地铁隧道施工人员不安全行为干预策略抉择模型及仿真＊

■ 陈赟 周丹

长沙理工大学交通运输工程学院 长沙 410114

0 引言

地铁隧道施工项目是一项复杂高风险的建设工程，易受人、机、环、管等风险影响因素作用而产生安全生产事故。据统计，在调查的75000例事故中，由人的不安全行为引起的事故占88%，90%的事故追究于人的因素[1]。可见，施工人员的不安全行为是导致地铁隧道施工安全事故产生的主要原因[2-3]，迫切需要探讨管控现行地铁隧道施工人员不安全行为的干预策略，总结施工人员不安全行为干预策略效果，以期为施工安全事故管控体系中编制实施方案提供科学可靠的理论依据，提高管控地铁隧道施工安全状况的能力。

地铁隧道施工人员不安全行为干预策略是矫正或减少施工人员不安全行为的手段，旨在减少因施工人员的行为差错而引起的安全事故。目前，针对我国地铁隧道施工人员不安全行为研究主要集中于从安全态度[4]、安全氛围[5]、安全认知[6]、心理状态和工作环境[7]等影响因素方面来构建结构方程模型,探讨其与不安全行为之间的作用关系，提出控制不安全行为的建议。此外,也有研究发现安全管理和经验等因素与不安全行为密切相关[8]。而对于现有地铁隧道施工人员不安全行为干预策略研究多基于理论式、经验式分析，学者尝试利用安全学、行为主义理论、心理学等理论提出干预人的不安全行为策略[9-11]，如建立经济强化制度[11]、针对性推荐合理的培训材料[12]、营造舒适的工作环境[13]等。此外，Dongping Fang 基于案例研究，提出可开展安全文化建设控制不安全行为[14]。李书全运用社会网络分析方法，研究得出合理设置安全生产管理机构、设计安全检查监督体系能有效控制安全管理水平的不安全行为[15]。然而，以上研究都为静态角度分析地铁隧道施工人员不安全行为的形成机理及干预策略，针对科学量化干预策略、动态研究干预策略效果的研究成果也主要集中于煤矿及航空领域[16-18]，从干预策略角度动态仿真地铁隧道施工人员不安全行为干预效果的研究成果较为罕见。基于此，本文将系统动力学(System Dynamics,SD)应用于地铁隧道施工人员不安全行为干预策略研究中，通过文献分析法和现场访谈提取地铁隧道施工人员不安全行为干预策略集，厘清干预策略与不安全行为之间的因果关系，通过构建SD 仿真模型，进行效果仿真和对比分析，提出干预策略建议，为降低地铁隧道施工事故的发生，提高地铁隧道施工安全状况提供方法和策略参考。

1 不安全行为干预策略分析

1.1 文献提取

本文收集的相关文献主要来源中国知网和读秀等学术网站，中文以“不安全行为”和“干预”等为搜索主题词，英文以“unsafe behavior”和“intervention”等为搜索主题词，经人工筛选与剔除，挑选出能应用于研究理论的文献。文献整理发现：成果主要集中在煤矿及航运领域，地铁隧道工程领域涉及较少。因此，本文在提取地铁隧道施工人员的不安全行为干预策略的过程中，将其他领域相关研究成果[16-18]和地铁隧道施工的实际情况加以考虑，凝练提出地铁隧道施工人员不安全行为的干预策略。具体有：（1）安全教育培训（2）安全激励（3）绩效考核（4）鼓励团队互助与分享（5）模拟训练（6）合理安排工作任务（7）合理的作息（8）加强安全监管力度（9）开展文体娱乐活动（10）作业标准化（11）开展体检（12）加大安全防护投入（13）引进先进设备（14）健全安全管理制度（15）人岗匹配（16）安全行为落实（17）事故案例学习（18）加强班组安全文化建设（19）设备更新与维护（20）员工参与管理。

