基于模糊綜合評價的地鐵站消防安全風(fēng)險評估*

范丹丹 羊海米 張蓓蓓 霍非舟，2

(1.武漢理工大學(xué)安全科學(xué)與應(yīng)急管理學(xué)院 武漢 430070; 2.武漢理工大學(xué)中國應(yīng)急管理研究中心 武漢 430070)

0 引言

隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，軌道交通高速發(fā)展，地鐵迅速成為現(xiàn)代化城市交通的骨干系統(tǒng)之一，地鐵站作為地鐵線路的重要結(jié)點(diǎn)關(guān)乎整個地鐵的安全運(yùn)營。然而地鐵自出現(xiàn)之日起，便難以避免各種事故災(zāi)難的發(fā)生。全球100多年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，火災(zāi)是地鐵事故中發(fā)生頻率最高、事故災(zāi)害最嚴(yán)重的事故類型[1]。俄羅斯有50%的地鐵火災(zāi)是在地下建筑內(nèi)發(fā)生的[2]。而地鐵站多建于地下，空間較為封閉，人員密度高，出入通道狹窄，一旦發(fā)生火災(zāi)將造成無法挽回的損失，因此進(jìn)行地鐵站消防安全風(fēng)險評估研究意義重大。

國外學(xué)者以地鐵站火災(zāi)的人群疏散、火災(zāi)報警系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)等為主要研究內(nèi)容。ROH J S等[3]基于FDS模型對地鐵車站火災(zāi)后的疏散過程進(jìn)行模擬，預(yù)測疏散所需的時間，得到了疏散速度與行人密度的函數(shù)關(guān)系。KADOKURA H等[4]通過對地鐵車站進(jìn)行人群疏散和煙氣運(yùn)動模擬，分析了地鐵車站自動扶梯對乘客疏散能力的影響。RIE D H等[5]運(yùn)用FDS對地鐵車站進(jìn)行仿真模擬,為綜合排煙系統(tǒng)的運(yùn)行尋找最優(yōu)的應(yīng)急方式，對制定地鐵車站消防安全規(guī)劃具有一定的指導(dǎo)意義。我國學(xué)者也開始重視地鐵站的消防安全評估。楊陽等[6]針對地鐵車站火災(zāi)安全評價指標(biāo)的模糊灰色性，提出了基于FPP-Grey的地鐵車站火災(zāi)安全灰色聚類評價模型，但計算復(fù)雜且容易忽視指標(biāo)之間的差異性。馬成正等[7]建立了基于聯(lián)系數(shù)的地鐵車站火災(zāi)風(fēng)險評價模型，但聯(lián)系數(shù)具有模糊性與不確定性，可能會導(dǎo)致評價結(jié)果失真。王建波等[8]提出基于PCA-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的地鐵車站火災(zāi)風(fēng)險評估模型，雖然其結(jié)果比較客觀，但RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法難以避免訓(xùn)練能力與預(yù)測能力存在矛盾、收斂速度慢的弊端。

模糊綜合評價法可以將邊界不清、不易量化的模糊因素運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論加以解析、量化處理[9]，定性分析與定量運(yùn)算相結(jié)合，能夠較好地反映地鐵站火災(zāi)各評價指標(biāo)范疇內(nèi)的模糊性[10],綜合考慮各方面的火災(zāi)影響因素及影響程度，在一定程度上可以減少人的主觀錯誤[11]。基于此，本研究以地鐵站為研究對象，分析我國近年來地鐵站火災(zāi)事故案例，設(shè)計地鐵站消防安全評價指標(biāo)，并根據(jù)層次分析法確定各評價指標(biāo)的權(quán)重，采用模糊綜合評價法進(jìn)行地鐵站的消防安全風(fēng)險評估，將定性的火災(zāi)問題用量級來表示，并以武漢市武昌火車站地鐵站為研究對象開展應(yīng)用研究，根據(jù)評估結(jié)果，提出降低武漢市地鐵站消防安全風(fēng)險的具體措施和建議。

1 地鐵站消防安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系的建立

1.1 地鐵站消防安全風(fēng)險評價指標(biāo)選取

1.1.1 被動防火能力

被動防火能力是針對建筑物的支撐結(jié)構(gòu)功能而言的，體現(xiàn)了地鐵站在火災(zāi)發(fā)生時的結(jié)構(gòu)可靠、安全容納以及應(yīng)對火災(zāi)的功能設(shè)計，是地鐵站火災(zāi)應(yīng)急管理的環(huán)境和物質(zhì)保障，要求建筑物基本的火災(zāi)應(yīng)急管理設(shè)施設(shè)備完善，規(guī)劃合理。陽富強(qiáng)等[12]在構(gòu)建地鐵火災(zāi)風(fēng)險評價指標(biāo)體系時充分考慮了地鐵車站的消防設(shè)備以及周圍環(huán)境等的影響。針對本研究對象，被動防火能力需要評價的部分主要是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、裝修材料火災(zāi)承荷載、建筑耐火等級、電氣防火、防火防煙分區(qū)、疏散通道和安全出口的數(shù)量和寬度。在評價各類指標(biāo)時，需要注重這些設(shè)備的完備性、系統(tǒng)規(guī)劃的統(tǒng)一性、設(shè)備維護(hù)情況以及整體運(yùn)營能力等。

