基于FTA的渔船火灾事故风险分析

杨文博，任玉清

(大连海洋大学航海与船舶工程学院，辽宁 大连，116023)

海洋捕捞业是国民经济不可或缺的重要组成部分，又是最危险的行业之一，居高不下的渔船事故率、财产损失率和人员伤亡率，极大地限制了海洋渔业的健康、持续发展。为减少渔船事故的发生，进一步加强渔船水上安全管理，中国渔业主管部门高度重视渔船安全生产监管，并且提出了建设“平安渔业”工作任务[1]。

目前，船舶风险评估研究领域中，搁浅、碰撞等船舶交通事故[2]受到较多关注，而对于船舶火灾的研究关注较少。涉及渔船的火灾风险评估以及渔船火灾的防控研究更是少之又少。据中国渔业互保协会(China Fishery Mutual Insurance Association，CFMI)统计，1994—2015年，承保的渔船共发生火灾2 329艘(次)；其中，造成渔船全损事故有268艘(次)，渔船部分损失的有2 061艘(次)[3]。

渔船火灾事故经常造成渔船重大经济损失，甚至人身安全、渔船报废，严重威胁渔船安全生产。为此，开展渔船的火灾分析研究意义重大。事故树分析法作为一种比较成熟的系统安全分析与评价方法，在事故重大危险源的识别与评估过程中发挥了积极作用[4-6]。本研究将事故树分析方法引入渔船火灾事故研究领域，对导致渔船火灾事故的各种因素及逻辑关系作出全面阐述,并根据火灾事故的发生、发展过程,探究行之有效的预防措施。

1 事故树分析法简介

事故树是指从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树[7-8]。其遵循“从结果分析原因”的逻辑分析原则，相关事件(节点)之间用逻辑门连接。利用事故树对事故进行预测的方法称为事故树分析,被用于分析的事故树也叫事故树图。事故树分析法(fault tree analysis, FTA)是安全系统工程中进行系统安全分析的核心,也是系统安全评价的基础。

2 渔船火灾事故及其影响因素[9-10]

2.1 渔船火灾事故特点

渔船作为一种重要的渔业生产工具，其发生的火灾与陆上不同，主要有以下特点：(1)蔓延速度快。渔船结构的防火等级不高，选取的防火材料参差不齐，一旦发生火灾，其蔓延速度迅速而猛烈。短时间的温度升高造成渔船的设备损坏，进而造成火灾的连锁反应。(2)扑灭难度大。海上航行中的渔船一旦发生火灾很难扑灭，一方面是由于捕捞海域中同行船舶很难在风浪中靠近无法提供有效救援。另一方面由于船体空间小，走廊等通道较窄，不利于消防人员扑救，且渔船群体停靠现象较为普遍，如果出现火灾过火面积较大，消防人员很难在陌生的环境内快速扑救。(3)经济损失大。一是火灾对渔船自身的损失极大，尤其是木质渔船；二是渔船上装备的各种设备、网具及渔获物等较多，发生火灾后很难进行全面有效的抢救，进而造成更大损失。(4)伤亡大。渔船内可燃物较多，发生火灾后燃烧极快，导致船舱内迅速高温，甚至引起爆炸。同时，船舱内部空间较小且内部结构较为复杂，发生火灾后不易逃出。(5)次生危害。海上发生火灾、爆炸后，油、燃烧物质等污染物流入水中，引起水体污染。海上的漂浮物也会对过往船只构成安全隐患。

2.2 渔船火灾事故的影响因素

渔船火灾较为特殊，通常认为影响渔船火灾事故的主要因素包括客观因素和人为因素两个方面。

2.2.1 客观因素

(1) 本身物质因素。渔船的柴油机排气管道、过热蒸汽管道等热表面都用隔热材料包扎予以保护，但是由于某些特殊原因，例如更换、维修等，需将隔热材料卸下，此时一旦遇上溢油、漏油等情况，极易引起火灾。

(2) 输油管破裂或渗漏。有的船舶船龄较大，管道发生老化或者生锈现象，这样的渔船极易发生漏油，油滴溅到高温设备上易引起火灾事故，这种情况在渔船机舱内更容易发生。中国渔业互保协会在1994—2015年承保的渔船统计情况表明，由于机舱失火所导致的火灾事故422艘(次)，占全部火灾事故的18.12%[3]。

