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基于主成分分析的高速公路施工安全评价研究

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曹彩平

摘?要：高速公路施工安全通常是与“4M”因素（即人、机、环、管）相关联。通过对4M因素进行细分，得到高速公路施工安全的16个二级指标，以HZ高速5个工区为研究对象，采用主成分分析法进行施工安全评价。研究结论：高速公路施工安全影响因素中，人的因素在第一主成分中占主导地位;5个工区的安全性排序：n2n1n5n3n4，评价结果与实际相符合。

关键词：高速公路;施工安全;分析

：TB?：A?doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.31.071

0?引言

如何保证施工安全一直是人们所关注的课题，国内不少学者对公路施工安全做了相关研究。黄兴（2013）从公路施工安全监管的本质特征出发，总结出公路桥梁施工“4M”致因因素，建立了桥梁施工“人-机—环-管”安全评估多级可拓模型。万文等（2016）也将高速公路施工安全致因归结为“4M”因素（“人—机—环—管”），并运用模糊评价法对高速公路施工安全管理进行定量评价。

由目前研究的现状可知，在施工安全评价方面主要从绩效评价和安全水平综合评价展开研究，但是对于公路施工安全中主要因素主成分的构成情况以及施工现场安全对比分析研究还存在不足。

1?高速公路施工安全影响因素分析

由事故致因的发展历程可知，高速公路施工安全的影响因素是施工安全管理过程中重要的原因因素，在“4M”因素的综合作用下，高速公路施工安全管理过程中安全事故极易发生。人的因素对于高速公路施工安全而言，可以理解为人在施工过程中表现出的不稳定状态，也就是人出现失误的可能性。物的因素既包括各种机械、设备，也包括高速公路施工过程中使用的材料、设施。环境因素可以分为两大部分：第一是高速公路施工的自然环境，高速公路建设素来与其他工程项目不同，由于其施工长年在野外进行且露天作业，水文地质条件差;第二是施工作业环境的不良，如温度、施工照明情况、噪声、振动情况等。为了降低安全事故的概率，必须要采取有效的安全管理措施来进行约束。

通过上述分析，可以建立如图1所示的高速公路施工安全评价指标体系。

2?主成分分析法的数学模型

主成分分析方法的基本步骤为：

3?主成分分析法在高速公路施工安全评价中的应用

3.1?数据收集

通过选取HZ高速的5个工区作为研究对象，结合现场调研以及深度访谈的实际情况，以5个工区的负责人和专家对安全指标赋值为依据，对5个工区进行安全评价，5个工区的安全指标赋值见表1。

3.2?数据处理

通过对原始数据进行处理，计算各安全评价指标的综合平均值，计算结果见表2。利用SPSS26.0对高速公路施工安全影响因素进行因子分析即主成分分析，分别得到相关性矩阵、主成分贡献率，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的累积贡献率达到了80.033%，但其依然小于85%，但是x3所对应特征值为0.75021，说明x3对于施工安全的解释程度小，故选取因素x1、x2作为主成分，用Z1和Z2表示。为了得到5个工区具体得分，需要用得分系数矩阵对第一和第二主成分进行表达：

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

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

3.4?计算综合评价指标值

按照步骤（4）可以得到综合评价指标值的计算表达式，根据上述分析可以发现，与Z1相关联的因素是人的因素和环境因素;与Z2相关联的因素是物的因素、环境因素和管理因素。并且Z1的累积贡献率最大，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?施工工区安全性排序

由HZ高速5是工区的安全性得分情况，可以对5个工区的安全性得分排序，如表5所示，其中得分与安全性表示属于正向即数值越大越安全。

将5个工区的施工安全排序情况与实际施工相比较，发现HZ高速实际施工过程中5个工区发生安全性事故的数量排序为n4n3n4n1n2，表明运用主成分分析法对高速公路施工安全的进行评价是可行性。

4?结论

通过对高速公路施工安全影响因素的总结，采用主成分分析法进行评价，并对HZ高速5个工区进行实证分析，主要得到以下两点结论：（1）高速公路施工安全影响因素中，在4个影响因素中人的因素占主导地位。（2）运用主成分分析法，得到了HZ高速公路5个工区的施工安全性排序n2n1n5n3n4，评价结果与实际相符合。

参考文献

[1]黄兴，韩伟威，陈赟，等.高速公路桥梁施工安全评估及控制[J].公路与汽运，2013，（06）：21