浅析舞台刚性防火幕风险管理应对方法及风险状况评估

2024-02-01宋宏杨正军王涛

中国设备工程 2024年2期

宋宏，杨正军，王涛

（1.中艺质检（北京）文旅发展有限公司，北京 100076；2.中国艺术科技研究所，北京 100007）

1 前言

剧场作为一种观演建筑，由观众厅和舞台表演区组成，专业剧场通常采用镜框式舞台型式，观众区和舞台区之间通过舞台台口相连。舞台刚性防火幕是一种位于台口的专用舞台机械设备，万一在舞台区内失火能迅速降下将观众区和舞台区分隔开来，阻挡火势和烟雾向观众区蔓延，为观众的疏散赢得时间。

刚性防火幕由幕体结构、密封及导轨装置、平衡重装置及其导轨、卷扬升降机构、缓冲阻尼装置、电气及控制系统、紧急释放装置等组成，正常情况下，幕体是通过卷扬机构升降。紧急情况下，通过紧急释放装置使得幕体仅依靠自重下降，通过阻尼装置控制下降的时间避免对舞台地面的冲击（图1）。

图1 舞台刚性防火幕示意图

剧场是人员密集性场所，舞台刚性防火幕作为重要的安全类设备，其自身的安全性备受剧场管理人员的关注，它的安全管理一直是剧场安全管理的重点之一，本文将讨论通过对防火幕进行以预防控制为核心的风险管理来降低风险、避免事故。

2 舞台刚性防火幕的风险管理

2.1 风险管理概述

危险源辨识及风险评价是一种预防性的手段和现代化的管理方法。风险是指不期望事件概率与其可能后果严重程度的结合。风险管理通过识别风险、处置并控制风险，达到预防损失的目的。风险分析和风险评价是基础，通过查找、分析和预测系统中存在的危险因素及可能导致的危险后果及程度，根据设定的风险标准和可接受准则，提出合理可行的安全对策措施，指导危险源监控和事故预防，降低风险、减少损失，即进行风险控制才是风险管理的目的。

如图2所示，风险管理由风险分析、风险评价和风险控制几个过程组成。首先，通过风险分析对特定系统进行危险辨识、频率分析和后果分析；在风险分析的基础上进行风险评价，即判断系统的风险是否可被接受；风险控制是根据风险评价的结果选择、实施降低风险的措施和对策，并通过风险状况评价检查风险管理决策及其实施效果，视情况不断进行调整和修正的过程。

图2 风险管理的组成及相互关系

2.2 风险分析与风险评价

这两个环节主要是对潜在的各种风险进行系统的归类和实施全面的识别和衡量，常用的风险分析的方法有安全检查表法、风险矩阵、预先危险性分析（PHA）、故障模式及影响分析（FMEA）、故障树分析（FTA）、可操作性研究（OS）、致命度分析（CA）、危险和可操作性研究（HAZOP）等。

文献[2]将故障模式及影响分析（FMEA）应用在舞台刚性防火幕风险分析和风险评价中，以幕体坠落这一安全事故为例，得出了事故潜在故障模式，根据可能性等级和严重性等级，得出了这些故障模式的风险评价指数，再根据风险评价指数的值按照预先确定的评价准则，将这些故障模式的风险水平分成4类，并将风险水平为“严重”和“高”的故障模式作为不可接受的故障模式，再通过故障树分析（FTA），对这些不可接受基本故障事件的重要程度做了排序，结果见表1。

表1 故障树基本事件排序表

2.3 对策和措施

通过风险分析和分析评价，针对事故和事故隐患发生的各种可能原因事件和条件，提出消除危险源和降低风险的安全技术措施，特别是从设计上采取相应措施，实现设备本质安全化。

狭义的本质安全，按照GB/T 15236-2008《职业安全卫生术语》中对“本质安全”的定义：“通过设计等手段使生产设备或生产系统本身具有安全性，即使在误操作或发生故障的情况下也不会造成事故”，即本质安全是在设计阶段就采取技术措施使得设备本身具有防止事故发生的功能，从“人”和“机”两个因素着手：（1）“失误—安全”功能，即操作人员出现误操作时也不会造成事故，当出现误操作时，设备能够自动屏蔽错误指令，切换到安全运行状态或者停止运行；（2）“故障—安全”功能，即设备在发生故障时也不会造成安全事故，而是能自动切除或隔离故障部位，安全地停止运行或转换到备用部分。可以看出本质安全强调设备自身内在安全的重要性，从设计源头采取措施。

舞台刚性防火幕的基本安全理念也是基于本质安全的原则，针对这些风险水平为不可接受的隐患，在设计上的通常做法是增大安全系数或采用单件失效预防准则设计。

单件失效预防“意味着该系统必须设计并建造成使任何一个结构、机械的或电气的元组件由于使用不当、隐蔽缺陷或长期磨损引起的故障都不会导致一个破坏性后果，而将会停止系统的运行并给予提示，直至故障排除”。

