基于Haddon矩阵和ISM的人员密集场所踩踏事故风险分析

宋思雨，徐 克，尚 迪，张 贝，梁天瑞

(1.中国地质大学(武汉)工程学院，湖北 武汉 430074;2.湖北省安全生产监督管理局规划科技处，湖北 武汉 430061)

随着社会的发展，人民生活水平不断提高，各种大型建筑拔地而起，也出现了越来越多的群体性活动，引起大量的人群聚集在某个公共场所，形成了人员密集区，如果对于人员密集场所的管理水平达不到要求，遇到偶发因素的扰动便会导致群死群伤的踩踏事故，造成恶劣的社会影响。“人员密集场所”最早是在2003年我国印发的《关于深入开展人员密集场所消防安全专项治理的实施意见》中首次提出，其主要指出了一些人员密集的室内场所，如影剧院、录像厅、舞厅等，更多注重的是此类场所的消防规范，避免发生火灾引起人员伤亡。随后又有许多专家和学者对“人员密集场所”的具体定义进行了界定，但大体上都将50人作为人员密集场所的分界线。2014年跨年夜，我国上海外滩发生的踩踏事故造成了36人死亡、49人受伤；2015年沙特阿拉伯麦加朝觐者参加宗教活动时发生了严重的踩踏事故，共造成769人死亡、934人受伤。这些惨痛的事故教训，让人们对人员密集场所的关注不再仅仅停留于室内空间，室外场所也成为了重要的一部分。

近些年国内外学者对人员密集场所发生的踩踏事故进行了相关的研究。在国内，如何倩卉等[1]对人员密集场所安全标识的有效性进行了实例评估，应用模糊综合评价法评估了4个典型人员密集场所的安全标识，并认为安全标识的显著度、理解度和受众感知度的增强更能实现对人群的管控；杨华等[2]对人员密集场所标识导视的设计进行了探讨，采用元胞自动机模型模拟数据，从视觉传达设计角度分析了标识认知、标识关注等与踩踏事故发生的关系，具有一定的参考价值;王起全等[3]通过大数据分析并建立了拥挤踩踏事故预警模型，其能在事故发生前进行监测、识别、诊断和评价，得出事故早期征兆，进而控制事故的持续发展;王丹等[4]采用元胞自动机模型模拟大型活动后人员的疏散情况，并由此判断可能造成人群拥堵的地点和时间，进而建立了评估指标体系，实现对大型活动整体安全水平的评估；赵英等[5]以人员密集场所人群宏观状态为研究对象，构建了熵模型，通过人群状态熵值的变化来反映人群的突变、扰动行为，进而实现了提前的风险预警。在国外，如Santos-Reyes等[6]应用事故树和FIST模型对墨西哥舞厅踩踏事故进行了分析，找到了导致踩踏事故发生的主要原因，具有一定的参考价值。

上述研究都大致认定了人员密集场所踩踏事故所造成的危害，从各个角度分析了不同的管控措施所带来的实际效果，并初步建立了踩踏事故风险预警模型。但对踩踏事故发生的机理未进行深入的剖析，且考虑踩踏事故发生的影响因素仍不够全面，忽略了不同因素间的相互关系及其内在联系，未挖掘出导致踩踏事故最根本的原因，使得管控手段有限，无法显著地降低踩踏事故的风险。因此，本文通过引入Haddon矩阵来分析人员密集场所踩踏事故发生的全过程，并通过构建层次化的解释结构模型(ISM)来分析影响因素间的相互关系，为实现有针对性的风险管控提供参考。

1 Haddon矩阵在踩踏事故中的应用

1.1 Haddon矩阵的概念

Haddon模型是美国人威廉哈登在1972年首次提出的，该模型最初只针对交通事故进行分析，而后被广泛应用于伤害流行病学的研究，目前在各类伤害事故的预防和控制中都发挥了重要的作用[7]。Haddon矩阵是Haddon模型的一部分，该矩阵是由3个纵标目和4个横标目组成的表格。其中，3个纵标目指事故发生的3个不同阶段，即发生前、发生时、发生后；4个横标目指4种不同的影响因素，即宿主因素(受伤害的人)、媒介物因素(传递能量至宿主)、物理环境因素(现场客观的物理状况)、社会环境因素(政治环境、监管、立法等)[8]。Haddon矩阵从事故发生阶段和意外伤害事故发生的影响因素入手，从微观到宏观层面剖析了潜在的危险要素，展现了意外伤害事故发生的全过程，提供了一个完整的事故分析思路[9]。

