基于事故树分析法的公路隧道防火救灾对策分析

2015-02-19吴成伟

浙江交通职业技术学院学报 2015年1期

关键词：公路隧道防火

吴成伟，付　杰

(1.台州市公安消防支队，浙江台州 318000；2.浙江交通职业技术学院机电与航空学院，杭州310002)

基于事故树分析法的公路隧道防火救灾对策分析

吴成伟1，付杰2

(1.台州市公安消防支队，浙江台州 318000；2.浙江交通职业技术学院机电与航空学院，杭州310002)

摘要:针对近年公路隧道火灾多发高发的严峻形势，通过引入安全系统工程中的事故树分析法，对公路隧道火灾事故进行综合分析，从定性分析和定量分析两方面，找出公路隧道火灾的主要成因，进而提出公路隧道火灾防范对策，为公路隧道火灾的预防以及最大限度的减少人员伤亡和财产损失，提供具有科学依据的参考方案。

关键词：公路隧道；事故树分析法；防火

0引言

2010年无锡市惠山隧道一夜班接送车突然起火，造成24人死亡；2011年兰临高速公路新七道梁隧道两辆重型油罐车追尾发生燃烧爆炸，造成4人死亡；2013年宜昌市翻坝高速公路季家坡隧道一辆载有22辆商品车的半挂车被烧毁；2014年3月1日晋济高速晋城段岩后隧道发生两甲醇车追尾相撞的特别重大道路交通危化品燃爆事故，造成31人死亡，9人失踪。公路隧道环境密闭，空间狭窄，能见度差，流动车辆多，一旦发生火灾，疏散扑救困难，容易造成重大人员伤亡和财产损失[1]。因此，研究公路隧道火灾成因，最大限度地减少伤亡事故，是每位消防工作者和安全工作者面临的具有现实意义的重要课题[2]。然而，人们对事故的研究往往采用回溯法，事后找原因，针对某些单一环节采取相应预防措施，解决“头痛医头”的问题[3]。本文以系统、综合的观点，运用安全系统工程中的事故树分析法[3]，着眼于事故的全过程，直指事故的本质原因，进而提出公路隧道火灾防范的对策，达到“预防为主，防消结合”的公路隧道火灾防控要求。

1事故树分析法的应用

1.1事故树的建立

根据火灾事故机理，可燃物燃烧且在时空上燃烧失控导致火灾事故发生，可知可燃物燃烧和燃烧失控是顶上事件公路隧道火灾的主要因素。从燃烧的基本原理来看，燃烧的基本要素包括可燃物、助燃物、点火源。助燃物(空气中的氧气)无法控制。可燃物在公路隧道火灾致灾因素中占据很大比重，主要为隧道自身可燃物和外界车辆带入的可燃物[4]。点火源即起火原因，从国内外公路隧道火灾事故案例分析来看，起火原因是多方面的[1]，总的来说有以下几方面：①车辆故障；②车辆行车事故；③车辆带入的易燃物引起；④隧道自身引起；⑤人为纵火。燃烧失控主要是人的行为与管理因素，大致有驾乘人员延误报警和隧道运营部门消防设施管理不到位。

从可燃物、点火源、燃烧失控三方面对近二十年来58起具有较大影响的公路隧道火灾事故成因进行统计，结果见表1。

表1　近二十年来58起具有较大影响的公路隧道火灾事故成因

根据事故树分析法的基本原理[3]，结合燃烧基本原理和火灾事故机理，经过对造成顶事件公路隧道火灾的各中间事件和各基本事件的逻辑分析，在对近二十年来58起具有较大影响的公路隧道火灾事故成因进行归纳总结后，通过上表用演绎法建立公路隧道火灾事故树见图1。

图1　公路隧道火灾事故树

1.2事故树的分析

1.2.1定性分析

应用布尔代数法，公路隧道火灾事故树的布尔表达式为：

T=M1M2=(X1+X2+X3)(X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14)(X15+X16)

经过计算，得到该事故树的最小割集有66个，见表2。

表2　公路隧道火灾事故树最小割集

把事故树对偶置换为成功树，求得最小径集分别为P1={X1,X2,X3}；P2={X15,X16}；P3={X4,X5,X6,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X14}。

根据最小割集进行结构重要度排序的基本原则，得出该事故树的结构重要度大小为：

I[X15]=I[X16]>I[X1]=I[X2]=I[X3]>I[X4]=I[X5]=I[X6]=I[X7]=I[X8]=I[X9]=I[X10]=I[X11]=I[X12]=I[X13]=I[X14]。

1.2.2定量分析

在本事故树中基本事件的发生概率用事件发生的频率来代替，根据对公路隧道火灾事故成因的统计分析数据可知基本事件的概率分别为：q1=0.034；q2=0.034；q3=0.264；q4=0.034；q5=0.023；q6=0.017；q7=0.023；q8=0.138；q9=0.029；q10=0.006；q11=0.011；q12=0.011；q13=0.034；q14=0.006；q15=0.236；q16=0.098；

顶上事件发生概率可由公式(1)计算。

+…+(-1)P∏(1-qi)

(1)

