基于组合赋权-集对分析法的城市人员密集场所风险评价

成连华, 李楠, 李树刚, 曹东强, 郭慧敏

(西安科技大学安全科学与工程学院, 西安 710054)

城市人员密集场所指因功能性需要同一时间人数聚集多,可能造成安全事故,需要进行管理和预控的特定区域和场所[1]。随着城市化进程的加速,城市人员密集场所在数量和规模上有了巨大的增长。冯志斌等[2]借鉴公共场所的分类以及分析事故风险的必要性,将城市人员密集场所划分为学校教育场所、文化交流场所、旅游景区场所、休闲娱乐场所等8大类。城市人员密集场所在进行文化娱乐享受休闲、乐趣的同时,其带来的风险也在不断增加。一旦发生突发事件,往往会从局部演化成为一场大型的综合公共危机。因此,有必要全面辨识风险因素,构建科学的城市人员密集场所风险评价指标体系,确定出关键风险指标,对城市人员密集场所的安全管理具有重要现实意义。

众多学者在城市人员密集场所拥挤踩踏、紧急疏散等方面的研究已取得诸多进展。在城市人员密集场所拥挤踩踏方面,Butakov等[3]使用探测器检测和识别人员密集场所中的威胁载体,并应用于普尔科沃机场。Santos-Reyes等[4]应用管理监督风险树和力、信息、空间、时间模型对墨西哥舞厅踩踏事故进行因果因素分析。曲敏彰[5]提出基于事故致因理论的人员密集场所扰动因素管控模型。在城市人员密集场所紧急疏散方面,Fang等[6]分析人群疏散时的出口选择,发现即使较近的出口拥挤,行人仍选择较近的出口。许岩等[7]利用Pearson相关性分析和Logistic回归分析对人员疏散问题进行研究,分析发现紧急疏散经历等对疏散出口的二次选择有正向显著影响。钟光淳等[8]通过手机信令数据获取避难需求,分析避难场所在避难需求预测及疏散分配方面的不足,提出了避难场所布局优化方法。在评价方法应用方面,为了实现城市人员密集场所风险的科学评价,需要对每项评价指标赋以适当的权重。常用计算指标权重的方法有主观赋权和客观赋权两大类,其中主观权重计算方法有层次分析法[9]、序关系法(order relation,G1)[10]、德尔菲法[11]等,客观权重计算方法有熵权法[12]、Critic权重法[13]、变异系数法[14]等。综上所述,中外学者从多个层面丰富了风险评价的研究内容,提供了有价值的参考依据,但依然存在不足之处:一是城市人员密集场所风险评价指标体系不完善;二是计算指标权重时偏向使用单一赋权法,使得评价结果具有较强的片面性。

因此,采用扎根理论进行编码提取风险因素,完善城市人员密集场所风险评价指标体系,综合评估与预测城市人员密集场所风险。单一赋权方法导致评价指标权重具有偏向性,使用多种权重计算方法以获得评价指标综合权重[15-16],利用G1和熵权法(entropy weight,EW)计算指标的主客观权重,然后提出基于主客距离的组合赋权法确定指标的综合权重,最后结合集对分析法[17](set pair analysis,SPA)评价和预测城市人员密集场所的风险水平。

1 构建城市人员密集场所风险评价指标体系

1.1 基于扎根理论的城市人员密集场所风险因素识别与分析

1.1.1 识别方法与数据来源

扎根理论最早在20世纪60年代由Strauss[18]提出,是一种对原始资料从系统化角度归纳形成新概念和思想的质性的研究方法,主要包括开放式编码、主轴式编码、选择性编码及理论饱和度检验等阶段。

选取2001—2022年发生的25起典型城市人员密集场所的踩踏、火灾等事故案例作为原始资料,对原始资料进行3级编码提取初始范畴、主范畴和核心范畴,分析确定城市人员密集场所的风险因素。

1.1.2 质性编码

(1)开放式编码。开放式编码是对事故案例整理提取出原始语句,再将原始语句概念化的过程。对其中20起事故案例的原始资料进行分析,得到116条原始语句,对原始语句概念化后得到38个初始范畴。部分编码过程如表1所示。

