基于擾動—軌跡交叉事故致因理論模型的城市交叉口安全分析

陳佳瑞

摘 要：交叉口是路網的重要節點，交叉口中人、車交通流匯集，交通狀況復雜，容易發生交通事故。在基于擾動起源論（P理論）的基礎上，引入軌跡交叉論深入研究，建立基于擾動—軌跡交叉事故致因理論模型，該理論模型指出了交通參與者的不安全行為和車輛、道路的不安全狀態是交叉口系統產生擾動的直接原因，而不安全行為和不安全狀態的時空交叉導致交通事故的發生。以山丹縣五岔口為例進行分析得出，該理論模型能顯著提升事故致因理論的科學性，全面分析交叉口事故致因，同時對事故預防提供操作依據，進而采取針對性措施防止交通事故的發生，加強交叉口安全管理。

關鍵詞：P理論；軌跡交叉論；交叉口；事故致因理論；事故預防

中圖分類號：F570 文獻標識碼：A

Abstract： The intersection is an important hub for road network， the traffic flow of human and vehicles collect in the intersection， traffic condition is complicated， that easily happens traffic accident， on the basis of perturbation occurs theory（P theory）， introducing the theory of tracks crossing theory conducts in-depth study， an accident-causing theoretical model of perturbation and tracks crossing theories is founded. This theoretical model points out that the direct cause of disturbance in the intersection system is the unsafe behavior of traffic participants and the unsafe condition of the vehicle and road， and， the time and space intersection of unsafe behavior and unsafe condition leads to the occurrence of traffic accidents. Taking Shandan county five-way intersection as an example to analyze concludes that， the theory can significantly improve the scientific nature of the accident causing theory， comprehensively analyze the cause of the intersection accident， and provide scientific operational basis for accident prevention. And then， taking countermeasures to prevent the occurrence of traffic accidents， strengthening the safety management of intersection.

Key words： P theory； tracks crossing theory； intersections； accident-causing theory； accident prevention

0 引 言

交叉口作為城市路網重要的節點，是交通流匯集的地方，同時也是交通事故的多發地[1]。交叉口已然成為城市道路交通安全的關鍵限制因素，影響著城市的交通安全水平，交叉口的事故數所占比例很大，有必要對城市交叉口進行安全分析。

為了防止事故發生，必須研究事故致因理論[2]。事故致因理論研究至今已有90多年的歷史，其發展經歷了3個重要階段：一是主要以海因里希因果連鎖論事故頻發傾向論為代表的事故致因理論，海因里希首先提出人的不安全行為和物的不安全狀態的概念，局限性是不安全行為和物的不安全狀態的產生原因完全歸因于人的缺陷；二是以能量轉移論為代表的事故致因理論；三是現代的系統安全理論[3]。

本文主要根據交叉口的特點，用擾動起源論和軌跡交叉論來分析交叉口事故，本文如下組織，第一章主要介紹了擾動論和軌跡交叉事故致因理論，分析了該理論和本文研究內容結合的相關優勢；第二章分析了基于擾動—軌跡交叉事故致因模型；第三章根據理論模型對城市交叉口安全進行分析，并提出相應預防措施；第四章以山丹縣五岔口為例，采用擾動—軌跡交叉模型分析其事故致因，提出預防措施和交叉口改善措施；第五章對本文的內容進行總結。

1 事故致因理論

1.1 擾動起源論

生產系統受到外界的影響，這種影響即為擾動（Perturbation），任何事故當它處于萌芽狀態時就有非正常的“擾動”，此擾動為起源事件。擾動對行為者發生作用，如果行為者可以承受此擾動影響，生產系統便可以維持動態的平衡，事故不會發生。否則，將會破壞平衡，出現事故過程。事故的過程中，傷害或損壞事件可能依次造成其他變化或者能量釋放，后面行為者會受到沖擊，后面行為者承受過載的能量，行為者受傷害，形成連鎖反應。若后面行為者能夠承受沖擊，受到無傷害應力，則過程繼續進行[4]。擾動起源論又被稱為P理論。如圖1，該圖由擾動（1）到傷害（9）構成一條完整事件鏈，其中，擾動（1）是起源事件，傷害（9）是終結事件，圖1是擾動起源論原理圖[5]。

因此，為了阻止事故的發生要盡可能不產生擾動，如果擾動不能完全避免，那就改善條件，控制狀態，使擾動變小，行為者可以承受此擾動影響，不發生事故，不形成連鎖傷害。擾動起源論有助于事故分析者發現分析交叉口中一個或多個需要改善的因素，有助于事故致因分析，進而采取預防措施。

