基于ISM和AHP地下批发商城火灾危险影响因素研究

杨雅娟工程师 闫 超 马 峻教授

(1.北京市朝阳区消防救援支队，北京 100018；2.首都经济贸易大学，北京 100070)

0 引言

随着经济发展和人口增长，早期露天批发市场逐渐转变发展成地下批发商城。地下批发商城具有地下建筑和批发市场的特点，如人员密集、存在大量可燃物、通风条件差、用电设备多等，极易发生火灾事故。因此，对地下批发商城的火灾危险性进行评估分析，能较早发现商场内部存在的火灾隐患，通过分析找到影响火灾发生的关键因素，有针对性的采取处置措施，针对重点部位重点监控[1]，这样，可大大提高地下批发商场的安全性。因此，对地下批发商城进行火灾危险性评估是非常重要的。

目前，针对地下建筑火灾研究多以火灾仿真方法为主，项帆、赵宏作等[2-3]总结了地下商场类建筑的火灾危险性及对策措施；王守奇[4]利用FDS对淮海某地下商场进行火灾仿真，分析不同类型的排烟系统对人员疏散的影响；吕辰[5]对某地下车库设定3种火灾场景，利用FDS研究自然通风、排烟喷淋对火灾的影响。这些研究多为对建筑火灾整体情况进行评估，提出发生火灾后的补救措施，而针对火灾预防应对能力的影响因素以及之间的关系研究较少。为此，本文采用解释结构模型(Interpretive Structural Model，ISM)和层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)确定影响地下批发商城火灾危险性的因素及它们之间的关系，建立地下批发商城火灾预防应对能力解释结构模型，采用层次分析法确定各要素的影响大小，对制定具体预防措施，提高地下商场安全性具有重要价值和意义。

1 地下批发商城隐患排查

地下批发商城火灾隐患指潜在的引起火灾事故的可能性，或者在地下批发商城发生火灾时增加人员伤害或财产损失，或者影响人员疏散、灭火救援等不安全因素的和。针对地下批发商城进行火灾隐患排查，排查结果,见表1。

表1 地下批发商城隐患排查Tab.1 Hidden danger investigation of underground wholesale mall

2 地下批发商城火灾危险因素的ISM模型分析

解释结构模型是将复杂系统分解为若干子系统要素，构成一个多级递阶的结构模型[6]。它以定性分析为主，可将模糊思想转化为有明确结构关系的模型。首先分析选取地下批发商城火灾危险性影响因素；然后建立邻接矩阵和可达矩阵，分析可达矩阵；最后构建地下批发商城火灾危险性影响因素的多层递阶结构[7]。

2.1 影响因素

结合地下商城和批发市场建筑的特点及对某地下批发商城的实地安全隐患调查情况，在查阅相关资料基础上，确定影响地下批发商城火灾危险性的影响因素，见表2。

表2 地下批发商城火灾危险影响因素Tab.2 Influencing factors of fire risk in underground wholesale mall

2.2 构建邻接矩阵

地下批发商城影响火灾危险性邻接矩阵A是把不同要素的关系用0和1标识，进行定性分析。根据各因素间的关系，对10个影响因素进行比较，如下式。

i,j=1,2,…10

其中，Si为行Sj为列，Si与Sj有直接关系则为1，Si与Sj无直接关系则为0，所得的矩阵A为邻接矩阵。

A=

2.3 构建可达矩阵

可达矩阵是用矩阵形式来描述图中各节点之间经过一定长度通路后可达到的程度[8]。可达矩阵的计算方法采用布尔矩阵的运算性质。用1表示两元素之间能够建立通路，用0表示不能建立通路。各影响因素之间的直接关系可通过邻接矩阵A来反映，其之间存在的间接关系可由可达矩阵M来描述。依据布尔矩阵法则，根据矩阵A计算可达矩阵M=(A+I)r+1=(A+I)r≠(A+I)r-1，计算可知：当r=2时，满足上述条件，结果如下：