1.2 Haddon矩阵的应用

人员密集场所的踩踏事故也是一种群体性的意外伤害事故，应用Haddon矩阵进行分析，能够更全面地辨识出各种潜在的危险因素，以为后续的预防和管控提供合理的依据。本文通过查阅不同功能区踩踏事故的调查报告(上海外滩事故、云南昆明盘龙区小学踩踏事故、孟买火车站踩踏事故、宁夏清真寺踩踏事故等)，发现其涵盖了大部分室内外人员密集型场所，所以据此建立的踩踏事故风险因素分析Haddon矩阵比较通用。本文通过统计踩踏事故发生的直接原因、间接原因及其所造成的伤害，按照3个阶段、4个方面进行分析，建立了踩踏事故危险因素分析的Haddon矩阵，详见表1。

表1 踩踏事故危险因素分析的Haddon矩阵

2 人员密集场所踩踏事故的风险因素分析

根据已建立的Haddon矩阵，可分别从事故发生前、事故发生时、事故发生后三个维度了解踩踏事故潜在的危险因素。本文对Haddon矩阵中所涉及的条目进行了整理，将其分为宿主因素、媒介物因素、物理环境因素和社会环境因素四大类共40个影响因素。为了进一步细化踩踏事故危险性影响因素，同时验证提取的影响因素的合理性，消除影响因素间的冗余，本次邀请6个专家采用德尔菲法对40个影响因素进行了匿名决策，通过反复地填写问卷最终专家达成一致意见，总结归纳出18个造成人员密集场所踩踏事故的风险因素，具体详见表2。

表2 人员密集场所踩踏事故的风险因素

3 人员密集场所踩踏事故解释结构模型(ISM)的构建

3.1 解释结构模型(ISM)的基本理念

解释结构模型法(Interpretive Structural Modelling method,简称ISM方法)是一种使用广泛的系统分析方法。该方法的优点在于它能用层次化的结构模型将复杂系统问题直观地表现出来，这样有助于分析各因素之间的结构，并从中准确地辨识问题的关键因素[10]。

ISM方法首先要对各种风险因素进行分析，明确因素间的相互关系；然后根据因素与因素间的联系，构造邻接矩阵并生成可达矩阵；最后对可达矩阵进行分析，得到层次递进的解释结构模型。

3.2 人员密集场所踩踏事故解释结构模型(ISM)的建立

建立人员密集场所踩踏事故解释结构模型(ISM)的主要步骤如下：

(1) 构建邻接矩阵：邻接矩阵代表了要素间相互到达的情况，本文将表2中所列举的18个风险因素分别编号为S1，S2，…，S18，根据18个风险因素制作问卷，邀请原来的6位专家识别各要素间的直接关系，并通过统计汇总各位专家的意见，最终确定每两个要素之间的直接影响关系，从而构建邻接矩阵A：

构建的邻接矩阵A中的元素aij定义如下：

(1)

(2) 确定可达矩阵：可达矩阵代表系统各要素间经过一定的路径可到达的程度，通过生成的可达矩阵可以清晰地判断出因素间的直接与间接关系。可达矩阵M是在邻接矩阵A的基础上，将邻接矩阵A与单位矩阵I进行相加，即(A+I)，然后进行(A+I)的幂运算，运算法则均采用布尔运算规则，直到满足(A+I)K-1≠(A+I)K=(A+I)K+1时，矩阵M=(A+I)K即为所求的可达矩阵[11]。所生成的可达矩阵M中的元素mij定义如下：

因此，通过所生成的可达矩阵即可以找到各因素间的直接或间接关系。本文采用Matlab软件求解可达矩阵M，其结果如下:

(3) 分解结构矩阵:对所求得的可达矩阵M进行结构性分析，将各个要素分配到不同层级。首先求出每个要素的可达集合R(Si)，即为可达矩阵M中要素Si对应的行中，mij=1的矩阵元素所对应的列要素的集合，代表着从要素Si出发可到达的要素的集合;然后求出每个要素的先行集合Q(Si)，即为可达矩阵M中要素Si对应的列中，mij=1的矩阵元素所对应的行要素的集合，代表着可以达到要素Si的所有要素的集合;最后求出可达集合与先行集合的交集R(Si)∩Q(Si),集合运算结果即代表因素间的相互关系，具体见表3。