(3)机械设备故障或者缺陷。渔船内部空间小且复杂，长期的海上捕捞作业以及潮热的天气极易导致设备受潮、故障，检修不及时或者检修不注意，可导致机械设备过热自燃，极易引起火灾事故。

(4)电气设备。渔船在短时间内的高强度捕捞极易导致船舶电气设备超负荷运行，再加上线路老化、短路，更易发生火灾。据中国渔业互保协会统计，1994—2015年期间，由于电气设备起火(包括线路)所导致的火灾事故为1 011艘(次)，占全部火灾事故的43.41%[3]。

(5)船舱易燃物。渔船的船舱内会有很多备用网具、杂物及其他易燃物存在，由于没有及时清理堆放在角落。容易出现由于明火作业或者吸烟飘落的火星造成引燃以及起火后蔓延，引起更大的连锁火灾。

(6)厨房因素。据统计[3]，在1994—2015年中国渔业互保协会承保的渔船当中，由生活用火所导致的火灾事故为211艘(次)。渔船厨房多采用液化气为燃料，液化气存储条件较为严格，而渔船厨房条件有限，厨房引起的火灾、甚至爆炸，极易蔓延到渔船各处甚至导致沉船。

(7)意外因素。渔船作业以及靠泊中会不可避免的发生一些非人为的不可抗力事件。比如雷击造成的火灾以及执法部门无法查明准确的火灾原因的事故。

2.2.2 人为因素

(1)明火或暗火引起。船员在船舱内吸烟，不注意掐灭烟头；船员维修船体设备时擦出的火花；电焊设备在操作时飘落的火星，这些都极易导致火灾事故的发生。在中国渔业互保协会承保的渔船当中，由于修理用火所导致的火灾事故占全部火灾事故的10.05%。

(2)渔船装卸油操作不当。船舶对于船体内装卸货油以及自身用油有着严格的装卸标准和要求，专人专责，一旦疏忽，极易引起火灾。

(3)船员疏忽大意。由于渔船自身运作的特殊性，船舱内的用油设备较多，一旦船员疏忽大意没有及时发现设备泄漏，极易造成大面积火灾甚至爆炸。据统计，1994—2015年间，由于油管泄漏所导致的火灾事故共有43艘(次)[2]。

(4)船员的心理健康状况。船员长期在船上生活，工作相对固定化，当遇到火灾发生初期时，不良的心理问题可造成人员思维迟钝、行动缓慢、配合不协调或直接逃走等严重问题，造成火灾进一步蔓延。

(5)船员的消防意识不强。船员采取的灭火措施不够科学正确，可造成更大的火灾事故甚至爆炸，所产生的流火也会造成更大面积的燃烧。

3 事故树分析法在渔船火灾事故分析中的应用

以“浙普渔运***”号渔船火灾事故为例，运用事故树分析方法研究渔船火灾事故。“浙普渔运***”号渔船于12月27日10∶30时左右在122°45′E，30°01′N海域突发火灾事故，通过对事故船上当事船长、大副、轮机长及救助船船长等船员的笔录调查，得知事故经过为：“浙普渔运***”号渔船回港航行途径122°45′E，30°01′N海域时，厨房发生火灾事故，因当时海面风浪较大，火势迅速蔓延，由于船上缺少大型灭火器材，在用完灭火器后仍无法将大火扑灭，为保证全体船员的生命安全，船长下令放弃施救，全体船员转移至船首，等待附近渔船救助[11]。此外，机舱火灾也是渔船火灾事故频发的场所，而且造成的后果也颇为严重。2015年12月27日傍晚5～6时左右，辽Z渔650**船从山东石岛出海作业，于12月28日9时30分许，因不明原因机舱起火，发现后开始施救，用灭火器和水灭火，船上8人施救3个小时左右无果，该船沉没，幸好被闻讯赶来的鲁R渔运501**及时将船上8人救走。

3.1 渔船火灾事故树编制

选取“渔船火灾”为顶事件，建立渔船火灾事故树。本研究只考虑渔船在机舱、厨房以及船员休息处所常见的火灾，且假设为正常的通风条件。根据事故树分析程序，分析引起顶事件发生的直接的、必要和充分的原因，将渔船作业时发生的火灾事故归结为发生火情和初期扑灭无效两个原因，考虑渔船本身存在的不安全因素，经过分析引起火灾的各原因之间的逻辑关系，构建出渔船火灾事故树如图1所示。“T”为顶事件、“M1-M7”为中间事件、“X1-X19”为底事件。该事故树共包括19个不同的底事件，各符号所代表的事件如表1所示。

