城市軌道交通消防安全預警系統(tǒng)綜合評價

田勇 章健 朱曙微

摘要：對火災燃燒特性的分析表明，為有效減少火災發(fā)生概率，需在火災發(fā)生前期和初期進行精確探測，因此，研究消防安全預警技術具有重大現(xiàn)實意義。本文在分析城市軌道交通系統(tǒng)火災特點的基礎上，概述城市軌道交通消防安全預警系統(tǒng)，通過對各個探測系統(tǒng)的深入分析和綜合考量，建立一種軌道交通消防安全預警系統(tǒng)的評價模型。

關鍵詞：軌道交通;火災預警系統(tǒng);綜合評價

我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展給城市交通帶來巨大挑戰(zhàn)，以城市軌道交通為骨干的公共交通是解決城市交通難題、促進經(jīng)濟發(fā)展的重要手段。但現(xiàn)階段城市軌道交通火災控制和救援情況復雜，具有如下特點：

產(chǎn)生火災的因素多且不可控。潛在誘發(fā)因素既有設備因素，也有人為因素;不易從安全教育角度做到完全預防。

空間狹小，人員疏散難度大。城市軌道交通隧道狹長，出入口少。發(fā)生火災時，熱量和煙霧無法迅速排散，內(nèi)部空間溫度上升很快，有害氣體濃度迅速升高，能見度降低，人員疏散途徑少，逃生距離長，安全撤離時間短。

消防救援難度大，火災損失影響壞。起火點定位困難，滅火線路少;且由于城市軌道交通的大容量屬性，火災造成較大人員傷亡，對家庭和社會產(chǎn)生惡劣影響。

因此，尋找一種最適合城市軌道交通的消防安全預警系統(tǒng)，減少城市軌道交通火災的發(fā)生概率，從而降低火災造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失具有十分重大的現(xiàn)實意義。

一、軌道交通消防安全預警系統(tǒng)

（一）火災自動報警系統(tǒng)

火災預防是地鐵防災的重點，為了保證地鐵的正常運行和人員的人身安全，地鐵系統(tǒng)標配火災監(jiān)測及自動報警系統(tǒng)（Fire Alarm System，F(xiàn)AS），F(xiàn)AS與地鐵消防系統(tǒng)共同來保證城市軌道交通的火災安全。

（二）消防預警系統(tǒng)

預警的英文是Early-Warning，即早期警報，要求在火災發(fā)生之前或者火災的初期就應檢測到并發(fā)出警告信息，報警（Alarm）是在火災發(fā)生之后，對險情進行報警并聯(lián)動后續(xù)救援系統(tǒng)。所以人為地將整個火災發(fā)生的過程按照時間先后分成兩個部分，將火災發(fā)生之前及火災初期產(chǎn)生煙霧這個階段定義為消防預警系統(tǒng)所要研究的時間段，將這之后火災發(fā)生的階段定義為消防報警系統(tǒng)所要研究的時間段，如圖1所示：

消防預警系統(tǒng)，就是通過各種火災探測器的精確檢測，在火災發(fā)生的前期和初期就能探測到火災險情，將險情信息傳到消防控制室顯示并報警，將火災扼殺在苗頭階段，避免火災的發(fā)生。這是解決火災隱患最有效和最根本措施。

二、軌道交通消防安全預警系統(tǒng)綜合評價

軌道交通消防安全預警系統(tǒng)可靠性如何？所起作用的大小是怎樣的？這就涉及預警系統(tǒng)的評價問題。軌道交通消防安全預警系統(tǒng)的評價，不能單考慮某個因素的影響，要全面考慮各個因素，然后給出其綜合的評價結果。

選擇合適的綜合評價方法是評價結果是否有效的關鍵。下面對軌道交通消防安全預警系統(tǒng)的模糊評價法進行研究，并給出了評價的理論模型與應用。

（一）模糊綜合評價的基本原理

模糊綜合評價是根據(jù)給定的評價標準和具體的評價值經(jīng)過模糊變換后，對事物作出評價的一種方法。多層次模糊綜合評價就是先把要評價某一事物的多種因素，按照其屬性分為若干類大因素，然后對每一類大因素進行初級的評價，最后對初級評價的結果，進行較高一級的綜合評價。

（二）預警系統(tǒng)模糊綜合評價

在城市消防領域，危險和安全之間沒有嚴格的界限，不確定因素很多，消防安全的好壞也是一個模糊概念，對于城市消防多指標的多級綜合評價可用多層次模糊綜合評價的方法來處理。多層次模糊綜合評價的方法流程如圖2所示：

