基于AHP法的大型艦船飛行甲板的火災風險評價模型＊

（海軍工程大學指揮自動化系 武漢 430033）

1 引言

火災一直是艦艇安全的主要威脅［1～3］。火災所帶來的人員和經濟損失是最為慘重的。1967年福萊斯特航母上發生的大火造成134 人死亡，21架飛機被毀，43架嚴重受損，損失近50億美元［4］。同時，火災是大型艦船的頻發事故之一。自二戰以來，美軍的大型艦船平均每三年就會發生一次火災［4］。

當今火災安全學科方面，雖然國內對于化工業、采礦業、建筑類以及民用運輸工具等［5～8］火災風險評價的研究正方興未艾，但對于大型艦船飛行甲板的火災風險評價較少涉及。作為擁有世界上擁有大型艦船數量最多的國家，美國海軍針對大型艦船曾發生的火災事故進行了大量的調查和實驗，并提出了相應的改進措施［9～12］，但對于火災風險評估方法的研究卻很少提及。而國內這一領域的研究較為薄弱，主要表現在：對于船舶火災的研究基本為對指標體系建立的研究［13］；對于大型艦船飛行甲板火災風險的研究［14～16］多局限于研究甲板的消防系統，不夠全面、系統和深入。

在眾多火災案例中，大型艦船的飛行甲板是火災的多發場所，也是本文的主要研究對象。本文結合美軍航母的火災事故報告［9～12］，對火災因素進行分析，建立了大型艦船的飛行甲板風險評價指標體系。同時綜合在指標體系中存在定性與定量指標共存，并且部分指標難以量化的特點，采用層次分析法建立一套較為可行的風險評價模型。

2 建立大型艦船飛行甲板火災風險評價指標體系

火災風險評價的主要目標是保證生命安全和財產安全。因而大型艦船飛行甲板上火災發生后如何有效保證人員和財產的安全是建立本評價指標體系的主要出發點。通過文獻［4］的分析，總結出為飛行甲板的被動防火能力、主動滅火能力以及安全管理水平為影響大型艦船飛行甲板的主要因素。

表1 大型艦船飛行甲板火災風險評價指標體系

飛行甲板的被動防火能力指的是大型艦船建造階段應對火災的規劃設置，它是火災發生后不考慮滅火能力飛行甲板自身承受火災破壞能力的體現。被動防火能力主要從結構防火和疏散設置兩個方面體現。考慮所研究的對象是一個開闊空間，因而結構防火不存在豎直防火分區；且由于大型艦船的火災載荷是一定的，未有較強的可比性，因而在此不設為指標體系中的指標；飛行甲板的主動滅火能力指的是在火災發生后可以有效撲滅火災控制火勢的能力。它包括滅火系統、火災信號系統及損管隊能力；飛行甲板的安全管理水平是影響火災發生后滅火效率和減少人員傷亡率的重要因素，主要分為甲板上人員及管理制度。

本文從被動防火能力、主動滅火能力、安全管理水平這三個因素中選取指標，建立起一個由3個一級指標以及對應7 個二級指標、26 個三級指標組成的大型艦船火災風險評價指標體系。如表1所示。

3 建立基于AHP法的風險評價模型及實證分析

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP法）是美國運籌學家，匹茲堡大學的A．L．Saaty教授于20世紀70年代提出的一種定性分析和定量分析相結合的系統分析方法。層次分析法利用矩陣運算的科學方法，對于多個子系統和多因素進行綜合評價，將所研究分析的系統風險狀況進行綜合評價，使主觀判斷變為客觀描述，使得系統復雜層次指標難以定量的問題得到解決，增加了風險評價的可靠性和科學性。針對本文所研究的對象而言，指標體系中的許多指標難以定量評價，因而層次分析法這一成熟的評價方法可以較為有效地對大型艦船飛行甲板的火災風險進行評價。

3．1 參數權重

由于本文中所提及的指標很難得到基本的數據參數，因而采用專家打分法進行打分。打分主要依據成熟的Saaty的1～9標度法對重要性程度進行賦值。由于AHP法的使用較為成熟，本文以滅火能力中的損管隊滅火水平這一二級指標為例，以其三級指標構造比較判斷矩陣。