为了进行单件失效预防设计“需要花费时间区分析每个组件失效的后果（可以使用一个称为故障模式及影响分析的正式程序，或FMEA）”。为满足单件失效预防设计准则要求，在设计中通常采用冗余方式、控制系统采用串/并逻辑控制、安全监测功能等技术措施。

以表1中排序为1的5个基本故障事件为例，设计时可以考虑以下措施：（1）卷扬升降系统设置两个制动器，一个作为工作制动器，另一个作为支持制动器兼作安全制动器，工作制动器可以安装在高速轴上，安全制动器布置在卷筒上，这样在如减速机轴断裂、卷筒轴上键连接失效之类的升降机构载荷路径上的部件出现故障时，安全制动器能直接抱住卷筒，防止载荷跌落。正常工作时，安全制动器略延时与工作制动器，既能保证能有效地制动幕体，又能减少因制动力矩过大产生巨大的冲击造成附加载荷。在制动器的选型上应保证每个制动器都满足全部载荷的制动。（2）卷筒设计时，应考虑幕体在最低位置时卷筒上钢丝绳应保留一定的安全圈数，避免钢丝绳固定在卷筒上的压板连接失效。卷筒壁不需要防单一故障特性，设计时考虑一定的安全系数。（3）断轴保护装置安装在卷筒的底部，当减速器轴或卷筒轴断裂时，断轴保护装置能够支撑住卷筒，不会发生更严重的跌落，保证卷筒不会与制动系统脱开，同时触发保护开关，发出报警，启动制动器动作，保持住载荷不跌落。（4）为防止提升钢丝绳断绳引起的事故，设计时采用单件失效预防准则，卷扬升降系统由两根钢丝绳组成，每根钢丝绳都满足全部载荷的提升，当一根钢丝绳断裂时，载荷由另一根钢丝绳承担，避免载荷跌落。（5）为防止吊耳脱焊造成事故，在设计时可以改变吊耳与幕体之间的焊缝型式，使之受力更合理；提高焊缝的质量等级，要求对焊缝进行探伤。（6）控制系统中对这几种失效型式增加安全监测手段。由于事故发生的可能性涉及人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不良状态、管理的欠缺，因此，广义的本质安全包括“人—机—环—管”这一系统表现出的安全性能，通过优化资源配置和提高其完整性，使整个系统安全可靠。从这个角度出发，对于上述几个风险水平高的故障隐患，除了设计阶段的技术措施外，在制造、安装、检验、使用维护、保养中也要重点关注，通过基于风险的全过程管理来避免事故发生。

3 舞台刚性防火幕的风险状况评价

通过对舞台刚性防火幕的风险状况进行综合评价，来检查衡量风险控制对策和措施的实施效果，同时，也对防火幕的安全监管提供依据。

3.1 风险状况评价指标体系建立

评价指标的选取直接影响综合评价的结果，指标并非越多约好，一般选取尽可能少的重要指标，评价模型通常采用层次模型。风险状况评价指标体系的建立应遵循科学性、全面性、可行性、可比性和稳定性的原则。舞台刚性防火幕的评价指标体系见图3，采用两层结构。

图3 舞台刚性防火幕风险状况评价指标体系

3.2 建立模糊层次综合评价模型

本文采用将模糊理论与层次分析方法相结合的模糊层次综合评价法对舞台刚性防火幕的风险状况进行评价。

（1）确定综合评价集。U={U1，U2，U3，U4}={设备状况，人员状况，环境状况，管理状况}。

（2）确定各评价因素的子因素。U1={uuu，u12，u13，u14}={外观检查情况，性能参数指标，安全保护装置，警示装置及标识}；U2={u21，u22，u23，u24}={人员基本素质，教育培训，操作维修技能，安全意识及遵章守纪}；U3={u31，u32}={工作照明条件，场地障碍情况}；U={u41，u42，u43，u44}={领导安全意识，机构及人员配置，操作维保检修制度及执行，应急预案及演练}。

（3）确定指标权重的分配。本文采用层次分析法（AHP）确定指标权重：将问题分解成递阶层次结构，将下一层次的各因素相对于上一层次的各个因素进行两两比较，这里采用常用的1～9标度方法判断，构造判断矩阵，通过计算进行层次排序和一致性检验，最后总排序，得到各因素的组合权重。W={W1，W2，W3，W4}={0.36，0.28，0.08，0.28}，W1={w11，w12，w13，w14}={0.27，0.27，0.27，0.19}，W2-{w21，w22，w23，w24}={0.18，0.22，0.30，0.30}，W3={w31，w32}={0.37，0.63}，W4={w41，w42，w43，w44}={0.32，0.28，0.28，0.12}。

（4）建立评价集。V={V1，V2，V3，V4，V5}={优秀，良好，一般，较差，很差}。

（5）确定指标评价矩阵Ri，这里采用专家评议法。

（6）求各因素评价矩阵：Bi=Wi·Ri（·为模糊算子，本文采用普通乘法算子）。

（7）确定目标评价矩阵R：R={B1，B2，B3，B4}T。

（8）求综合评价矩阵：B=W·R。

取数值最大的评语作为综合评判结果。