城市地铁工程如火如荼建设的同时，各种类型的地铁施工事故却频繁发生，其为城市地铁发展带来无形的阴影，给国家、企业和人民造成巨大损失。因此，研究如何保证地铁工程建设安全，杜绝地铁施工事故发生，极具现实意义。通过分析大量的地铁工程施工事故案例，发现大部分事故并非毫无征兆偶然发生，其发生之前均会出现相应的前馈信号。

识别事故之前的前馈信号具有提高安全绩效的巨大潜力，许多组织已经开始研究如何有效地管理事故前馈信号，并且从中获益。本研究的主要目标就是基于前馈信号角度研究地铁工程施工安全管理，将传统的“问题出发型”的安全管理模式，发展为“问题发现型”的安全管理模式。基于复杂网络理论和扎根理论分析事故前馈信号的发生机理，运用新兴信息技术（传感器、射频识别、ZigBee技术等）对事故前馈信号进行实时监控，采用灰色系统理论构建地铁施工安全风险实时预警模型，以ArcGIS和Microsoft Visual Studio为软件平台开发地铁施工安全风险实时预警系统。

第1章绪论1

1.1研究背景及意义1

1.2国内外研究现状及不足2

1.2.1工程安全管理现状2

1.2.2地铁工程施工安全管理研究现状2

1.2.3前馈信号在安全管理领域的研究现状7

1.2.4新兴信息技术在工程安全管理中的应用现状8

1.2.5现有研究现状评述11

1.3研究内容与方法12

1.3.1研究目标12

1.3.2主要研究内容12

1.3.3研究内容的框架结构14

1.3.4拟解决的关键问题16

1.3.5研究方法17

1.4本章小结17

第2章地铁施工事件数据库（SCID）构建18

2.1基本概念及理论基础18

2.1.1相关基本概念18

2.1.2事件/事故/险兆事件和不安全行为/状态四者之间的逻辑关系19

2.1.3比较分析险兆事件与事故20

2.2地铁工程施工事件案例搜集22

2.2.1事故案例搜集22

2.2.2险兆事件案例搜集25

2.2.3不安全行为/状态案例搜集30

2.3运用Microsoft Access构建地铁施工事件数据库（SCID）30

2.3.1SCID中的表设计30

2.3.2SCID中的查询和报表设计35

2.3.3SCID中的窗体设计35

2.4本章小结35

第3章运用复杂网络理论构建地铁施工事故网络模型37

3.1基于SCID数据库分析事故链37

3.1.1拓展地铁工程施工事故分类37

3.1.2分析案例事故链38

3.2构建地铁施工事故网络（SCAN）模型41

3.3解析地铁施工事故网络的拓扑性质43

3.3.1SCAN网络的度分布43

3.3.2SCAN网络直径和平均路径长度45

3.3.3SCAN网络的聚类系数45

3.3.4SCAN网络中的介数47

3.4本章小结48

第4章基于扎根理论识别地铁施工事故前馈信号49

4.1扎根理论起源与基本概念49

4.1.1扎根理论起源49

4.1.2扎根理论基本概念49

4.2运用扎根理论分析SCID事故案例50

4.2.1开放式编码（Open Coding）51

4.2.2主轴式编码（Axial Coding）52

4.2.3选择式编码（Selective Coding）52

4.2.4信度检验63

4.3地铁施工安全管理中的前馈信号分析63

4.3.1关于前馈信号的问卷调查分析63

4.3.2前馈信号比较分析67

4.4本章小结70

城市地铁工程安全风险实时预警方法及应用

第5章基于新兴信息技术构建地铁施工安全风险实时预警的监控系统71

5.1地铁施工事故前馈信号的需求信息71

5.1.1需求信息分析71

5.1.2需求信息分类75

5.2地铁施工事故前馈信号需求信息的采集设备/方式76

5.2.1相关采集设备76

5.2.2运用基于ZigBee协议的WSN进行需求信息采集78

5.2.3运用融合RFID和WSN的WSID进行需求信息采集79

