艦艇火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析及消防能力評(píng)估

晁小雨，浦金云，侯 岳

(海軍工程大學(xué) 動(dòng)力工程學(xué)院，湖北 武漢430033)

0 引 言

現(xiàn)代艦艇內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易燃易爆物品多，一旦發(fā)生火災(zāi)，人員逃生、滅火救援的難度極大。通過(guò)對(duì)艦船進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析，辨識(shí)主要火災(zāi)危險(xiǎn)源，并對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行分級(jí)，可以有效認(rèn)識(shí)到在艦船火災(zāi)中起重要作用的因素，從而為艦船的設(shè)計(jì)及日常消防管理提供理論依據(jù)，預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。張光輝等［1］通過(guò)事故樹(shù)分析方法分析了艦艇火災(zāi)危險(xiǎn)源，但缺乏一定的客觀(guān)性。馮明初等［2］運(yùn)用區(qū)域模擬方法，對(duì)全船火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行劃分，但沒(méi)有針對(duì)消防能力做出評(píng)估。層次分析法［3］具有定性與定量分析相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)，可以簡(jiǎn)單有效地分析艦船火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。本文對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因子建立評(píng)估指標(biāo)，結(jié)合通過(guò)層次分析法得到風(fēng)險(xiǎn)因子的權(quán)重，提出一個(gè)全船的消防能力評(píng)估模型。

1 艦艇火災(zāi)危險(xiǎn)源辨析

1.1 火災(zāi)危險(xiǎn)源定義與分類(lèi)

鄭紅梅等［4］將火災(zāi)危險(xiǎn)源定義為可能引起目標(biāo)對(duì)象遭受火災(zāi)災(zāi)害影響的所有根源。火災(zāi)危險(xiǎn)源通常分為第1 類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)源和第2 類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)源。第1 類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)源為系統(tǒng)中存在的可燃物等可能意外釋放的能量載體;第2 類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)源為導(dǎo)致消除火災(zāi)或限制火災(zāi)失效的因素［5］。此外，由于艦艇火災(zāi)主要由艦員自救進(jìn)行滅火，因此應(yīng)還有第3 類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)源，即指揮、組織管理中的不安全因素。

1.2 艦艇火災(zāi)危險(xiǎn)源

第1 類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)源分析如下:艦船上主要可燃物為燃油、滑油、污油、廚房用油、彈藥及生活用品等。燃油艙溢出或滲漏的燃油接觸到熱表面會(huì)形成燃油蒸汽，一旦達(dá)到閃點(diǎn)就會(huì)發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸。同樣，管路如果破裂或連接處密封不嚴(yán)，使油料噴出或滴落，也有可能引發(fā)火災(zāi)。彈藥艙內(nèi)彈藥自燃、由外界火災(zāi)引燃都等有可能引起彈藥爆炸，大大增加了火災(zāi)危險(xiǎn)性，難以進(jìn)行滅火。

第2 類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)源分析如下:火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的故障可能導(dǎo)致無(wú)法在火災(zāi)初期發(fā)現(xiàn)火情，錯(cuò)過(guò)最佳滅火時(shí)間，從而使火勢(shì)蔓延;在艦艇的結(jié)構(gòu)防火方面，不合理的防火分隔可能會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)蔓延到其他艙室;進(jìn)行滅火時(shí)，滅火器材或系統(tǒng)故障或使用錯(cuò)誤有時(shí)甚至?xí)又鼗馂?zāi)的破壞效果。

第3 類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)源分析如下:在滅火活動(dòng)中，相關(guān)艦員操作失誤、違反規(guī)章條令的操作和指揮人員的錯(cuò)誤決定均可能使滅火失敗。

2 艦艇火災(zāi)層次分析模型

2.1 建立層次分析模型

本文以艦艇火災(zāi)危險(xiǎn)為目標(biāo)層，將艦船火災(zāi)危險(xiǎn)源轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)則層及指標(biāo)層因子，構(gòu)造層次分析模型如圖1所示。

圖1 艦艇消防能力層次分析模型Fig.1 AHP model of warship fire-fighting ability

2.2 構(gòu)造判斷矩陣

將同一層次的因素進(jìn)行兩兩比較，通過(guò)比較兩者重要度的差異，構(gòu)造出該層次的判斷矩陣。判斷矩陣有多種標(biāo)度方法，通常用1～9 標(biāo)度表示［6］。

表1 判斷矩陣標(biāo)度及其含義［7］Tab.1 The fundamental scale

2.3 權(quán)重計(jì)算與一致性檢驗(yàn)

一致性指標(biāo)CI 通常的計(jì)算方法為

平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI與矩陣階數(shù)n的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。

表2 平均一致性指標(biāo)Tab.2 Mean consistency index

隨機(jī)一致性比率CR為一致性指標(biāo)與同階矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)之比，即CR = CI/RI。當(dāng)CR ≤0.1 時(shí)，判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)通過(guò)，否則對(duì)判斷矩陣修正。

3 風(fēng)險(xiǎn)因子評(píng)估指標(biāo)與總體消防能力評(píng)估

3.1 風(fēng)險(xiǎn)因子評(píng)估指標(biāo)建立

根據(jù)層次分析法，將方案層的因子作為消防能力好壞的評(píng)估指標(biāo)。由于不同因子性能評(píng)估指標(biāo)不同，因此需要建立一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。具體而言，風(fēng)險(xiǎn)因子可以分為可定性評(píng)估因子和可定量評(píng)估因子。對(duì)于定性評(píng)估因子，按照能滿(mǎn)足消防要求或規(guī)范的程度進(jìn)行分級(jí)，具體分級(jí)與對(duì)應(yīng)評(píng)分如表3所示。

