基于模糊事故树法的车辆交通安全风险识别

2014-12-25施红星

军事交通学院学报 2014年12期

施红星，闫彬

(1.蚌埠汽车士官学校运输勤务系，安徽蚌埠233011;2.蚌埠汽车士官学校司训勤务系，安徽蚌埠233011)

车辆交通安全风险识别是指对尚未发生的、潜在的和客观存在的各种车辆交通安全风险进行系统和连续地预测、识别、推断、归纳，并分析产生车辆交通事故原因的过程。

交通安全风险识别的方法很多，有定性的，也有定量的，常用的有事故数法、事故率法、事故数—事故率法、统计分析法、逻辑分析法等，各种方法各有侧重和优势，应用时也各有条件要求［1-5］。如陈庚、代宝乾等分别应用事故理论对交通安全风险进行了分析和评价［6-8］。综合看来，现有的研究多为定性的探讨，大都局限在调研的基础上分析交通安全管理中存在的突出问题，没有从整体出发明确安全管理的重点，缺乏系统、定量的研究。

本文运用事故树分析法，对车辆交通事故的各影响因素进行权衡，系统识别风险因素、这对深入揭示车辆交通事故发生的潜在因素、拟定风险处理方案，预测预防事故发生具有重要意义。

1 车辆交通安全风险分析

车辆交通安全是由人、车、环境和管理这4 个要素共同组成的一个复杂动态系统。由于组成要素自身的动态变化、相互之间关系的动态变化、外界影响因素的动态变化等特性，使得系统的组成要素之间相互关系容易失调，造成车辆交通事故(如图1 所示)。

图1 车辆交通事故致因模型

1.1 驾驶员风险

在车辆交通安全系统中，驾驶员是车辆交通安全的主体，是影响车辆交通安全风险管理的首要因素，在安全运输中发挥着主体的作用，是影响车辆交通安全水平提高的关键。

驾驶员的风险主要体现在不安全行为和操作失误两个方面，具体包括驾驶员生理缺陷(眼睛近视、色盲、色弱、听力差、四肢异常、血压和心肺功能异常、有妨碍驾驶的疾病及生理缺陷)，心理缺陷(观察和感知能力、判断能力、反应能力、情绪、意志、应变能力等不能满足驾驶需要)，不安全驾驶行为(违法会车、违法超车、违法抢行、违法掉头、违法变更车道、违法占道行驶、违反交通信号等)等方面的风险。

1.2 车辆风险

车辆是车辆交通事故的载体。在车辆交通事故形态中，以车与车相撞为主，占到了事故总数的近80%;另外，还有刮擦、刮撞、碾压、翻车、坠车等形态。车辆技术性能的好坏是影响车辆交通安全的重要因素，其危险来源于车辆性能老化，车辆制动失效、转向失效、照明与信号装置失效、爆胎等风险。

1.3 环境风险

环境风险因素包括道路缺陷、恶劣天气、交通管理滞后和社会人文环境等。道路缺陷，如道路几何线形不合理、线形组合不协调、路面质量不佳等;恶劣天气，如冰、雪、雨、雾、夜间等;交通管理滞后，如交通信号标志缺失、管理力量薄弱、交通指挥混乱等;社会人文环境，如运行地区人多繁杂、教育水平低、经济状况差等。

随着交通流量的增加，道路建设的数量、质量与车辆发展不相适应，道路阻塞、交通拥挤时有发生，车辆运行不安全因素增加。这些风险对人员的行为、车辆安全性能、道路状况等产生影响，使车辆运行条件恶化、安全性下降。

1.4 管理风险

车辆交通系统中，管理缺陷的直接体现是系统中的驾驶员违法行为增加、秩序混乱、事故风险加大。从笔者对各单位近几年发生的几起恶性车辆交通事故的调查分析来看，大都是不按规定程序派车、私自出车，对小远散单位及零星车辆的管理措施不落实，监督、控制不力。

因此，管理风险主要有安全管理制度不完善、规章制度不落实、教育培训不到位、缺乏有效监控机制，以及安全文化氛围营造不好和先进安全管理技术应用不多等。

2 车辆交通安全风险识别模糊事故树法

利用传统事故树进行结构重要度分析时过分依赖事故树的结构，由于车辆交通事故的成因往往比较复杂，没有简单、明晰的因果关系，事故树的结构更多依靠的是人的主观构造，结果缺乏可靠性。而且在定量概率计算时，传统事故树把所有事件发生的概率处理成一精确值，而在车辆交通安全系统中，某些事件发生的影响因素很多，具有一定的模糊性，还有一些事件的概率缺乏数据调查或不便于进行统计。将模糊理论引入事故树分析中可以很好地解决这些问题。