1.1.2 主動防火能力

主動防火能力是地鐵站火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)的核心部分，決定了發(fā)生火災(zāi)時的應(yīng)急響應(yīng)效果，要求配備完善、有效的消防設(shè)施。陳明利等[13]在確定應(yīng)急避難體育館能力評價指標(biāo)體系時將設(shè)備設(shè)施配置定義為應(yīng)急后勤保障設(shè)施、通訊廣播等。針對本研究對象，經(jīng)過分析整理認(rèn)為主動防火能力應(yīng)包括火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、疏散誘導(dǎo)設(shè)備等。在評價該項指標(biāo)時應(yīng)注重對各系統(tǒng)安全性的考察，特別是系統(tǒng)的整合性、設(shè)施的完備性、軟硬件的維護(hù)以及整體運(yùn)行能力等。

1.1.3 消防安全管理

消防安全管理是影響地鐵站消防安全風(fēng)險的關(guān)鍵因素，要實現(xiàn)消防安全的基本需求就必須依靠完整而強(qiáng)化的管理系統(tǒng)。段美棟[14]認(rèn)為地鐵火災(zāi)安全管理的重要手段應(yīng)包括對地鐵內(nèi)部人員進(jìn)行安全培訓(xùn)教育和消防演練，定期進(jìn)行消防隱患檢查整治和編制合理可行的火災(zāi)應(yīng)急救援預(yù)案等。消防安全管理是風(fēng)險評估指標(biāo)中不可或缺的一部分，經(jīng)過分析后認(rèn)為消防安全管理應(yīng)包含應(yīng)急演練、消防安全教育、火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案、設(shè)備日常管理與維護(hù)、消防安全責(zé)任制、人員消防安全能力等因子。

1.1.4 乘客安全行為

乘客安全行為是地鐵站消防安全評價不可忽視的重要因素，地鐵作為城市公共交通的重要組成部分，每天搭載的乘客超過百萬，地鐵站的消防安全離不開乘客的影響。段美棟[14]在構(gòu)建指標(biāo)體系時認(rèn)為乘客防火安全意識與乘客應(yīng)急自救能力是影響地鐵車站火災(zāi)的人員因素。朱安駒[15]發(fā)現(xiàn)人的因素是地鐵站火災(zāi)事故發(fā)生的最主要因素，乘客攜帶易燃易爆、有毒危險物品大大增加了地鐵站的消防隱患。地鐵站相對密封、人員密集，乘客面對火災(zāi)極易造成恐慌，失去避難逃生能力，造成人員的大量傷亡，因此人員的應(yīng)急自救能力尤為重要[16]。考慮乘客攜帶易燃易爆危險品、人為縱火、靜電起火、乘客安全意識、乘客安全能力作為乘客安全行為的二級指標(biāo)。

1.2 地鐵站消防安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系

分析地鐵站火災(zāi)的特點(diǎn)以及影響消防安全的諸多因素,采用文獻(xiàn)研究法對其他學(xué)者的指標(biāo)設(shè)置進(jìn)行分類整理，列出一級指標(biāo)以及相對應(yīng)的二級指標(biāo)。將得到的評價指標(biāo)向?qū)＜疫M(jìn)行咨詢，根據(jù)專家意見提煉整理，最終得到地鐵站消防安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系，如圖1所示。

2 模糊綜合評價模型

模糊綜合評價法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評價方法，該方法應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理，將一些邊界不清、不易定量的因素定量化，從多個因素對被評價事物隸屬等級狀況進(jìn)行綜合評價[17]。該方法作為地鐵站消防安全風(fēng)險的評價方法，能夠較為直觀的反映各種因素在風(fēng)險評價中的作用，借此提高對復(fù)雜情況的判斷決策能力。根據(jù)相關(guān)研究文獻(xiàn)中評定安全等級的選擇規(guī)律以及地鐵車站評價現(xiàn)實狀況，結(jié)合相關(guān)專家咨詢意見最終確定地鐵站消防安全評定等級，見表 1。

圖1 地鐵站消防安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系

表1 地鐵站消防安全評定等級

本文選擇層次分析法作為地鐵站消防安全風(fēng)險評價體系指標(biāo)權(quán)重的確定方法，邀請6名在安全、消防、風(fēng)險評估方面有豐富經(jīng)驗的專家以及4名地鐵站工作人員憑借相關(guān)經(jīng)驗與專業(yè)能力對各指標(biāo)進(jìn)行比較，確定其相對重要程度，按照1～9標(biāo)度給出評分，最終得到判斷矩陣，并借助yaanp軟件進(jìn)行計算得到各級指標(biāo)的權(quán)重，見表2。

