地铁消防安全评价分析

地铁消防安全评价分析（精选5篇）

地铁消防安全评价分析 篇1

引言

地铁作为现代城市不可或缺的交通工具, 在人们的生活中发挥着越来越重要的作用, 它提供给人们的便利是其它交通工具所无法替代的。随着科学技术的不断进步, 安全评价的方法也从早期的定性评价升华到现在的定性定量相结合。我国正处于地铁建设高速发展时期, 施工事故常有发生, 施工安全管理还不完善, 作业还不够标准, 为了加强有关部门对地铁施工安全的重视, 安全评价至关重要。

目前, 国内外所使用的安全评价方法有很多, 比如:安全检查表法、LEC法、FTA法、概率风险评价法等。现采用层次分析法对地铁区间盾构进出洞风险进行评价。

层次分析法[1,2,3] (Analytical Hierarchy Process, 简称AHP) 是美国运筹学家T.L.Saaty于20世纪70年代中期提出的[2], 是一种定性与定量分析相结合的多因素决策分析方法。这种方法将决策者的经验判断数量化, 在目标因素结构复杂且缺乏必要数据的情况下使用更为方便, 因而在实践中得到广泛应用[4]。

1 建立层次结构模型

根据地铁区间盾构进出洞施工, 充分考虑到与施工安全有关的人、车、作业三因素, 列出如表1所示风险源清单。

根据表 1，建立层次结构模型如图 1。

2 构造成对比较矩阵

根据图 1 所建立的安全层次结构模型，并 采用 1～9 比例标度法[5]，详细见表 2，便可得到 如下成对比较矩阵：

3 作一致性检验

首先计算最大特征值λmax和特征向量W, 使用Matlab软件编程如下:

程序运行结果如下:

根据程序运行结果, 由公式:

可得:CI=0.024,

查表得RI=1.41, 再由如下公式:

说明成对比较矩阵具有满意的一致性, 其不一致程度是可以接受的。

4 安全评价

将特征向量按照各分量值大小从大到小排列如下:W= (X1, X3, X6, X8, X2, X4, X5, X7) = (0.4828, 0.4828, 0.4828, 0.4828, 0.2112, 0.1002, 0.1002, 0.0537) , 可见:危险源各因素的危险性按照危险重要性排序为:X1, X3, X6, X8, X2, X4, X5, X7, 即:X1=X3=X6=X8>X2>X4=X5>X7。

我们可以将危险等级划分为四级, 假设“A”代表“严重危险性”, “B”代表“较严重危险性”, “C”代表“危险性”, “D”代表“一般危险性”。那么, 地铁区间盾构危险源危险等级划分如表3所示。

5 结论

综上所述, 可以得到如下结论:使用层次分析法进行地铁安全评价, 可以简化评价过程, 在满足一致性条件下, 可以对影响地铁安全各因素做出合理评价, 并最终得出各因素对目标层影响优先顺序, 使决策者充分认识到要改善系统安全性应重点从何处入手, 以指导决策者寻求减少事故发生的途径, 做到有的放矢。层次分析法具有科学、实用、结论准确可靠的特点, 因此可作为一种便捷有效的评价方法。但因现实的复杂性与多样性, 对地铁安全评价可以并不局限于一种方法, 采用多种方法并用, 可以对地铁安全评价做出更合理有效的评价。

参考文献

[1]张国伍.交通运输系统分析[M].成都:西南交通大学出版社, 2004:191-192.

[2]运筹学教材编写组.运筹学[M].北京:清华大学出版社, 2005:453-458.

[3]钱学森.论系统工程[M].长沙:湖南科技出版社, 1982.

[4]宋祥波, 肖贵平, 贾明涛.基于层次分析法的机车行车安全评价研究[J].中国安全生产科学技术, 2006, 2 (6) :86-89.

[5]国家标准.GB50157-2003, 地铁设计规范[S].

地铁消防安全评价分析 篇2

目前城市轨道是很多城市缓解交通问题的首选方案[1]。但是,由于城市轨道交通工程具有建设周期短、地下条件复杂等特点,所以地铁工程施工安全事故时有发生[2]。地铁工程的施工迫切需要建立一套科学、适用的安全评价体系,便于对在建地铁工程进行安全评价,为地铁的安全管理提供决策支持。

《城市轨道交通安全预评价细则》(AQ8004-2007)[3]、《地铁运营安全评价标准》(GB/T50438-2007)[4]、《地铁施工安全评价标准》[5]等国内地铁安全方面的评价标准的陆续推出,尤其是《地铁施工安全评价标准》的颁布为地铁施工安全评价提供了很好的参考。但是地铁工程施工安全受到众多因素的影响,地铁工程施工安全评价指标体系的权重,需要根据具体评价对象的地址条件、工程量、周边环境、施工难度等因素,由相关专家根据具体的评价对象的特点给出,《地铁施工安全评价标准》给出的评价指标权重并不能适用于任何地铁工程;而且《地铁施工安全评价标准》是采用简单的加权平均计算方法,通过累加得分的方法计算评价对象的最终得分,从而确定其安全性,这种方法的优点是计算简便,但是地铁工程施工评价是一个复杂的系统工程,且具有模糊性和随机性的特点,这种安全评价方法往往难以取得理想的效果。而模糊数学可以模拟人的逻辑思维进行推理判断,适应地铁施工安全评价的特点,容易取得比较满意的评价效果[7]。