表3 定性評(píng)估因子分級(jí)與評(píng)分Tab.3 Classification and grade of qualitative assessment factor

定量評(píng)估因子可進(jìn)一步分為兩類(lèi):1)可以參照相關(guān)國(guó)軍標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化評(píng)估，例如防火區(qū)域劃分、消防栓保護(hù)面積等;2)可以依照經(jīng)驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化評(píng)估，例如燃料熱釋放速率、探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間等。此外，由于每個(gè)指標(biāo)的量綱和特性不同，需要對(duì)指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱處理。假設(shè)第i個(gè)指標(biāo)的實(shí)際值為ti，該指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值或經(jīng)驗(yàn)最佳值為t，則對(duì)于以大為優(yōu)的指標(biāo)，其評(píng)估值pi為ti/t;對(duì)于以小為優(yōu)的指標(biāo)，其評(píng)估值pi為t/ti。

3.2 總體消防能力評(píng)估模型

假設(shè)某一指標(biāo)層的得分為

結(jié)合權(quán)重計(jì)算，該準(zhǔn)則層的評(píng)價(jià)得分為

某型艦艇總體消防能力評(píng)價(jià)得分為

其中，n1為指標(biāo)層下風(fēng)險(xiǎn)因子個(gè)數(shù);pi為第i個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子的指標(biāo)值;Sj為第j個(gè)指標(biāo)層的評(píng)價(jià)得分;n2為某一準(zhǔn)則層下指標(biāo)層的個(gè)數(shù);Zk為第k個(gè)準(zhǔn)則層的評(píng)價(jià)得分;T為艦艇總體消防能力得分。

4 算 例

4.1 權(quán)重計(jì)算

以某型艦船為例，通過(guò)專(zhuān)家評(píng)判，建立判斷矩陣。經(jīng)計(jì)算，其準(zhǔn)則層及指標(biāo)層的權(quán)重如表4～表8所示。

表4 準(zhǔn)則層權(quán)重計(jì)算結(jié)果Tab.4 Pairwise comparison matrix for level 1

表5 指標(biāo)層C1 計(jì)算結(jié)果Tab.5 Pairwise comparison matrix for level C1

表6 指標(biāo)層C2 計(jì)算結(jié)果Tab.6 Pairwise comparison matrix for level C2

表7 指標(biāo)層C3 計(jì)算結(jié)果Tab.7 Pairwise comparison matrix for level C3

表8 指標(biāo)層C4 計(jì)算結(jié)果Tab.8 Pairwise comparison matrix for level C4

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在4個(gè)準(zhǔn)則層中，消防裝備(0.412 8)和結(jié)構(gòu)防火(0.337 7)占有較大比重，而可燃物管理(0.140 6)和人員管理(0.103 5)所占權(quán)重較小。

在指標(biāo)層中，器材配置、武器規(guī)避、耐火分隔、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在重要度總排名中依次為前4 名，因此在艦艇設(shè)計(jì)階段，應(yīng)根據(jù)可能發(fā)生的火災(zāi)的類(lèi)型、規(guī)模、增長(zhǎng)方式等特性，重視合理配置消防器材的種類(lèi)、數(shù)量，確保能夠及時(shí)有效地滅火。

通風(fēng)、油料管理、熱源管理和指揮不力等指標(biāo)層對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重均低于0.05，相對(duì)其他指標(biāo)層因素較小。因此可以適當(dāng)減少對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)因子的檢查，將消防工作的重點(diǎn)轉(zhuǎn)到重要度高的因子上。

4.2 風(fēng)險(xiǎn)因子指標(biāo)計(jì)算

根據(jù)準(zhǔn)則層權(quán)重計(jì)算結(jié)果，以人員管理為例，分析某艦艇的消防能力并計(jì)算各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子指標(biāo)值。根據(jù)訓(xùn)練及日常統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得出風(fēng)險(xiǎn)因子指標(biāo)值如表9所示。

表9 人員管理層風(fēng)險(xiǎn)因子指標(biāo)值Tab.9 Risk factor of level C4

經(jīng)計(jì)算，人員管理準(zhǔn)則層的評(píng)價(jià)得分為0.085。對(duì)其他3個(gè)準(zhǔn)則層下的風(fēng)險(xiǎn)因子分別通過(guò)上述方法進(jìn)行評(píng)估，消防裝備、結(jié)構(gòu)防火、可燃物管理、人員管理得分依次為0.886 9，0.905 2，0.875 6，0.08 5，該艦艇綜合消防能力評(píng)分為0.879 9。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文在對(duì)艦艇火災(zāi)危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)的基礎(chǔ)上，建立了層次分析模型。分析結(jié)果表明，消防裝備對(duì)發(fā)現(xiàn)和消除艦艇火災(zāi)有較大的影響。因此在艦艇設(shè)計(jì)階段應(yīng)考慮可能發(fā)生的火災(zāi)及其可能造成的損傷，以此作為依據(jù)，使消防裝備能夠滿(mǎn)足滅火需求。通過(guò)將計(jì)算各個(gè)危險(xiǎn)源的權(quán)重與風(fēng)險(xiǎn)因子的評(píng)價(jià)得分相結(jié)合，建立了一個(gè)較為系統(tǒng)的艦艇消防能力評(píng)估模型，以此可作為評(píng)價(jià)不同的消防方案對(duì)于同一艦艇能力好壞的依據(jù)。由于火災(zāi)發(fā)生及發(fā)展的不確定性，在下一步的工作中，還需對(duì)某些風(fēng)險(xiǎn)因子的評(píng)價(jià)指標(biāo)做出更精細(xì)的認(rèn)定。

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