地鐵火災風險評價指標體系研究

聶傳婷 池秀文 謝 宇

(1.武漢理工大學安全科學與應急管理學院,430070,武漢; 2.武漢理工大學資源與環境工程學院,430070,武漢∥第一作者,碩士研究生)

地鐵車站空間封閉狹小、客流密集,一旦發生火災,若消防力量無法及時介入,將給站內人群疏散帶來巨大壓力。為此,全面考慮地鐵火災事故的成因,探尋其發展規律,對提高地鐵車站的管理效率意義重大。

學者們對地鐵火災事故做了大量調查分析工作。文獻[1]統計了國內外典型的地鐵火災事故,對火災原因和發展規律進行了分析梳理,找出地鐵車站常見安全隱患并提出了科學的預防建議。在地鐵火災風險分析方面,研究方法綜合化的趨勢日益明顯。文獻[2]從多方面分析了地鐵火災的成因和危害,以西安地鐵為例,用模糊綜合評判法計算結果和Pathfinder軟件模擬結果相比較的方法,實現了地鐵車站火災狀況預測和風險評估。文獻[3]將評價指標體系按照因果關系轉化為貝葉斯網絡結構。文獻[4]基于可拓理論,構建了密集人群下地鐵火災的多因素評價體系,基于Matlab軟件進行風險評價,并對其中的危險因素給予了詳細建議。

綜上,業界對地鐵火災安全評價指標的構建已作了大量研究,但這些評價指標均未充分利用以往的歷史案例信息,缺乏經驗和知識的有效積累。為彌補這方面的不足,本文通過文獻收集、互聯網檢索和數據庫查詢等途徑,以1969年11月—2021年1月的78起地鐵火災案例為研究對象,首先深入分析了地鐵火災案例的事故類型、風險因素、時間及空間分布規律,然后用魚骨圖展示地鐵火災的致因風險因素,建立一套地鐵火災風險評價指標體系。最后基于概率分析法量化評價該體系的指標權重,使結論更具客觀性和實用性。

1 火災事故案例調查及分析

案例分析法將理論和實踐相結合,通過對相關行業內的典型事件和案例進行深入分析及總結,能啟發對問題的研究與思考,進而有效挖掘案例價值,使結論更具針對性、普遍性[5]。本文采用國內外文獻調研、歷史新聞事故檢索、互聯網數據庫查閱這3種方法獲取了地鐵火災事故的基礎數據,運用案例分析法分析總結出地鐵車站火災事故的致因及發展規律。

1.1 地鐵車站火災案例統計

本文收集了1969—2021年國內外地鐵線路發生的78起火災案例,并選取了其中具有代表性的10起案例,這10起火災事件的發生時間、地點、起火原因、起火位置及火災后果等基礎信息如表1所示。

表1 10起地鐵火災事故案例的基礎信息

1.2 地鐵火災事故案例分析

1.2.1 地鐵火災事故的空間分布

在78起火災事故中,除了3起事故起火位置不詳外,其余75起均發生在地鐵車站的站臺及站廳、出入口和扶梯及鄰近建筑等位置,以及區間隧道、車站或區間內的列車、車站附近的變電所等場所。其起火位置占比統計結果如圖1所示。

圖1 地鐵火災事故案例著火點的空間位置占比統計

由圖1可知:起火位置在列車上的事件有42起,占比高達54%。其原因主要包括:某些較舊地鐵列車的內部裝飾和座椅設備未采用防火材料;乘客非法攜帶易燃、易爆物品進入車廂;車廂內設備老化引發電線故障,導致列車客室起火。

隧道、站臺及站廳是排名并列第二的火災高發位置,占比均為13%。這是由于在隧道內開展消防救援工作的難度非常大,因此對區間隧道火災應急預案的制定提出了更高要求。車站因電氣設施眾多,且存在危險品被帶入的可能性,因此也是火災的高發區域。此外,地鐵車站部分“死角”區域的火災防范也不容忽視。

1.2.2 地鐵火災事故的時間分布

參照我國2015年印發的《國家城市軌道交通運營突發事件應急預案》,對地鐵車站火災事故進行分級,以直觀、清晰地判斷火災事故后果的嚴重性,如表2所示。

表2 地鐵火災事故等級

表2中,地鐵特別重大火災(Ⅲ級)和重大火災(Ⅳ級)事故往往會引發悲劇。例如,2003年2月18日韓國大邱市的地鐵火災事故導致198人死亡、146人受傷、298人失蹤。該線路單節車廂的造價以人民幣610萬元計算,1列6節編組列車燒毀損失約合人民幣3 660萬元。此外,該火災還造成了受害者身心不適,引發了社會輿論和不良影響。因此,有必要對Ⅲ級和Ⅳ級的20例地鐵火災事故進行深入探討,得到進一步的分析結果如圖2所示。

