地铁火灾风险评价指标体系研究

聂传婷 池秀文 谢 宇

(1.武汉理工大学安全科学与应急管理学院,430070,武汉; 2.武汉理工大学资源与环境工程学院,430070,武汉∥第一作者,硕士研究生)

地铁车站空间封闭狭小、客流密集,一旦发生火灾,若消防力量无法及时介入,将给站内人群疏散带来巨大压力。为此,全面考虑地铁火灾事故的成因,探寻其发展规律,对提高地铁车站的管理效率意义重大。

学者们对地铁火灾事故做了大量调查分析工作。文献[1]统计了国内外典型的地铁火灾事故,对火灾原因和发展规律进行了分析梳理,找出地铁车站常见安全隐患并提出了科学的预防建议。在地铁火灾风险分析方面,研究方法综合化的趋势日益明显。文献[2]从多方面分析了地铁火灾的成因和危害,以西安地铁为例,用模糊综合评判法计算结果和Pathfinder软件模拟结果相比较的方法,实现了地铁车站火灾状况预测和风险评估。文献[3]将评价指标体系按照因果关系转化为贝叶斯网络结构。文献[4]基于可拓理论,构建了密集人群下地铁火灾的多因素评价体系,基于Matlab软件进行风险评价,并对其中的危险因素给予了详细建议。

综上,业界对地铁火灾安全评价指标的构建已作了大量研究,但这些评价指标均未充分利用以往的历史案例信息,缺乏经验和知识的有效积累。为弥补这方面的不足,本文通过文献收集、互联网检索和数据库查询等途径,以1969年11月—2021年1月的78起地铁火灾案例为研究对象,首先深入分析了地铁火灾案例的事故类型、风险因素、时间及空间分布规律,然后用鱼骨图展示地铁火灾的致因风险因素,建立一套地铁火灾风险评价指标体系。最后基于概率分析法量化评价该体系的指标权重,使结论更具客观性和实用性。

1 火灾事故案例调查及分析

案例分析法将理论和实践相结合,通过对相关行业内的典型事件和案例进行深入分析及总结,能启发对问题的研究与思考,进而有效挖掘案例价值,使结论更具针对性、普遍性[5]。本文采用国内外文献调研、历史新闻事故检索、互联网数据库查阅这3种方法获取了地铁火灾事故的基础数据,运用案例分析法分析总结出地铁车站火灾事故的致因及发展规律。

1.1 地铁车站火灾案例统计

本文收集了1969—2021年国内外地铁线路发生的78起火灾案例,并选取了其中具有代表性的10起案例,这10起火灾事件的发生时间、地点、起火原因、起火位置及火灾后果等基础信息如表1所示。

表1 10起地铁火灾事故案例的基础信息

1.2 地铁火灾事故案例分析

1.2.1 地铁火灾事故的空间分布

在78起火灾事故中,除了3起事故起火位置不详外,其余75起均发生在地铁车站的站台及站厅、出入口和扶梯及邻近建筑等位置,以及区间隧道、车站或区间内的列车、车站附近的变电所等场所。其起火位置占比统计结果如图1所示。

图1 地铁火灾事故案例着火点的空间位置占比统计

由图1可知:起火位置在列车上的事件有42起,占比高达54%。其原因主要包括:某些较旧地铁列车的内部装饰和座椅设备未采用防火材料;乘客非法携带易燃、易爆物品进入车厢;车厢内设备老化引发电线故障,导致列车客室起火。

隧道、站台及站厅是排名并列第二的火灾高发位置,占比均为13%。这是由于在隧道内开展消防救援工作的难度非常大,因此对区间隧道火灾应急预案的制定提出了更高要求。车站因电气设施众多,且存在危险品被带入的可能性,因此也是火灾的高发区域。此外,地铁车站部分“死角”区域的火灾防范也不容忽视。

1.2.2 地铁火灾事故的时间分布

参照我国2015年印发的《国家城市轨道交通运营突发事件应急预案》,对地铁车站火灾事故进行分级,以直观、清晰地判断火灾事故后果的严重性,如表2所示。

表2 地铁火灾事故等级

表2中,地铁特别重大火灾(Ⅲ级)和重大火灾(Ⅳ级)事故往往会引发悲剧。例如,2003年2月18日韩国大邱市的地铁火灾事故导致198人死亡、146人受伤、298人失踪。该线路单节车厢的造价以人民币610万元计算,1列6节编组列车烧毁损失约合人民币3 660万元。此外,该火灾还造成了受害者身心不适,引发了社会舆论和不良影响。因此,有必要对Ⅲ级和Ⅳ级的20例地铁火灾事故进行深入探讨,得到进一步的分析结果如图2所示。

