城市軌道交通消防安全預(yù)警系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)

田勇 章健 朱曙微

摘要：對(duì)火災(zāi)燃燒特性的分析表明，為有效減少火災(zāi)發(fā)生概率，需在火災(zāi)發(fā)生前期和初期進(jìn)行精確探測，因此，研究消防安全預(yù)警技術(shù)具有重大現(xiàn)實(shí)意義。本文在分析城市軌道交通系統(tǒng)火災(zāi)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，概述城市軌道交通消防安全預(yù)警系統(tǒng)，通過對(duì)各個(gè)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(yù)警系統(tǒng)的評(píng)價(jià)模型。

關(guān)鍵詞：軌道交通;火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng);綜合評(píng)價(jià)

我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要手段。但現(xiàn)階段城市軌道交通火災(zāi)控制和救援情況復(fù)雜，具有如下特點(diǎn)：

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

消防救援難度大，火災(zāi)損失影響壞。起火點(diǎn)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(zāi)造成較大人員傷亡，對(duì)家庭和社會(huì)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(yù)警系統(tǒng)，減少城市軌道交通火災(zāi)的發(fā)生概率，從而降低火災(zāi)造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。

一、軌道交通消防安全預(yù)警系統(tǒng)

（一）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

火災(zāi)預(yù)防是地鐵防災(zāi)的重點(diǎn)，為了保證地鐵的正常運(yùn)行和人員的人身安全，地鐵系統(tǒng)標(biāo)配火災(zāi)監(jiān)測及自動(dòng)報(bào)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(zāi)安全。

（二）消防預(yù)警系統(tǒng)

預(yù)警的英文是Early-Warning，即早期警報(bào)，要求在火災(zāi)發(fā)生之前或者火災(zāi)的初期就應(yīng)檢測到并發(fā)出警告信息，報(bào)警（Alarm）是在火災(zāi)發(fā)生之后，對(duì)險(xiǎn)情進(jìn)行報(bào)警并聯(lián)動(dòng)后續(xù)救援系統(tǒng)。所以人為地將整個(gè)火災(zāi)發(fā)生的過程按照時(shí)間先后分成兩個(gè)部分，將火災(zāi)發(fā)生之前及火災(zāi)初期產(chǎn)生煙霧這個(gè)階段定義為消防預(yù)警系統(tǒng)所要研究的時(shí)間段，將這之后火災(zāi)發(fā)生的階段定義為消防報(bào)警系統(tǒng)所要研究的時(shí)間段，如圖1所示：

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

二、軌道交通消防安全預(yù)警系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)

軌道交通消防安全預(yù)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(yù)警系統(tǒng)的評(píng)價(jià)問題。軌道交通消防安全預(yù)警系統(tǒng)的評(píng)價(jià)，不能單考慮某個(gè)因素的影響，要全面考慮各個(gè)因素，然后給出其綜合的評(píng)價(jià)結(jié)果。

選擇合適的綜合評(píng)價(jià)方法是評(píng)價(jià)結(jié)果是否有效的關(guān)鍵。下面對(duì)軌道交通消防安全預(yù)警系統(tǒng)的模糊評(píng)價(jià)法進(jìn)行研究，并給出了評(píng)價(jià)的理論模型與應(yīng)用。

（一）模糊綜合評(píng)價(jià)的基本原理

模糊綜合評(píng)價(jià)是根據(jù)給定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和具體的評(píng)價(jià)值經(jīng)過模糊變換后，對(duì)事物作出評(píng)價(jià)的一種方法。多層次模糊綜合評(píng)價(jià)就是先把要評(píng)價(jià)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(duì)每一類大因素進(jìn)行初級(jí)的評(píng)價(jià)，最后對(duì)初級(jí)評(píng)價(jià)的結(jié)果，進(jìn)行較高一級(jí)的綜合評(píng)價(jià)。

（二）預(yù)警系統(tǒng)模糊綜合評(píng)價(jià)

在城市消防領(lǐng)域，危險(xiǎn)和安全之間沒有嚴(yán)格的界限，不確定因素很多，消防安全的好壞也是一個(gè)模糊概念，對(duì)于城市消防多指標(biāo)的多級(jí)綜合評(píng)價(jià)可用多層次模糊綜合評(píng)價(jià)的方法來處理。多層次模糊綜合評(píng)價(jià)的方法流程如圖2所示：