表3 各风险因素间的相互关系

注：表中S1～S4即表示S1、S2、S3、S4，其他类似符号依此类推。

按照R(Si)∩Q(Si)=R(Si)的条件来对要素进行层级的逐层抽取，并对已确定了层级的要素(已经被抽取)则在可达矩阵M中删除该因素所在的行和列，更新可达矩阵M，进行下一层级的抽取；以此类推，直到所有因素都被抽取完，最终确定层级，完成层次化处理[12]。

(4) 构建解释结构模型(ISM)：根据表3，按照R(Si)∩Q(Si)=R(Si)的关系确定具体层级，得到以下5层层级：

第一层级：S4，S5，S7；

第二层级：S6，S10，S11，S12，S17；

第三层级：S1，S2，S3，S8，S9，S18；

第四层级：S13；

第五层级：S14，S15，S16

根据所划分的层次，绘制人员密集场所踩踏事故的ISM，见图1(为了更清楚地展现因素间的层次性，省略了部分越级关系)。

图1 人员密集场所踩踏事故的解释结构模型(ISM)

4 人员密集场所踩踏事故的风险机理与风险管控

4.1 人员密集场所踩踏事故的风险机理分析

由图1建立的解释结构模型可以看出，原有的18个风险因素被划分为了5个层级，通过可达矩阵的可达途径展现了其对踩踏事故发生所带来的影响。

人群的扰动行为、现场的指示标志、人群的分流设施3个风险因素位于模型的最上层，其可能是导致踩踏事故发生最直接的原因。在人流密集的情况下，大量的人群往相同的方向有序前行，其发生踩踏事故的可能性不大，可一旦有部分人群发生异动，扰乱了人流的有序性，就会造成人群的混乱无序，各种人流相互拥挤，从而导致踩踏事故的发生。人群的扰动行为可能是多方面的，由谣言引起的恐慌会促使大量人员为了躲避灾难而四向奔走，造成人群的扰动；为了抢购限量商品，人群出现的竞争性行为也会使得人群出现扰动，造成踩踏事故的发生。同时，在人流密集的现场如果缺少必要的指示标志，会使得人群缺乏正确的引导，一旦不慎走入死胡同，便会迅速聚集大量的人群，加剧人群的恐慌，形成异向的人流，并因此导致踩踏事故的发生。此外，必要的人群分流设施也可保证人群的有序性，避免由于争抢而导致大量人员聚集在局部区域形成拥堵，从而发生踩踏事故。上述3个风险因素都可能会直接导致踩踏事故的发生，它们作为顶层的影响因素，必须做到严格的把控。

建筑结构失效、信息交流、气温、场地湿滑度、出入口数量5个风险因素位于模型的第二层级，其与第三、四层级的风险因素均处于模型的中间位置，且层级与层级之间存在递进关系，可能是导致踩踏事故发生的间接原因。其中，建筑结构失效，如房屋结构的突然坍塌、通道出口的局部失效等都会影响人流的疏散，造成人群的高度密集，导致踩踏事故的发生；气温过高，会影响人的情绪，大量人群聚集会引发躁动，从而发生人群扰动行为；场地湿滑会加大人员摔倒的概率，在人群有序的前行过程中，若有人意外摔倒会影响人流的正常前行速度，从而发生人群扰动行为；出入口数量不够，一旦需要对人群进行疏散时便会引起大量的人员聚集，人群由于恐慌行为互相争抢，导致踩踏事故的发生；缺少必要的信息交流会使得管理者无法迅速采取措施，通过指示、标示的正确引导进行人群分流，同时人群与人群之间无法进行信息交流也会使得局部人群相互独立，无法形成有序的疏导流，造成互相冲撞的意外状况。

