模糊層次分析法在地鐵站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用

陳小旺 李敬博 王鑫 張美旭 宋瑩

【摘? 要】隨著城市公共交通的快速發(fā)展，地鐵已成為人們出行的一種重要交通工具，但地鐵站火災(zāi)近年來(lái)時(shí)有發(fā)生，對(duì)地鐵站運(yùn)行過(guò)程中的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行合理評(píng)估是保證地鐵安全運(yùn)行的前提。論文基于模糊層次分析法構(gòu)建了地鐵站運(yùn)行過(guò)程中火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，并將該模型進(jìn)行了實(shí)際運(yùn)用。

【關(guān)鍵詞】地鐵站;火災(zāi);風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;模糊層次分析法

【Abstract】With the rapid development of urban public transportation， the subway has become an important travel transportation. However， fires in subway stations have occurred in recent years， and reasonable assessment of fire risk during subway station operation is the premise to ensure safe operation of subway stations. Based on the fuzzy analytic hierarchy process， the paper constructs the fire risk assessment model in the subway station operation， and carries on the practical application of the model.

【Keywords】subway station; fire; risk assessment; fuzzy analytic hierarchy process

1 引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，地鐵憑借其客流輸送量大、準(zhǔn)時(shí)、快速等優(yōu)勢(shì)得到了快速的應(yīng)用。據(jù)已有數(shù)據(jù)顯示，地鐵的客運(yùn)量已達(dá)到地上公交系統(tǒng)的10倍以上，截至2020年底，我國(guó)已有40多個(gè)城市建立了地下軌道交通。而地鐵站作為乘客換乘、上下地鐵的必經(jīng)中轉(zhuǎn)站，客流量更是驚人，是當(dāng)今城市建設(shè)不可或缺的場(chǎng)所。如果地鐵站發(fā)生火災(zāi)，后果不堪設(shè)想。

20世紀(jì)90年代后，雖然地下空間的耐火性能得到了很大的提高，但是隨著列車(chē)客流量的激增、列車(chē)速度與運(yùn)行密度的大大提高，導(dǎo)致地鐵火災(zāi)后果嚴(yán)重程度增加。因此，有必要在對(duì)地鐵站火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出一種合理、科學(xué)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，以對(duì)地鐵站的火災(zāi)預(yù)防工作提供參考。

2 地鐵站火災(zāi)危險(xiǎn)性分析

2.1 撲救困難

地鐵站雖然整體內(nèi)部空間大，但是從外部建筑物和通風(fēng)井等設(shè)施上面來(lái)看，其內(nèi)部?jī)H有少量通風(fēng)井與地鐵車(chē)站出入口和其他外界環(huán)境相連，相對(duì)密閉的空間容易造成熱量積聚，為車(chē)站火災(zāi)險(xiǎn)情蔓延過(guò)程埋下了安全隱患。同時(shí)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，排煙口大多數(shù)都是靠近地鐵出入口，消防人員及大型滅火器材不容易及時(shí)接近著火點(diǎn)，撲救工作實(shí)行困難。

2.2 氧氣稀薄，有毒有害氣體量大

地鐵站火災(zāi)事故發(fā)生后，由于其空間大氣環(huán)境相對(duì)密閉，新鮮空氣難以及時(shí)得到補(bǔ)充，致使地下空氣含氧量急劇下降，人員可能因缺氧而導(dǎo)致呼吸困難，甚至造成死亡。

更為嚴(yán)重的是，地鐵內(nèi)較為封閉的空氣環(huán)境條件使得可燃物質(zhì)發(fā)生不完全燃燒，產(chǎn)生大量一氧化碳等有毒、有害煙氣，而地鐵內(nèi)部只有少量的通風(fēng)口進(jìn)行排煙，排煙能力不足則導(dǎo)致有毒煙氣不能迅速排出，若有毒煙氣被地鐵站人員大量吸入，則可能會(huì)加大事故后果的嚴(yán)重性。

2.3 人員逃生及疏散難度大

首先，逃生條件差。地鐵站完全使用人工照明，同普通地面建筑自然采光相比，存在光線差的危險(xiǎn)因素。在發(fā)生重大火災(zāi)時(shí)，有很大幾率會(huì)發(fā)生斷電的緊急情況，若事故照明及疏散指示燈沒(méi)有發(fā)揮作用，地下建筑空間將一片漆黑，再加上濃煙等不利因素的刺激，人員逃生將變得十分困難。

其次，逃生途徑少，逃生距離較長(zhǎng)。地鐵一旦發(fā)生重大火災(zāi)，人員只能從固定路線進(jìn)行逃生。加之樓梯等疏散通道狹窄、檢票機(jī)等物體妨礙逃生速度等因素，導(dǎo)致人員逃生速度較慢。此外，現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，地鐵站火災(zāi)逃生路線平均距離約為100m，如此長(zhǎng)的疏散線路無(wú)疑增加了乘客被困的風(fēng)險(xiǎn)。

最后，允許逃生時(shí)間較短。日本地鐵消防部門(mén)的實(shí)驗(yàn)表明，雖然地鐵車(chē)廂在起火后2～5min，車(chē)廂內(nèi)部的煙氣就會(huì)導(dǎo)致乘客無(wú)法看清逃生出口，留給乘客逃生的時(shí)間往往不足5min。加之當(dāng)前乘客應(yīng)急逃生知識(shí)普遍不足，往往會(huì)耽誤寶貴的應(yīng)急逃生時(shí)間，造成更為嚴(yán)重的事故后果。