1 地铁施工安全评价指标体系的构建

建立评估指标体系是进行地铁施工安全评价的基础工作,其科学合理性直接影响着评估结果的准确性。根据《地铁施工安全评价标准》确定地铁工程施工安全评价内容包括:施工安全组织管理评价、施工环境安全管理评价、施工安全监控预警管理评价、施工安全技术管理评价4个部分。在对地铁施工安全评价指标进行对比分析的基础上,构建地铁施工安全评价指标体系,如表1所示。

2 地铁施工安全评价方法的选择

由于影响地铁施工安全的评价指标众多,而且评价标准或自然状态模糊,因此,地铁施工安全评价是一个多属性或多准则的评价问题,而层次分析法可以有效解决评价的多层次问题[7],模糊综合评判法则可以解决评价准则模糊性的问题。因此,基于层次分析法的模糊综合评价法是处理决策问题中关于多指标多层次性和模糊性的有效的评价方法。具体步骤如下。

2.1 评价指标权重的确定

西安地铁修建于城市浅层地表,是典型的浅埋黄土隧道。施工中不但要保证隧道本身的安全稳定,还必须保证城市地面建筑物和管线的安全运行,尤其要保证钟楼、城墙等一批国家重点文物的安全,因此对黄土隧道施工安全技术和环境安全提出了更高的要求[8]。根据西安地铁的这一特性,邀请行业内有影响力监理单位、建设单位、设计单位、施工单位、高校等组成的专家,根据地铁施工安全评价指标体系,对各指标的重要性进行打分,然后对所打的分值进行归一化处理后,构造判断矩阵,利用层次分析法计算各评价指标的权重[8],具体如表2所示。

同理,根据专家意见,构造准则层的判断矩阵并计算各准则层评价指标权重:WU1=(0.05,0.324,0.271,0.355),WU2=(0.424,0.227,0.227,0.122),WU3=(0.110,0.581,0.309),WU4=(0.667,0.111,0.222)。

2.2 评价集的确定

评价集是对各层次评价指标的一种语言描述,它是评审人对各评价指标所给出的评语的集合。由于地铁施工所存在的安全隐患比一般施工项目大,故将地铁施工安全的评价集分为4级,具体的评价集为:

2.3 模糊判断矩阵的确定

选取施工单位、建设单位、普通大众及有关专家组成评审团,对评价指标体系中第二层各个元素进行单因素评价,通过对调查结果的整理、统计,可得到单因素模糊评判矩阵。

2.4 综合评价

对各个因素做出评价以后,按层次和隶属关系由下往上逐级进行评判,低层次的多因素评价综合形成上一级对应的单因素评价,这样便构成了多级综合评判体系。运用模糊矩阵进行综合测评,利用式(3)计算评分值:

对评价因素的权重向量与模糊评价矩阵进行模糊运算,用式(4)求出模糊评价结果[9]。

最后根据综合评分值确定其隶属度,通过测定地铁施工安全的隶属度来测定其安全等级。

3 实证研究

西安地铁是地铁工程界首次在西北黄土地层中修建的城市地下交通设施,没有一定的工程类比和规范性指导[10],这使得施工系统存在一定的安全风险,需对其施工安全进行评价。

3.1 构造二级指标判断矩阵

邀请20位专家对该项目的各安全评价指标进行单因素评价,通过对调查表的回收、整理和统计,可以构造二级指标模糊评判矩阵为:

3.2 单级综合评判

根据单级综合评判公式(3),可以计算出Bi,如式(5)-(8)所示:

3.3 高层次的综合评判

根据高层次综合评判公式:B=A°R,可以计算出:

3.4 项目安全等级的确定项目安全综合评分为:

根据最大隶属度原则,得出该项目的安全等级评价结论为合格。

4 结论

(1)住建部颁布的《地铁施工安全评价标准》所提供的地铁工程施工安全评价指标体系的权重并不适用于任何工程,不同的施工项目由于地址条件、工程量、周边环境、施工难度等因素不同,安全评价的侧重点不同,则评价指标的权重会不同。本文提出由相关专家根据具体评价对象的特点利用层次分析法确定评价指标的权重的观点,使得指标权重的确定更加灵活和实用,克服了《地铁施工安全评价标准》不考虑施工项目具体情况给定统一评价指标权重的局限性。

(2)《地铁施工安全评价标准》所采用的评价模型是采用简单的加权平均计算方法,通过累加得分的方法计算评价对象的最终得分,从而确定其安全性。这种方法的优点是计算简便,但是地铁工程施工评价是一个复杂的系统工程,且具有模糊性和随机性的特点,这种安全评价方法往往难以取得理想的效果。本文利用模糊综合评判法则可以解决评价准则模糊性的问题。