1.綜合評(píng)價(jià)因素體系

建立合理的評(píng)價(jià)因素體系是評(píng)價(jià)模型建立的基礎(chǔ)，對(duì)城市軌道交通消防安全預(yù)警系統(tǒng)的評(píng)價(jià)，應(yīng)該從以下方面考慮：預(yù)警設(shè)備、管理方法、工作人員、地鐵環(huán)境。如圖3所示：

則評(píng)價(jià)因素C的構(gòu)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(xì)致劃分，還可分出第三級(jí)影響因素，這里不作贅述。

2.評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)

首先，對(duì)軌道交通消防安全預(yù)警系統(tǒng)安全等級(jí)作出事先規(guī)定，在某些等級(jí)下，系統(tǒng)是安全的，而在另一些等級(jí)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(píng)價(jià)中的評(píng)價(jià)等級(jí)設(shè)為5級(jí)，分別是：安全，比較安全，一般，輕度危機(jī)，危機(jī)。相應(yīng)的，該評(píng)價(jià)指標(biāo)為：

V={ Vk }={ V1， V2， V3， V4， V5}

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

顯然，通過模糊評(píng)價(jià)得出該系統(tǒng)在安全等級(jí)上所得的分?jǐn)?shù)，就可以根據(jù)事先設(shè)定的評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)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(píng)判矩陣

對(duì)整個(gè)軌道交通消防安全預(yù)警的綜合評(píng)價(jià)，最重要的是知道每個(gè)影響因素的狀態(tài)，對(duì)每個(gè)影響因素的評(píng)價(jià)，可以通過專家評(píng)價(jià)法進(jìn)行分析，一組評(píng)測人員對(duì)某個(gè)影響因素Cij屬于哪個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)其屬于Vk（k=1，2，3，4，5）等級(jí)的人數(shù)，則rijk是一種隸屬度，表示全體評(píng)判者認(rèn)為因素Cij 屬于Vk評(píng)判等級(jí)的程度，即：

（3-2）

則可以得出單因素模糊評(píng)價(jià)矩陣Ri：

i=（1，2，3，4），j=（1，2，3…） ? ? ?（3-3）

4.評(píng)價(jià)因素的權(quán)重

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

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

影響因素i和影響因素j比較，比較的結(jié)果bij采用1～9比率標(biāo)度，其各數(shù)值對(duì)應(yīng)的結(jié)果如下表1所示：

表1 ? 因素兩兩比較取值

則可以構(gòu)造權(quán)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(quán)重判斷矩陣B的最大特征值λmax和該特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量A：

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

則特征向量A中的值就對(duì)應(yīng)表示各評(píng)價(jià)因素的重要性，對(duì)其進(jìn)行歸一化處理，就可以得到各因素的重要性權(quán)重。

5.模糊綜合評(píng)價(jià)

前面我們已經(jīng)知道了影響軌道交通消防安全預(yù)警系統(tǒng)安全的各因素的單因素模糊評(píng)價(jià)集R和其在整個(gè)影響中的權(quán)重集A，則我們可以通過分層逐一考慮，然后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

第一層影響因素Ci通過第二層因素Cij綜合評(píng)價(jià)進(jìn)行，其評(píng)價(jià)Pi：

（3-7）

可得到第一層影響因素的模糊綜合評(píng)價(jià)

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

進(jìn)而整個(gè)系統(tǒng)的模糊綜合評(píng)價(jià)

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(duì)應(yīng)的即是評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)V中各個(gè)等級(jí)V1， V2， V3， V4， V5所得的相應(yīng)分?jǐn)?shù)或者比重。這樣，我們就能知道軌道交通消防安全預(yù)警系統(tǒng)的安全等級(jí)，即P1， P2， P3， P4， P5中最大的一個(gè)值所對(duì)應(yīng)的安全指標(biāo)等級(jí)，給出系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)。

三、結(jié)語

本文參考業(yè)界應(yīng)用廣泛的多層次模糊評(píng)價(jià)法，研究軌道交通消防安全預(yù)警系統(tǒng)的模糊綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)軌道交通消防安全預(yù)警系統(tǒng)的安全性進(jìn)行了定量分析，對(duì)所設(shè)計(jì)的預(yù)警系統(tǒng)是否滿足要求有很大的參考和評(píng)判價(jià)值。

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作者簡介：

田勇（1963.11—）男，大學(xué)本科，工程師，研究方向：軌道交通工程。