隧道火災安全決策初探

劉志勛

（合誠工程咨詢股份有限公司 廈門 361009）

隧道火災安全決策一般是基于現有規則，現在有轉向使用基于性能決策的趨勢，這種轉變有利有弊。有些時候這種決策方法的轉變很適用，有時候卻事與愿違。隧道火災安全決策的主要目標是要將風險控制在可接受的范圍內。需要考慮的風險包括：①致命與致傷；②財產損失；③運行中斷。對于純粹規定的處理方法，隧道的設計者、管理者和使用者不能有效地從上述3個方面考慮風險。歷史的統計數據可以幫助我們認識特定系統中的風險，但重要的是：不能簡單地看待這些歷史統計數據，因為系統會隨時間改變。某個隧道在過去很長一段時間，比如過去20年的統計數據可能產生誤導，因為5年或10年以后的隧道系統會不同，比如，增加的交通流量，特別是近幾年交通流量急劇增大。所以，基于風險的處理方法將更加有助于在面對日益復雜和變化的狀態時做出決策。

1 風險決策方法

規定的處理方法在一定的時間內是非常有用的，因為它是基于過去多年得到的知識和經驗。規定中的特性也在基于風險的處理方法中起到重要作用。問題的關鍵不在于基于風險的處理方法如何取代規定的處理方法，而在于規定的處理方法如何成為基于風險的處理方法中有價值的一部分。基于風險的處理方法讓我們了解風險，關鍵問題是如何評估風險，并將這種評估模型有效地用于隧道火災安全的決策中。當需要采用基于風險的處理方法時，通常采用迭代環的流程［1］，見圖1a）；也有采用每一步都迭代的方式［2］，如圖1b）所示，所耗費的時間更多。這種方法更強調從有驚無險的“事故”中學習。這些“事故”展現了現實系統行為的大量信息和知識，我們應該從中學到更多。

圖1 風險決策方法流程圖

2 風險決策建模

采用基于風險的處理方法必須建立隧道火災相關模型，但是建立模型相當復雜。主要問題是如何可靠地建立并使用模型。每個量化模型都會做出一些概念上的假設，而這些假設可能不充分［3］。

隧道里的火災風險是一個系統運行的結果，涉及到設計、操作、應急響應和隧道使用。也就是說，火災風險是系統產物。這個隧道系統涉及能被設計的部分和不能被設計的部分，包括車流量和使用者的個人行為。能被設計的部分要盡量充分考慮不能被設計的部分。例如，人員在隧道火災時的行為表現很復雜，根據以往的火災案例分析，可以將隧道火災中不同身份人員表現出的不同行為特征大致分為兩類：司機的行為和乘客的行為。司機的行為可能為滅火、助人、逃難；乘客的行為可能為向火區上游疏散、向火區下游疏散或延滯重返。按人員的心理來分，可分為向光向闊和盲目隨眾型。荷蘭在Benelux隧道進行了一系列隧道火災的人員疏散試驗，研究結果表明：隧道火災時，人員疏散呈現出較大的隨機性，火災發生后一部分人在幾十秒后就自行開始疏散，但大部分人員一直停留在車內等待，直到隧道廣播后才開始疏散。試驗根據隧道人員在面對火災時的行為特征，將人員疏散過程劃分為3個時間段：①離開車時間，即察覺火災時間；②猶豫時間，即確認火災時間；③疏散時間。另外，隧道正在變得越來越大，越來越復雜，而且隨著時間改變，隧道系統在運行幾年后和剛開通時是不同的。

模型在隧道火災安全決策中所扮演的角色，特別是計算機計算模型將扮演重要角色。然而，建模必須用可靠和可接受的方法。這也就意味著：①這些模型的獨立評估，包括他們的適用性限制條件；②這些模型所使用的可接受的方法論；③懂行的使用者，對模型和火災科學都熟悉。在了解火災知識和具有經驗的情況下，模型只是起到支撐作用。需要建立一個總體概率框架，在框架里概率模型和確定性模型都能起作用。需要建立一種綜合的確定性和概率模型。大尺寸或全尺寸測試和小尺寸測試都需要。同時也需要實驗測試的復制性，因為對于表面上不同的測試實驗結果會改變。另外，自動化在多大程度上是可行或可取的，隨著隧道系統復雜性的增加，當緊急情況被簡化，并可以被有效地復制到不同的緊急情況中，可以在多大程度上做出決策，這些都是需要考慮的。

3 結語

綜上所述，首先需要對隧道科學與工程有深入的認識，然后還需要包括一個最廣闊的視角，如人類行為等。雖然近年來已開展了大量的隧道火災研究，但是需要做的仍然很多，主要需要解決的研究議題包括：什么是阻止隧道火災發生的有效方法；哪些因素會影響隧道火災的規模和擴散；不同的隧道火災滅火系統有哪些不同特點；隧道火災中，隧道使用者和隧道內工作人員會產生怎樣的行為；什么是有效的評估系統；多大程度上可對緊急情況自動響應；模型被用于火災安全決策的一部分，怎樣處理模型中的不確定性，這些都有待做進一步的研究。

［1］CHARTERS D.Fire risk assessment of rail tunnels［C］.Proceedings of the 1st International Conference on Safety in Road and Rail Tunnels，Basel，23－25 November 1992；published by University of Dundee and Independent Technical Conferences.

［2］BEARD A N.Towards a rational approach to fire safety［J］.Fire Prevention Science and Technology，1979（22）：16－22.

［3］BEARD A N.Risk assessment assumptions［J］.Civil Engineering and Environmental Systems，2004，21（1）：19－31.