1.2 軌跡交叉論

軌跡交叉論認為，在事故的發展進程中，事故發生的時間和空間是物的因素的運動軌跡與人的因素的運動軌跡的交點[6]，則將在此時間、空間發生事故。事故的發生是受人的不安全行為以及物的不安全狀態的影響的[7-8]，如圖2。軌跡交叉論是把人和物看成兩條事業鏈，因此必須采取相應的措施切斷造成事故的人的因素的事件鏈和物的因素的事件鏈，及時消除，改善條件，防止其時空交叉[9]，圖2為軌跡交叉論系統模型[10]。

在交叉口事故預防中，可以從避免人和物的軌跡時空交叉入手，采取針對性措施。

2 基于擾動—軌跡交叉事故致因模型分析

事故的發生就是系統中諸多因素共同影響作用的結果，如圖3建立基于擾動起源—軌跡交叉事故致因模型。

2.1 擾動起源

擾動，就是指外界的干擾，一種破壞系統平衡的行為。系統產生擾動的直接原因是人的不安全行為和不安全狀態，在系統運行的過程中，人員的管理水平、素質水平、身體、心理素質都是人的因素，人是復雜的個體，在生產活動中，違章操作，精力不集中，經驗不足等不安全行為都會對系統產生擾動。物的因素包括環境的變化，設計的缺陷、機械性能的改變[11]，例如極端天氣如暴雨、暴雪、臺風，車輛制動性能不好、道路因素差、光線條件差、交叉口安全管理不完善等都會造成不安全狀態，進而產生擾動。

2.2 軌跡交叉

軌跡交叉，當不安全行為和不安全狀態同時發生，如果還產生交叉，系統最開始平衡態在受到擾動影響后就會發生變化，若系統可以適應此擾動時，或者能夠改善條件，消除不安全行為和不安全狀態，生產活動就可以繼續保持動態的平衡，從而不發生事故，若系統不能適應，動態平衡過程就會被破壞，事故進程開始。事件過程可能使某一子系統承受不了過載的作用而造成破壞，系統事故發展變化環節中，這些傷害或損壞事件可能依次引起其他變化，作用于其他子系統，造成其他子系統出現不安全狀態和不安全行為，繼續產生擾動，使后面的子系統承受過載的作用，發生串聯的傷害或損壞，整個系統平衡過程被破壞，系統中斷。

3 城市交叉口交通安全分析

在城市的平面交叉路口，混合著各種行人、非機動車、機動車，交通沖突現象嚴重。交通流量大且人和車混行嚴重的平面交叉口極易發生交通事故，造成交通擁堵，根據擾動—軌跡交叉論事故致因模型，對城市平面交叉路口進行交通安全分析，見表1。

3.1 觸發因素

3.1.1 不安全行為

行人具有很大的靈活性和自主性，而且普遍存在從眾心理，有一個人翻越護欄，就容易引起其他行人的效仿[12]；行人的身體狀態不同，老人行動慢，小孩容易亂跑，青年行動快，都會造成人流的雜亂無序，產生各種不確定因素，發生不安全行為；機動車駕駛員在經過交叉口時，要完成一系列復雜操作，駕駛員為了節省時間遇到排隊堵車的情況就直接駛入非機動車道；為了追求刺激，開車速度過快，危險駕駛；駕駛車輛時因抽煙、喝酒、打手機導致采取措施不當；遇到較窄路段，搶道行駛，互不相讓，這些行為都屬于不安全的行為，都會危害行人和非機動車的安全。

3.1.2 不安全狀態

在交叉口內，機動車交通流的沖突點很多；行人、機非混雜現象嚴重；高峰時期交通量過大；車輛由于在使用中的長時間損耗，會產生磨損等現象，性能隨著使用時間不斷下降，產生故障的幾率也增加。除此之外，我國平面交叉口還沒有為行人和非機動車駕駛人提供足夠的安全保護設施，也在一定程度上造成交通事故頻發[13]，行人與機動車相比，人是最為活躍的因素，如果人的交通意識不強，不遵守交通控制，很有可能與車輛發生沖突，發生事故。

3.2 事故發展過程

人的不安全行為和物的不安全狀態同時發生產生交叉，影響行人和駕駛人的交通狀態，產生一種不穩定狀態。當行人和駕駛人能夠正確處理和承受這種擾動時繼續保持各自的交通狀態，無交通事故發生；當行人和駕駛人不能夠正確處理和承受這種擾動時，會改變各自安全的交通狀態，產生沖突并發生交通事故。

交通事故發生時，發生事故的車輛或人產生一種擾動繼續影響周圍的人或車輛，繼而又引發不安全行為和不安全狀態，當兩種狀態同時作用于其他的人或車時可能又引發交通事故。使其它人或車發生串聯的傷害或損壞。