1.綜合評價因素體系

建立合理的評價因素體系是評價模型建立的基礎，對城市軌道交通消防安全預警系統(tǒng)的評價，應該從以下方面考慮：預警設備、管理方法、工作人員、地鐵環(huán)境。如圖3所示：

則評價因素C的構成為：

第一層因素： ? ? ? C={C1， C2， C3， C4 }

第二層因素： ? ? ? C1 = { C11， C12， C13… }

C2 = { C21， C22， C23… }

C3 = { C31， C32， C33… }

C4 = { C41， C42， C43… }

如果再細致劃分，還可分出第三級影響因素，這里不作贅述。

2.評價指標等級

首先，對軌道交通消防安全預警系統(tǒng)安全等級作出事先規(guī)定，在某些等級下，系統(tǒng)是安全的，而在另一些等級下，系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，需要我們注意。所以，人為的，將模糊綜合評價中的評價等級設為5級，分別是：安全，比較安全，一般，輕度危機，危機。相應的，該評價指標為：

V={ Vk }={ V1， V2， V3， V4， V5}

= { 安全，比較安全，一般，輕度危機，危機 } ? ? ? ? ? （3-1）

顯然，通過模糊評價得出該系統(tǒng)在安全等級上所得的分數(shù)，就可以根據(jù)事先設定的評價指標等級體系，確定系統(tǒng)的狀態(tài)是否滿足安全要求。

3.單因素模糊評判矩陣

對整個軌道交通消防安全預警的綜合評價，最重要的是知道每個影響因素的狀態(tài)，對每個影響因素的評價，可以通過專家評價法進行分析，一組評測人員對某個影響因素Cij屬于哪個評價指標等級進行評價統(tǒng)計，統(tǒng)計其屬于Vk（k=1，2，3，4，5）等級的人數(shù)，則rijk是一種隸屬度，表示全體評判者認為因素Cij 屬于Vk評判等級的程度，即：

（3-2）

則可以得出單因素模糊評價矩陣Ri：

i=（1，2，3，4），j=（1，2，3…） ? ? ?（3-3）

4.評價因素的權重

影響軌道交通消防安全預警系統(tǒng)可靠性的各個因素，由于它們各自的重要性在實際情況下會不同，單個因素對整個系統(tǒng)的影響不同，要求知道每個因素的影響占全部影響的權重。

通過讓專家比較兩兩指標的重要性并構建模糊一致判斷矩陣，再通過求解權重方程組得到權重值。

影響因素i和影響因素j比較，比較的結果bij采用1～9比率標度，其各數(shù)值對應的結果如下表1所示：

表1 ? 因素兩兩比較取值

則可以構造權重判斷矩陣B：

（3-4）

根據(jù)求解特征值和特征方程的公式

BX=λX ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3-5）

可得到權重判斷矩陣B的最大特征值λmax和該特征值所對應的特征向量A：

A = [a1，a2，a3…] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3-6）

則特征向量A中的值就對應表示各評價因素的重要性，對其進行歸一化處理，就可以得到各因素的重要性權重。

5.模糊綜合評價

前面我們已經(jīng)知道了影響軌道交通消防安全預警系統(tǒng)安全的各因素的單因素模糊評價集R和其在整個影響中的權重集A，則我們可以通過分層逐一考慮，然后對整個系統(tǒng)進行綜合評價。

第一層影響因素Ci通過第二層因素Cij綜合評價進行，其評價Pi：

（3-7）

可得到第一層影響因素的模糊綜合評價

P’ = [P1，P2，P3，P4] T = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3-8）

進而整個系統(tǒng)的模糊綜合評價

P = A·P’= [a1，a2，a3，a4]·[P1，P2，P3，P4]T

= [a1，a2，a3，a4] ? ? ? ? ? ? ? ? ?= [P1， P2， P3， P4， P5] ?（3-9）

則P中的值P1， P2， P3， P4， P5所對應的即是評價指標等級V中各個等級V1， V2， V3， V4， V5所得的相應分數(shù)或者比重。這樣，我們就能知道軌道交通消防安全預警系統(tǒng)的安全等級，即P1， P2， P3， P4， P5中最大的一個值所對應的安全指標等級，給出系統(tǒng)的綜合評價。

三、結語

本文參考業(yè)界應用廣泛的多層次模糊評價法，研究軌道交通消防安全預警系統(tǒng)的模糊綜合評價模型，對軌道交通消防安全預警系統(tǒng)的安全性進行了定量分析，對所設計的預警系統(tǒng)是否滿足要求有很大的參考和評判價值。

參考文獻：

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作者簡介：

田勇（1963.11—）男，大學本科，工程師，研究方向：軌道交通工程。