城市轨道交通消防安全预警系统综合评价

田勇 章健 朱曙微

摘要：对火灾燃烧特性的分析表明，为有效减少火灾发生概率，需在火灾发生前期和初期进行精确探测，因此，研究消防安全预警技术具有重大现实意义。本文在分析城市轨道交通系统火灾特点的基础上，概述城市轨道交通消防安全预警系统，通过对各个探测系统的深入分析和综合考量，建立一种轨道交通消防安全预警系统的评价模型。

关键词：轨道交通;火灾预警系统;综合评价

我国社会经济的飞速发展给城市交通带来巨大挑战，以城市轨道交通为骨干的公共交通是解决城市交通难题、促进经济发展的重要手段。但现阶段城市轨道交通火灾控制和救援情况复杂，具有如下特点：

产生火灾的因素多且不可控。潜在诱发因素既有设备因素，也有人为因素;不易从安全教育角度做到完全预防。

空间狭小，人员疏散难度大。城市轨道交通隧道狭长，出入口少。发生火灾时，热量和烟雾无法迅速排散，内部空间温度上升很快，有害气体浓度迅速升高，能见度降低，人员疏散途径少，逃生距离长，安全撤离时间短。

消防救援难度大，火灾损失影响坏。起火点定位困难，灭火线路少;且由于城市轨道交通的大容量属性，火灾造成较大人员伤亡，对家庭和社会产生恶劣影响。

因此，寻找一种最适合城市轨道交通的消防安全预警系统，减少城市轨道交通火灾的发生概率，从而降低火灾造成的人员伤亡和财产损失具有十分重大的现实意义。

一、轨道交通消防安全预警系统

（一）火灾自动报警系统

火灾预防是地铁防灾的重点，为了保证地铁的正常运行和人员的人身安全，地铁系统标配火灾监测及自动报警系统（Fire Alarm System，FAS），FAS与地铁消防系统共同来保证城市轨道交通的火灾安全。

（二）消防預警系统

预警的英文是Early-Warning，即早期警报，要求在火灾发生之前或者火灾的初期就应检测到并发出警告信息，报警（Alarm）是在火灾发生之后，对险情进行报警并联动后续救援系统。所以人为地将整个火灾发生的过程按照时间先后分成两个部分，将火灾发生之前及火灾初期产生烟雾这个阶段定义为消防预警系统所要研究的时间段，将这之后火灾发生的阶段定义为消防报警系统所要研究的时间段，如图1所示：

消防预警系统，就是通过各种火灾探测器的精确检测，在火灾发生的前期和初期就能探测到火灾险情，将险情信息传到消防控制室显示并报警，将火灾扼杀在苗头阶段，避免火灾的发生。这是解决火灾隐患最有效和最根本措施。

二、轨道交通消防安全预警系统综合评价

轨道交通消防安全预警系统可靠性如何？所起作用的大小是怎样的？这就涉及预警系统的评价问题。轨道交通消防安全预警系统的评价，不能单考虑某个因素的影响，要全面考虑各个因素，然后给出其综合的评价结果。

选择合适的综合评价方法是评价结果是否有效的关键。下面对轨道交通消防安全预警系统的模糊评价法进行研究，并给出了评价的理论模型与应用。

（一）模糊综合评价的基本原理

模糊综合评价是根据给定的评价标准和具体的评价值经过模糊变换后，对事物作出评价的一种方法。多层次模糊综合评价就是先把要评价某一事物的多种因素，按照其属性分为若干类大因素，然后对每一类大因素进行初级的评价，最后对初级评价的结果，进行较高一级的综合评价。

（二）预警系统模糊综合评价

在城市消防领域，危险和安全之间没有严格的界限，不确定因素很多，消防安全的好坏也是一个模糊概念，对于城市消防多指标的多级综合评价可用多层次模糊综合评价的方法来处理。多层次模糊综合评价的方法流程如图2所示：

