业管理以及外界社会环境的影响较小，故对其他主体属性造成的影响较小。将图4结果与基准模式对比可知，降低舆论压力水平后，外界影响水平在仿真周期内峰值仅为2.11，同时住户个体安全意识程度较基准模式同样出现了下降，且在仿真步数范围内增长趋势较不明显。反映了当外界舆论产生正向影响时，有利于促使物业管理机构加强安全投入，提升住户的安全认知及意识水平；当舆论压力水平产生负面影响时，会导致外界对高层住户防抛物、坠物安全意识的影响水平显著下降。

（2）分别增强群体凝聚力水平g1、降低群体接触频率g2属性值的输出。将g1增强后的变量组赋值为（5，10，5，5，5，5），将g2降低后的变量组赋值为（5，5，1，5，5，5），仿真结果如图5、6所示。

图5 增强群体凝聚力水平仿真结果

将图5结果与基准模式对比可知，群体凝聚力水平提高后，群体行为安全性水平显著升高，同时住户个体安全意识程度以及物业安全管理水平在仿真后期增长速度发生跃变，其中物业安全管理水平峰值一度爬升至9.75，而外界影响水平的变化趋势与基准模式基本相同。反映出高层住户群体的凝聚力越强，则彼此间互助水平以及责任意识越高。针对存在的抛物、坠物安全隐患，住户群体通过联合向物业管理机构提出要求，促使物管部门加大安全投入以及隐患排查力度，提升安全管理水平。此外，高层住户群体间通过互相提醒以及开展安全自查等方式，使得群体行为安全性水平以及住户个体安全意识水平得到提高。将图6 结果与基准模式对比可知，群体接触频率降低后，使得群体行为安全性水平较基准模式略有下降，但对物业安全管理水平、外界影响水平以及住户安全意识程度影响较小。反映了相较群体凝聚力水平，高层住户群体的接触频率高低对其行为安全性以及其他主体属性的影响更弱，其对高层住户安全意识的形成存在影响，但并非决定性的。因此在培养高层住户群体防抛物、坠物安全意识时，应更注重于群体凝聚力的塑造和强化。

（3）分别降低安全宣传水平m1、增强法律惩罚力度e1属性值的输出。将m1降低后的变量组赋值为（5，5，5，1，5，5），将e1增强后的变量组赋值为（5，5，5，5，10，5），仿真结果如图7、8所示。

图6 降低群体接触频率仿真结果

图7 降低安全宣传水平仿真结果

将图7结果与基准模式对比可知，物管机构安全宣传水平降低后，使得物业安全管理水平在仿真实验前中期一直处于低位，但其增长趋势明显，尤其当tick＞49时，其整体增长速率得到大幅提升，而其余主体综合属性变化幅度较小。反映出降低安全宣传水平对高层住户安全意识的抑制作用不明显，在与基准模式同等的政府重视程度以及舆论压力水平下，物业管理通过加强安全投入以及隐患排查，促使安全管理水平显著提升。将图8 结果与基准模式对比可知，法律惩罚力度加大后，使得外界影响水平以及群体行为安全性水平产生较大幅度增长，同时物业安全管理水平在仿真后期增长迅速，并在tick=59.2 时达到峰值8.62。由于在高空抛物、坠物致害责任认定方面，同栋楼住户群体以及所在住宅区物业管理机构在侵权人不明的情况下均有承担责任的可能，因此当法律惩罚力度加大后，相当于住户群体以及物管机构的事故发生成本增大，迫使各方加强安全监督和监管力度，故导致仿真结果中群体行为安全性水平以及物业安全管理水平得到一定程度的提高。

图8 增强法律惩罚力度仿真结果

4 结语

（1）高层住户防抛物、坠物安全意识的演化是在一定系统环境中，各行为主体与环境通过交互作用，促使各属性状态不断调整并最终展现出安全意识的整体性变化的过程。基于ABMS 方法并运用Netlogo 仿真平台对高层住户防抛物、坠物安全意识的演化过程进行模拟仿真实验，可为高空抛物、坠物预防研究提供新的思路。

（2）通过对仿真结果进行对比分析，发现各主体属性及环境因素对高层住户防抛物、坠物安全意识的影响程度存在差异，这是由于各主体自身属性以及交互规则的差异导致的。其中，知识文化水平对住户个体安全意识程度影响最大。此外，当外界舆论产生正向影响时，有利于促使物业管理机构加强安全投入，提升住户的安全认知及意识水平；当舆论压力水平产生负面影响时，会导致外界对高层住户防抛物、坠物安全意识的影响水平显著下降。另外，相较群体的接触频率，高层住户群体凝聚力水平高低对其行为安全性以及其他主体属性的影响更强。通过研究还发现降低安全宣传水平对高层住户安全意识的抑制作用不明显，增强法律惩罚力度可以同时提高群体行为安全性水平以及物业安全管理水平。

（3）为减少和预防高空抛物、坠物安全事故的发生，需适当调节各主体及环境属性，如提升高层住户个体的知识文化水平，提高住户群体凝聚力水平，积极引导社会舆论发挥正向影响以及加大对高空抛物、坠物行为的惩罚力度，以消除“悬在城市上空的痛”。

（4）由于高层住户防抛物、坠物安全意识的演化是一个极其复杂的动态系统，影响其发展走向的因素众多，各因素间时刻进行交互和发生变化，导致安全意识演化过程具有不可预知性。限于文献搜集及调查分析水平，本文仅选取了三类主体以及十几项主体属性，在未来，还将对影响高层住户防抛物、坠物安全意识演化的其他因素以及主体间交互行为规则展开持续深入研究。