基于AHP法的大型艦船飛行甲板的火災(zāi)風(fēng)險評價模型＊

（海軍工程大學(xué)指揮自動化系 武漢 430033）

1 引言

火災(zāi)一直是艦艇安全的主要威脅［1～3］?；馂?zāi)所帶來的人員和經(jīng)濟(jì)損失是最為慘重的。1967年福萊斯特航母上發(fā)生的大火造成134 人死亡，21架飛機(jī)被毀，43架嚴(yán)重受損，損失近50億美元［4］。同時，火災(zāi)是大型艦船的頻發(fā)事故之一。自二戰(zhàn)以來，美軍的大型艦船平均每三年就會發(fā)生一次火災(zāi)［4］。

當(dāng)今火災(zāi)安全學(xué)科方面，雖然國內(nèi)對于化工業(yè)、采礦業(yè)、建筑類以及民用運輸工具等［5～8］火災(zāi)風(fēng)險評價的研究正方興未艾，但對于大型艦船飛行甲板的火災(zāi)風(fēng)險評價較少涉及。作為擁有世界上擁有大型艦船數(shù)量最多的國家，美國海軍針對大型艦船曾發(fā)生的火災(zāi)事故進(jìn)行了大量的調(diào)查和實驗，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施［9～12］，但對于火災(zāi)風(fēng)險評估方法的研究卻很少提及。而國內(nèi)這一領(lǐng)域的研究較為薄弱，主要表現(xiàn)在：對于船舶火災(zāi)的研究基本為對指標(biāo)體系建立的研究［13］；對于大型艦船飛行甲板火災(zāi)風(fēng)險的研究［14～16］多局限于研究甲板的消防系統(tǒng)，不夠全面、系統(tǒng)和深入。

在眾多火災(zāi)案例中，大型艦船的飛行甲板是火災(zāi)的多發(fā)場所，也是本文的主要研究對象。本文結(jié)合美軍航母的火災(zāi)事故報告［9～12］，對火災(zāi)因素進(jìn)行分析，建立了大型艦船的飛行甲板風(fēng)險評價指標(biāo)體系。同時綜合在指標(biāo)體系中存在定性與定量指標(biāo)共存，并且部分指標(biāo)難以量化的特點，采用層次分析法建立一套較為可行的風(fēng)險評價模型。

2 建立大型艦船飛行甲板火災(zāi)風(fēng)險評價指標(biāo)體系

火災(zāi)風(fēng)險評價的主要目標(biāo)是保證生命安全和財產(chǎn)安全。因而大型艦船飛行甲板上火災(zāi)發(fā)生后如何有效保證人員和財產(chǎn)的安全是建立本評價指標(biāo)體系的主要出發(fā)點。通過文獻(xiàn)［4］的分析，總結(jié)出為飛行甲板的被動防火能力、主動滅火能力以及安全管理水平為影響大型艦船飛行甲板的主要因素。

表1 大型艦船飛行甲板火災(zāi)風(fēng)險評價指標(biāo)體系

飛行甲板的被動防火能力指的是大型艦船建造階段應(yīng)對火災(zāi)的規(guī)劃設(shè)置，它是火災(zāi)發(fā)生后不考慮滅火能力飛行甲板自身承受火災(zāi)破壞能力的體現(xiàn)。被動防火能力主要從結(jié)構(gòu)防火和疏散設(shè)置兩個方面體現(xiàn)?？紤]所研究的對象是一個開闊空間，因而結(jié)構(gòu)防火不存在豎直防火分區(qū)；且由于大型艦船的火災(zāi)載荷是一定的，未有較強(qiáng)的可比性，因而在此不設(shè)為指標(biāo)體系中的指標(biāo)；飛行甲板的主動滅火能力指的是在火災(zāi)發(fā)生后可以有效撲滅火災(zāi)控制火勢的能力。它包括滅火系統(tǒng)、火災(zāi)信號系統(tǒng)及損管隊能力；飛行甲板的安全管理水平是影響火災(zāi)發(fā)生后滅火效率和減少人員傷亡率的重要因素，主要分為甲板上人員及管理制度。

本文從被動防火能力、主動滅火能力、安全管理水平這三個因素中選取指標(biāo)，建立起一個由3個一級指標(biāo)以及對應(yīng)7 個二級指標(biāo)、26 個三級指標(biāo)組成的大型艦船火災(zāi)風(fēng)險評價指標(biāo)體系。如表1所示。

3 建立基于AHP法的風(fēng)險評價模型及實證分析

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP法）是美國運籌學(xué)家，匹茲堡大學(xué)的A．L．Saaty教授于20世紀(jì)70年代提出的一種定性分析和定量分析相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法。層次分析法利用矩陣運算的科學(xué)方法，對于多個子系統(tǒng)和多因素進(jìn)行綜合評價，將所研究分析的系統(tǒng)風(fēng)險狀況進(jìn)行綜合評價，使主觀判斷變?yōu)榭陀^描述，使得系統(tǒng)復(fù)雜層次指標(biāo)難以定量的問題得到解決，增加了風(fēng)險評價的可靠性和科學(xué)性。針對本文所研究的對象而言，指標(biāo)體系中的許多指標(biāo)難以定量評價，因而層次分析法這一成熟的評價方法可以較為有效地對大型艦船飛行甲板的火災(zāi)風(fēng)險進(jìn)行評價。

3．1 參數(shù)權(quán)重

由于本文中所提及的指標(biāo)很難得到基本的數(shù)據(jù)參數(shù)，因而采用專家打分法進(jìn)行打分。打分主要依據(jù)成熟的Saaty的1～9標(biāo)度法對重要性程度進(jìn)行賦值。由于AHP法的使用較為成熟，本文以滅火能力中的損管隊滅火水平這一二級指標(biāo)為例，以其三級指標(biāo)構(gòu)造比較判斷矩陣。