1.2 现场访谈提取

现场访谈对象为某地在建地铁隧道工程的项目部成员，包含项目经理、安全办主任、安全员、工程技术办主任和施工人员，得到的主要干预策略有：（1）重视安全宣传，培养员工良好的安全价值观（2）加大安全投入，克服照明等物理条件对施工人员的影响（3）动态识别和控制施工风险源（4）奖励遵守章程人员，惩罚违章操作人员（5）关怀员工，提供良好的心理援助平台（6）管理者明确工作职责，严格督察，现场矫正（7）规范员工行为，重视员工实操能力。

1.3 干预策略的分类

行为安全“2～4”模型将事故发生的原因归结为安全文化缺欠、安全管理文化体系缺欠、安全知识不足、安全意识不高、安全习惯不佳、安全心理不佳、安全生理不佳等因素[19]，其他学者补充了施工环境[7,11]和工作能力[20]两方面原因，可见，个人缺陷和组织管理缺欠会导致人的不安全行为的产生。有研究表明，为了有效减少不安全行为的发生，不仅需要应用行为安全理论和心理科学等原理，还需要掌握各种安全知识，针对其内在心理、生理和各项安全技能等方面制定相应的干预策略[21]。同时，还需考虑组织的建设，对组织安全氛围、工作环境、安全管理等方面进行干预优化[18]，以期提高整体安全管理水平，间接影响施工人员的作业行为。因此，本文在上述2种途径所收集到的干预策略的基础上，从个人和组织两个层面进行策略选取，合并具有相似性的策略，形成如表1所示的地铁隧道施工人员不安全行为干预策略集。

2 干预策略SD仿真模型构建

系统动力学（SD）能对复杂系统进行动态仿真[22]和模拟不同策略输入值的动态变化趋势[16-17]。为此，本文采用Ⅴensim 软件对地铁隧道施工人员不安全行为干预系统进行因果分析、动力学建模和仿真模拟。

2.1 系统边界的界定

以地铁隧道施工人员不安全行为干预策略为研究出发点，分析各干预策略对地铁隧道施工人员不安全行为的影响程度。研究对象为施工阶段的施工人员，所收集的干预策略不涉及项目其他阶段对施工人员不安全行为造成影响的安全措施。因此，除施工阶段外所涉及的安全管控工作内容都不作为仿真模型考虑内容。

2.2 因果关系图

基于文献与现场访谈提取的地铁隧道施工人员不安全行为干预策略，依据SD 因果反馈原理，分析各干预类别中的干预策略关系，得到5 个主要干预反馈回路及地铁隧道施工人员不安全行为干预系统因果关系图，见图1。

图1 地铁隧道施工人员不安全行为干预系统因果关系

不安全心理→+不安全行为→+安全宣传→-不安全心理。此为负反馈回路图，通过向施工人员宣传安全知识，消除因人的不安全心理所带来的恐慌，抑制不安全行为的发生。

安全技能→-不安全行为→+模拟训练→+技能与岗位匹配→+安全技能。此为负反馈关系回路，施工人员通过模拟训练，能提高自身技能和解决岗位需求问题，从而减少因员工技能不足而引起的不安全行为。

施工环境→-不安全行为→+安全投入→+施工环境。此为负反馈回路图，通过增大安全投入来改善施工环境可减少不安全行为的发生。

安全管理→-不安全行为→+安全监督与检察→+安全管理。此为负反馈回路图，管理者通过采取安全监督与检查可提高整体安全管理水平，从而影响施工人员的不安全行为。

安全氛围→-不安全行为→+安全教育培训→+安全作风建设→+安全氛围。此为负反馈关系回路，通过开展安全教育培训，可以加强班组安全作风建设，营造良好的安全氛围，降低施工人员不安全行为的发生率。

2.3 存量流量图

应用系统动力学建模软件Ⅴensim，构建出地铁隧道施工人员不安全行为干预系统存量流量图，见图2。模型中包含不安全行为等7 个状态变量、不安全行为减少量等8 个速率变量、安全宣传等13 个辅助变量以及工会心理援助等24个常量。

