基于系統動力學的司訓單位車輛交通事故影響因素仿真分析

施紅星，閆 彬，張曉勛

(1.蚌埠汽車士官學校 運輸勤務系，安徽 蚌埠233011;2.蚌埠汽車士官學校 司訓勤務系，安徽 蚌埠233011;3.陜西華陰油料倉庫，陜西 華陰714000)

車輛交通事故在我軍各類行政事故中占有較大比例，當前和今后一段時期，以先進的理論、科學的方法、有效技術指導部隊車輛交通安全管理工作，成為提高部隊安全管理水平的迫切要求［1］。對交通事故發生原因規律的研究國外已有幾十年，從研究成果看，多為統計性回歸模型形式［2-4］。軍隊車輛交通事故受安全管理體制和事故調查統計制度等影響，存在統計數據少、事故原因劃分模糊等特點，無法應用統計學方法進行統計分析。系統動力學是結合數學模型和計算機高速處理數據能力而發展起來的，它更適用于研究處理社會、經濟、生態等一類高度非線性、高階次、多重反饋、復雜時變大系統問題，可以為車輛交通事故影響因素分析提供理論方法［5-9］。

1 車輛交通安全系統動力學仿真方法

在車輛交通安全管理過程中，駕駛員、車輛、環境、管理等要素發生相互關系，組織之間具有非線性的特點，是個復雜的開放系統。系統動力學為我們提供了一種在定性基礎上進行定量分析的方法，對于研究車輛交通事故原因、評估安全管理水平能夠起到有效的作用。

車輛交通安全系統動力學建模分5 步:①運用系統動力學的理論、原理和方法對研究對象進行系統分析;②進行系統的結構分析，劃分系統層次與子塊，確定總體與局部的反饋機制;③建立規范的數學模型;④檢驗、評估模型，發現問題，進一步改進模型;⑤對政策措施進行模擬與分析。

2 司訓單位車輛交通安全系統分析

車輛交通安全是由人、車、環境和管理4 個要素組成的復雜動態系統，這些因素相互依存、相輔相成，共同影響著車輛交通事故的發生。根據司訓單位車輛交通安全實際情況，對影響作用明顯的因素進行仿真分析，并確定相應的參數值。

2.1 駕駛員子系統

學兵駕駛員造成車輛交通事故主要體現在不安全行為和操作失誤2 個方面。不安全行為是由于學兵的違規操作等引起的不安全因素;操作失誤是指學兵由于感知、判斷及反應失誤，而未能實現規定的操作。司訓單位培訓質量高，學兵身心素質好、學習效率高、遵章守紀好、實踐經驗強、技術提升快，則事故率低。

以學兵技術狀態為狀態變量，駕駛技能提高和安全水平下降為速率變量，學習效率、培訓質量、實踐經驗、技術回生速度等為輔助變量，則駕駛員因素影響車輛交通安全關系如圖1 所示。

圖1 駕駛員子系統安全關系

2.2 車輛子系統

車輛造成交通事故的原因主要是車輛技術狀況下降并發生故障。車輛的技術性能好壞取決于車輛維修和技術狀況下降的程度，這又與維修保障能力和平時檢查保養工作密切相關。司訓單位車輛技術狀況好、日常維護質量好、運行條件好，駕駛員技術水平高、使用管理得當，事故率就低;反之，則事故率高。

以車輛技術狀況為狀態變量，技術狀況變化程度為速率變量，駕駛技術水平、維修保障能力、運行條件、車輛檢查保養效果等為輔助變量，則車輛因素影響車輛交通安全關系如圖2 所示。

圖2 車輛子系統安全關系

2.3 交通環境子系統

交通環境是指車輛運行所處的道路條件、地理條件、氣候條件、時間條件、交通管理條件和社會人文條件等。根據調研，司訓單位訓練道路比較單一，訓練時間為4 ～8 月，并以白天為主，故不予考慮;學兵駕駛技術水平較低，訓練道路的交通安全設施、安全性影響最大，為本文重點研究內容。學兵駕駛技術水平比較低，訓練場地和訓練道路安全設施齊全、維護保養好，事故率低;反之則事故率就高。

以道路交通安全設施為狀態變量，設施建設和設施老化為速率變量，技術進步、資金投入、使用損耗、維護保養為輔助變量，則交通安全設施影響車輛交通安全關系如圖3 所示。

圖3 交通環境子系統安全關系

2.4 管理子系統

車輛交通系統運行過程中，管理缺陷直接體現在系統中的駕駛員違法行為增加、秩序混亂、事故風險加大。司訓分隊管理因素包括對駕駛員和車輛2 個方面的管理。若安全制度不完善、執行制度不力、組織機構不健全等，訓練事故率則高。

以車輛管理水平為狀態變量，管理工作變化程度為速率變量，制度建立和完善、制度落實程度、安全監督機構的建立和運行、信息管理水平、安全教育培訓、安全文化氛圍的營造為輔助變量，則管理因素影響車輛交通安全關系如圖4 所示。

圖4 管理子系統安全關系

3 司訓單位車輛交通安全系統動力學模型

發生車輛交通事故數是衡量車輛交通安全管理水平的一個重要指標。因此，以車輛交通事故起數為衡量指標，建立各子系統與車輛交通事故之間的關系連接，形成反饋回路，建立司訓單位車輛交通安全系統動力學仿真模型(如圖5 所示)。對所建模型進行結構的適合性檢驗、模型結構與實際系統的一致性檢驗。