M=

2.4 构建解释结构模型

分级结果简化处理得到ISM模型[9]，如图1。

图1 地下批发商城ISM模型Fig.1 ISM model of underground wholesale mall

2.5 基于模型的分析

从图1可知，该模型是一个有向层级结构模型，随着层级数的增高，其影响因素就会更宏观，涵盖范围也会更大，相反层级数越低，其影响因素更具体，涵盖范围相对较小。从模型中可以观察到第一层二级因素为喷淋系统、线路问题、疏散通道、疏散出口、电动车充电、可燃物。这些因素直接影响到地下批发商城火灾预防应对能力。第二层是一级因素，对二级因素产生影响，间接对火灾事故产生影响， 如感烟探测器、防火分隔、疏散指示标志、货物堆积。发生火灾时，感烟探测器如若发生损坏不能及时报警或不能报警，与其关联的防火卷帘不能有效直降，喷淋系统无法启动，进而导致商城内部火灾会迅速蔓延。经实地调查，本文所研究的地下批发商城无仓库，商城内商铺户主将货物大量堆积在疏散通道上和疏散出口处，且货物均为可燃物，一旦发生火灾，一方面火灾蔓延速度会加快，另一方面安全疏散通道被占用及出口处堆积的货物会影响人员疏散效率，导致总疏散时间变长。疏散指示标识不正确会使人们在火灾发生的情况下无法快速找到最近的疏散通道及出口，进而影响人员疏散效率。二级因素是导致火灾事故发生的直接因素，如在商城私拉电线进行电动车充电，若操作不当，极易引发火灾。

3 影响因素的影响力分析

解释结构模型只能对地下批发商城影响火灾预防应对能力的各因素做定性分析，但不能确定各因素的权重。层次分析法可进行定量分析，可弥补解释结构模型的这一缺陷，其分析步骤是：先建立指标体系，再构造判断矩阵计算权重，最后根据权重对指标进行分析。

3.1 建立指标体系

分析火灾事故可得出火灾发生原因，大致可分为4类：消防设备设施、可燃物、人员疏散、用电隐患。本文从这4个方面进行考虑，运用层次分析法建立地下批发商城火灾预防应对能力的影响因素等级层次分析结构，如图2。

图2 地下批发商城火灾预防应对能力评价指标体系Fig.2 Evaluation index system of fire prevention ability of underground wholesale mall

3.2 构造两两判断矩阵及权重计算

其中，Xij表示第i个指标对第j个指标产生影响程度，取值范围及含义，见表3。

表3 Xij的取值范围Tab.3 The value range of Xij

根据评分标准，采用专家打分法，构建判断矩阵，得出地下批发商城火灾预防应对能力系统中各元素的权重，见表4。

表4 影响因素的指标权重Tab.4 Index weight of influencing factors

由表4可知，在地下批发商城火灾预防应对能力的分析中，消防设备设施权重为0.441 5，人员疏散因素权重为0.427 3，可燃物因素权重为0.091 8，用电隐患权重为0.039 4。在三级要素中，感烟探测器、防火分隔、疏散通道、疏散出口影响最大。

从图1和表4中各个指标的权重可知：导致地下批发商城火灾发生的因素数量多且结构不清楚，应用ISM和AHP相结合的方法，不仅可以看出元素之间的关系，还能明确各因素所占权重。如在导致地下批发商城火灾的直接因素中，疏散通道所占权重(0.262 3)较大，疏散指示标志所占权重(0.036 7)相对较小，所以应在提高疏散通道通行效率方面重点采取措施。

4 对策措施

解释结构模型针对地下批发商城火灾预防应对能力分析总结出10个影响因素。将10个影响因素分成2个层次并得出因素之间的逻辑关系[10]。导致地下批发商城火灾发生的深层因素是感烟探测器、防火分隔、疏散指示标志和货物堆积4个因素。因此应定期检查并维修感烟探测器，确保防火门的正常使用及防火卷帘的有效下降，要定期检查疏散指示标识是否损坏，以及指示方向是否正确，若发现损坏情况及时检查维修；根据《商店建筑设计规范》增设仓库，严禁在商场的疏散通道上堆积货物。

运用层次分析法可计算出地下批发商城火灾预防应对能力的所有因素的权重，感烟探测器的权重为0.226 9、防火分隔的权重为0.159 6、疏散通道的权重为0.262 3、疏散出口的权重为0.128 3。因此，要重视这4个因素，确保安全出口数量，并保持疏散通道和疏散出口的畅通。

5 结论

(1)地下批发商城火灾预防应对能力的影响因素种类众多，不同影响因素之间关联结构复杂，采用ISM构建多层递阶模型，定性分析各个影响因素间的关系，再用AHP确定层次中复杂因素的相对重要性，最终得出各影响因素权重。这种定性定量相结合的方法可提高分析的有效性，为提升地下批发商城的安全性提供参考依据。

(2)结合ISM解释结构模型和AHP层次分析法，得出感烟探测器和防火分隔2种影响因素会对地下批发商城火灾预防应对能力产生较大影响，因此感烟探测器和防火分隔的检查维修非常重要。