(3)对西安地铁施工安全评价分别利用模糊层次分析法建立的评价模型和《地铁施工安全评价标准》进行了安全评价,其评价结论经过施工单位、建设单位、监理单位以及有关高校专家进行对比,一致认为利用模糊层次分析法建立的评价模型,其评价结论更为可靠。

摘要：目前我国正处于城市地铁建设的高潮期,由于城市轨道交通工程具有建设周期短、地下条件复杂等特点,所以地铁工程施工安全事故时有发生。基于这一现状,首先以住建部颁布的《地铁施工安全评价标准》为依据,构建地铁施工安全评价指标体系,利用层次分析法,建立指标权重集;确定单个评判对象对备择集的隶属程度,得到单因素评价集;然后建立模糊综合评判集,对地铁施工安全进行评价;最后结合实例进行了实证研究。

关键词：地铁工程,施工安全,评价标准,模糊综合评判

参考文献

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[2]翟志刚.北京地铁施工阶段安全风险技术管理[J].施工技术,2011(12):86-88ZHAI Zhi-gang.Technology management of safety risk forconstruction stage in Beijing subway[J].ConstructionTechnology,2011(12):86-88

[3]潘科,王洪德,石剑云.多级可拓评价方法在地铁运营安全评价中的应用[J].铁道学报,2011(5):14-18PAN Ke,WANG Hong-de,SHI Jian-yun.Application ofmulti-level extensible method to urban subway operationsafety evaluation[J].Journal of the China Railway Soci-ety,2011(5):14-18

[4]AQ8004-2007,城市轨道交通安全预评价细则[S].2007

[5]GB/T50438-2007,地铁运营安全评价标准[S].2007

[6]彭小红,莫志,崔西.基于模糊数学的石化企业安全状况评估系统[J].中国安全生产科学技术,2012,8(7):108-112PENG Xiao-hong,MO Zhi,CUI Xi,Assessment systemof petrochemical enterprises safety production by fuzzymathematics[J].Journal of Safety Science and Technol-ogy,2012,8(7):108-112

[7]丁烈云,吴贤国,骆汉宾,等.地铁工程施工安全评价标准研究[J].土木工程学报,2011,(11):121-127DING Lie-yun,WU Xian-guo,LUO Han-bin,et al.Re-search on standard for construction safety assessment ofmetro engineering[J].China Civil Engineering Journal,2011,(11):121-127

[8]介玉新,胡韬,李青云.层次分析法在长江堤防安全评价系统中的应用[J].清华大学学报,2004(12):1634-1637JIE Yu-xin,HU Tao,LI Qing-yun,et al.Application ofanalytical hierarchy process in the comprehensive safetyassessment system of Yangtze River levee[J].singhuaUniv(Sci&Tech),2004(12):1634-1637

[9]郭湛,商小雷,李海.基于AHP的轨道交通安全评价体系模型[J].中国铁道科学,2011(5):123-126GUO Zhan,SHANG Xiao-lei,LI Hai.AHP based safetyassessment model for rail transit system[J].China RailWay Science,2011(5):123-126

地铁的消防安全问题及其对策 篇3

消防是地铁运行中非常重要的一项工作, 由于地铁自身组成条件较为复杂, 且包括内容较多、处于地下、设备线路的类型较多, 如果没有做好相关控制工作, 则非常容易出现火灾问题。而根据地铁客流量较大的特点, 如果在地铁运行中出现了火灾情况, 则将对人员的生命以及财产造成难以估量的损失, 对此, 就需要我们能够在对地铁消防安全问题特点进行把握的基础上做好其处理。

2 地铁消防问题影响因素

在地铁中, 造成火灾问题出现的影响因素有很多种:

第一, 电气设备。在地铁运行中, 离不开大量电气设备的控制, 且在隧道中也具有数量非常多的电缆。当这部分设备运行中出现故障时, 则很可能造成火灾事故发生;

第二, 吸烟。虽然在地铁中, 明确规定要禁止吸烟。但还是有很多乘客对相关规章制度采取无视的态度, 偷偷吸烟的情况屡禁不止, 这也是造成火灾事故出现的一大因素;

第三, 维护不善。之前我们提到过, 地铁中具有很多的设备。其中, 排风机、电动机以及送风机等大型设备在运行一段时间后需要进行维护, 如果维护工作不完善或者缺少日常的保养工作, 就很可能因此出现火灾事故;

