事故树法与层次分析法在港口火灾事故分析中的应用

■ 崔雨 吴鹏宇 王荣荣 陆兆钠 王焱 南通理工学院汽车工程学院

港口码头正逐步向大型化和专业化方向发展。装卸、储运技术及设备设施的技术含量和复杂性不断增加，增加了港口安全管理的难度。此外，港口危险货物的年均增长速度达到了20%。一旦港口发生火灾事故，必然会引起人员伤亡以及巨大的经济损失。天津港“8·12”事件[1]、 防城港北码头避风港走私船发生火灾，造成了人员伤亡以及上亿元的财产损失。

目前，港口火灾安全评价方面的研究主要集中于对港口火灾事故的分析、总结以及提出相关防护措施。曾仕娟等人[2]指出港口人员安全培训工作和危险货物存放管理的重要性。王宏斌等人[3]提出电气火灾是引起港口火灾的主要原因，指出电气火灾的原因并提出相应的解决措施。姚成权等人[4]指出港口仓库、集装箱中环境、温湿度等因素对港区安全的重要性。付孟泽等人[5]通过建立港口化工区火灾风险评价指标体系，指出消防装备设施是港口火灾抗灾性的基础性因素。

一、事故树法的应用

事故树分析被称为FTA，是对事故的最终事件进行分析，并按照发展的顺序逐层分析，直到最终不需要分解。

以港口火灾事故为最终事件，燃烧的发生和灭火的失败为港口火灾事故的原因，事件燃烧有三个要素：氧气、火源和可燃物。起火源作为港口火灾三要素中最基本的要素，从管理因素看，有工作人员安检不到位，工作人员培训不到位等；从电气因素看，有电路老化、工作人员操作保养不当引起起火等；从人为因素看，有人为纵火、未灭烟头等；从环境因素看，主要有仓库或集装箱高温干燥、雷击起火等。扑救失败主要体现在，港口工作人员未及时扑救和自动灭火系统失效同时发生导致燃烧扑救失败；工作人员因未及时发现火焰或灭火技能不足或消防设备失效导致扑救不及时；探测系统未探测到火焰或联动系统未起作用会导致自动灭火系统失效。根据以上分析绘制事故树，每个符号的含义如表1 所示。

表1 港口火灾事故树符号意义

由以上因素，可以绘制事故树，如图2 所示。

图2 港口火灾事故树

二、层次分析法

（一）建立层次结构模型

层次分析法简称AHP，是指将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行分析决策的方法。

创建一个指标系统。根据港口火灾事故树分析结果，以港口火灾事故为目标层，以管理因素、电气因素、人为因素、消防因素和环境因素为准则层，将事故树底事件中关联度较大的因素进行整合得到指标层各个要素。见表3

表3 指标体系目标层、准则层及指标层要素

（二）港口火灾事故层次单排序的计算

评价矩阵元素的值反映了人们对同一层的两个因素和上层因素的相对重要性的理解，它直接影响决策的效果。在具体的标度判断中，需要依赖专业知识，可由一定数量的专家或是通过向相关人群定向调查确定，判断一般采用1 ～9 及倒数标度方法，1 代表同等重要，3 代表稍微重要，5 代表明显重要，7 代表强烈重要，9 代表绝对重要，其中2、4、6、8 是反向比较，重要度值之和为1。如表4 中，是矩阵的最大特征值，CI 是一致性指标，当CI ＝0 时是完全的一致性，CI接近于0 时为满意的一致性，当CI 越大时，一致性越差。RI 为平均随机一致性指标，当矩阵阶数越大，出现一致性随机偏离的可能性也随之增大。CR 为随机一致性比率，当CR ＜0.1 时，则判断矩阵通过一致性检验。

表4 中间层判断矩阵及权重结果

通过分析表4 中数据可知，人为因素是火灾事故的主要因素，电气因素次之，两者的权重值相加高达0.597。港口部门应该加强人员的安全意识教育并且提高工作人员的消防能力。工作人员需要定期检查线路状态，降低因线路老化而发生火灾的概率。

（三）港口火灾事故层次总排序的计算

求取事故综合权重的方法可以分为两步：第一步是使用MATLAB 计算出最底层（B 层）对于中间层（A 层）的单层权重，第二步是将其与中间层（A 层）对于最高层（T 层）的权重相乘，所得乘积变为所要求的综合权重，并且数据需要通过一致性检验才是有效的数据。层次总排序的计算过程如表5 所示。

表5 最底层判断矩阵及综合权重结果

通过分析上表数据可以得知，B11（安检不到位）、B21（线路老化）、B34（安全意识不高）的综合权重都超过了0.1，其中B34的综合权重达到了0.186，这是需要重点关注的部分。因此港口部门不仅需要建立完善科学严谨的规章制度，加强部门管理，还应合理布置线路并安排定期检查。B33（灭火技能不足）综合权重接近于0.1，主要还是因为人员消防安全意识不够，以及缺少必备的消防技能知识，应安排定期培训教授。B53（干燥度）权重高，体现了环境在安全事故中的重要性。

B32（工作失误）、B41（自动灭火系统失效）和B52（静电）的权重在0.04 ～0.06 之间。可以通过提高对港口人员工作流程培训力度来减少工作失误。自动灭火系统对于火情起到重要防范作用，由于长期不使用造成消防管道堵塞、感应装置失灵等，因此，必须定期检查消防系统。此外，通过严格监测和控制密闭空间的环境来防止静电产生。B22（过负荷）、B43（联动系统失效），两因素的权重值介于0.02 ～0.03 之间，这两个因素都与设备有关，因此再次强调了定期检查维修设备在保障港口安全中的重要性。

三、结语

通过事故树与层次分析法在港口火灾事故分析中的应用得到以下结论：

（1）定性分析过程中：使用事故树分析法将港口火灾原因中复杂的因素，从最终发生事件开始分析，并按照发展顺序逐层分析，得到基本事件，简洁直观。

（2）定量分析过程中：通过将事故树转化为层次机构模型，使用MATLAB 软件计算得出人为因素与电气因素对于预防港口火灾事故的重要性最高，子因素中的B21、B23、B32、B33、B34权重和达0.549，需要针对性地制定相关措施去预防。

（3）分析港口火灾事故的过程中，将事故树与层次分析法结合，即从定性与定量的角度分析问题，可以直观并且科学地获得结果，此方法值得在其他领域继续推广。