圖2 地鐵重大火災和地鐵特別重大火災事故的發生數及占比

在早期建成的列車中,由于設備老化和安全投入(人力、物力、財力等)不足[6],因設備過熱和其他故障引發的火災事故時有發生,因此,在Ⅲ級和Ⅳ級的20例地鐵火災事故中,2000年以前發生的事故占比高達85.7%。2000年之后,隨著車輛及設施設備的工藝設計水平大幅提升[7],Ⅲ級和Ⅳ級地鐵火災事故的發生頻率明顯降低。

2 事故致因風險因素魚骨圖

分析事故的發生原因,將各種原因進行整理歸納后用簡單的文字和箭頭表示出來,即可得到風險因素魚骨圖。本文以歷史案例為依據,結合我國地鐵現行的相關安全標準,將事故致因歸納為8個方面,在此基礎上找出存在地鐵火災風險的21個關鍵因素,繪制出地鐵火災事故致因風險因素魚骨圖,如圖3所示。

圖3 地鐵火災事故致因風險因素魚骨圖

3 地鐵火災風險評價指標體系及指標權重

3.1 地鐵火災風險評價指標體系的建立

為了全面客觀地評價可能引發地鐵火災風險的指標,必須確定一套科學、合理的評價指標體系。本文通過對78起案例致因關鍵詞的提取和頻次統計,結合圖3的魚骨圖,構建了地鐵火災風險評價指標體系,如圖4所示。該體系包含了4個層級,自上而下依次為:總目標層(地鐵火災風險)、一級指標層(含2項指標)、二級指標層(含8項指標)和三級指標層(含21項指標)。一級評價層2項指標分別表示為P、Q;二級指標層8項指標分別為A—H;三級指標21項指標依次為A1—A3、B1—B2、C1—C3、D1—D3、E1—E2、F1—F3、G1—G2、H1—H3。

圖4 地鐵火災風險評價指標體系

3.2 地鐵火災風險評價指標體系各指標權重值的確定

權重系數代表影響因素的頻率和重要程度。設i(i=1,2,3)代表評價指標的級別,如i=1為一級指標;j代表各級別對應的評價指標;fi,j為i級的評價指標j出現的頻次。

設n為各項三級指標的頻次,ωi,j為地鐵火災事故的權重系數,具體計算式如下:

ωi,j=fi,j/n

(1)

例如,三級指標A1的出現頻次為3次,21項三級評價指標的累計頻次n=108,由式(1)可得A1的權重系數為0.028,其他三級指標權重值的求解類同。各二級評價指標的權重由對應的三級指標權重求和得到,如A1的權重系數為0.028,A2的權重系數為0.037,A3的權重系數為0.102,則二級指標A的權重系數0.167,其余二級指標權重值的求解類同。同理,由二級指標相加可求出相應的一級評價指標的權重值。最終得到地鐵火災風險評價指標體系中各指標的權重值,如表3所示。

表3 地鐵火災風險評價指標體系各指標的權重值

由表3可知:地鐵火災風險評價指標體系的二級指標中,權重值最高的指標為安全管理C,其次是電氣系統D及乘客行為A,這3項二級指標的合計權重值高達59.3%。其余二級指標的風險影響較低。

4 實例應用

4.1 阿塞拜疆巴庫某地鐵車站火災概況

1995年10月28號晚,阿塞拜疆首都巴庫市某地鐵車站因電客車電路故障引發車廂內部著火。事發后,經驗不足的司機將列車停在隧道內,車廂燃燒產生了大量的煙霧和有毒氣體,導致558人死亡、269人受傷。

4.2 案例原因分析

從主觀、客觀兩個角度分析該火災事故的原因,繪制得到該事故致因風險因素魚骨圖,如圖5所示。

圖5 1995年巴庫某地鐵站火災事故致因風險魚骨圖

由圖5可知,本次事件應在以下2個方面提高地鐵火災風險防范水平:

1) 應制定完善的應急預案,提高火災應急處置能力。開展消防應急演練是應對地鐵火災事件的有效手段,不僅能提高職工的應急搶險技能,還能加強車站全體人員的安全意識和自救能力,保障生命安全。

2) 應健全安全責任制,強化地鐵安全管理。做好車站各區域人、物和列車內外各部位安全隱患排查工作,明確工作標準,落實工作責任,建立安全管控的分級監督機制,努力營造一個安全、穩定、可控的良好乘車環境。

5 結語

本文采用案例分析法,從時間和空間兩個角度,深入分析了地鐵火災事故的原因。相比于地鐵車站的站臺、站廳和軌道區間等區域,在列車上發生火災的概率最大,其事故損失也最大。對地鐵火災風險評價指標體系的權重進行量化后,發現安全管理、電氣系統和乘客行為在二級指標中的權重值排名前三。應重點關注這三部分指標,依靠更先進、更完善的技術提升火災風險防范水平。此外,還應健全地鐵的安全管理機制,加強站內人、物和環境狀況監管體系的建設。本文的創新點在于用事故致因統計頻率來量化地鐵火災風險評價指標體系中各指標的權重,這能避免采用模糊綜合評價等常用方法時存在信息丟失和不全面的可能性,克服了基于專家打分法所得的指標權重不夠客觀的問題。