隧道火灾安全决策初探

刘志勋

（合诚工程咨询股份有限公司 厦门 361009）

隧道火灾安全决策一般是基于现有规则，现在有转向使用基于性能决策的趋势，这种转变有利有弊。有些时候这种决策方法的转变很适用，有时候却事与愿违。隧道火灾安全决策的主要目标是要将风险控制在可接受的范围内。需要考虑的风险包括：①致命与致伤；②财产损失；③运行中断。对于纯粹规定的处理方法，隧道的设计者、管理者和使用者不能有效地从上述3个方面考虑风险。历史的统计数据可以帮助我们认识特定系统中的风险，但重要的是：不能简单地看待这些历史统计数据，因为系统会随时间改变。某个隧道在过去很长一段时间，比如过去20年的统计数据可能产生误导，因为5年或10年以后的隧道系统会不同，比如，增加的交通流量，特别是近几年交通流量急剧增大。所以，基于风险的处理方法将更加有助于在面对日益复杂和变化的状态时做出决策。

1 风险决策方法

规定的处理方法在一定的时间内是非常有用的，因为它是基于过去多年得到的知识和经验。规定中的特性也在基于风险的处理方法中起到重要作用。问题的关键不在于基于风险的处理方法如何取代规定的处理方法，而在于规定的处理方法如何成为基于风险的处理方法中有价值的一部分。基于风险的处理方法让我们了解风险，关键问题是如何评估风险，并将这种评估模型有效地用于隧道火灾安全的决策中。当需要采用基于风险的处理方法时，通常采用迭代环的流程［1］，见图1a）；也有采用每一步都迭代的方式［2］，如图1b）所示，所耗费的时间更多。这种方法更强调从有惊无险的“事故”中学习。这些“事故”展现了现实系统行为的大量信息和知识，我们应该从中学到更多。

图1 风险决策方法流程图

2 风险决策建模

采用基于风险的处理方法必须建立隧道火灾相关模型，但是建立模型相当复杂。主要问题是如何可靠地建立并使用模型。每个量化模型都会做出一些概念上的假设，而这些假设可能不充分［3］。

隧道里的火灾风险是一个系统运行的结果，涉及到设计、操作、应急响应和隧道使用。也就是说，火灾风险是系统产物。这个隧道系统涉及能被设计的部分和不能被设计的部分，包括车流量和使用者的个人行为。能被设计的部分要尽量充分考虑不能被设计的部分。例如，人员在隧道火灾时的行为表现很复杂，根据以往的火灾案例分析，可以将隧道火灾中不同身份人员表现出的不同行为特征大致分为两类：司机的行为和乘客的行为。司机的行为可能为灭火、助人、逃难；乘客的行为可能为向火区上游疏散、向火区下游疏散或延滞重返。按人员的心理来分，可分为向光向阔和盲目随众型。荷兰在Benelux隧道进行了一系列隧道火灾的人员疏散试验，研究结果表明：隧道火灾时，人员疏散呈现出较大的随机性，火灾发生后一部分人在几十秒后就自行开始疏散，但大部分人员一直停留在车内等待，直到隧道广播后才开始疏散。试验根据隧道人员在面对火灾时的行为特征，将人员疏散过程划分为3个时间段：①离开车时间，即察觉火灾时间；②犹豫时间，即确认火灾时间；③疏散时间。另外，隧道正在变得越来越大，越来越复杂，而且随着时间改变，隧道系统在运行几年后和刚开通时是不同的。

模型在隧道火灾安全决策中所扮演的角色，特别是计算机计算模型将扮演重要角色。然而，建模必须用可靠和可接受的方法。这也就意味着：①这些模型的独立评估，包括他们的适用性限制条件；②这些模型所使用的可接受的方法论；③懂行的使用者，对模型和火灾科学都熟悉。在了解火灾知识和具有经验的情况下，模型只是起到支撑作用。需要建立一个总体概率框架，在框架里概率模型和确定性模型都能起作用。需要建立一种综合的确定性和概率模型。大尺寸或全尺寸测试和小尺寸测试都需要。同时也需要实验测试的复制性，因为对于表面上不同的测试实验结果会改变。另外，自动化在多大程度上是可行或可取的，随着隧道系统复杂性的增加，当紧急情况被简化，并可以被有效地复制到不同的紧急情况中，可以在多大程度上做出决策，这些都是需要考虑的。

3 结语

综上所述，首先需要对隧道科学与工程有深入的认识，然后还需要包括一个最广阔的视角，如人类行为等。虽然近年来已开展了大量的隧道火灾研究，但是需要做的仍然很多，主要需要解决的研究议题包括：什么是阻止隧道火灾发生的有效方法；哪些因素会影响隧道火灾的规模和扩散；不同的隧道火灾灭火系统有哪些不同特点；隧道火灾中，隧道使用者和隧道内工作人员会产生怎样的行为；什么是有效的评估系统；多大程度上可对紧急情况自动响应；模型被用于火灾安全决策的一部分，怎样处理模型中的不确定性，这些都有待做进一步的研究。

［1］CHARTERS D.Fire risk assessment of rail tunnels［C］.Proceedings of the 1st International Conference on Safety in Road and Rail Tunnels，Basel，23－25 November 1992；published by University of Dundee and Independent Technical Conferences.

［2］BEARD A N.Towards a rational approach to fire safety［J］.Fire Prevention Science and Technology，1979（22）：16－22.

［3］BEARD A N.Risk assessment assumptions［J］.Civil Engineering and Environmental Systems，2004，21（1）：19－31.