基于模糊综合评价的地铁站消防安全风险评估*

2021-03-23范丹丹羊海米张蓓蓓霍非舟

工业安全与环保 2021年3期

范丹丹羊海米张蓓蓓霍非舟，2

(1.武汉理工大学安全科学与应急管理学院武汉 430070; 2.武汉理工大学中国应急管理研究中心武汉 430070)

0 引言

随着现代化进程的推进，轨道交通高速发展，地铁迅速成为现代化城市交通的骨干系统之一，地铁站作为地铁线路的重要结点关乎整个地铁的安全运营。然而地铁自出现之日起，便难以避免各种事故灾难的发生。全球100多年的统计数据显示，火灾是地铁事故中发生频率最高、事故灾害最严重的事故类型[1]。俄罗斯有50%的地铁火灾是在地下建筑内发生的[2]。而地铁站多建于地下，空间较为封闭，人员密度高，出入通道狭窄，一旦发生火灾将造成无法挽回的损失，因此进行地铁站消防安全风险评估研究意义重大。

国外学者以地铁站火灾的人群疏散、火灾报警系统、防排烟系统等为主要研究内容。ROH J S等[3]基于FDS模型对地铁车站火灾后的疏散过程进行模拟，预测疏散所需的时间，得到了疏散速度与行人密度的函数关系。KADOKURA H等[4]通过对地铁车站进行人群疏散和烟气运动模拟，分析了地铁车站自动扶梯对乘客疏散能力的影响。RIE D H等[5]运用FDS对地铁车站进行仿真模拟,为综合排烟系统的运行寻找最优的应急方式，对制定地铁车站消防安全规划具有一定的指导意义。我国学者也开始重视地铁站的消防安全评估。杨阳等[6]针对地铁车站火灾安全评价指标的模糊灰色性，提出了基于FPP-Grey的地铁车站火灾安全灰色聚类评价模型，但计算复杂且容易忽视指标之间的差异性。马成正等[7]建立了基于联系数的地铁车站火灾风险评价模型，但联系数具有模糊性与不确定性，可能会导致评价结果失真。王建波等[8]提出基于PCA-RBF神经网络的地铁车站火灾风险评估模型，虽然其结果比较客观，但RBF神经网络分析法难以避免训练能力与预测能力存在矛盾、收敛速度慢的弊端。

模糊综合评价法可以将边界不清、不易量化的模糊因素运用模糊数学理论加以解析、量化处理[9]，定性分析与定量运算相结合，能够较好地反映地铁站火灾各评价指标范畴内的模糊性[10],综合考虑各方面的火灾影响因素及影响程度，在一定程度上可以减少人的主观错误[11]。基于此，本研究以地铁站为研究对象，分析我国近年来地铁站火灾事故案例，设计地铁站消防安全评价指标，并根据层次分析法确定各评价指标的权重，采用模糊综合评价法进行地铁站的消防安全风险评估，将定性的火灾问题用量级来表示，并以武汉市武昌火车站地铁站为研究对象开展应用研究，根据评估结果，提出降低武汉市地铁站消防安全风险的具体措施和建议。

1 地铁站消防安全风险评价指标体系的建立

1.1 地铁站消防安全风险评价指标选取

1.1.1 被动防火能力

被动防火能力是针对建筑物的支撑结构功能而言的，体现了地铁站在火灾发生时的结构可靠、安全容纳以及应对火灾的功能设计，是地铁站火灾应急管理的环境和物质保障，要求建筑物基本的火灾应急管理设施设备完善，规划合理。阳富强等[12]在构建地铁火灾风险评价指标体系时充分考虑了地铁车站的消防设备以及周围环境等的影响。针对本研究对象，被动防火能力需要评价的部分主要是建筑结构设计、装修材料火灾承荷载、建筑耐火等级、电气防火、防火防烟分区、疏散通道和安全出口的数量和宽度。在评价各类指标时，需要注重这些设备的完备性、系统规划的统一性、设备维护情况以及整体运营能力等。

1.1.2 主动防火能力

主动防火能力是地铁站火灾应急响应的核心部分，决定了发生火灾时的应急响应效果，要求配备完善、有效的消防设施。陈明利等[13]在确定应急避难体育馆能力评价指标体系时将设备设施配置定义为应急后勤保障设施、通讯广播等。针对本研究对象，经过分析整理认为主动防火能力应包括火灾自动报警系统、疏散诱导设备等。在评价该项指标时应注重对各系统安全性的考察，特别是系统的整合性、设施的完备性、软硬件的维护以及整体运行能力等。

1.1.3 消防安全管理

消防安全管理是影响地铁站消防安全风险的关键因素，要实现消防安全的基本需求就必须依靠完整而强化的管理系统。段美栋[14]认为地铁火灾安全管理的重要手段应包括对地铁内部人员进行安全培训教育和消防演练，定期进行消防隐患检查整治和编制合理可行的火灾应急救援预案等。消防安全管理是风险评估指标中不可或缺的一部分，经过分析后认为消防安全管理应包含应急演练、消防安全教育、火灾应急预案、设备日常管理与维护、消防安全责任制、人员消防安全能力等因子。