图2 地铁隧道施工人员不安全行为干预系统存量流量图

2.4 系统动力学数学方程的建立

通过问卷调查的方法，由专家依据地铁隧道施工的实际状态给出地铁隧道施工人员不安全行为干预系统动力学模型中的各参数值。各干预策略对不安全水平干预系统的相对构成权重，采用层次分析1～9 标度法问卷调查，共计收回有效问卷33份，运用SPSS软件分析得问卷整体信度∝值为0.733，各题项的得分与总分之间的相关系数在0.690～0.805 之间，问卷信度较可靠，内容效度也符合要求。仿真模型中的初始值和影响系数，由5位专家根据地铁隧道施工的实际状态进行综合评价，且状态变量的取值范围为[0,100]、常量的取值范围为[0，5]、影响系数取值范围为[1,1.2]，最终通过计算加权平均分得到每个变量最终的参数值（无量纲）。其中，各个状态变量初始值为：（不安全行为，不安全心理，不安全生理，安全技能、施工环境、安全管理、安全氛围）=（78，92，75，63，45，55，55）；常量初始值为：（工会心理援助，举办文体活动，作业标准化，身体检查，事故案例学习，绩效考核，识别和控制施工环境危险源，健全安全管理制度，提升管理者素质，安全惩罚与激励，鼓励工友协作）=（2.5，1.24，3.65，1.53，3.54，1.84，3.2，3.42，2.08，1.56，2.86）；影响系数值为：（施工环境对不安全心理的影响系数，安全技能对不安全心理的影响系数，安全氛围对不安全心理的影响系数，施工环境对不安全生理的影响系数，安全技能对不安全生理的影响系数，安全氛围对安全技能的影响系数，安全管理对安全氛围的影响系数）=（1.09，1.12，1.05，1.02，1.05，1.08，1.08）。基于此统计数据，运用系统动力学模型原理，得到模型中的主要变量间的函数方程式如下：

式中：K—现在时刻（瞬时值）；J--过去时刻（初始值）；DT—仿真时间步长变量。

3 模型仿真及分析

3.1 模型参数设置及仿真结果

采用Ⅴensim 软件进行模型仿真，结合上述问卷调查获取的统计数据和数学方程关系，设置模拟时间12 个月，仿真步长为1个月，得到干预策略集对地铁隧道施工人员不安全行为的总体干预效果，如图3所示。

图3 地铁隧道施工人员不安全行为干预效果图

由图3可知，在各种干预策略集的作用下，地铁隧道施工人员不安全行为水平演变分为2 个阶段，呈现先上升后下降的趋势。在实施干预的前4 个月，地铁隧道施工人员不安全行为水平从初始状态值（78）继续缓慢上升，到第4 个月达到峰值（92.2939），这表明在实施干预策略前期，干预策略未能对地铁隧道施工人员不安全行为产生快速有效的抑制作用，施工人员对干预策略的熟悉度和理解程度有差异，从而导致前期干预效果不好。但随着实施策略长期干预施工人员行为，干预策略已被各施工人员所熟悉及接受，施工人员的安全意识逐渐增强，促使干预策略效果得到明显提高，于是在实施干预第4月以后，地铁隧道施工人员不安全行为水平不断下降至38.2674，且下降速率越来越快。由此可见，干预策略效果存在滞后现象，若想快速有效抑制地铁隧道施工人员不安全行为的发生应尽可能的缩短施工人员对干预策略的熟悉时间。

3.2 仿真对比分析

运用控制变量法对各干预策略进行仿真对比，研究各干预策略对地铁隧道施工人员不安全行为的干预效果。即改变某种干预策略的干预力度，而其他策略干预保持不变的情况下，得到该干预方法的干预效果，并与初始干预效果（current状态下）进行对比分析。