式中Q为顶上事件发生概率函数；qi表示第i个基本事件的发生概率。计算可得Q(T)=0.0285。

1.3事故树的应用讨论

(1)从最小割集和最小径集来看，该事故树基本事件只有16个，但最小割集有66组，最小径集只有3组，说明顶上事件发生途径较多，控制途径较少。因此，该系统是较危险的系统，说明公路隧道火灾是较容易发生的。

(2)从结构重要度可以看出，不同基本事件在事件发生原因中的结构重要度不同。该系统中“可燃物”和“燃烧失控”的结构重要度最大。

(3)从预防事故角度来说，该事故树最小径集3个，只要任一最小径集中各基本事件都不发生，那么顶事件就不会发生。因此，公路隧道火灾从这个意义上来说是可以避免的。

(4)本事故树顶上事件的发生概率为0.0285，通过概率与发生事故可能性的关系表，见表3，可看出顶上事件是容易发生的，如果不注意对基本事件的控制，尤其是对各个最小径集中的事件不加以预防，顶上事件非常容易发生。

表3　概率与发生事故可能性的关系

2公路隧道防火对策

通过上述事故树的分析可以看出公路隧道火灾事故成因是较为复杂的，但通过最小径集可以分析出预防公路隧道火灾应从三方面入手：一是减少火灾荷载；二是控制点火源；三是加强消防宣传和提高消防管理水平。

2.1减少火灾荷载

一方面提高隧道自身防火性能，可采取隧道衬砌内表面、隧道内灯具、电缆桥架、隧道顶风机及连接件等喷涂防火涂料和采用阻燃电缆等措施来减少隧道内自身的可燃物并提高耐火时间。另一方面隧道运营部门应加强对驶入隧道车辆的管理，特别是重型货车的管理，通过视频系统对过往车辆进行监控，严禁不符合公路隧道行驶要求的车辆驶入隧道；对于运输易燃易爆危险品的车辆采取护送、限时通过等方法，并做好相应的防灭火措施。

2.2控制点火源

统计表明公路隧道火灾大多数是车辆故障或行车事故引起的，因此有必要加强对车辆尤其是运营车辆的管理，督促车辆运营单位加强车况日常检查，做好车辆的定期检测与维护，保证车况良好，同时加强对驾驶员的管理，督促驾驶员严格遵守交规，不超速、不随意变换车道、不随意停车，不疲劳驾驶，养成良好行车习惯。隧道运营部门应加强隧道巡逻检查，隧道内视频监视不留盲区，值班人员加强隧道监控，及时发现火情并采取相应灭火措施及交通管制。此外，提高隧道的本质安全，可根据实际需要在隧道内安装火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统等自动化设备，提高技防水平，同时要严格规范动用明火审批程序，严禁违规使用明火操作。

2.3加强消防宣传和提高消防管理水平

加强消防宣传范围，创新宣传模式。隧道管理部门可以通过制作隧道内火灾时逃生及救援指南宣传册，发放给过往车辆驾乘人员，以提高驾乘人员的逃生及救援能力；驾驶培训机构或车辆年检单位可以有重点地将隧道知识、隧道行车安全及突发状况处理等方面的安全宣传与教育工作纳入驾驶培训、考试中，使驾驶员在遭遇车辆故障、行车事故等突发状况时能沉着冷静正确处理。此外，隧道运营部门应定期开展隧道安全评估工作，消除火灾事故隐患，提高隧道火灾防控水平；制定并完善相应的消防应急预案，开展防灭火培训与定期演练；定期开展消防设施与设备检查与维护，加强每日巡查并登记造册做好台账，确保消防设施完整好用。

3结语

公路隧道火灾防控是一项长期而艰巨的任务，利用事故树分析法进行全过程演绎，可对公路隧道火灾安全进行评估，并能根据实际情况从减少火灾荷载、控制点火源、加强消防宣传和提高消防管理水平三方面入手综合考虑制定可操作的隧道防火对策，希望能为公路隧道火灾防控工作提供参考。

参考文献：

[1]康晓龙，王伟，赵耀华，等.公路隧道火灾事故调研与对策分析[J].中国安全科学学报，2007,17(5)：110-116.

[2]张景林，崔国璋.安全系统工程[M].北京：煤炭工业出版社，2002.

[3]袁勇，王芸，李■.基于事故树分析法的火灾致灾因素分析[J].武警学院学报，2009,25(6)：54-57.

[4]俞文生，王少飞，陈建忠，等.事故树分析法在公路隧道防火安全中的应用[J].公路交通技术，2009,6(3)：129-132.

Highway Tunnel Fire Protection Countermeasures

Based on Fault Tree Analysis Method

WU Cheng-wei1, FU Jie2

(1.Taizhou Fire Detachment, Taizhou 318000, China;

2.College of Mechanotronics and Aviation, Zhejiang Institute of Communications, Hangzhou 311112,China)

Abstract:Based on the grim situation of highway tunnel fire occurred frequently and seriously in recent years ,fault tree analysis method from security systems engineering is introduced in this paper which makes highway tunnel fires comprehensive analysis and identify the main causes of highway tunnel fire from the two aspects of qualitative and quantitative analysis. Finally, possible approaches or scientific reference schemes to avoid the highway tunnel fire accident are proposed to reduce casualties and property losses to the greatest extent.

Key words:highway tunnel；fault-tree analysis method；fire prevention