3.3 預防措施

3.3.1 擾動方面

在擾動方面應該盡可能不產生擾動，如果擾動是不可避免的，則應使擾動力最小[14]。加強交通法律規章的宣傳教育，增強人的交通法制觀念和安全意識，盡可能消除或減少交通參與者的不安全行為；加強交通安全管理，避免車輛、道路的不安全狀態，使交通參與者、車輛、道路在交叉口中始終保持安全狀態。

3.3.2 防止軌跡交叉

城市交叉口事故中，人車相撞是較嚴重的一種事故，能直接造成對行人的傷害。對人和車輛進行有效分流才是從根本上避免人、車相撞。根據軌跡交叉論的原理，通過時空錯位切斷導致事故發生的事件鏈，消除事故發生的條件[15]。

（1）在人、車共享道路的情況下，應避免時間沖突，進行有效的時間分片管理。有效的時間分片管理就是在平面交叉口內采用交通信號控制，事實表明，有信號控制的交叉口比沒有信號控制的交叉口沖突點明顯減少，而且相位越多，沖突點越少。在平面交叉口實行多相位的控制有利于在時間上對交通流進行分離，從而降低干擾的程度，有效地減少各類沖突[16]，達到提高交叉口通行能力和交通安全性能的目的。

（2）要從根本上避免人和車相撞，就要在空間上把人、車的運動軌跡完全隔開，避免其交叉。即使人和車在同一時間和范圍運行，只要人和車的運行軌跡完全不相遇，就能防止事故的發生。

4 實例分析

本文以張掖市山丹縣五岔路口為例，山丹縣五岔路口是由國道312、山紅公路、東大街以及東環南路相交所形成的五岔異形路口，位置如圖4所示。山丹縣五岔路口是無信號控制的環形交叉口且國道312車流不經環島直接沿國道312通行，交叉口內人、車混行，沖突點多，如圖5所示，交通沖突嚴重，交通事故頻發。

4.1 事故致因分析

根據擾動—軌跡交叉論模型對五岔路口事故致因進行分析。五岔路口存在的不安全狀態有：

（1）交叉口處無交通標志、標線

交叉口無渠化和信號燈控制，在時間和空間上各方向車輛、行人通行路權均不明確，行駛軌跡混亂，交通組織無序，存在大量機動車之間，機動車與非機動車、行人之間的直接沖突點，導致交叉口內部擁堵不暢，車行和人行交通安全隱患大。

（2）環島利用率低

設于交叉口內部的環島半徑僅5米，只能滿足小型客車的繞環通行，從G312進入交叉口的大部分車輛不經環島直接沿G312通行，進入該交叉口的車流有著各自莫衷一是的通行路線，在G312與山紅公路相交處，空間面積小，沖突點多，機非混行，埋下安全隱患。

五岔路口存在的不安全行為有：

交通參與者交通意識淡薄，隨著駕駛人數量的大幅度增加，整個駕駛人群體的交通法制素質欠佳，搶道加塞；在交叉口隨意停車；動車和非機動車不禮讓行人。

以上的不安全行為和不安全狀態都會產生擾動，影響交叉口的平衡態，不安全行為和不安全狀態同時發生產生交叉，行人和駕駛人又不能正確處理和承受這種擾動，進而發生交通事故。

4.2 預防措施

根據模型分析五岔口事故致因，必須采取以下措施預防事故的發生。

（1）化異形為正形，化非標準為標準，通過渠化移動沖突點的位置或轉變沖突性質，滿足交通流向流量的需要。在面積較大的異形交叉口渠化中，可通過設置交通島或路面劃線來規范車輛的行駛界限，使其成為一個正常的標準路口，從而降低異形交叉口本身物理幾何線形特征對車輛行駛的影響。

（2）在進口處設置非機動車進口道，實現機非分離，避免機非軌跡交叉。

（3）在人行橫道上設置行人二次過街駐足島，在行人二次過街駐足島周圍設置隔離樁，為行人過街提供安全保護措施。

（4）信號配時。在五岔口設置五相位的放行方案，行人和非機動車和同方向平行的機動車一起通行，消除沖突點。

（5）在五個方向道路兩側設置人行護欄，在人行橫道處開口，引導行人安全過街。

（6）加強交通法律規章的宣傳教育，增強人的交通法制觀念和安全意識，使行人和駕駛員能遵守交通法規，各自在指定的道路范圍內通行，互不干擾，避免不安全行為的發生。

5 結束語

從擾動起源論和軌跡交叉論出發，建立基于擾動—軌跡交叉論事故致因理論模型，根據該理論模型分析交叉口事故致因，進而提出相應預防措施，為提高交叉口的交通安全管理提供依據。

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