1.综合评价因素体系

建立合理的评价因素体系是评价模型建立的基础，对城市轨道交通消防安全预警系统的评价，应该从以下方面考虑：预警设备、管理方法、工作人员、地铁环境。如图3所示：

则评价因素C的构成为：

第一层因素：       C={C1， C2， C3， C4 }

第二层因素：       C1 = { C11， C12， C13… }

C2 = { C21， C22， C23… }

C3 = { C31， C32， C33… }

C4 = { C41， C42， C43… }

如果再细致划分，还可分出第三级影响因素，这里不作赘述。

2.评价指标等级

首先，对轨道交通消防安全预警系统安全等级作出事先规定，在某些等级下，系统是安全的，而在另一些等级下，系统出现了问题，需要我们注意。所以，人为的，将模糊综合评价中的评价等级设为5级，分别是：安全，比较安全，一般，轻度危机，危机。相应的，该评价指标为：

V={ Vk }={ V1， V2， V3， V4， V5}

= { 安全，比较安全，一般，轻度危机，危机 }           （3-1）

显然，通过模糊评价得出该系统在安全等级上所得的分数，就可以根据事先设定的评价指标等级体系，确定系统的状态是否满足安全要求。

3.单因素模糊评判矩阵

对整个轨道交通消防安全预警的综合评价，最重要的是知道每个影响因素的状态，对每个影响因素的评价，可以通过专家评价法进行分析，一组评测人员对某个影响因素Cij属于哪个评价指标等级进行评价统计，统计其属于Vk（k=1，2，3，4，5）等级的人数，则rijk是一种隶属度，表示全体评判者认为因素Cij 属于Vk评判等级的程度，即：

（3-2）

则可以得出单因素模糊评价矩阵Ri：

i=（1，2，3，4），j=（1，2，3…）      （3-3）

4.评价因素的权重

影响轨道交通消防安全预警系统可靠性的各个因素，由于它们各自的重要性在实际情况下会不同，单个因素对整个系统的影响不同，要求知道每个因素的影响占全部影响的权重。

通过让专家比较两两指标的重要性并构建模糊一致判断矩阵，再通过求解权重方程组得到权重值。

影响因素i和影响因素j比较，比较的结果bij采用1～9比率标度，其各数值对应的结果如下表1所示：

表1   因素两两比较取值

则可以构造权重判断矩阵B：

（3-4）

根据求解特征值和特征方程的公式

BX=λX                                                   （3-5）

可得到權重判断矩阵B的最大特征值λmax和该特征值所对应的特征向量A：

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

则特征向量A中的值就对应表示各评价因素的重要性，对其进行归一化处理，就可以得到各因素的重要性权重。

5.模糊综合评价

前面我们已经知道了影响轨道交通消防安全预警系统安全的各因素的单因素模糊评价集R和其在整个影响中的权重集A，则我们可以通过分层逐一考虑，然后对整个系统进行综合评价。

第一层影响因素Ci通过第二层因素Cij综合评价进行，其评价Pi：

（3-7）

可得到第一层影响因素的模糊综合评价

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

进而整个系统的模糊综合评价

P = A·P’= [a1，a2，a3，a4]·[P1，P2，P3，P4]T

= [a1，a2，a3，a4]                  = [P1， P2， P3， P4， P5]  （3-9）

则P中的值P1， P2， P3， P4， P5所对应的即是评价指标等级V中各个等级V1， V2， V3， V4， V5所得的相应分数或者比重。这样，我们就能知道轨道交通消防安全预警系统的安全等级，即P1， P2， P3， P4， P5中最大的一个值所对应的安全指标等级，给出系统的综合评价。

三、结语

本文参考业界应用广泛的多层次模糊评价法，研究轨道交通消防安全预警系统的模糊综合评价模型，对轨道交通消防安全预警系统的安全性进行了定量分析，对所设计的预警系统是否满足要求有很大的参考和评判价值。

参考文献：

杨海波.城市轨道交通火灾报警系统研究[D].西南交通大学，2007.

南京消防士官学校.地铁消防安全措施模糊评价[J].消防科学与技术，2005.

张吉军.模糊层次分析法（FAHP）[J].模糊系统与数学，2000，14（2）：80-88.

杨艺，青宏虹，何光辉.城市消防预警系统的模糊综合评价方法研究[J].计算机科学，2005.

作者简介：

田勇（1963.11—）男，大学本科，工程师，研究方向：轨道交通工程。