2.1 车辆交通安全风险模糊事故树法识别的基本原理

在车辆交通安全系统中，从顶上事故(车辆交通事件)开始，层层分析其发生的原因，将可能发生的事故与导致事故发生的因素之间的逻辑关系表示出来，并通过定性定量分析，辨别事故危险性，直到找出事故的基本事件(风险要素)为止，形成一个水平放置的树状图。在事故树中，分析事故发生的每种可能性和系统安全的各种可能方案(定性分析)，计算系统事故的发生概率，并对引发系统事故的基本事件进行重要度排序(定量分析)，识别出事故发生的主要原因，为确定安全对策提供可靠依据，以达到预测与预防事故发生的目的。

2.2 车辆交通安全风险模糊事故树法识别流程

车辆交通安全风险模糊事故树识别的基本流程如图2 所示。

图2 模糊事故树分析流程

(1)确定风险管理的整体目标。确定车辆交通安全风险管理的整体目标，通常包括本单位的实际情况、风险管理目标、风险标准、控制标准和对风险识别的总体要求等。

(2)建立事件的树形结构。把车辆安全管理活动的目标、内容进行分解，并把引发车辆交通事故的全部原因事件通过演绎的方式用图形明确表示出来，明确其结构与逻辑关系，得到事件的树形结构。

(3)调查获取事件数据。确定车辆交通安全风险调查的对象和范围。通常包括事件的风险因素、安全事故和损失结果，数据主要来源于技术资料、统计数据和试验结果。

(4)求解最小割集。分析车辆交通安全风险树中各基本事件(风险要素)对顶上事件(车辆交通事故)的影响程度，列出逻辑关系式，求解事故树的最小割集。最小割集指能够引起顶上事件发生最低限度的基本事件集合。每个最小割集都是顶事件发生的一种可能途径，事故树中最小割集越多，系统发生事故的途径越多，因而就越危险。

(5)确定基本事件的模糊概率。获得各基本事件的发生概率或语言值，并将这些值转化为三角模糊数(如图3 所示)。

图3 三角模糊数的隶属函数

三角模糊数˜p=(a，m，b)的隶属度函数为

式中:m为的核，对应于隶属函数为1 的数;a、b分别为模糊数的左、右分布参数，表示函数向左和向右延伸的程度。

(6)计算顶上事件的模糊概率。根据事故树的结构函数和三角模糊数的运算法则，计算顶上事件的模糊概率。故障树分析中的所有逻辑门均可化为与门、或门及其组合形式，事故树的“与门”

(7)计算基本事件的模糊重要度。运用中值法计算模糊重要度，得出在车辆交通安全系统中，各基本事件对顶上事件的影响程度。根据图3，令

式中A1、A2为两个三角形面积。

则必要存在一个z点使A1=A2，即以经该点的垂线为分界线，使隶属度函数曲线的左、右两部分积分面积相等，则称z为该模糊数的中值。三角模糊数的中值计算式为

顶上事件模糊概率(aT，mT，bT)的中值计为zT;基本事件Xi不发生时，顶上事件依然发生的模糊概率为

(8)分析结果，给出车辆交通安全风险管理的合理性意见。

3 案例研究

以某单位在2010—2013 年期间共发生120 起车辆交通事故为例，现应用模糊事故树法对这120起事故进行风险识别。

3.1 事故树编制

确定“车辆交通事故”为顶上事件，记为T;引起顶上事件发生的风险主要有驾驶员、车辆、环境和管理4 个方面，分别记为E1、E2、E3、E4;E1、E2、E3、E4又分别包括若干影响因素。设专家判断基本事件发生可能性为安全、较安全、较危险、危险、很危险(如图4 所示)。根据式(1)，计算得出基本事件的模糊概率(见表1)，建立车辆交通事故树(如图5 所示)。

图4 专家判断模糊数图

表1 基本事件的模糊概率

图5 车辆交通事故树

3.2 事故树分析

(1)最小割集。利用布尔代数法简化车辆交通事故树就可求出最小割集，有T=E1+E2+E3+E4=X1+X2+X3+… +X46。车辆交通事故最小割集为{X1X2}，{X3X4X5}，…，{X43X44}，{X45X46}共34 个最小割集。其中单个风险要素(基本事件)组成最小割集的较多，如制动失效、转向失效等，可能直接导致事故的发生。

(2)计算顶上事件的模糊概率。根据事故树的结构函数和三角模糊数的运算法则，计算顶上事件的模糊概率为