事故樹法與層次分析法在港口火災(zāi)事故分析中的應(yīng)用

■ 崔雨 吳鵬宇 王榮榮 陸兆鈉 王焱 南通理工學(xué)院汽車工程學(xué)院

港口碼頭正逐步向大型化和專業(yè)化方向發(fā)展。裝卸、儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)及設(shè)備設(shè)施的技術(shù)含量和復(fù)雜性不斷增加，增加了港口安全管理的難度。此外，港口危險(xiǎn)貨物的年均增長(zhǎng)速度達(dá)到了20%。一旦港口發(fā)生火災(zāi)事故，必然會(huì)引起人員傷亡以及巨大的經(jīng)濟(jì)損失。天津港“8·12”事件[1]、 防城港北碼頭避風(fēng)港走私船發(fā)生火災(zāi)，造成了人員傷亡以及上億元的財(cái)產(chǎn)損失。

目前，港口火災(zāi)安全評(píng)價(jià)方面的研究主要集中于對(duì)港口火災(zāi)事故的分析、總結(jié)以及提出相關(guān)防護(hù)措施。曾仕娟等人[2]指出港口人員安全培訓(xùn)工作和危險(xiǎn)貨物存放管理的重要性。王宏斌等人[3]提出電氣火災(zāi)是引起港口火災(zāi)的主要原因，指出電氣火災(zāi)的原因并提出相應(yīng)的解決措施。姚成權(quán)等人[4]指出港口倉(cāng)庫(kù)、集裝箱中環(huán)境、溫濕度等因素對(duì)港區(qū)安全的重要性。付孟澤等人[5]通過建立港口化工區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，指出消防裝備設(shè)施是港口火災(zāi)抗災(zāi)性的基礎(chǔ)性因素。

一、事故樹法的應(yīng)用

事故樹分析被稱為FTA，是對(duì)事故的最終事件進(jìn)行分析，并按照發(fā)展的順序逐層分析，直到最終不需要分解。

以港口火災(zāi)事故為最終事件，燃燒的發(fā)生和滅火的失敗為港口火災(zāi)事故的原因，事件燃燒有三個(gè)要素：氧氣、火源和可燃物。起火源作為港口火災(zāi)三要素中最基本的要素，從管理因素看，有工作人員安檢不到位，工作人員培訓(xùn)不到位等；從電氣因素看，有電路老化、工作人員操作保養(yǎng)不當(dāng)引起起火等；從人為因素看，有人為縱火、未滅煙頭等；從環(huán)境因素看，主要有倉(cāng)庫(kù)或集裝箱高溫干燥、雷擊起火等。撲救失敗主要體現(xiàn)在，港口工作人員未及時(shí)撲救和自動(dòng)滅火系統(tǒng)失效同時(shí)發(fā)生導(dǎo)致燃燒撲救失敗；工作人員因未及時(shí)發(fā)現(xiàn)火焰或滅火技能不足或消防設(shè)備失效導(dǎo)致?lián)渚炔患皶r(shí)；探測(cè)系統(tǒng)未探測(cè)到火焰或聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)未起作用會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)滅火系統(tǒng)失效。根據(jù)以上分析繪制事故樹，每個(gè)符號(hào)的含義如表1 所示。

表1 港口火災(zāi)事故樹符號(hào)意義

由以上因素，可以繪制事故樹，如圖2 所示。

圖2 港口火災(zāi)事故樹

二、層次分析法

（一）建立層次結(jié)構(gòu)模型

層次分析法簡(jiǎn)稱AHP，是指將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行分析決策的方法。

創(chuàng)建一個(gè)指標(biāo)系統(tǒng)。根據(jù)港口火災(zāi)事故樹分析結(jié)果，以港口火災(zāi)事故為目標(biāo)層，以管理因素、電氣因素、人為因素、消防因素和環(huán)境因素為準(zhǔn)則層，將事故樹底事件中關(guān)聯(lián)度較大的因素進(jìn)行整合得到指標(biāo)層各個(gè)要素。見表3