1.1.4 乘客安全行为

乘客安全行为是地铁站消防安全评价不可忽视的重要因素，地铁作为城市公共交通的重要组成部分，每天搭载的乘客超过百万，地铁站的消防安全离不开乘客的影响。段美栋[14]在构建指标体系时认为乘客防火安全意识与乘客应急自救能力是影响地铁车站火灾的人员因素。朱安驹[15]发现人的因素是地铁站火灾事故发生的最主要因素，乘客携带易燃易爆、有毒危险物品大大增加了地铁站的消防隐患。地铁站相对密封、人员密集，乘客面对火灾极易造成恐慌，失去避难逃生能力，造成人员的大量伤亡，因此人员的应急自救能力尤为重要[16]。考虑乘客携带易燃易爆危险品、人为纵火、静电起火、乘客安全意识、乘客安全能力作为乘客安全行为的二级指标。

1.2 地铁站消防安全风险评价指标体系

分析地铁站火灾的特点以及影响消防安全的诸多因素,采用文献研究法对其他学者的指标设置进行分类整理，列出一级指标以及相对应的二级指标。将得到的评价指标向专家进行咨询，根据专家意见提炼整理，最终得到地铁站消防安全风险评价指标体系，如图1所示。

2 模糊综合评价模型

模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评价方法，该方法应用模糊关系合成的原理，将一些边界不清、不易定量的因素定量化，从多个因素对被评价事物隶属等级状况进行综合评价[17]。该方法作为地铁站消防安全风险的评价方法，能够较为直观的反映各种因素在风险评价中的作用，借此提高对复杂情况的判断决策能力。根据相关研究文献中评定安全等级的选择规律以及地铁车站评价现实状况，结合相关专家咨询意见最终确定地铁站消防安全评定等级，见表 1。

图1 地铁站消防安全风险评价指标体系

表1 地铁站消防安全评定等级

本文选择层次分析法作为地铁站消防安全风险评价体系指标权重的确定方法，邀请6名在安全、消防、风险评估方面有丰富经验的专家以及4名地铁站工作人员凭借相关经验与专业能力对各指标进行比较，确定其相对重要程度，按照1～9标度给出评分，最终得到判断矩阵，并借助yaanp软件进行计算得到各级指标的权重，见表2。

表2 地铁站消防安全风险评价指标体系

3 地铁站消防安全风险实例分析

3.1 地铁站概况

武昌火车站地铁站是武汉“三站一场”(3个火车站，1个高铁站)首个换乘站，其中轨道交通4号线武昌火车站地铁站位于武昌火车站的北侧，紧邻武昌火车站西广场。地铁站以西是电车场，以东是公交枢纽车场，日均客流量大。地铁站包括地下两层，地下一层为站厅层，地下二层为岛式站台，总建筑面积为4 131.556 m2。

3.2 评价过程

根据10位专家和工作人员的打分情况，计算得出被动防火能力的模糊评价矩阵R1，主动防火能力的模糊评价矩阵R2，消防安全管理的模糊评价矩阵R3，乘客安全行为的模糊评价矩阵R4，分别如下：

由表1可知各二级指标对其一级指标的权重集分别为：

A1={0.286 1，0.083 1，0.074 0，0.083 8，0.150 4，0.240 9，0.081 7}

A2={0.227 4，0.133 9，0.300 6，0.133 9，0.070 3，0.133 9}

A3={0.040 9，0.242 4，0.137 5，0.249 9，0.249 9，0.079 4}

A4={0.157 2，0.119 2，0.078 6，0.401 0，0.244 0}

由模糊变换公式B=A·R计算得出各一级指标的模糊综合评价行向量分别为：

B1=A1·R1={0.277 8，0.582 0，0.140 2，0，0}

B2=A2·R2={0.551 1，0.335 3，0.113 7，0，0}

B3=A3·R3={0，0.293 8，0.593 4，0.112 8，0}

B4=A4·R4={0.221 1，0.133 9，0.306 8，0.338 2，0}

根据R=(B1，B2，B3，B4)T得到总的模糊评价矩阵为：

由表1可知一级指标的权重为A={0.295 8，0.224 7，0.378 0，0.101 5}，同理按公式B=A·R计算出总的模糊综合评价向量为：

B=A·R={0.228 4，0.372 1，0.322 5，0.077 0，0}

3.3 结果分析及对策

根据最大隶属度原则，武昌火车站地铁站的消防安全风险等级为比较安全。被动防火能力处于比较安全的等级，主动防火能力处于非常安全的等级，说明该地铁站在消防设施与建筑防火两方面达到了比较好的水平。但是在消防安全管理与乘客安全行为两方面还存在以下一些问题，需要地铁站加以改善。

(1)消防安全教育不到位，员工消防安全能力不足。通过与地铁站人员的沟通发现，地铁站虽然会不定期地进行应急演练，但并没有重视消防安全教育，通常只是在应急演练结束后顺便给员工科普一些消防安全知识，而且对于员工的消防知识与消防技能的掌握没有相应的考核制度。因此，地铁站要重视消防安全教育，把安全教育与消防技能的培训落到实处，提升员工的消防应急能力。

(2)消防安全责任制落实不到位。该地铁站虽然建立了消防安全责任制，但并没有将消防任务落实到个人。地铁站要完善地铁站消防安全管理体制，把消防安全责任严格落实到个人，明确各个岗位的安全职责，设定各项消防工作的负责人，定期组织汇报地铁站的消防安全状态及消防安全工作的落实情况。

(3)乘客消防安全意识薄弱。通过与乘客的沟通发现，很多乘客并不清楚哪些物品属于乘坐地铁时禁止携带的违禁品，也不了解如何使用灭火器，乘客的消防安全意识薄弱。因此，地铁站工作人员要配合政府有关部门定期向乘客宣传消防知识，同时也要严格执行对乘客的安全检查，实时监控乘客的动向，降低由于乘客不安全行为而导致火灾的风险。