基于事故樹分析法的公路隧道防火救災(zāi)對策分析

吳成偉，付　杰

(1.臺州市公安消防支隊，浙江 臺州 318000；2.浙江交通職業(yè)技術(shù)學院機電與航空學院，杭州310002)

基于事故樹分析法的公路隧道防火救災(zāi)對策分析

吳成偉1，付杰2

(1.臺州市公安消防支隊，浙江 臺州 318000；2.浙江交通職業(yè)技術(shù)學院機電與航空學院，杭州310002)

摘要:針對近年公路隧道火災(zāi)多發(fā)高發(fā)的嚴峻形勢，通過引入安全系統(tǒng)工程中的事故樹分析法，對公路隧道火災(zāi)事故進行綜合分析，從定性分析和定量分析兩方面，找出公路隧道火災(zāi)的主要成因，進而提出公路隧道火災(zāi)防范對策，為公路隧道火災(zāi)的預(yù)防以及最大限度的減少人員傷亡和財產(chǎn)損失，提供具有科學依據(jù)的參考方案。

關(guān)鍵詞：公路隧道；事故樹分析法；防火

0引言

2010年無錫市惠山隧道一夜班接送車突然起火，造成24人死亡；2011年蘭臨高速公路新七道梁隧道兩輛重型油罐車追尾發(fā)生燃燒爆炸，造成4人死亡；2013年宜昌市翻壩高速公路季家坡隧道一輛載有22輛商品車的半掛車被燒毀；2014年3月1日晉濟高速晉城段巖后隧道發(fā)生兩甲醇車追尾相撞的特別重大道路交通?；啡急鹿?，造成31人死亡，9人失蹤。公路隧道環(huán)境密閉，空間狹窄，能見度差，流動車輛多，一旦發(fā)生火災(zāi)，疏散撲救困難，容易造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失[1]。因此，研究公路隧道火災(zāi)成因，最大限度地減少傷亡事故，是每位消防工作者和安全工作者面臨的具有現(xiàn)實意義的重要課題[2]。然而，人們對事故的研究往往采用回溯法，事后找原因，針對某些單一環(huán)節(jié)采取相應(yīng)預(yù)防措施，解決“頭痛醫(yī)頭”的問題[3]。本文以系統(tǒng)、綜合的觀點，運用安全系統(tǒng)工程中的事故樹分析法[3]，著眼于事故的全過程，直指事故的本質(zhì)原因，進而提出公路隧道火災(zāi)防范的對策，達到“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的公路隧道火災(zāi)防控要求。

1事故樹分析法的應(yīng)用

1.1事故樹的建立

根據(jù)火災(zāi)事故機理，可燃物燃燒且在時空上燃燒失控導致火災(zāi)事故發(fā)生，可知可燃物燃燒和燃燒失控是頂上事件公路隧道火災(zāi)的主要因素。從燃燒的基本原理來看，燃燒的基本要素包括可燃物、助燃物、點火源。助燃物(空氣中的氧氣)無法控制。可燃物在公路隧道火災(zāi)致災(zāi)因素中占據(jù)很大比重，主要為隧道自身可燃物和外界車輛帶入的可燃物[4]。點火源即起火原因，從國內(nèi)外公路隧道火災(zāi)事故案例分析來看，起火原因是多方面的[1]，總的來說有以下幾方面：①車輛故障；②車輛行車事故；③車輛帶入的易燃物引起；④隧道自身引起；⑤人為縱火。燃燒失控主要是人的行為與管理因素，大致有駕乘人員延誤報警和隧道運營部門消防設(shè)施管理不到位。

從可燃物、點火源、燃燒失控三方面對近二十年來58起具有較大影響的公路隧道火災(zāi)事故成因進行統(tǒng)計，結(jié)果見表1。

表1　近二十年來58起具有較大影響的公路隧道火災(zāi)事故成因

根據(jù)事故樹分析法的基本原理[3]，結(jié)合燃燒基本原理和火災(zāi)事故機理，經(jīng)過對造成頂事件公路隧道火災(zāi)的各中間事件和各基本事件的邏輯分析，在對近二十年來58起具有較大影響的公路隧道火災(zāi)事故成因進行歸納總結(jié)后，通過上表用演繹法建立公路隧道火災(zāi)事故樹見圖1。