第四, 违章操作。在地铁正式投入运营之后, 往往需要进行阶段性的维修工作, 如果工作人员出现了违章操作的情况, 也很可能因此导致火灾出现。

3 地铁火灾情况救援难点

3.1 人员疏散困难

当地铁出现火灾情况时, 由于地铁处于地下, 具有较强的密闭性, 就很难对火灾产生的烟气进行排除, 并因此由于高温以及大量的浓烟的存在使人员疏散工作变得更为困难。同时, 在地铁中, 也具有着数量较多的电梯以及楼梯, 当发生火灾情况时, 大量的烟气往往使人们很难对安全出口进行分辨, 不仅对于人员的视线来说是一种较大的影响, 还会因此为人们带来较大的恐慌感觉, 不仅会使人们的疏散速度受到影响, 还甚至会因此出现大规模的踩踏事件。同时, 在部分地铁站点建设中, 其由于设计方面存在问题, 而没有对疏散系统进行科学的设计。在对地铁进行建设时, 往往需要较高的投资费用, 如果由于资金或者意识等方面问题的存在没有对高温以及浓烟问题进行考虑, 就很可能使人们的恐惧感得到进一步的提升。此外, 如果地铁列车出现了火灾情况, 一般情况下则需要在最短时间内开到站内对车上人员进行疏散。但在很多情况下, 严重的火灾情况很难使列车顺利的进入到站点, 并进一步加大了疏散工作开展的难度。

3.2 灭火救援困难

在地铁建设中, 根据其自身性质特点, 其同外界往往具有较小的通道口。这种情况的存在, 在地铁发生火灾事故时外界人员则很难从外部对其进行灭火, 如果在地铁建设时没有对灭火工作的专用通道进行设置, 消防工作人员在进入到地铁时往往需要以步行的方式走出安全出口。这种情况的存在, 则很可能由于消防人员同疏散人群发生冲突而对救火的时间产生较大的延误。同时, 由于地铁较为封闭的特点, 其同外界接口数量往往较少, 这就会使得当火灾情况出现时, 很难在短时间对烟气进行排除, 而仅仅能够通过机械设备的应用对烟气进行排放。而在地铁内部, 一般情况下其换气装置以及排烟装置为一个设施, 在开展排烟工作时往往需要根据地区实际情况的不同提前对排烟工作进行调试, 如果没有做好该项调试工作, 则很可能由于空气倒流情况的出现进一步提升站内的烟气浓度。

4 消防安全防范对策

在对地铁消防问题情况以及特点进行把握的基础上, 则需要我们能够从多个方面做好其消防安全防范工作:

第一, 站台类型。在很多地铁中, 其都对侧式站台进行了应用, 对该种方式来说, 在列车靠站时, 相邻的两个列车往往具有较近的距离, 如果其中的一台列车出现了火灾情况, 则会在很短的时间内发生蔓延, 进一步扩大了火情。对此, 我们则可以对岛式站台进行应用, 对于该种站台类型来说, 在列车靠站时, 两辆列车往往会具有10m以上的间距, 即使其中的一辆列车存在火灾情况, 也很难将火势蔓延到另外一辆列车上;

第二, 防火分隔。在对地铁站进行建设时, 需要对站内不同部分做好防火区域的划分工作, 即根据其功能的不同将其分为管理区、商业区以及车站设备区, 并在不同区域做好防火措施的设立。通过该种方式的应用, 则能够避免火灾情况发生时其他地域因连带作用的出现引发更大的火灾。而对于处于同一层的不同线路, 也需要做好细致的防火划分工作, 避免其中一条线路出现火灾情况时对另一条线路产生影响;

第三, 材料应用。对于部分国家来说, 其在地铁设计时为了能够使乘客具有更为舒适的乘坐感受, 会选择部分易燃材料对列车相关设备进行制作。对于该种情况来说, 如果列车出现火灾情况, 则会造成更大的火势, 并因此使火灾危害进一步扩大。为了避免该种情况的存在, 在我们对列车进行制作以及装修时则需要保证所选择的材料都具有良好的阻燃性, 且在地铁站上也能够对该原则引起充分的重视, 以此进一步提升消防安全水平;

第四, 疏散系统。为了能够对地铁的消防安全作出保证, 也需要对现有的疏散系统进行完善, 在对专门防火通道进行设置的基础上对安全通道以及出口的安全系数进行提升。在对上述环节进行设计时, 需要能够对火灾情况发生时可能出现的状况进行充分的考虑, 在对疏散通道进行科学改进的基础上避免在火灾情况发生时人员由于疏散通道问题出现人身事故。而通过消防通道的设置, 则能够使消防人员能够在火情出现的第一时间进入到现场进行救火;

第五, 灭火系统。在地铁建设中, 除了能够在列车中对灭火设施进行设置之外, 也需要能够在地铁站点内对自动灭火系统进行安装。尤其是容易发生故障、且设备数量较多的机房, 更需要做好防火设施的配备, 如通过空气灭火、自动灭火装置的设置对地铁的防火能力进行提升。

5 结束语

消防是地铁运行的一项重要内容, 需要在实际运行过程中能够做好相关因素的把握, 以针对性对策的应用保障列车的安全运行。

摘要：地铁是现今城市交通的重要类型, 在为人们出行带来极大便利的同时, 也需要能够做好其消防工作。在本文中, 将就地铁的消防安全问题及其对策进行一定的研究。

关键词：地铁,消防安全问题,对策

参考文献

[1]王军, 姜明理, 谢天光.地铁隧道火灾人员疏散模拟研究[J].消防科学与技术, 2015.

