基于事故树与层次分析法的大型综合类商场火灾风险研究

2019-12-17刘义祥

中国人民警察大学学报 2019年8期

许洁，金静，贾南，刘义祥，马莉

(中国人民警察大学，河北廊坊 065000)

0 引言

随着我国经济的不断发展，各地大型综合类商场数量越来越多，功能也越来越复杂，再加上使用过程中人员防火意识差和预防措施不到位等因素，使得商场火灾频发，火灾形势日趋严峻[1]。2013年10月11日，北京石景山区喜隆多商场发生火灾，过火面积约1 500 m2，大火造成两名消防员殉职，原因是商场餐厅操作间内电动自行车蓄电池在充电过程中发生电气故障，从而引发火灾；2015年2月6日，广东惠州一商场发生火灾，造成17人死亡，原因是一名男孩在商场店铺内用打火机玩火，引起货品燃烧并蔓延；2016年12月18日，郑州新世界百货商场发生火灾，原因是电梯运行升温，引发起火导致事故。火灾事故的频发严重损害了人身和财产安全，也给我们带来沉重的精神和经济负担[2]。

如何减少大型综合类商场出现火灾事故的可能，是摆在消防管理部门面前的一个急需解决的难题[3]。因此，对大型综合类商场进行火灾风险评估，确定其危险等级，及时提出整改和建议，并制定有效的消防措施对减少经济损失和人员伤亡具有重要的作用[4-5]。

目前，对大型综合类商场火灾风险评价方法是在充分考虑商场自身特点和消防安全相关因素及相互作用的基础上，运用不同的评价和判别方法，建立相应的指标体系，以此来评价大型综合类商场的火灾危险性[6]。2011年，张村峰等人采用事故树和层次分析法对高校宿舍的消防安全进行风险分析，提高了层次分析的准确性和有效性[7]。2013年，张姣运用层次分析法(AHP)，对大型地下商场火灾风险进行评估分析，建立了火灾风险评估体系[8]。2014年，王小朋对城市商业综合体开发经营的风险进行了识别，并基于AHP分析法，构造城市综合体的开发经营风险模型[9]。2015年，李小菊等人应用模糊理论建立建筑火灾模糊事故树分析模型，在此基础上，运用模糊事故树与区间层次分析耦合法对高层建筑火灾风险进行了研究[10]。2016年，杨丰伃借助层次分析法和模糊综合评价法，从功能结构、体验质量、环境条件和开发条件四个角度出发，确立商业综合体评价的指标体系[11]。2018年，段梦运用层次分析法对某省大型商业综合体进行了节能评价研究，建立了一套评价体系，并对其运营节能进行判别[12]。2019年，薛雨桐等从经济、社会、环境三个维度出发，建立了大型商业综合体建设水平综合评价指标体系，运用层次分析法计算指标权重，并运用模糊综合评价法评价大型商场的综合效益[13]。

从上述列出的研究范围可以看出，针对大型综合类商场的火灾风险评价研究比较少，且研究方法多集中于单一的层次分析法。层次分析法是一种综合评价方法，在风险评价尤其在安全和环境风险评价方面取得了很好的应用效果，但存在一个明显短板，即在准则层建立评估指标会出现误差[14]。为解决此问题，本文先使用事故树，再运用层次分析法进行处理，即采用事故树和层次分析法相结合的方法，转变思路，从商场内部的火灾危险源考虑，对大型综合类商场的火灾危险性进行研究。另外，虽然研究者建立指标体系的原理、方法和所考虑的主要因素大同小异，但是指标选取、权重以及计算方法仍然有很大差异。所以本文借鉴事故树、层次分析法，结合大型综合类商场建筑自身的特点，有针对性地对大型综合类商场进行火灾风险评价[6]，定量分析影响大型综合类商场火灾风险的各个因素，对制定相应防范措施起到了一定的指导作用。