圖1　公路隧道火災(zāi)事故樹

1.2事故樹的分析

1.2.1定性分析

應(yīng)用布爾代數(shù)法，公路隧道火災(zāi)事故樹的布爾表達式為：

T=M1M2=(X1+X2+X3)(X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14)(X15+X16)

經(jīng)過計算，得到該事故樹的最小割集有66個，見表2。

表2　公路隧道火災(zāi)事故樹最小割集

把事故樹對偶置換為成功樹，求得最小徑集分別為P1={X1,X2,X3}；P2={X15,X16}；P3={X4,X5,X6,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X14}。

根據(jù)最小割集進行結(jié)構(gòu)重要度排序的基本原則，得出該事故樹的結(jié)構(gòu)重要度大小為：

I[X15]=I[X16]>I[X1]=I[X2]=I[X3]>I[X4]=I[X5]=I[X6]=I[X7]=I[X8]=I[X9]=I[X10]=I[X11]=I[X12]=I[X13]=I[X14]。

1.2.2定量分析

在本事故樹中基本事件的發(fā)生概率用事件發(fā)生的頻率來代替，根據(jù)對公路隧道火災(zāi)事故成因的統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)可知基本事件的概率分別為：q1=0.034；q2=0.034；q3=0.264；q4=0.034；q5=0.023；q6=0.017；q7=0.023；q8=0.138；q9=0.029；q10=0.006；q11=0.011；q12=0.011；q13=0.034；q14=0.006；q15=0.236；q16=0.098；

頂上事件發(fā)生概率可由公式(1)計算。

+…+(-1)P∏(1-qi)

(1)

式中Q為頂上事件發(fā)生概率函數(shù)；qi表示第i個基本事件的發(fā)生概率。計算可得Q(T)=0.0285。

1.3事故樹的應(yīng)用討論

(1)從最小割集和最小徑集來看，該事故樹基本事件只有16個，但最小割集有66組，最小徑集只有3組，說明頂上事件發(fā)生途徑較多，控制途徑較少。因此，該系統(tǒng)是較危險的系統(tǒng)，說明公路隧道火災(zāi)是較容易發(fā)生的。

(2)從結(jié)構(gòu)重要度可以看出，不同基本事件在事件發(fā)生原因中的結(jié)構(gòu)重要度不同。該系統(tǒng)中“可燃物”和“燃燒失控”的結(jié)構(gòu)重要度最大。

(3)從預(yù)防事故角度來說，該事故樹最小徑集3個，只要任一最小徑集中各基本事件都不發(fā)生，那么頂事件就不會發(fā)生。因此，公路隧道火災(zāi)從這個意義上來說是可以避免的。

(4)本事故樹頂上事件的發(fā)生概率為0.0285，通過概率與發(fā)生事故可能性的關(guān)系表，見表3，可看出頂上事件是容易發(fā)生的，如果不注意對基本事件的控制，尤其是對各個最小徑集中的事件不加以預(yù)防，頂上事件非常容易發(fā)生。

表3　概率與發(fā)生事故可能性的關(guān)系

2公路隧道防火對策

通過上述事故樹的分析可以看出公路隧道火災(zāi)事故成因是較為復雜的，但通過最小徑集可以分析出預(yù)防公路隧道火災(zāi)應(yīng)從三方面入手：一是減少火災(zāi)荷載；二是控制點火源；三是加強消防宣傳和提高消防管理水平。

2.1減少火災(zāi)荷載

一方面提高隧道自身防火性能，可采取隧道襯砌內(nèi)表面、隧道內(nèi)燈具、電纜橋架、隧道頂風機及連接件等噴涂防火涂料和采用阻燃電纜等措施來減少隧道內(nèi)自身的可燃物并提高耐火時間。另一方面隧道運營部門應(yīng)加強對駛?cè)胨淼儡囕v的管理，特別是重型貨車的管理，通過視頻系統(tǒng)對過往車輛進行監(jiān)控，嚴禁不符合公路隧道行駛要求的車輛駛?cè)胨淼?；對于運輸易燃易爆危險品的車輛采取護送、限時通過等方法，并做好相應(yīng)的防滅火措施。