地铁消防安全性能化评估 篇4

1行人紧急疏散特性

(1)个体行为特性。

紧急疏散时,个体容易受到生理、心理和环境等因素影响,对于紧急事故的感知程度不同,疏散反应时间也不一样。在火灾的特殊环境中,个体行人会凭借自身的知识和记忆对疏散线路作出选择,在恐惧、惊慌和冲动的心理作用下,疏散行为上表现出焦虑、莽撞和非常规性。

(2)群体行为特性。

群体由多个个体组成,各个体的行为特征的总和构成了群体的行为特征,群体行为是个体之间相互作用、相互冲突的结果。由于个体在火灾疏散时都是利己的,个体之间会存在矛盾,如果局部的个体冲突不及时消解,将会造成更大面积的矛盾,影响到群体的疏散进度。疏散过程中大多数人采取跟随做法,称为群体跟随性;同时人与人疏散流线相互交织,容易发生冲突并导致堵塞,称为群体冲突性。因此,疏散行动在群体层面上表现为群集流动,具有群集动力学的特征。

2地铁火灾危险性及其特点

2.1 火灾危险性分析

地铁是一个复杂的系统,一般处于地下,车站跨度大,车站以及列车上均有繁多的电气设备,电气线路非常复杂。地铁站内天花板一般采用结构网架,并且需要大量电线电缆,同时还会使用电梯、扶梯等大功率设备,一旦由于电气故障、线路故障而发生火灾,在封闭的空间内,烟气蔓延迅速,且不易扑救。

地铁车站一般在站厅层或安全通道中建设商铺,或与地下商业建筑相连接,商铺的日常用电用火均会对地铁防火安全造成威胁,同时商铺中存放的商品大多数为易燃物,一旦着火,基本没有扑灭的可能。此外,由于地铁客流量大,一旦发生事故,往往会造成重大的社会和政治影响。

2.2 地铁火灾特点

由于地铁属于地下空间,与外部相连的通道较少、空间相对封闭、通道狭窄、人员密集度较高,其火灾具有以下特点。

(1)火灾蔓延快、烟气危害大。

车站内部发生火灾时会因为空气流通不畅,通风不足,氧气供应量不足而发生不完全燃烧,致使一氧化碳、二氧化碳等有毒气体的浓度迅速升高,烟气温度也跟着快速升高。

(2)人员疏散困难。

发生火灾后,站台层乘客的疏散路径为:站台层→站台层楼梯→站厅层→闸机→站厅层楼梯→地面出口。疏散路径的单一性和疏散人员的心理状态的变化导致短时间内人群汇集到楼梯、闸机和出口处,非常容易出现拥挤现象。同时,燃烧生成的烟雾充满车站后,会削减光的强度,挡住安全通道和疏散指示标志,使人群难以辨认安全出口所在位置,被逼迫减缓疏散速度。根据研究人员试验,疏散人员在火灾环境下行走,水平部分的步行速度为0.33 m/s,比普通条件下的步行速度低75%;楼梯段的步行速度为0.29 m/s,比普通条件下的步行速度低55%。

(3)灭火救援困难。

地铁火灾中浓烟和高温使能见度大大降低,增加了消防人员进入地铁救援的难度。救援人员只能从乘客逃生方向的通道逆向进入实施救援,容易与逃生人员发生冲撞,救助的速度和效率将受到很大影响。

3地铁消防安全评价

地铁消防安全性能化分析是保证地铁车站内消防安全的一项必要工作,其中安全疏散容量和人员疏散时间是进行地铁消防安全评价的两大指标。通过对消防安全的评价可以清楚地了解地铁安全运营的极限容量,了解地铁可能发生紧急事件的危险程度及紧急疏散的时间,以便制定地铁安全应急预案,采取有效的规避措施,达到消除和降低地铁安全危险隐患的目的。

3.1 安全疏散容量

安全疏散容量计算是对地铁消防安全性能进行评估的重要步骤。安全疏散容量的评估过程见图1所示。安全容量评估时,需根据建筑的风险等级及可利用安全疏散时间(ASET)来完成对建筑消防的物理评估(称为P因子)和安全评估(S因子)。P和S均为0.0～1.0中的某一数值。当车站物理条件良好、功能分区明确时,P因子可取1.0;当车站物理条件极差,P因子则取0.0。S因子取值方法同样如此。另外,地铁车站设计的容量乘以P因子与S因子中的最小值即可得地铁保有容量。

对于地铁车站的列车车门容量、楼梯容量、闸机容量、通道容量和出口容量,则需要根据GB 50016-2006《建筑设计防火规范》中人流股数的概念进行计算。最后,比较地铁保有容量、车门容量、楼梯容量、闸机容量、通道容量和出口容量之间的大小,最小值即为地铁车站的安全疏散容量。

3.2 人员疏散时间

地铁发生火灾后,浓烟和热气只能通过车站出口涌出,同时车站出口也是人群疏散的唯一通道。因此,站内人员能否安全疏散到车站出口在时间线上取决于两个特征时间:可利用安全疏散时间或危险来临时间(ASET)和人员所需安全疏散时间(RSET)。其中,RSET包括4部分:探测时间td、警报时间ta、疏散准备时间tpre(人员认知时间和反应时间)和人员运动时间ttra。