表2 地鐵站消防安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系

3 地鐵站消防安全風(fēng)險實例分析

3.1 地鐵站概況

武昌火車站地鐵站是武漢“三站一場”(3個火車站，1個高鐵站)首個換乘站，其中軌道交通4號線武昌火車站地鐵站位于武昌火車站的北側(cè)，緊鄰武昌火車站西廣場。地鐵站以西是電車場，以東是公交樞紐車場，日均客流量大。地鐵站包括地下兩層，地下一層為站廳層，地下二層為島式站臺，總建筑面積為4 131.556 m2。

3.2 評價過程

根據(jù)10位專家和工作人員的打分情況，計算得出被動防火能力的模糊評價矩陣R1，主動防火能力的模糊評價矩陣R2，消防安全管理的模糊評價矩陣R3，乘客安全行為的模糊評價矩陣R4，分別如下：

由表1可知各二級指標(biāo)對其一級指標(biāo)的權(quán)重集分別為：

A1={0.286 1，0.083 1，0.074 0，0.083 8，0.150 4，0.240 9，0.081 7}

A2={0.227 4，0.133 9，0.300 6，0.133 9，0.070 3，0.133 9}

A3={0.040 9，0.242 4，0.137 5，0.249 9，0.249 9，0.079 4}

A4={0.157 2，0.119 2，0.078 6，0.401 0，0.244 0}

由模糊變換公式B=A·R計算得出各一級指標(biāo)的模糊綜合評價行向量分別為：

B1=A1·R1={0.277 8，0.582 0，0.140 2，0，0}

B2=A2·R2={0.551 1，0.335 3，0.113 7，0，0}

B3=A3·R3={0，0.293 8，0.593 4，0.112 8，0}

B4=A4·R4={0.221 1，0.133 9，0.306 8，0.338 2，0}

根據(jù)R=(B1，B2，B3，B4)T得到總的模糊評價矩陣為：

由表1可知一級指標(biāo)的權(quán)重為A={0.295 8，0.224 7，0.378 0，0.101 5}，同理按公式B=A·R計算出總的模糊綜合評價向量為：

B=A·R={0.228 4，0.372 1，0.322 5，0.077 0，0}

3.3 結(jié)果分析及對策

根據(jù)最大隸屬度原則，武昌火車站地鐵站的消防安全風(fēng)險等級為比較安全。被動防火能力處于比較安全的等級，主動防火能力處于非常安全的等級，說明該地鐵站在消防設(shè)施與建筑防火兩方面達(dá)到了比較好的水平。但是在消防安全管理與乘客安全行為兩方面還存在以下一些問題，需要地鐵站加以改善。

(1)消防安全教育不到位，員工消防安全能力不足。通過與地鐵站人員的溝通發(fā)現(xiàn)，地鐵站雖然會不定期地進(jìn)行應(yīng)急演練，但并沒有重視消防安全教育，通常只是在應(yīng)急演練結(jié)束后順便給員工科普一些消防安全知識，而且對于員工的消防知識與消防技能的掌握沒有相應(yīng)的考核制度。因此，地鐵站要重視消防安全教育，把安全教育與消防技能的培訓(xùn)落到實處，提升員工的消防應(yīng)急能力。

(2)消防安全責(zé)任制落實不到位。該地鐵站雖然建立了消防安全責(zé)任制，但并沒有將消防任務(wù)落實到個人。地鐵站要完善地鐵站消防安全管理體制，把消防安全責(zé)任嚴(yán)格落實到個人，明確各個崗位的安全職責(zé)，設(shè)定各項消防工作的負(fù)責(zé)人，定期組織匯報地鐵站的消防安全狀態(tài)及消防安全工作的落實情況。

(3)乘客消防安全意識薄弱。通過與乘客的溝通發(fā)現(xiàn)，很多乘客并不清楚哪些物品屬于乘坐地鐵時禁止攜帶的違禁品，也不了解如何使用滅火器，乘客的消防安全意識薄弱。因此，地鐵站工作人員要配合政府有關(guān)部門定期向乘客宣傳消防知識，同時也要嚴(yán)格執(zhí)行對乘客的安全檢查，實時監(jiān)控乘客的動向，降低由于乘客不安全行為而導(dǎo)致火災(zāi)的風(fēng)險。

4 結(jié)論

(1)為了降低地鐵站的火災(zāi)發(fā)生率，對地鐵站消防安全風(fēng)險進(jìn)行評價，從主動防火能力、被動防火能力、消防安全管理、乘客安全行為4個維度出發(fā)，針對性地提出地鐵站消防安全風(fēng)險評價體系。

(2)采用模糊綜合評價法對武漢市武昌火車站地鐵站消防安全風(fēng)險進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該地鐵站整體處于比較安全的等級，但在消防安全教育、消防安全責(zé)任制的落實以及乘客的消防安全意識等方面存在問題并提出改善意見。驗證了地鐵站消防安全評價模型的有效性、可行性，為將來地鐵站的防火設(shè)計以及消防安全管理提供參考。