3.2 事故树的定性分析

由于该事故树中“或门”明显多于“与门”，则其最小径集的数量少，所以定性分析从最小径集入手可使分析过程得以简化。

3.2.1 最小径集的求取

由于最小径集与割集的对偶性，事故树的对偶树(亦称成功树)的最小割集，就是原事故树的最小径集。将事故树的“与门”与“或门”相互转换，并把全部事件的发生变成不发生，就是在所有事件上都加“' ”，使之变成事件求补的形式。经过这样变换后可以得到原事故树的成功树。最小割集(径集)的求取方法通常有行列法、结构法和布尔代数法3种。本研究采用布尔代数法，求取最小径集如下：

表1 渔船火灾事故树各符号所代表的事件含义Tab.1 Symbols and meanings of fault tree on fishing vessel fire accident

T′=A′+B′=
(M′1+M′2)+M′3M′4=(M′5M′6+X′8X′9X′10)+
(M′7+X′11)X′15X′16X′17X′18X′19=
((X′1X′2X′3X′4)(X′5X′6X′7)+X′8X′9X′10+
(X′12X′13X′14+X′11)X′15X′16X′17X′18X′19=
X′1X′2X′3X′4X′5X′6X′7+X′8X′9X′10+X′12X′13
X′14X′15X′16X′17X′18X′19+X′11X′15X′16X′17X′18X′19

式(1)

式(1)得到原事故树的四个最小径集如下：

P1={X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7}， P2={X8,X9,X10}，

P3={X12，X13，X14，X15，X16,X17，X18，X19，}， P4={X11，X15，X16，X17，X18，X19}

3.2.2 结构重要度分析

对事故树进行结构重要度分析，就是从事故树结构入手分析各基本事件相对于顶上事件的重要程度。本研究采用下式计算：

式(2)

式中：k——最小割集(或径集)的总数；kj——第j个最小割集(或径集)；nj——第kj个最小割集(或径集)的基本事件数。

由式(2)可得基本事件X1的结构重要度系数为：

同理可得：

式(3)

为此，得到各基本事件的结构重要度排序如下：

Iφ(8)=Iφ(9)=Iφ(10)>Iφ(15)=Iφ(16)=Iφ(17)=
Iφ(18)=Iφ(19)>Iφ(11)>Iφ(1)=Iφ(2)=Iφ(3)=
Iφ(4)=Iφ(5)=Iφ(6)=Iφ(7)>Iφ(12)=Iφ(13)=Iφ(14)

式(4)

根据基本事件的结构重要度排序可知，渔船的火灾与渔船上有可燃物密不可分。除了火灾初期直接燃烧的油污、燃气、燃油及船员的生活用品外，还包括火情扩大后燃烧的木质材料、渔网和渔具。渔船的火灾必然与消防设备息息相关，渔船的消防设备是否齐全可靠直接影响渔船在发生火灾时的安全性。引起渔船火灾的因素重要度都相同恰恰说明，当初期发生火灾时每一个环节小的失误都可以导致最终大火灾的发生，造成无法估计的后果。其次无论是火灾发生初期或火灾未扑灭都有人员因素，并且造成渔船火灾的有关人的因素重要度之和与消防设备的重要度是相同的。从渔船火灾问题的整体来看，处理火灾安全隐患要比火灾发生时的处理相对重要，“预防为主，防消结合”也是针对所有火灾问题的原则。

3.3 渔船火灾事故控制措施

基于以上针对渔船火灾事故树求得四个最小径集以及各个事件结构重要度的分析，预防和控制渔船火灾事故必须从杜绝可燃物、清除人为因素、完善消防设备和解决船舶设备缺陷着手。为有效减少渔船火灾事故的再次发生，本研究提出以下防控措施：

(1)成功路径P2中的基本事件为X8、X9和X10，结构重要度排在首位。所以控制渔船可燃物是首要措施。重视油污所带来的隐患，经常清理残留和泄露的各类油污。厨房燃气或燃油的使用一定要规范，经常检查厨房燃气或燃油的接口和管路，并加强对厨房使用的规定和管理。另外，需在易发生火灾的地点使用阻燃材料，并设置感温报警装置，防止遇见明火后发生大面积燃烧。目前，中国渔船总体情况仍是老旧渔船较多，尤其是小于24 m的渔船当中，木质渔船占绝对多数。因此，建议在渔船建造过程中尽量使用钢质材料。放置渔网、渔具等渔船必备的可燃材料场所虽然不易直接发生火灾，但是一旦受到初期火灾的影响，会迅速燃烧扩大火灾的范围，船上易燃物应当定点放置在相对安全稳定的地点，且尽量间隔出一定空间。