1 分析方法简介

目前，事故树和层次分析法是消防火灾风险评估中最常用到的两种方法。使用层次分析法过程中，因为数据信息不完备，在准则层建立评估指标时经常导致结果不准确。故本文先使用事故树确定指标体系中影响比重较大的各种因素，从而使层次分析法的分析精度和可靠性得到明显提升。

1.1 建立事故树

事故树是由导致事故发生的各个基本事件按照一定的逻辑关系链接而成的树形图。该方法是在假设基本事件发生概率相同的基础上，逐层分析其对顶上事件所产生的不同程度的影响，进而得到顶上事件的最小径集。最小径集越多，顶上事件发生概率越小，系统越安全[3]。

1.2 建立层次分析模型

一般情况下目标层、准则层和指标层是层次分析模型三个重要组成部分，每一层的各因素隶属于上一层的因素且受下一层因素的影响，构成了一个多层次的分析结构模型[13]。为将事故树与层次分析法有机结合，在确立层次分析指标层因素时，要对事故树分析结论进行再加工[15]，也就是把各基本事件与指标层因素相互转化，最后进行归纳分类将其确定为准则层因素，如“建筑、危险源、消防设施、应急疏散、安全管理”。目标层为大型综合类商场火灾风险评价体系。

1.3 构造判断矩阵并计算

在层次结构中对同层的各个因素进行两两比较，比较其相对于上层某个因素的重要性[16]，通过问卷调查或专家咨询打分的方法，按事前规定的标度进行定量化，从而构成矩阵形式进行判断。

2 大型综合类商场火灾风险评价模型建立与权重计算

2.1 大型综合类商场火灾风险评价模型建立

结合大型商场近几年火灾案例，以及对大型综合类商场火灾事故危险性影响因素和日常消防管理问题的逐层分析，构建事故树，如图1所示。人员疏散不及时和火势蔓延扩大是引发大型综合类商场发生火灾事故的主要事件，将这两个事件展开，归纳总结29个基本事件，见表1。

从图1中可以看出，火灾发生、发展过程的影响因素可以归纳为6类：(1)建筑，包括防火/防烟分区、建筑内部布局、建筑结构规模、建筑耐火等级；(2)危险源，包括明火、放火、电气、可燃物、吸烟；(3)消防设施，包括通风/排烟系统、自动喷淋系统、火灾自动报警系统、消防器材；(4)应急疏散，包括应急预案、人员密度、安全出口、疏散通道、安全疏散标志；(5)灭火能力，包括灭火救援人员灭火能力、消防车道；(6)安全管理，包括领导管理能力、安全规章管理制度、安全投入、安全教育。

图1 大型综合类商场火灾事故树

表1 大型综合类商场火灾事故树符号及含义

综合图1的事故树和大型商场近几年火灾案例分析，消防安全设施配备、安全管理及应急疏散等方面的缺陷是大型综合类商场发生火灾事故的主要原因，其中一些火灾事故还造成巨大的人员伤亡和经济损失[17]。这些火灾主要是商业建筑的火灾隐患管理存在缺陷和消防安全状态认识不够深入引发的[18]。根据上述分析结果，构造大型综合类商场火灾风险评价指标体系，如表2所示。

2.2 大型综合类商场火灾风险指标权重的确定

结合实际案例和大型综合类商场的评价体系(表2)分析，大型综合类商场人员密度高，危险源较多，火灾荷载大，人员疏散困难，不利于消防安全管理，应急疏散设施是消防安全的关键，可使人员在火灾中及时疏散，保护人员的生命安全[13]。另外，大型综合类商场建筑在设计和性能上都有所欠缺，容易形成大面积的立体火灾，良好的消防设施可以提前发现并抑制火灾的发生。

对各个指标之间进行两两对比，采用1～9标度法排定各评价指标的相对重要顺序，依次构造判断矩阵。在此基础上利用调查问卷和专家打分的方法确定判断矩阵的标度，根据标度确定指标层各因素的相对重要性。判断矩阵如表3所示。

表3中的数据表示建筑A、危险源B、消防设施C、应急疏散D、灭火能力E、安全管理F之间的相对重要性，数值越大其重要性越大[12]。以建筑A、危险源B为例，其具体意义见表4。