3.1 模型結構的適合性檢驗

(1)模型界限。道路交通安全工程認為，車輛交通安全的影響因素有人、車、環境、管理等。根據對司訓單位車輛交通安全情況的調查，本文從車輛、駕駛員、交通環境、管理4 個方面建立系統動力學模型，并引入訓練工作。模型的界限與所研究的問題是相符的。

(2)方程式極端條件檢驗。檢驗模型中每一個方程式，尤其是速率方程，在其變量的可能變化的極端條件下是否仍然有意義。實際情況下一般某一路段參與交通的車輛遠低于1 000 輛，在此情況下模型的行為仍有意義。

3.2 模型結構與實際系統的一致性檢驗

(1)外觀檢驗。如果模型結構從外觀上看與實際系統毫無相似之處，那么即使模型行為被判定是合適的，也不能認為基于它所作出的分析可獲得較高的信度［5］。本文在建模過程中，充分考慮訓練單位車輛交通事故各影響因素的作用過程，體現了事故發生的機理。

(2)參數含義及其數值。本模型各參數的含義及其數值是建立在軍車安全研究成果基礎上，且各參數的定義和數值符合人們的先驗知識。

4 司訓單位車輛交通安全仿真分析

運用vensim.5.6a 軟件，對上述建立的系統動力學模型進行仿真分析。在進行某一因素影響分析時，假設其他影響條件不變，即參數值不變。

4.1 駕駛員對車輛交通事故的影響分析

將駕駛員技術狀態用0 和1 表示，0 為最差，1為最佳。按照學兵的駕駛技能成長過程，確定相應影響因素的參數，進行仿真運算，得到駕駛員技術水平對車輛交通事故的影響(如圖6 所示)。

從模擬結果看，駕駛員技術水平與車輛交通事故關系比較符合訓練期學兵的成長規律。在訓練初期，學兵興趣濃厚，情緒高漲，駕駛技能提高較快，事故率逐漸降低;隨著訓練時間延長，學員會感到枯燥、困難，產生厭煩、懈怠情緒，技能提升速度逐漸減慢，事故率有所上升;在訓練后期，出現成績暫時停頓現象，也是學習曲線上的高原期，事故率平穩;渡過高原期后，技能進一步提高，事故率下降。因此針對不同訓練期特點，著重解決學員弱項，促進駕駛技能穩步上升，降低事故率。

圖5 司訓單位車輛交通安全系統動力學模型

圖6 駕駛員技術狀況對交通事故的影響

4.2 車輛對車輛交通事故的影響分析

將車輛技術狀態用0 和1 表示，0 為最差，1 為最佳。按照司訓單位車輛技術狀況變化情況，確定相應影響因素的參數，進行仿真運算，得到車輛技術狀態對車輛交通事故的影響(如圖7 所示)。

圖7 車輛技術狀況對交通事故的影響

從模擬結果看，車輛技術狀況與車輛交通事故的關系比較符合車輛故障曲線的變化規律。司訓單位編配的車輛裝備一般為其他部隊使用一段時間后淘汰下來的，處于偶發故障期，故因車輛裝備技術狀況而發生的事故較少;經過一段時間后，車輛裝備元器件老化、部件磨損、結構強度超過疲勞極限，事故率有所上升;經維修后，車輛技術性能有所恢復，事故率有所下降。因此，在車輛使用后期出現老化時，應加強車輛的維修保養，降低因車輛技術故障而造成的事故。

4.3 道路及交通安全設施對車輛交通事故的影響分析

將道路及交通安全設施用0 和1 表示，0 為最差，1 為最佳。隨著時間推移，道路及交通安全設施由好到差，確定相應影響因素的參數，進行仿真運算，得到道路及交通安全設施對車輛交通事故的影響(如圖8 所示)。

圖8 道路及交通安全設施狀況對交通事故的影響

從模擬結果看，道路及交通安全設施與車輛交通事故的關系符合交通環境安全規律。交通安全設施的合理設置可以滿足人們在安全和舒適方面的要求，使人能有效作出反應，保障行車安全、減少交通事故，降低事故率。因此，司訓單位要積極采用高新科技，提高安全設施水平，并做好經常性的維護，保障訓練安全。

4.4 管理對車輛交通事故的影響分析

將車輛管理水平用0 和1 表示，0 為最差，1 為最佳。隨著時間推移，車輛管理水平由高到低，確定相應影響因素的參數，進行仿真運算，得到車輛管理水平對車輛交通事故的影響(如圖9 所示)。

從模擬結果看，管理水平與車輛交通事故的關系符合車輛安全管理規律。預防空白、預防失準、預防滯后、預防失控，忽視安全的科學管理，則從組織上難以有效防范事故，事故率增加，這也是車輛交通事故多發的一個重要原因。相反，建立完善的安全責任機制、安全考核激勵機制、安全問題定責和失職責任追究機制，事故率降低，則會起到良好的預防效果。因此，司訓單位應落實制度，規范行為，做好經常，努力形成長效機制。

圖9 車輛管理水平對交通事故的影響

5 結 語

影響軍隊車輛交通安全的因素多樣，各成因之間具有一定的互力耦合關系，是一個典型的復雜、信息不完備、不確定系統。本文建立的司訓單位車輛交通安全系統動力學仿真模型，將車輛交通事故的演化過程用網絡圖進行描述，可以對車輛交通事故進行模擬仿真。

［1］ 施紅星，閆彬，李有東. 基于灰色振幅關聯優勢分析的車輛交通事故規律研究［J］. 軍事交通學院學報，2013，9(15):91-94.

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