表1 部分开放式编码分析Table 1 Part of open coding analysis

(2)主轴式编码和选择性编码。基于开放式编码的结果,建立范畴间潜在的类属联系,得到更高层次的16个主范畴;再对主范畴进行选择性编码,将城市人员密集场所风险因素归纳为人群安全风险、设施设备风险、场所环境风险及组织管理风险4个核心范畴。编码过程如表2所示。

表2 主轴式编码和选择性编码分析Table 2 Analysis of spindle encoding and selective encoding

(3)理论饱和度检验。采用剩余5起事故案例进行重新编码分析,发现城市人员密集场所风险因素的4个核心范畴中未发现新的范畴,表明理论已经达到饱和状态,可以结束分析。

1.2 城市人员密集场所风险评价指标体系

依据扎根理论分析,参考相关法律法规和标准规范,将风险因素与安全管理现状、专家意见和现场调研情况结合,遵循科学性、全面性、可行性等原则建立城市人员密集场所风险评价指标体系,包括4个一级指标、16个二级指标,如表3所示。

表3 城市人员密集场所风险评价指标体系Table 3 Risk assessment index system of urban crowded place

2 基于组合赋权-集对分析法的城市人员密集场所风险评价方法

2.1 改进的组合赋权法

在风险评价中,通常采用主观或客观赋权单一的赋权法,为了减少单一赋权的主观性与随机性,提出基于主客距离的组合赋权法确定各评价指标的权重系数,以弥补两者之间的信息误差。

表4 rk赋值参考Table 4 Reference of rk assignment

(1)

步骤2EW法利用信息熵衡量指标的有效信息[20]。通过计算指标的信息熵来量化各个指标的相对变化程度对综合评价的影响。在综合评价中,信息熵越大,权重就越小。根据文献[20]的计算公式,计算得到第i个指标的权重为

(2)

式(2)中:Hi为各个指标的信息熵,i=1, 2,…,n。

步骤3定义主客距离的表达式为

(3)

假设G1法计算得到的主观权重为x=(x1,x2,…,xn),EW法计算得到的客观权重为y=(y1,y2,…,yn)。组合权重中主观权重系数为p,客观权重系数为q,则组合权重Wj可表示为

Wj=pxi+qyj,j=1,2,…,n

(4)

使分配系数与主客观权重的差异度相同,则有

(5)

p+q=1

(6)

2.2 集对分析法(SPA)

步骤1计算单指标联系度。

集对分析法研究系统内确定性和不确定性因素或事件之间的同一性、差异性和对立性,用一个数学方程统一描述不确定性问题[17]。集合对是相互关联的一对集合,通过构造同异对立联系数来定量分析。城市人员密集场所风险存在诸多不确定性,多元联系数适用于处理不确定性问题。因此,将三元联系数转换为五元联系数,得到五元联系度表达式为

(7)

通常简写为

V=a+bi+cj+dk+el

(8)

式(8)中:a表示同一度,b、c、d表示差异度,e表示对立度。

联系分量分别对应评价等级的不同级别,对应关系如表5所示。

表5 对应关系

步骤2计算综合联系度。

设E=[1,i1,i2,…,j]T为同异反系数矩阵,城市人员密集场所风险评估的因子集T=(t1,t2,…,t),组合权重为W=(w1,w2,…,wn),计算各指标综合联系度可表示为

μ=WTE

(8)

2.3 集对势

表6 五元联系数态势(部分)Table 6 The situation of five yuan contact number (part)

2.4 风险等级判定方法

从城市人员密集场所安全角度考虑,评价等级选取最大联系度分量对应的评价标准,其表达式为

δ=max{ri},i=1,2,3,4,5

(9)