此判斷矩陣得出W＝（0．106，0．633，0．249）T，λmax＝3．039，CI＝0．0195，RI＝0．58，CR＝0．003＜0．1。通過一致性檢驗。其他各級指標(biāo)的判斷矩陣的構(gòu)造類似因而不一一列舉，通過構(gòu)造的判斷矩陣，得出的各級指標(biāo)的權(quán)重為

WO＝（0．333，0．333，0．333）T；

WA1＝（0．750，0．250）T；

WA2＝（0．500，0．500）T；

WA3＝（0．500，0．500）T；

WB1＝（0．667，0．333）T；

WB2＝（0．500，0．500）T；

WB3＝（0．200，0．120，0．160，0．140，0．180，0．100，0．100）T；

WB4＝（0．406，0．406，0．094，0．094）T；

WB5＝（0．106，0．633，0．249）T；

WB6＝（0．406，0．406，0．094，0．094）T；

WB7＝（0．683，0．199，0．117）T。

以上的各級指標(biāo)的判斷矩陣經(jīng)過一致性檢驗，所有的CI都小于0．1，因而不需要改變參數(shù)。

3．2 評價因素及測度

由于大型艦船的飛行甲板是一個開闊的復(fù)雜系統(tǒng)，因此指標(biāo)復(fù)雜難以定量打分并得以評價是我們在評價中所面臨的重要問題。各級因子由于其自身特性，很難單一地給出評分標(biāo)準(zhǔn)，即評分因素的測度。本文針對所研究的評價所表達(dá)的不同涵義，通過研究所需評價三級之指標(biāo)的屬性特性，進(jìn)行評價指標(biāo)的規(guī)范化處理，并確定其測度。如表2所示。

表2 大型艦船飛行甲板的火災(zāi)風(fēng)險評價因素及分值

續(xù)表1

3．3 合成權(quán)重系數(shù)

本文所建立的三級指標(biāo)，皆為準(zhǔn)則層指標(biāo)。底層因素的合成權(quán)重W，則有三級準(zhǔn)則層指標(biāo)（WX，WY，WZ）得到。底層因素合成權(quán)重系數(shù)的計算公式為

在專家給出底層因子即第三級指標(biāo)的相應(yīng)的評分后，與合成的權(quán)重系數(shù)相乘，并將每項求和，計算可得到火災(zāi)風(fēng)險值R，參照表3，可對照出大型艦船飛行甲板的火災(zāi)風(fēng)險等級，達(dá)到風(fēng)險評價的目的，為火災(zāi)風(fēng)險的控制提供理論依據(jù)。

表3 大型艦船飛行甲板的火災(zāi)風(fēng)險程度

3．4 風(fēng)險評價模型的應(yīng)用

對于大型艦船飛行甲板的火災(zāi)風(fēng)險評價，所遵循的一般步驟，即構(gòu)造判斷矩陣并對其進(jìn)行一致性檢驗，在通過檢驗后，對準(zhǔn)則層的元素進(jìn)行賦值，從而通過計算得出火災(zāi)風(fēng)險的評估值。本文中主要以尼米茲級航母飛行甲板的火災(zāi)風(fēng)險評價為例，通過專家打分，對三級指標(biāo)進(jìn)行賦值，如表4所示。

通過上文所建立的大型艦船飛行甲板的火災(zāi)風(fēng)險評價模型對該大航母的飛行甲板進(jìn)行初步的分析評價研究，通過一系列的計算，研究分析結(jié)果顯示，該航母飛行甲板的火災(zāi)風(fēng)險評估值為5．351，即該航母飛行甲板的火災(zāi)風(fēng)險為中等風(fēng)險，火災(zāi)的風(fēng)險性較大。根據(jù)研究結(jié)果，應(yīng)注意AFFF軟管站和水龍帶接口的設(shè)備配備和定期檢修，從而提高滅火有效性；便攜式AFFF滅火裝置的配備和擺放需要按時檢查，才能保證能夠在有效時間內(nèi)滅火，提高應(yīng)急滅火能力；損管隊人員的滅火聯(lián)動能力需要很大程度的提高，才能從根本上提高滅火效率；提高安全疏散標(biāo)志明晰度，從而提高人員疏散水平；甲板上人員的安全意識需要在平時和演習(xí)訓(xùn)練中共同加強(qiáng)提高，使得人員疏散井然有序，從而減少不必要的人員損傷。

表4 尼米茲級航母飛行甲板的火災(zāi)風(fēng)險影響參數(shù)評分值

4 結(jié)語

本文中，通過對美軍航母的火災(zāi)事故史實的研究，將影響大型艦船飛行甲板火災(zāi)風(fēng)險的各類因子進(jìn)行分類，并運用層次分析法，得出其風(fēng)險參數(shù)的權(quán)重和分值，建立了大型艦船飛行甲板的火災(zāi)風(fēng)險評價模型。在此基礎(chǔ)上，選擇案例，并實現(xiàn)了初步應(yīng)用。

大型艦船飛行甲板的火災(zāi)風(fēng)險評價研究雖然在當(dāng)今較少涉及，其龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)也為風(fēng)險評價帶來了一定的難度。但火災(zāi)不僅是一門較為復(fù)雜廣泛的學(xué)科，同時為大型艦船生命力的整體的維護(hù)和保障帶來了巨大的挑戰(zhàn)。本文希望通過成熟的AHP法建立一個較為可靠的風(fēng)險評價模型，進(jìn)一步地加強(qiáng)對大型艦船飛行甲板的火災(zāi)風(fēng)險控制，為完善大型艦船的安全保障體系作出一定貢獻(xiàn)。

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