应急体系、通道的规范性、人群素质、人群年龄段、人群安全意识、活动方式6个风险因素位于模型的第三层级，照明缺陷位于模型的第四层级，其均会对第二层级的部分因素产生影响，产生风险的递进关系，故其也是事故发生的间接原因。其中，责任单位的应急体系不完善，会导致信息交流的不及时，在发现大量人员聚集时不能及时对人群进行疏导；疏散通道不规范，高度不够、宽度不够或者违规堆放其他物品，会使得人群由于拥挤、碰撞引起建(构)筑物构件的失效，发生建筑物的局部垮塌、构筑物的坠落等，从而导致踩踏事故的发生；高素质人群的安全意识普遍较高，在面对可能发生的踩踏事故时，能做出正确的判断，从而引导人流不发生聚集的情况；不同的活动方式也会吸引不同年龄段的人群，成年人在拥挤的人流中有更强的体质保护自己，而老人和小孩在密集人流中可能无法顺应前行的速度，且容易在推搡下摔倒造成人群扰动,从而导致踩踏事故的发生，此外不同的活动方式也会对信息交流产生影响，大型的音乐会现场、竞争性的商品营销处等这些嘈杂的场所很难及时地传递预警信息，防止踩踏事故的发生；照明缺陷主要影响疏散通道的安全性，没有足够的照明条件，对人群的疏散会造成很大的阻碍。上述12个风险因素虽不会直接导致踩踏事故的发生，但也是深层次上引发踩踏事故的原因，值得重视。

管理者的安全意识、管理者的应对能力、常规的安全检查3个风险因素位于模型的最底层，其可能是发生踩踏事故最根本的原因。其中，常规的安全检查通过观察建筑物的结构是否稳定、疏散通道是否符合规范、现场照明条件是否满足要求等，能够及时地发现潜在的安全隐患，并通过隐患的排查与治理能够防止意外事件的突然发生，而很多踩踏事故的发生也就是因为事先没有做好风险评估，且缺少必要的安全检查所造成的；此外，在人群因为扰动而趋于无序状态时，管理者能否正确地引导则决定了是否会发生踩踏事故，管理者若能及时地制止人群的混乱状态，告知人群正确的疏散信息，避免人群局部高度密集，这样就能够很好地控制事件的进一步发展，从而有效地避免踩踏事故的发生。

4.2 人员密集场所踩踏事故的风险管控

根据已建立的ISM可以发现，底层的风险因素与中间层的风险因素相互关联进而逐步影响上层的风险因素，并由此导致踩踏事故的发生。因此，可考虑在严格把控直接影响因素的同时，通过控制底层影响因素，将整体的事故风险降低，从而做到合理化的风险管控。针对人员密集场所踩踏事故，本文提出的具体风险管控措施如下：

(1) 在所有可能发生人员聚集的场所应有明确的对于出口、避难场地等位置的引导标志，且应当位于醒目的位置，便于人群的观察；在节假日或重要集会活动的当天，人群入口处应当设置分流设施，对密集的人流进行合理的引导，防止发生各种人群扰动行为。

(2) 有关管理部门要对人员密集场所安全疏散通道进行严格的检查，达到国家规范性要求的才能通过审批；责任单位要编制完善的应急预案并到相关部门备案，必要时进行应急演练模拟事故的发生，以检验应急响应机制是否合理。

(3) 对管理者要进行严格的安全教育培训，并要求管理者具有一定的危机应对能力，在面对紧急情况时能做出正确的判断，必要时要进行应急演练，使得现场管理者对实际情况有所了解。

(4) 定期进行全面的安全检查，并制定完备的安全检查表；同时，对人员密集场所人群的承载量要进行风险评估，特别是在举行大型活动的前夕，要对出入口处、主要活动地点的照明情况和建筑结构的稳定性等进行专业的排查，确保不发生踩踏事故。

5 结论与展望

(1) 本文通过引入Haddon矩阵，从事故发生前、发生时、发生后三个维度，对人员密集场所踩踏事故发生的全过程进行了剖析，判断出了其导致意外伤害的各种原因。

(2) 根据Haddon矩阵对踩踏事故风险因素的分析，结合踩踏事故案例，归纳出影响踩踏事故发生的18个风险因素，将其分为了宿主因素、媒介物因素、物理环境因素、社会环境因素四大类，通过分析因素间的相互关系，得到了邻接矩阵，从而进一步构建了ISM模型，对风险因素进行了结构化分析。

(3) 通过解释结构模型(ISM)分析，得到了风险因素的层级关系，并考虑通过控制底层风险因素，即管理者的安全意识、管理者的应对能力和常规安全检查来遏制踩踏事故的发生，以降低人员密集场所踩踏事故发生的可能性。

(4) 本文在解释结构模型(ISM)构建邻接矩阵的过程中，对影响因素之间的相互关系判断上仍存在瑕疵，这对模型形成层次化的结构有一定的影响，若能采取更科学的方法确定邻接矩阵，相信能够更好地完善分析模型，实现有针对性的风险管控。