5.2.4借助第三方监测获取需求信息81

5.2.5需求信息其他采集设备/方式82

5.3地铁施工安全风险实时预警的监控系统功能需求82

5.4地铁施工安全风险实时预警的监控系统体系结构设计82

5.4.1系统体系结构82

5.4.2系统工作机制83

5.4.3地铁施工事故前馈信号需求信息数据库构建84

5.5本章小结84

第6章基于前馈信号构建地铁施工安全风险实时预警模型85

6.1预警原理85

6.2单指标预警方法85

6.3多指标综合预警模型88

6.3.1确定聚类论域的原始矩阵90

6.3.2数据标准化91

6.3.3危险性关联分析92

6.3.4计算灰色相似关系矩阵93

6.3.5前馈信号聚类分析97

6.3.6地铁施工安全风险实时预警分析99

6.4本章小结99

第7章基于GIS设计地铁施工安全风险实时预警系统（GISSCSRTEW）100

7.1GISSCSRTEW系统需求分析与设计原则100

7.1.1GISSCSRTEW系统需求分析100

7.1.2GISSCSRTEW系统设计原则100

7.2GISSCSRTEW系统目标与功能101

7.2.1GISSCSRTEW系统目标101

7.2.2GISSCSRTEW系统功能101

7.3GISSCSRTEW系统结构设计102

7.4GISSCSRTEW系统模块设计102

7.4.1基本图形控制模块102

7.4.2数据查询模块103

7.4.3图层控制模块103

7.4.4监控设备管理模块103

7.4.5数据管理模块103

7.4.6统计分析模块103

7.4.7预警分析模块103

7.4.8系统配置管理模块104

7.5GISSCSRTEW系统数据库设计104

7.5.1GISSCSRTEW系统数据库管理内容104

7.5.2GISSCSRTEW系统数据库设计原则104

7.5.3GISSCSRTEW系统数据库结构设计104

7.5.4GISSCSRTEW系统数据库标准化设计106

7.6GISSCSRTEW系统开发环境106

7.6.1GIS系统的开发方式106

7.6.2ArcGIS 9.3概述107

7.6.3ArcObjects和ArcGIS Engine108

7.6.4系统开发运行环境109

7.7本章小结109

第8章地铁施工安全风险实时预警系统（GISSCSRTEW）实现与应用110

8.1GISSCSRTEW数据库建立110

8.1.1GISSCSRTEW空间数据库建立110

8.1.2GISSCSRTEW属性数据库建立114

8.1.3GISSCSRTEW中空间数据库与属性数据库的连接120

8.2GISSCSRTEW系统实现120

8.2.1GISSCSRTEW主界面实现120

8.2.2GISSCSRTEW主菜单栏实现123

8.2.3GISSCSRTEW快捷菜单栏实现125

8.2.4GISSCSRTEW工具栏实现127

8.3GISSCSRTEW在地铁车站工程施工安全管理中的应用128

8.3.1空间数据获取129

8.3.2属性数据编辑130

8.3.3监控设备布设方案132

8.3.4采集信息134

8.3.5预警分析139

8.4本章小结146

第9章结论与展望147

9.1研究结论147

9.2创新点149

9.3研究不足及展望150

参考文献152

附录167

附录1地铁工程施工事故类型中英文对照翻译167

附录2关于地铁施工坍塌事故前馈信号的调查问卷168 2100433B

吴伟巍编著的《施工现场安全风险实时预警新方法/东南土木青年教师科研论丛》是东南土木青年教师科研论丛之一，《施工现场安全风险实时预警新方法/东南土木青年教师科研论丛》从建筑业施工现场前馈信号的视角，建立针对施工现场安全危险源的前馈信号进行实时监控、对安全风险进行实时预测的方法。