此判斷矩陣得出W＝（0．106，0．633，0．249）T，λmax＝3．039，CI＝0．0195，RI＝0．58，CR＝0．003＜0．1。通過一致性檢驗。其他各級指標的判斷矩陣的構造類似因而不一一列舉，通過構造的判斷矩陣，得出的各級指標的權重為

WO＝（0．333，0．333，0．333）T；

WA1＝（0．750，0．250）T；

WA2＝（0．500，0．500）T；

WA3＝（0．500，0．500）T；

WB1＝（0．667，0．333）T；

WB2＝（0．500，0．500）T；

WB3＝（0．200，0．120，0．160，0．140，0．180，0．100，0．100）T；

WB4＝（0．406，0．406，0．094，0．094）T；

WB5＝（0．106，0．633，0．249）T；

WB6＝（0．406，0．406，0．094，0．094）T；

WB7＝（0．683，0．199，0．117）T。

以上的各級指標的判斷矩陣經過一致性檢驗，所有的CI都小于0．1，因而不需要改變參數。

3．2 評價因素及測度

由于大型艦船的飛行甲板是一個開闊的復雜系統，因此指標復雜難以定量打分并得以評價是我們在評價中所面臨的重要問題。各級因子由于其自身特性，很難單一地給出評分標準，即評分因素的測度。本文針對所研究的評價所表達的不同涵義，通過研究所需評價三級之指標的屬性特性，進行評價指標的規范化處理，并確定其測度。如表2所示。

表2 大型艦船飛行甲板的火災風險評價因素及分值

續表1

3．3 合成權重系數

本文所建立的三級指標，皆為準則層指標。底層因素的合成權重W，則有三級準則層指標（WX，WY，WZ）得到。底層因素合成權重系數的計算公式為

在專家給出底層因子即第三級指標的相應的評分后，與合成的權重系數相乘，并將每項求和，計算可得到火災風險值R，參照表3，可對照出大型艦船飛行甲板的火災風險等級，達到風險評價的目的，為火災風險的控制提供理論依據。

表3 大型艦船飛行甲板的火災風險程度

3．4 風險評價模型的應用

對于大型艦船飛行甲板的火災風險評價，所遵循的一般步驟，即構造判斷矩陣并對其進行一致性檢驗，在通過檢驗后，對準則層的元素進行賦值，從而通過計算得出火災風險的評估值。本文中主要以尼米茲級航母飛行甲板的火災風險評價為例，通過專家打分，對三級指標進行賦值，如表4所示。

通過上文所建立的大型艦船飛行甲板的火災風險評價模型對該大航母的飛行甲板進行初步的分析評價研究，通過一系列的計算，研究分析結果顯示，該航母飛行甲板的火災風險評估值為5．351，即該航母飛行甲板的火災風險為中等風險，火災的風險性較大。根據研究結果，應注意AFFF軟管站和水龍帶接口的設備配備和定期檢修，從而提高滅火有效性；便攜式AFFF滅火裝置的配備和擺放需要按時檢查，才能保證能夠在有效時間內滅火，提高應急滅火能力；損管隊人員的滅火聯動能力需要很大程度的提高，才能從根本上提高滅火效率；提高安全疏散標志明晰度，從而提高人員疏散水平；甲板上人員的安全意識需要在平時和演習訓練中共同加強提高，使得人員疏散井然有序，從而減少不必要的人員損傷。

表4 尼米茲級航母飛行甲板的火災風險影響參數評分值

4 結語

本文中，通過對美軍航母的火災事故史實的研究，將影響大型艦船飛行甲板火災風險的各類因子進行分類，并運用層次分析法，得出其風險參數的權重和分值，建立了大型艦船飛行甲板的火災風險評價模型。在此基礎上，選擇案例，并實現了初步應用。

大型艦船飛行甲板的火災風險評價研究雖然在當今較少涉及，其龐大而復雜的系統也為風險評價帶來了一定的難度。但火災不僅是一門較為復雜廣泛的學科，同時為大型艦船生命力的整體的維護和保障帶來了巨大的挑戰。本文希望通過成熟的AHP法建立一個較為可靠的風險評價模型，進一步地加強對大型艦船飛行甲板的火災風險控制，為完善大型艦船的安全保障體系作出一定貢獻。

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