基于主成分分析的高速公路施工安全評價研究

曹彩平

摘?要：高速公路施工安全通常是與“4M”因素（即人、機、環、管）相關聯。通過對4M因素進行細分，得到高速公路施工安全的16個二級指標，以HZ高速5個工區為研究對象，采用主成分分析法進行施工安全評價。研究結論：高速公路施工安全影響因素中，人的因素在第一主成分中占主導地位;5個工區的安全性排序：n2> n1> n5> n3> n4，評價結果與實際相符合。

關鍵詞：高速公路;施工安全;分析

中圖分類號：TB?文獻標識碼：A?doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.31.071

0?引言

如何保證施工安全一直是人們所關注的課題，國內不少學者對公路施工安全做了相關研究。黃興（2013）從公路施工安全監管的本質特征出發，總結出公路橋梁施工“4M”致因因素，建立了橋梁施工“人-機—環-管”安全評估多級可拓模型。萬文等（2016）也將高速公路施工安全致因歸結為“4M”因素（“人—機—環—管”），并運用模糊評價法對高速公路施工安全管理進行定量評價。

由目前研究的現狀可知，在施工安全評價方面主要從績效評價和安全水平綜合評價展開研究，但是對于公路施工安全中主要因素主成分的構成情況以及施工現場安全對比分析研究還存在不足。

1?高速公路施工安全影響因素分析

由事故致因的發展歷程可知，高速公路施工安全的影響因素是施工安全管理過程中重要的原因因素，在“4M”因素的綜合作用下，高速公路施工安全管理過程中安全事故極易發生。人的因素對于高速公路施工安全而言，可以理解為人在施工過程中表現出的不穩定狀態，也就是人出現失誤的可能性。物的因素既包括各種機械、設備，也包括高速公路施工過程中使用的材料、設施。環境因素可以分為兩大部分：第一是高速公路施工的自然環境，高速公路建設素來與其他工程項目不同，由于其施工長年在野外進行且露天作業，水文地質條件差;第二是施工作業環境的不良，如溫度、施工照明情況、噪聲、振動情況等。為了降低安全事故的概率，必須要采取有效的安全管理措施來進行約束。

通過上述分析，可以建立如圖1所示的高速公路施工安全評價指標體系。

2?主成分分析法的數學模型

主成分分析方法的基本步驟為：

3?主成分分析法在高速公路施工安全評價中的應用

3.1?數據收集

通過選取HZ高速的5個工區作為研究對象，結合現場調研以及深度訪談的實際情況，以5個工區的負責人和專家對安全指標賦值為依據，對5個工區進行安全評價，5個工區的安全指標賦值見表1。

3.2?數據處理

通過對原始數據進行處理，計算各安全評價指標的綜合平均值，計算結果見表2。利用SPSS26.0對高速公路施工安全影響因素進行因子分析即主成分分析，分別得到相關性矩陣、主成分貢獻率，如表3、4所示。

3.3?提取主成分

由方差分解表可以看出x1、x2的累積貢獻率達到了80.033%，但其依然小于85%，但是x3所對應特征值為0.7502<1，說明x3對于施工安全的解釋程度小，故選取因素x1、x2作為主成分，用Z1和Z2表示。為了得到5個工區具體得分，需要用得分系數矩陣對第一和第二主成分進行表達：

Z1=0.553P1-0.139P2+0.497P3-0.014P4

Z2=-0.060P1+0.598P2+0.249P3+0.515P4

3.4?計算綜合評價指標值

按照步驟（4）可以得到綜合評價指標值的計算表達式，根據上述分析可以發現，與Z1相關聯的因素是人的因素和環境因素;與Z2相關聯的因素是物的因素、環境因素和管理因素。并且Z1的累積貢獻率最大，而人的因素在Z1中所占比例最大，說明人的因素是最重要的因素。

Z=1.7841.784+1.453Z1+1.4531.784+1.453Z2=0552Z1+0.448Z2

Z=0.332P1+0.191P2+0.386P3+0.223P4

3.5?施工工區安全性排序

由HZ高速5是工區的安全性得分情況，可以對5個工區的安全性得分排序，如表5所示，其中得分與安全性表示屬于正向即數值越大越安全。

將5個工區的施工安全排序情況與實際施工相比較，發現HZ高速實際施工過程中5個工區發生安全性事故的數量排序為n4>n3> n4> n1> n2，表明運用主成分分析法對高速公路施工安全的進行評價是可行性。

4?結論

通過對高速公路施工安全影響因素的總結，采用主成分分析法進行評價，并對HZ高速5個工區進行實證分析，主要得到以下兩點結論：（1）高速公路施工安全影響因素中，在4個影響因素中人的因素占主導地位。（2）運用主成分分析法，得到了HZ高速公路5個工區的施工安全性排序n2> n1> n5> n3> n4，評價結果與實際相符合。

參考文獻

[1]黃興，韓偉威，陳赟，等.高速公路橋梁施工安全評估及控制[J].公路與汽運，2013，（06）：210-214.

[2]萬文，于軍琪，趙江平，等.高速公路施工安全管理模糊評價研究[J].中外公路，2016，36（01）：325-329.

[3]李勇.基于主成分分析法的建筑施工現場安全評價方法的研究[D].天津：天津理工大學，2015.