2.3 判断矩阵的一致性检验

所构造的判断矩阵只有通过一致性检验(CR<0.1)才能说明其逻辑上的合理性，才能够对结果进行分析。对于目标层的判断矩阵，该矩阵的阶数n=6，查表5可知RI=1.26，则有：

表2 大型综合类商场火灾风险评价体系

表3 一级指标的判断矩阵

表4 相对重要性标度的含义[19]

可知，CR=0.026<0.1，通过了一致性检验[12]。

2.4 大型综合类商场火灾风险评价指标总排序

对于二级指标层，用一级指标层各元素本身相对于总目标的排序权值加权综合，计算得到层次总排序，结果如表6所示。

表6 大型综合类商场火灾风险评价指标总排序列表

根据总排序列表可发现：一级指标的权重顺序为消防设施C>应急疏散D>危险源B>安全管理F>灭火能力E>建筑A；二级指标中火灾自动报警系统C3、自动喷淋系统C2、安全出口D3、疏散通道D4、电气故障B3、领导管理能力F1、灭火救援人员灭火能力E1、通风/排烟系统C1、吸烟B5等因素占有较大的权重[14]。

3 结论

本文选用事故树与层次分析法相结合的方法，对大型综合类商场的消防安全进行风险分析，综合考虑了建筑、危险源、消防设施、安全疏散、灭火能力、安全管理六个主要因素，并对这些因素进行细致划分，建立大型综合类商场火灾危险性评价体系。根据成对比较矩阵，进行层次单排序与总排序，得出各项指标因素相对于大型综合类商场消防安全总目标的权重值及重要性排序。该火灾风险评价体系为大型综合类商场火灾防控工作指出了几个重点方面。

3.1 检查、维护、完善消防设施

在二级指标中，火灾自动报警系统、自动喷淋系统所占比重大。如果大型综合类商场内部消防设施配备完整，在火灾发生初期就能够识别，将火扑灭。大型综合类商场的安全经营原则是把预防工作放在首位，消防设施的完备和建筑自身的防火设计成为大型综合类商场安全的“双保险”。虽然有些大型综合类商场安装了消防设施，但是火灾发生时并没有发挥作用，也没能控制住火势，主要原因是没有对消防设施进行定期的检查和维护，其次是一部分消防员未掌握消防设施的原理和操作方法，没有使其他联动装置动作。因此，应当对消防设施进行定期的检查、维护和保养，使其在火灾发生时能够第一时间动作，并在此基础上建立可行的大型综合类商场火灾事故应急救援机制，以大幅度降低事故后果的严重程度。

3.2 加强疏散系统建设

发生火灾后，安全疏散系统的好坏和人们安全疏散逃生意识的强弱，将在很大程度上影响人员伤亡情况。因此，加强疏散系统建设显得尤为重要。大型综合类商场在投入使用前，其安全出口的数量、宽度，消防疏散通道，以及疏散距离，必须经住建部门按照相关法律进行联合审查验收，获得正式批准。在日常工作中，对安全出口、疏散通道不通畅等问题必须在第一时间予以处理，消除安全隐患。同时，应在疏散楼梯内安装应急照明灯，在明显位置张贴疏散指示标志，并制定疏散预案定期进行疏散演习，熟悉疏散路线，降低火灾伤亡。

3.3 加强危险源管控，提高防火意识

火灾危险源的管控不严也是导致大型商场火灾事故发生的根本因素。在二级指标中，火灾危险源中电气故障所占比重较大，是影响大型综合类商场消防安全的重要因素。大型综合类商场火灾危险源众多，主要包括明火、吸烟、电气、可燃物和放火等，应当加强危险源的管控，严禁乱拉乱接临时电气线路，加强日常用电管理。应在商场内悬挂禁烟标识，并对工作人员进行消防安全培训，诸如电气设备的摆放位置设计、后期维修、电线的走位，都必须在专业的指导下进行，以降低火灾发生概率。