3 基于模糊層次分析法的地鐵站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

通過(guò)分析地鐵站火災(zāi)事故案例，可以發(fā)現(xiàn)地鐵站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)受主動(dòng)防火能力、被動(dòng)防火能力以及地鐵消防管理能力等諸多因素的影響，運(yùn)用層次分析法有利于厘清各種因素對(duì)地鐵站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的影響。

3.1 地鐵站火災(zāi)層次結(jié)構(gòu)模型的建立

在對(duì)地鐵站火災(zāi)成因、特點(diǎn)、危險(xiǎn)性等進(jìn)行研究分析后，得出了地鐵站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的層次結(jié)構(gòu)模型。模型中主要指標(biāo)解釋如下：

①主動(dòng)防火系統(tǒng)。該系統(tǒng)的功能是在火災(zāi)發(fā)生初期通過(guò)主動(dòng)的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)火情，并能進(jìn)行早期的滅火以及疏散工作。

②被動(dòng)防火系統(tǒng)。該系統(tǒng)的功能是在火災(zāi)蔓延階段，通過(guò)防火設(shè)計(jì)等手段，將火災(zāi)控制在一個(gè)可控的范圍內(nèi)，并保證地鐵建筑結(jié)構(gòu)在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不發(fā)生結(jié)構(gòu)性的坍塌破壞，從而保證人員有足夠的撲救和疏散時(shí)間。

③消防安全管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的功能是通過(guò)完善的消防安全管理體系來(lái)加強(qiáng)消防管理、人員應(yīng)急處置能力，從而降低火災(zāi)事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

層次結(jié)構(gòu)模型中各指標(biāo)之間誰(shuí)更重要只是一個(gè)模糊的定性認(rèn)識(shí)，為了將這種定性的認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)值，進(jìn)而完成定性到定量的轉(zhuǎn)換，Saaty教授等人引入了九標(biāo)度判斷矩陣法。九標(biāo)度判斷矩陣中的每一個(gè)數(shù)值代表了比較對(duì)象間的相對(duì)重要度。

構(gòu)建完成各層級(jí)指標(biāo)的九標(biāo)度判斷矩陣后，之后進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，以避免判斷矩陣內(nèi)部邏輯錯(cuò)亂，最終求得的各層級(jí)指標(biāo)權(quán)重如表1所示。

3.2 地鐵站火災(zāi)模糊數(shù)學(xué)模型的建立

進(jìn)行地鐵站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，評(píng)價(jià)結(jié)果往往受參評(píng)者知識(shí)儲(chǔ)備、現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)等因素影響，評(píng)價(jià)結(jié)果因人而異，通過(guò)運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的基本方法能夠較好地提高評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性。

首先，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的基本理論建立評(píng)價(jià)集V，現(xiàn)將評(píng)價(jià)級(jí)分為五個(gè)級(jí)別：V={低風(fēng)險(xiǎn)，較低風(fēng)險(xiǎn)，一般風(fēng)險(xiǎn)，較高風(fēng)險(xiǎn)，高風(fēng)險(xiǎn)}，地鐵站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的評(píng)價(jià)級(jí)由8位專(zhuān)家采用百分制打分。風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別和評(píng)價(jià)得分的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示，并且把V1、V2、V3、V4、V5的分值代表確定為95、85、75、65、55。

其次，根據(jù)專(zhuān)家打分結(jié)果建立模糊評(píng)價(jià)矩陣，通過(guò)計(jì)算得到不同指標(biāo)對(duì)于評(píng)價(jià)集V的隸屬度分布，最后將隸屬度分布形成隸屬度矩陣。

最后，將層次分析法計(jì)算出的權(quán)重系數(shù)同隸屬度矩陣進(jìn)行模糊矩陣計(jì)算，進(jìn)而求得第一層次指標(biāo)隸屬度向量，再將該隸屬度向量與評(píng)價(jià)集各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的分值進(jìn)行運(yùn)算，求得地鐵站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)總分值P，最后確定該地鐵站火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)。

3.3 地鐵站火災(zāi)評(píng)估模型的運(yùn)用

運(yùn)用本文提出的地鐵站火災(zāi)評(píng)估模型對(duì)沈陽(yáng)市某地鐵站進(jìn)行了實(shí)際評(píng)估。該地鐵站配備了火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、自動(dòng)噴淋系統(tǒng)等主動(dòng)滅火系統(tǒng)，同時(shí)按規(guī)定設(shè)計(jì)了消防疏散安全出口、疏散指示牌等一系列引導(dǎo)消防疏散的裝置;車(chē)站內(nèi)的裝飾裝修材料基本采取無(wú)毒不燃材料;同時(shí)車(chē)站內(nèi)部有嚴(yán)格的消防管理制度，定期對(duì)車(chē)站管理人員進(jìn)行安全教育培訓(xùn)和考核。

通過(guò)各位專(zhuān)家的資料調(diào)研、現(xiàn)場(chǎng)考察，基于火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)該地鐵站的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了打分，最終經(jīng)過(guò)計(jì)算地鐵站綜合得分為83.518分，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)屬于較低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。同時(shí)，專(zhuān)家認(rèn)為本文提出的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型評(píng)價(jià)結(jié)果合理。

4 結(jié)論

本文運(yùn)用模糊層次分析法建立了地鐵站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，確定了指標(biāo)體系，并將模型進(jìn)行了實(shí)際運(yùn)用。通過(guò)對(duì)地鐵站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估模型，可以發(fā)現(xiàn)地鐵站固有的硬件設(shè)施以及消防安全管理對(duì)于火災(zāi)預(yù)防有較大的影響，對(duì)地鐵站的火災(zāi)預(yù)防工作有一定的指導(dǎo)意義。

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