4案例分析

4.1 案例概况

案例为两层的地铁建筑,共有两个宽为5.7 m的出入口,站厅层位于负一层,站厅内有书店、快餐店、车站控制室等附属功能用房,同时收费区与非收费区由9个闸机和1个手动闸门(必要时可开启)相连。站台层位于地下二层,共2个站台,与站厅用3部楼梯、4部自动扶梯相连。另外,其中一个站台与站厅距离较远,需通过一段长通道相互连接。根据GB 50517-2003《地铁设计规范》中关于消防安全的规定,该建筑耐火等级为1级,共分为5个防火分区,见图2所示。

4.2 火灾场景设置

笔者根据DGJ 08-88-2006《建筑防排烟技术规程》中关于火灾模型的确定方法,结合案例中地铁车站建筑情况,确定火灾发生位置以及火灾发生后所采取的措施。考虑到站台列车内人员逃生距离最长,且逃生路径固定,选择列车防火分区作为研究对象,火灾发生位置在列车内,以研究火灾发生后人群疏散。火灾发生后,车站立刻关闭车站入口通道,列车上人员全部下车,通过3部楼梯(此刻自动扶梯关闭)疏散至站厅层,同时站厅内的闸机和闸门全部开启,车站内人员撤离至疏散出口即视为到达安全区域。

4.3 安全容量计算

根据GB 50016-2006和GB 50517-2003中对于安全疏散时间的规定,建筑内发生火灾时,人员在4 min内必须疏散完毕,否则建筑内的烟气和热量将会危及人的生命安全。因此,建筑的安全容量不仅与其内部的设施宽度及疏散流率有关,而且与建筑的安全疏散时间有关。安全疏散容量的计算方法为:安全容量=设施的疏散流率(人/(min·m))×宽度(m)×安全疏散时间(min)。

建筑物内各类设施的疏散特性并不相同,彼此间的疏散流率也不一样。根据GB 50016-2006相关规定及课题组对各类设施的研究,针对案例,在计算安全容量时采取以下参数:列车车门疏散流率为35 min/m,闸机的疏散流率为27 人/(min·个),行人在平面通道和出口的疏散流率为78 人/(min·m),坡面台阶或楼梯的疏散流率为67 人/(min·m)。

根据人员疏散路径,针对疏散流线上的关键节点,同时去除各类设施边缘效应尺寸,以4 min为可利用的安全疏散时间(ASET),计算得到的地铁安全容量见表1。从计算结果可看到,闸机在4 min内疏散的人流量最少,可把其疏散人数作为案例中车站的安全容量。另外,楼梯和通道的安全容量也相对较小,也是地铁站紧急疏散时的潜在拥堵节点。

4.4 人员疏散模拟

4.4.1 火灾疏散交通特性

利用Legion软件对案例的火灾场景进行模拟,该软件基于“最小努力”和“最大满意度”原则的优化行走算法,以社会力模型为微观模型基础,可模拟连续运动的微观轨迹,智能实体细化到每一个行人的每一步。每个被模拟行人均拥有智能决策能力,既能根据现场不同场景和周边行人特征决定自己的行为(如行走速度、方向、个人空间及行走方式)。相关管理部门现场验证模拟软件的平均误差不大于10%,能够比较细致地再现火灾发生后车站内人群疏散的场景。

通过地铁站火灾疏散模拟,可得到疏散过程的评价参数,见图3、图4所示。图3为车站内行人的速度随时间的分布,用①～⑥区分别表示疏散过程中速度区域的大小。从图3可看到,疏散初始阶段,②区～⑥区所占区域较大,而①区区域较小,表明疏散开始阶段人群疏散速度较快;随着时间的推移,①区所占面积越来越大,其他区域面积相应减小,表明疏散过程中行人的速度逐渐变得接近,处于相互跟随的状态,并且速度相对较小。图4为疏散过程中人群疏散的平均密度分布图,用A级到F级表示地铁站内的服务水平,其中A级表示服务水平最高,F级服务水平最低。从图4可以直观地发现,通道、闸机和楼梯出现F级的区域最大,即它们服务水平最低,密度最大,是车站火灾疏散的关键节点,应把它们作为消防安全的重要部位设计。

4.4.2 疏散人数与疏散时间

把地铁内需疏散的人群分为站台人群和站厅人群两类,用软件进行模拟时分别记录疏散人数随时间的变化趋势。首先假定站厅层服务水平为D级,站台层服务水平为E级,根据地铁站的建筑尺寸,可以算出站厅层需疏散的人数为300人,站台层需疏散的人数为830人,这与高峰时段现场采集到的数据大致吻合。