1 绪论

1．1研究背景及研究意义

1．2国内外研究现状及不足

1．2．1传统的研究视角

1．2．2安全风险领域研究的发展趋势

1．2．3现有研究的不足

1．3研究目标、研究内容及拟解决的关键问题

1．3．1研究目标

1．3．2主要研究内容

1．3．3研究内容框架结构

1．3．4拟解决的关键问题

1．4研究方法及技术路线

1．4．1研究方法

1．4．2技术路线

1．5本章小结

2 基于前馈信号的实时监控子系统构建

2．1理论基础及研究方法

2．1．1多米诺骨牌(Domino)理论及其发展

2．1．2人员过失(Human Ermr)理论

2．1．3建筑业事故影响因素模型

2．1．4拉夫堡大学的ConCA建筑业事故原因模型

2．2理解施工现场的前馈信号及未遂事件

2．2．1前馈信号及未遂事件的概念及其重要性

2．2．2施工现场的前馈信号及未遂事件

2．2．3施工现场完整的安全管理系统构建

2．3前馈信号及未遂事件调查模型(PaICFs)构建

2．3．1阻止前馈信号及未遂事件成为事故的因素

2．3．2施工现场PaICFs调查模型构建

2．3．3应用示例

2．4本章小结

3 基于PaICFS模型的案例分析及效果检验

3．1理论基础及研究方法

3．1．1案例分析

3．1．2调查问卷

3．1．3 Kappa统计值

3．2案例分析的结果

3．2．1统计结果

3．2．2英美安全事故影响因素的相同性及差异性分析

3．3针对英国施工企业现场安全顾问的调查问卷

3．3．1问卷背景

3．3．2统计结果

3．4被调查的安全负责人及安全顾问的内部一致性测度

3．4．1模型的选用

3．4．2权重的赋值

3．4．3权重Kappa的计算

3．5本章小结

4 基于改进事故序列前馈信号模型的安全风险计量

4．1理论基础及研究方法

4．1．1基于统计概率(PRA)的安全风险的定量化研究

4．1．2对未遂事件的定量化分析

4．1．3事故序列前馈信号(ASP)模型

4．2改进的事故序列前馈信号模型(MASP)

4．2．1施工现场前馈信号“分组”的特点

4．2．2改进的针对前馈信号组的事件树的构建

4．2．3改进的针对前馈信号组的安全风险计量方法

4．3基于MASP的安全风险计量结果

4．3．1事件树的构建结果

4．3．2安全风险的计量结果示例

4．4 MASP的敏感性分析

4．4．1历史数据中致命事故占总事故的比例

4．4．2经验比例303：29：1

4．4．3在事故发生的条件下某个前馈信号的发生次数

4．4．4在事故发生的条件下前馈信号发生的总次数

4．4．5某个前馈信号在观察期内发生的次数

4．4．6前馈信号在观察期内发生的总次数

4．4．7敏感性分析结果

4．5本章小结

5 预警系统阈值确定及风险倾向测度

5．1理论基础及研究方法

5．1．1信号检测理论的传统应用领域综述

5．1．2信号检测理论在社会科学领域的应用综述

5．1．3二元信号检测的模型

5．1．4多元信号检测的模型

5．1．5信号检测的结果和判决概率

5．2基于SDT的施工现场安全风险实时预测系统构建与比较

5．2．1施工现场安全风险实时预测的判决域划分与判决概率

5．2．2基于贝叶斯准则确定预警阈值的模型

5．2．3基于最小平均错误概率准则确定预警阈值的模型

5．2．4基于最大后验概率准则确定预警阈值的模型

5．2．5基于奈曼一皮尔逊准则确定预警阈值的模型

5．2．6施工现场统计检测模型的适用性比较

5．3基于奈曼一皮尔逊准则的阈值计算结果及预测结果

5．3．1安全信号密度函数的参数估计及假设检验

5．3．2危险信号密度函数的参数估计及假设检验

5．3．3奈曼一皮尔逊准则下的阈值计算

5．3．4判断结果

5．3．5有关问题讨论

5．4施工现场安全风险预警系统的敏感性及风险倾向测度

5．4．1敏感性及风险倾向的定量化描述

5．4．2敏感性的计算结果

5．4．3风险倾向的计算结果

5．5本章小结

6 实时监控子系统实现的可能性及其系统设计

6．1理论基础及研究方法

6．1．1案例分析及其结果

6．1．2无线射频识别(RFID)

6．1．3无线传感器网络(WSN)和Zigbee协议

6．1．4调查问卷和Kappa统计值

6．2自动获取数据的需求分析

6．2．1现有研究的不足

6．2．2主要的未遂事件分析结果

6．2．3自动获取数据的需求分析

6．3技术上实现数据自动获取的系统结构设计及硬件采用

6．3．1系统结构的设计

6．3．2相关硬件的采用

6．4可获得的实时信息的实用性及有效性分析

6．4．1调查问卷的结构

6．4．2调查问卷的结果

6．5被调查的安全负责人及安全顾问的内部一致性测度

6．5．1模型的选用

6．5．2权重的赋值

6．5．3权重Kappa的计算

6．6本章小结

7 结论与展望

7．1主要结论

7．2创新点

7．3研究不足及研究展望

参考文献

附录

附录1关于前馈信号的调查问卷

附录2 Kappa统计值及相关指标的电子表格计算界面示意

附录3估算中使用的相关数据

附录4安全信号参数估计中使用的相关数据

附录5危险信号参数估计中使用的相关数据2100433B

吴伟巍

男，1981年生，博士，副教授，硕士生导师：在东南大学土木工程学院建设与房地产系工作。已经在期刊Automation in Construction等国内外杂志以及国际会议上发表学术论文30余篇。担任Automation in Construction等和《上海交通大学学报（英文版）》等期刊的审稿人。曾经是英国拉夫堡大学的访问学者和香港理工大学的研究助理，主要研究方向为施工现场安全风险的相关研究。