2.2控制點火源

統(tǒng)計表明公路隧道火災(zāi)大多數(shù)是車輛故障或行車事故引起的，因此有必要加強對車輛尤其是運營車輛的管理，督促車輛運營單位加強車況日常檢查，做好車輛的定期檢測與維護，保證車況良好，同時加強對駕駛員的管理，督促駕駛員嚴格遵守交規(guī)，不超速、不隨意變換車道、不隨意停車，不疲勞駕駛，養(yǎng)成良好行車習慣。隧道運營部門應(yīng)加強隧道巡邏檢查，隧道內(nèi)視頻監(jiān)視不留盲區(qū)，值班人員加強隧道監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)火情并采取相應(yīng)滅火措施及交通管制。此外，提高隧道的本質(zhì)安全，可根據(jù)實際需要在隧道內(nèi)安裝火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)等自動化設(shè)備，提高技防水平，同時要嚴格規(guī)范動用明火審批程序，嚴禁違規(guī)使用明火操作。

2.3加強消防宣傳和提高消防管理水平

加強消防宣傳范圍，創(chuàng)新宣傳模式。隧道管理部門可以通過制作隧道內(nèi)火災(zāi)時逃生及救援指南宣傳冊，發(fā)放給過往車輛駕乘人員，以提高駕乘人員的逃生及救援能力；駕駛培訓機構(gòu)或車輛年檢單位可以有重點地將隧道知識、隧道行車安全及突發(fā)狀況處理等方面的安全宣傳與教育工作納入駕駛培訓、考試中，使駕駛員在遭遇車輛故障、行車事故等突發(fā)狀況時能沉著冷靜正確處理。此外，隧道運營部門應(yīng)定期開展隧道安全評估工作，消除火災(zāi)事故隱患，提高隧道火災(zāi)防控水平；制定并完善相應(yīng)的消防應(yīng)急預(yù)案，開展防滅火培訓與定期演練；定期開展消防設(shè)施與設(shè)備檢查與維護，加強每日巡查并登記造冊做好臺賬，確保消防設(shè)施完整好用。

3結(jié)語

公路隧道火災(zāi)防控是一項長期而艱巨的任務(wù)，利用事故樹分析法進行全過程演繹，可對公路隧道火災(zāi)安全進行評估，并能根據(jù)實際情況從減少火災(zāi)荷載、控制點火源、加強消防宣傳和提高消防管理水平三方面入手綜合考慮制定可操作的隧道防火對策，希望能為公路隧道火災(zāi)防控工作提供參考。

參考文獻：

[1]康曉龍，王偉，趙耀華，等.公路隧道火災(zāi)事故調(diào)研與對策分析[J].中國安全科學學報，2007,17(5)：110-116.

[2]張景林，崔國璋.安全系統(tǒng)工程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2002.

[3]袁勇，王蕓，李■.基于事故樹分析法的火災(zāi)致災(zāi)因素分析[J].武警學院學報，2009,25(6)：54-57.

[4]俞文生，王少飛，陳建忠，等.事故樹分析法在公路隧道防火安全中的應(yīng)用[J].公路交通技術(shù)，2009,6(3)：129-132.

Highway Tunnel Fire Protection Countermeasures

Based on Fault Tree Analysis Method

WU Cheng-wei1, FU Jie2

(1.Taizhou Fire Detachment, Taizhou 318000, China;

2.College of Mechanotronics and Aviation, Zhejiang Institute of Communications, Hangzhou 311112,China)

Abstract:Based on the grim situation of highway tunnel fire occurred frequently and seriously in recent years ,fault tree analysis method from security systems engineering is introduced in this paper which makes highway tunnel fires comprehensive analysis and identify the main causes of highway tunnel fire from the two aspects of qualitative and quantitative analysis. Finally, possible approaches or scientific reference schemes to avoid the highway tunnel fire accident are proposed to reduce casualties and property losses to the greatest extent.

Key words:highway tunnel；fault-tree analysis method；fire prevention

浙江交通職業(yè)技術(shù)學院學報，第16卷第1期，2015年3月

Journal of Zhejiang Institute of Communications

Vol.16 No.1,Mar.2015

作者簡介：張海偉(1979-)，女，河北秦皇島，講師，碩士，E-mail: zhanghw@zjvtit.edu.cn。

收稿日期：2015-02-05

文章編號：1671-234X(2015)01-0001-04

中圖分類號：U459.2?

文獻標識碼：A doi：10.3969/j.issn.1671-234X.2015.01.001