图2 地铁重大火灾和地铁特别重大火灾事故的发生数及占比

在早期建成的列车中,由于设备老化和安全投入(人力、物力、财力等)不足[6],因设备过热和其他故障引发的火灾事故时有发生,因此,在Ⅲ级和Ⅳ级的20例地铁火灾事故中,2000年以前发生的事故占比高达85.7%。2000年之后,随着车辆及设施设备的工艺设计水平大幅提升[7],Ⅲ级和Ⅳ级地铁火灾事故的发生频率明显降低。

2 事故致因风险因素鱼骨图

分析事故的发生原因,将各种原因进行整理归纳后用简单的文字和箭头表示出来,即可得到风险因素鱼骨图。本文以历史案例为依据,结合我国地铁现行的相关安全标准,将事故致因归纳为8个方面,在此基础上找出存在地铁火灾风险的21个关键因素,绘制出地铁火灾事故致因风险因素鱼骨图,如图3所示。

图3 地铁火灾事故致因风险因素鱼骨图

3 地铁火灾风险评价指标体系及指标权重

3.1 地铁火灾风险评价指标体系的建立

为了全面客观地评价可能引发地铁火灾风险的指标,必须确定一套科学、合理的评价指标体系。本文通过对78起案例致因关键词的提取和频次统计,结合图3的鱼骨图,构建了地铁火灾风险评价指标体系,如图4所示。该体系包含了4个层级,自上而下依次为:总目标层(地铁火灾风险)、一级指标层(含2项指标)、二级指标层(含8项指标)和三级指标层(含21项指标)。一级评价层2项指标分别表示为P、Q;二级指标层8项指标分别为A—H;三级指标21项指标依次为A1—A3、B1—B2、C1—C3、D1—D3、E1—E2、F1—F3、G1—G2、H1—H3。

图4 地铁火灾风险评价指标体系

3.2 地铁火灾风险评价指标体系各指标权重值的确定

权重系数代表影响因素的频率和重要程度。设i(i=1,2,3)代表评价指标的级别,如i=1为一级指标;j代表各级别对应的评价指标;fi,j为i级的评价指标j出现的频次。

设n为各项三级指标的频次,ωi,j为地铁火灾事故的权重系数,具体计算式如下:

ωi,j=fi,j/n

(1)

例如,三级指标A1的出现频次为3次,21项三级评价指标的累计频次n=108,由式(1)可得A1的权重系数为0.028,其他三级指标权重值的求解类同。各二级评价指标的权重由对应的三级指标权重求和得到,如A1的权重系数为0.028,A2的权重系数为0.037,A3的权重系数为0.102,则二级指标A的权重系数0.167,其余二级指标权重值的求解类同。同理,由二级指标相加可求出相应的一级评价指标的权重值。最终得到地铁火灾风险评价指标体系中各指标的权重值,如表3所示。

表3 地铁火灾风险评价指标体系各指标的权重值

由表3可知:地铁火灾风险评价指标体系的二级指标中,权重值最高的指标为安全管理C,其次是电气系统D及乘客行为A,这3项二级指标的合计权重值高达59.3%。其余二级指标的风险影响较低。

4 实例应用

4.1 阿塞拜疆巴库某地铁车站火灾概况

1995年10月28号晚,阿塞拜疆首都巴库市某地铁车站因电客车电路故障引发车厢内部着火。事发后,经验不足的司机将列车停在隧道内,车厢燃烧产生了大量的烟雾和有毒气体,导致558人死亡、269人受伤。

4.2 案例原因分析

从主观、客观两个角度分析该火灾事故的原因,绘制得到该事故致因风险因素鱼骨图,如图5所示。

图5 1995年巴库某地铁站火灾事故致因风险鱼骨图

由图5可知,本次事件应在以下2个方面提高地铁火灾风险防范水平:

1) 应制定完善的应急预案,提高火灾应急处置能力。开展消防应急演练是应对地铁火灾事件的有效手段,不仅能提高职工的应急抢险技能,还能加强车站全体人员的安全意识和自救能力,保障生命安全。

2) 应健全安全责任制,强化地铁安全管理。做好车站各区域人、物和列车内外各部位安全隐患排查工作,明确工作标准,落实工作责任,建立安全管控的分级监督机制,努力营造一个安全、稳定、可控的良好乘车环境。

5 结语

本文采用案例分析法,从时间和空间两个角度,深入分析了地铁火灾事故的原因。相比于地铁车站的站台、站厅和轨道区间等区域,在列车上发生火灾的概率最大,其事故损失也最大。对地铁火灾风险评价指标体系的权重进行量化后,发现安全管理、电气系统和乘客行为在二级指标中的权重值排名前三。应重点关注这三部分指标,依靠更先进、更完善的技术提升火灾风险防范水平。此外,还应健全地铁的安全管理机制,加强站内人、物和环境状况监管体系的建设。本文的创新点在于用事故致因统计频率来量化地铁火灾风险评价指标体系中各指标的权重,这能避免采用模糊综合评价等常用方法时存在信息丢失和不全面的可能性,克服了基于专家打分法所得的指标权重不够客观的问题。