通过Legion模拟得到图5。从图5可看到,站厅层需疏散的300人全部疏散完毕约需2 min。由于站厅距离安全出口较近,疏散开始后,疏散曲线的斜率较大,表明疏散速度较快;随时间推移,疏散速度变慢。这是由于站台层部分疏散人员撤离到站厅层,与站厅层人员共同占用疏散空间。站台层疏散的830人,其疏散曲线斜率基本保持不变。这是由于站台与站厅距离较远,需通过楼梯和通道才可到达站厅,楼梯和通道的使用率基本已达最大。从站台层的疏散曲线可看到,在接近4 min的时段,曲线斜率有明显变化,疏散速度突然变缓,这可能与模型中设置4 min为可利用的安全疏散时间(ASET)、疏散人员行为变得更加异常有关。通过模拟分析可知,该地铁站在火灾发生后4 min内顺利疏散到达安全出口的人数为300+795=1 095人,与理论计算的安全疏散容量相近(1 172人/4 min)。

5结论

地铁消防安全中最关键的部分是保证站内人员的安全,因而在大力提高消防的智能化的同时,针对疏散人员特性,安全有效地疏散站内人员是设计中需要重点研究的关键。笔者从行人安全角度,对地铁消防展开安全性能化评估,得到以下结论。

(1)必须完善消防安全疏散系统、站内火灾报警监控、自动灭火和防排烟系统。疏散楼梯、安全通道、安全出口是乘客疏散和消防人员灭火救援的必要途径,必须确保安全疏散体系的科学、合理和可靠。

(2)安全疏散容量和人员疏散时间是消防性能评估中重要的两个指标,无论是地铁的消防设计,还是平日人流组织,都可用其定量评估。

(3)地铁消防疏散中,楼梯、通道和闸机是疏散的瓶颈位置,要提高地铁的消防安全,既要在设施设计中更加人性化,使该设施方便绝大多数人使用,又要同时保证在火灾发生后设施能够畅通无阻。

(4)高峰时段应严格控制站内人员数量,同时提高人员行走速度,增加出口涌流能力,保证所有人运动起来。

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地铁运营安全评价体系研究 篇5

运营安全是城市轨道交通系统实现顺畅、高效运营的前提和保证, 特别是对于地下铁道这样狭长的、近乎封闭的地下空间而言, 一旦发生较大的灾害事故, 将给各种运营设备和人员生命财产造成致命性损害和巨大的社会影响, 使系统功能难以在短时间内恢复, 带来较大的经济损失。地铁运营系统的安全和评价, 是从系统外部因素、指挥因素、设备因素、运营管理因素等方面进行分析, 确立地铁运营系统安全综合评价指标体系, 建立地铁运营系统安全综合评价模型, 具有重要的工程意义和参考价值。

1 地铁安全事故及影响因素分析

安全事故具有必然性和偶然性。一般而言, 地铁事故包括火灾、爆炸、车辆及线路事故、通信及信号故障、触电、机械伤害、灼烫、高处坠落、起重伤害等, 另外还包括一些在地下车站大厅、站台等人员密集场所的乘客疏散区、疏散通道、安全进出口位置设置不当、通道宽度不够或被其他物品堆放或商业占用, 当突发事故, 造成乘客拥挤、逃生困难, 使事故后果扩大。统计世界上地铁运营事故如图1所示。

从图1可以看出火灾是威胁地铁安全的主要因素, 发生火灾的总量约占地铁突发事件的65%;其次是列车出轨, 占地铁突发事件13%, 也是一类重要的地铁突发事件;再次就是爆炸, 占地铁突发事件的8%, 也占有很大的比重;接下来按照所占比例由大到小依次是停电、水灾、地震等。因而, 在地铁建设与运营过程中, 地铁火灾是不容忽视的问题。近年来, 地铁火灾屡见不鲜。例如, 2003年2月18日, 韩国大邱市地铁发生火灾事故, 造成至少126人死亡, 146人受伤, 318人失踪;2005年7月6日, 法国巴黎北部辛普朗因地铁车厢电路短路发生火灾, 造成19人死亡。据不完全统计, 我国地铁自1969年投入运行以来, 共发生火灾156起, 其中重大火灾3起, 特大火灾1起。在我国政府大力推进地铁建设的今天, 地铁火灾事故的预防和应对更应该引起全社会的共同关注。

2 地铁运营安全评价指标体系构建

系统评价指标体系是由若干单项评价指标组成的整体, 系统评价指标体系的确定是系统评价成功与否的关键, 本着科学性、全面性、主导性、操作性及可比性的原则, 建立地铁综合安全性水平层次结构模型。

目前, 我国对地铁及隧道制定了相应的防火设计规范, 如《地铁设计规范》 (GBSO-1572003) , 依据其中的规定, 可以对地铁的火灾危险性进行定性的评价。作者根据现有的规范和标准以及国内外地铁火灾特点, 采用模糊数学方法, 从安全管理、消防设备和应急设备3个方面对地铁火灾安全性进行定量评价。如图2所示。