3.2.1 个体层面与组织层面干预效果对比分析

分别将个体层面干预力度和组织层面干预力度增加2%进行模型仿真，得到图4所示的地铁隧道施工人员不安全行为个体层面、组织层面干预效果对比图。从图4可知，曲线2（个体层面干预力度增加2%）、曲线3（组织层面干预力度增加2%）和曲线1（初始干预）的发展趋势大致相似，但干预地铁隧道施工人员不安全行为效果明显程度为曲线2＞曲线3＞曲线1，且曲线2 与曲线3 之间的差值随仿真时间逐渐增大至11.5683。由此可见，个体层面或组织层面增大干预力度均能控制地铁隧道施工人员不安全行为，但个体、组织层面的干预策略对施工人员不安全行为水平的影响速率不同，且个体层面干预效果更加明显，即个体层面干预在一定程度上更能快速、有效地管控地铁隧道施工人员不安全行为。

图4 地铁隧道施工人员不安全行为个体层面、组织层面干预效果对比图

3.2.2 各干预类别干预效果对比分析

地铁隧道施工人员不安全行为干预策略系统共由6个干预类别构成，为研究单个干预类别对不安全行为系统的影响程度，分别对各干预类别干预力度值增加2%，运用影响程度Si表征干预类别干预效果。

式中：

E0—不安全行为水平的基准值,即currrent 系统下不安全行为水平的平均值。

Ei—第i个干预类别干预力度增加2%所对应的不安全行为水平平均值，i=（1,2,3,4,5,6），分别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%、施工环境增加2%、安全管理增加2%、安全氛围增加2%。

Si—第i个干预类别对系统不安全水平的影响程度

用Ⅴensim 软件仿真模拟，计算各状态下的不安全行为水平平均值E0～E6依次为77.770、71.808、76.841、76.320、77.292、76.504、75.346。从而根据式（5）计算得到表2所示各干预类别干预效果对比表。

表2 各干预类别干预效果对比表

根据表2可见，在干预力度改变相同的情况下，各干预类别分别对地铁隧道施工人员不安全行为水平的影响程度S1～S6取值依次为0.077、0.012、0.019、0.006、0.016、0.031。这表明不同的干预类别对系统不安全行为水平影响程度不一，且干预效果明显程度为不安全心理＞安全氛围＞安全技能＞安全管理＞不安全生理＞施工环境。因此，在管控地铁隧道施工人员施工作业的过程中，干预不安全心理干预类别是抑制地铁隧道施工人员不安全行为水平最有效的安全管理对策。

4 结论

本文从收集地铁隧道施工人员不安全行为干预策略入手，构建了地铁隧道施工人员不安全行为干预策略SD 仿真模型，以期从动态定量仿真分析的角度研究和总结干预策略对地铁隧道施工人员不安全行为的影响规律，为提高我国地铁隧道施工安全状况提供有针对性的策略意见。通过研究可以得出以下结论：

（1）因受各施工人员对干预策略的熟悉度和理解程度有差异的影响，地铁隧道施工人员不安全行为水平呈现先上升后下降的趋势。因此，需缩短施工人员对干预策略的熟悉时间，才能快速有效抑制不安全行为的发生。

（2）个体、组织层面干预策略均可以有效管控地铁隧道施工人员不安全行为，但个体层面干预策略管控效果更加明显。

（3）各干预类别对地铁隧道施工人员不安全行为水平的影响程度有差异，且干预效果从大到小依次为：不安全心理、安全氛围、安全技能、安全管理、不安全生理、施工环境。其中不安全心理干预类别影响效果最明显，可从干预不安全心理角度提出有效的管理对策降低安全事故的发生率。

（4）本研究由于资源有限，涉及的调研地域有限，数据不能代表不同地域的地铁隧道施工工人对不安全行为的观点。在今后的研究中，可扩大地域范围开展研究地铁隧道施工人员不安全行为，进一步优化模型。