(2)成功路径P3、P4中的基本事件包括X15、X16、X17、X18和X19，其结构重要度排在第二。可见，渔船应派专人定期检查本船消防设施，包括灭火器的数量、种类、使用日期以及压力。放置消防设施的时候，应当根据具体要求，放置于规定地方并且确保方便取用，尽可能确保每处有火灾隐患的地方都有灭火设备，且消防设备随时处于可用状态。另外，渔船在年度检验和期间检查过程中应针对消防器材落实情况重点查验，渔船自检及他检双重保证下大大减小了对消防器材管理疏忽的隐患。

(3)成功路径P1、P3和P4中的基本事件X5、X6、X7、X12、X13和X14都是由于人为因素造成的，可见人的影响对渔船火灾的安全性至关重要。为此，强化渔船船员的安全意识尤为重要。大量的渔船火灾原因分析表明，船员安全意识不足和不具备及时处理初期火情的能力是重要原因。首先，应通过培训的方式，注重强化人员的安全意识，增强船员的应急处理能力，使安全生产理念深入人心并定期进行消防演练，组织渔船船员根据不同着火位置使用消防设备开展扑救计划。其次，实行船员消防培训合格持证上岗制度，不允许消防培训考核不合格的船员登船作业。第三，制定船员安全管理处罚措施。加强针对渔船船员私自使用电热器具的管理，尤其是老旧的违规电热产品。海上劳动强度大，多数渔民都有吸烟的习惯，建议规定指定地点吸烟并明确要求熄灭烟头，远离网具、杂物间和有易燃易爆物的地点，尤其在渔船加油时要禁止吸烟。严格规范厨房的使用时间，严禁私用、滥用，并对液化气灶和液化气瓶进行定期检查，尤其是密封和接头部分，用火后及时关闭阀门。针对私自使用违规电热产品、禁止吸烟场所吸烟及违规使用液化灶等现象进行相应处罚。

(4)成功路径P1的基本事件包括X1、X2、X3、X4、X5、X6和X7，其中X1、X2、X3和X4的结构重要度排在第四，渔船上的各种设备起火是最常见也是最不容易控制的。所以，加强对电气设备和线路的日常检修管理尤为重要。电气设备和线路超过使用年限或出现损坏时，要及时更换。若未到年限发现电线老化严重、电线接头松动及漏电等现象，要及时予以更换维修，防止酿成火灾事故，且电气线路不能铺设在可燃物附近。

4 结语

渔船的火灾特点多样化，蔓延速度快，尤其是木质渔船会增加火灾的风险性。渔船火灾隐患面前无小事，每一个小因素都可能引起渔船火灾，造成不可挽回的损失，对于渔民的生命和财产造成极大的威胁，不利渔业的健康可持续发展。因此，应该重点提高船员的安全防火意识、加强渔船相应的防护措施，全面消除渔船火灾隐患，同时建立合理的监督体系，并把渔船火灾预防工作放在渔船管理工作的重要位置，最大程度减少渔船火灾的发生。

本研究利用事故树分析法对渔船火灾风险分析进行了定性研究，但受现实条件所限，不具备进行定量分析的条件，无法针对火灾隐患，进行确切的火灾发生风险评估研究。目前，被广泛运用的风险评估的理念与方法并没有引入渔船火灾事故研究当中，当前利用事故场景分析模拟的手段，深入研究船舶事故不确定性与确定性之间的联系，是船舶火灾风险评估发展的一个重要方向。近年来，基于事故场景分析模拟的方法，在核电领域火灾风险评估研究方面得到了大量应用，也为渔船火灾风险评估提供了借鉴[12-13]。考虑到渔船火灾的发生形式、演变过程和事故后果与一般的水上交通事故或者普通建筑火灾有诸多不同，下一步应从渔船火灾的特点出发，进一步研究渔船因素和人为因素与火灾致因之间的关系，积极探索渔船火灾事故的定量分析方法，有助于后期开展渔船火灾风险的定量评估。