表3 指標(biāo)體系目標(biāo)層、準(zhǔn)則層及指標(biāo)層要素

（二）港口火災(zāi)事故層次單排序的計(jì)算

評(píng)價(jià)矩陣元素的值反映了人們對(duì)同一層的兩個(gè)因素和上層因素的相對(duì)重要性的理解，它直接影響決策的效果。在具體的標(biāo)度判斷中，需要依賴專業(yè)知識(shí)，可由一定數(shù)量的專家或是通過向相關(guān)人群定向調(diào)查確定，判斷一般采用1 ～9 及倒數(shù)標(biāo)度方法，1 代表同等重要，3 代表稍微重要，5 代表明顯重要，7 代表強(qiáng)烈重要，9 代表絕對(duì)重要，其中2、4、6、8 是反向比較，重要度值之和為1。如表4 中，是矩陣的最大特征值，CI 是一致性指標(biāo)，當(dāng)CI ＝0 時(shí)是完全的一致性，CI接近于0 時(shí)為滿意的一致性，當(dāng)CI 越大時(shí)，一致性越差。RI 為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，當(dāng)矩陣階數(shù)越大，出現(xiàn)一致性隨機(jī)偏離的可能性也隨之增大。CR 為隨機(jī)一致性比率，當(dāng)CR ＜0.1 時(shí)，則判斷矩陣通過一致性檢驗(yàn)。

表4 中間層判斷矩陣及權(quán)重結(jié)果

通過分析表4 中數(shù)據(jù)可知，人為因素是火災(zāi)事故的主要因素，電氣因素次之，兩者的權(quán)重值相加高達(dá)0.597。港口部門應(yīng)該加強(qiáng)人員的安全意識(shí)教育并且提高工作人員的消防能力。工作人員需要定期檢查線路狀態(tài)，降低因線路老化而發(fā)生火災(zāi)的概率。

（三）港口火災(zāi)事故層次總排序的計(jì)算

求取事故綜合權(quán)重的方法可以分為兩步：第一步是使用MATLAB 計(jì)算出最底層（B 層）對(duì)于中間層（A 層）的單層權(quán)重，第二步是將其與中間層（A 層）對(duì)于最高層（T 層）的權(quán)重相乘，所得乘積變?yōu)樗蟮木C合權(quán)重，并且數(shù)據(jù)需要通過一致性檢驗(yàn)才是有效的數(shù)據(jù)。層次總排序的計(jì)算過程如表5 所示。

表5 最底層判斷矩陣及綜合權(quán)重結(jié)果

通過分析上表數(shù)據(jù)可以得知，B11（安檢不到位）、B21（線路老化）、B34（安全意識(shí)不高）的綜合權(quán)重都超過了0.1，其中B34的綜合權(quán)重達(dá)到了0.186，這是需要重點(diǎn)關(guān)注的部分。因此港口部門不僅需要建立完善科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?guī)章制度，加強(qiáng)部門管理，還應(yīng)合理布置線路并安排定期檢查。B33（滅火技能不足）綜合權(quán)重接近于0.1，主要還是因?yàn)槿藛T消防安全意識(shí)不夠，以及缺少必備的消防技能知識(shí)，應(yīng)安排定期培訓(xùn)教授。B53（干燥度）權(quán)重高，體現(xiàn)了環(huán)境在安全事故中的重要性。

B32（工作失誤）、B41（自動(dòng)滅火系統(tǒng)失效）和B52（靜電）的權(quán)重在0.04 ～0.06 之間。可以通過提高對(duì)港口人員工作流程培訓(xùn)力度來減少工作失誤。自動(dòng)滅火系統(tǒng)對(duì)于火情起到重要防范作用，由于長(zhǎng)期不使用造成消防管道堵塞、感應(yīng)裝置失靈等，因此，必須定期檢查消防系統(tǒng)。此外，通過嚴(yán)格監(jiān)測(cè)和控制密閉空間的環(huán)境來防止靜電產(chǎn)生。B22（過負(fù)荷）、B43（聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)失效），兩因素的權(quán)重值介于0.02 ～0.03 之間，這兩個(gè)因素都與設(shè)備有關(guān)，因此再次強(qiáng)調(diào)了定期檢查維修設(shè)備在保障港口安全中的重要性。

三、結(jié)語(yǔ)

通過事故樹與層次分析法在港口火災(zāi)事故分析中的應(yīng)用得到以下結(jié)論：

（1）定性分析過程中：使用事故樹分析法將港口火災(zāi)原因中復(fù)雜的因素，從最終發(fā)生事件開始分析，并按照發(fā)展順序逐層分析，得到基本事件，簡(jiǎn)潔直觀。

（2）定量分析過程中：通過將事故樹轉(zhuǎn)化為層次機(jī)構(gòu)模型，使用MATLAB 軟件計(jì)算得出人為因素與電氣因素對(duì)于預(yù)防港口火災(zāi)事故的重要性最高，子因素中的B21、B23、B32、B33、B34權(quán)重和達(dá)0.549，需要針對(duì)性地制定相關(guān)措施去預(yù)防。

（3）分析港口火災(zāi)事故的過程中，將事故樹與層次分析法結(jié)合，即從定性與定量的角度分析問題，可以直觀并且科學(xué)地獲得結(jié)果，此方法值得在其他領(lǐng)域繼續(xù)推廣。