当联系度分量值相等时,选择对应较高的风险等级作为判定结果。

3 实例应用

以城市旅游景区为例进行分析,运用组合赋权-集对分析法综合评价和预测其风险水平。聘请10名专业人员进行打分评估。

3.1 评价结果

运用G1-EW法对专家评估的结果进行主客观权重计算,由式(3)～式(6)计算组合权重的系数,p=0.506 8,q=0.493 2,指标权重值如表7所示。

表7 风险评价指标权重Table 7 Weights of risk assessment indexes places

表8 指标权重与联系数计算Table 8 Calculation of indexes weights and contact numbers

表9 评估对象集对势Table 9 Setpair potential of assessment object

3.2 组合赋权分析

根据一级指标权重可知:X1(人群安全风险)和X2(设施设备风险)所占权重较大,对该旅游景区的安全影响程度较高。在X1(人群安全风险)中,X11(人群安全意识和能力)、X14(人群扰动行为)占比较大。因此,建议提高人员自身应对突发事件的安全意识和安全能力以及控制人员面对紧急情况时出现的慌乱,降低事件带来的严重后果;在X2(设施设备风险)中,X21(提示标语和安全标志)占比较大。因此,建议加强日常安全检查,以控制其他安全隐患,进一步降低旅游景区的风险。结合专家评审、现场调研及权重计算等情况考虑,选取组合权重大于0.3的指标X11(人群安全意识和能力)、X21(提示标语和安全标志)、X31(环境温度)、X32(通道规范性)、X42(安保机构及管理状况)重点考虑。

3.3 集对势分析

由表9可知,一级指标的集对势Shi(X2)>Shi(X1)>Shi(X4)>Shi(X3),表明设施设备具有较高的安全态势,人群安全风险、组织管理风险、场所环境风险次之,与五元联系数分析结果一致。总体风险X的等级为“较低”,为使风险维持现状以及降为“低”,还需进一步采取适当措施降低风险。

综上所述,旅游景区总体风险处于同势区,即风险较小。在一级指标中,场所环境处于反势,其他因素均处于同势。在二级指标中,处于同势的指标有13个,处于反势的指标有3个:X31(环境温度)、X32(通道规范性)、X42(安保机构及管理状况),总体上旅游景区的风险态势表现为同势,说明安全等级较高,旅游景区总体发展态势较好。因此,根据风险情况和风险发展趋势的结果,需要重点关注该景区的环境温度、通道规范性和安保机构及管理状况,应采取有效的措施降低风险。区域安全风险评价对城市安全评价起指示作用,可以使各部门了解各风险的风险等级,需要重点考虑的风险因素。根据风险分析结果,制定针对性的城市人员密集区域风险整改措施,同时也可以为应急救援力量的分配和布局提供依据。

3.4 分析结果的风险管控对策

城市人员密集场所风险从“人-物-环-管”方面分析,指标权重最大是人群安全风险,其次是设施设备风险、组织管理风险、场所环境风险。鉴于以上分析,建议景区安全管理部门从“人-物-管”作为切入点,采取有效防范措施降低风险。针对城市人员密集场所风险,提出以下管控对策。

(1)对人员定时开展安全教育培训,要求其掌握一定的危机决策应对能力,并严格要求现场安保人员的职位与工作定位、服务范围,在紧急情况发生时做出正确的判断,引导游客有序的疏散,减少不必要的伤害。

(2)在城市人员密集场所应有明确的对于出口、避难场所等位置的提示标语和安全标志,且安全通道应规范设置,及时清理障碍物等,便于人员疏散逃生。

(3)在制定安保工作方案时应考虑到所有可能出现的问题,要突出重点,要做到全面布控,对重点部位、重点人员做到重点防护。

(4)相关管理部门定期进行全面的安全检查,同时对城市人员密集场所进行风险评估,针对高峰期运营管理工作制定切实可行工作方案并做好突发事件应急预案,满足游客心理预期,避免负面舆情的传播。

城市人员密集场所风险评价过程中,运用扎根理论识别提取风险因素,采取有效的风险管控措施,提升城市人员密集场所抗灾能力、适应能力和快速恢复能力,最大程度上降低灾害损失风险,符合《关于加快推进韧性城市建设的指导意见》的理念。

4 结论

(1)基于扎根理论对城市人员密集场所风险因素进行识别提取,分析得出16个主范畴和4个核心范畴,构建了包含4个一级指标、16个二级指标的城市人员密集场所风险评价指标体系,综合评价城市人员密集场所风险。

(2)提出基于主客距离组合赋权法将主观的G1法与客观的EW法进行线性耦合,有助于弥补主观赋权的随机性与修正客观赋权的信息误差。通过计算发现X11(人群安全意识和能力)、X21(提示标语和安全标志)、X31(环境温度)、X32(通道规范性)、X42(安保机构及管理状况)指标权重大于0.3,应重点考虑,加强重点区域、重点人群管理。