2.1 评价方法的选定

根据地铁运营系统的实际情况, 选定定性、定量相结合的模糊综合评价方法为地铁安全的评价方法。

2.2 判断矩阵的构造与求解

对地铁火灾子系统进行分析之后, 按照影响地铁系统安全的重要程度以及影响范围已经确立了三层级的地铁安全评价指标体系。层次之间具有相对重要程度的关系, 而每一层次的指标相互之间也存在相对重要性权值的衡量, 在排序计算中每一层次的因素相对于上一层次某一因素的单排序问题又可以简化为一系列成对因素的两两对比判断。为了实现定量化安全评价指标体系, 层次分析法引用1-9比率标度方法将对比判断定量化, 构成判断矩阵。

根据指标体系确定的指标因子, 详细设定如下:总体目标为地铁火灾风险指数U;一级指标为安全管理水平A1, 消防设备A2, 应急设备A3;二级指标为各一级指标之下的具体对应组成因子, 如乘客及工作人员安全意识、安全检查、火灾疏散预案、规章制度、通风排烟设备、防灾报警设备等。

通过专家组的访谈和地铁安全参考书, 将层次指标的比较关系大体综合, 得到4个判断矩阵如下:U-A矩阵是相对于总体目标的一级指标即原则层指标的相互比较关系的判断矩阵, 而A1-B1-4矩阵是相对于一级指标安全管理指标的二级指标相互关系的判断矩阵, A2-B5-8矩阵是相对于一级指标消防设备指标的二级指标相互关系的判断矩阵, A3-B9-12矩阵是相对于一级指标应急设备指标的二级指标相互关系的判断矩阵, 见图3 (a) ～图3 (d) 。

根据线性代数求解矩阵特征值法, 分别求得各矩阵的特征值为:λmax1=3.01;λmax2=4.08;λmax3=4.0;λmax4=4.12。

2.3 一致性检验

根据层次分析法的步骤, 确定判断矩阵最大非负实根后, 应对其进行一致性检验, 检验结果将反映判断矩阵中主观因素带来的影响是否超出一定范围。由于一致性的要求, 实际研究过程中进行了多次判断矩阵计算, 最终选定一致性检验通过的特征值所在的判断矩阵。判断因子CR=CI/RI, CI= (λmax-n) / (n-1) , CI为一致性指标, RI为平均随机一致性指标, 见表1。

当CR<0.1时, 判断矩阵满足一致性, 则可以构造向量排序矩阵。

U-A矩阵CI= (3.01-3) / (3-1) =0.005, 查表得RI (3) =0.52, 则CR=0.09 <0.1, 该矩阵满足一致性要求。可以构造权重排序向量。将U-A矩阵行向量连乘再开N次方, N为矩阵阶数, 进行计算, 对应的W={1.82, 1.00, 0.55}, 对应的权重排序向量{A1, A2, A3}。

A1- B1-4矩阵CI= (4.08-4) / (4-1) =0.027, 查表得RI (4) =0.89, 则CR=0.03<0.1, 该矩阵满足一致性要求。可以构造权重排序向量。即:W={1.57, 1.57, 0.49, 0.49}, 对应的权重排序向量为{B1, B2, B3, B4}。

A2- B5-8矩阵CI= (4-4) / (4-1) =0, 查表得RI (3) =0.89, 则CR=0<0.1, 该矩阵满足一致性要求。可以构造权重排序向量。即:W={1.732, 1.732, 0.58, 0.58}, 对应的权重排序向量为{B5, B6, B7, B8}。

A3- B9-12矩阵CI= (4.12-4) / (4-1) =0.04, 查表得RI (4) =0.89, CR=0.045<0.1, 该矩阵满足一致性要求。可以构造权重排序向量。即:W={0.31, 3.20, 0.67, 1.50}, 对应的权重排序向量为{B9, B10, B11, B12}。

2.4 评价结果分析

通过一致性检验, 得到相对于系统总目标的原则层指标按照重要程度递减排序为{安全管理, 消防设备, 应急设备}。二级指标相对于一级指标按照重要程度递减序为:相对于安全管理指标的{乘客及工作人员安全意思, 安全检查, 火灾疏散预案, 规章制度};相对于消防设备指标的{消防报警设备, 通风排烟设备, 消防设备, 消防水源};相对于应急设备指标的{应急照明设备, 消防通信设备, 疏散诱导设备, 声光报警设备}。

3 应对及改进措施

根据评价结果, 建议从如下方面进行地铁防火的安全设计:

(1) 地铁防火设计:设计人员应根据相关的防火规范和规定以及国内外地铁火灾的经验教训, 合理地进行地铁建筑结构和地铁列车等的设计, 以控制火灾发生时的环境, 为扑灭火灾和疏散人员创造有利条件。

(2) 地铁火灾监控与报警系统:目前我国地铁防灾监控与报警系统 (FAS) 按两级监控方式设置:第一级为中央控制室级, 作为防灾报警控制中心, 对全线报警系统实行集中监控管理, 随时掌握全线动态情况;第二级为车站调度室级, 分别设置于地铁各车站, 它们是独立的报警子系统, 在其所管辖的范围内, 对火灾状况进行监控、报警, 并能够实施有关的消防联动控制操作。

建议增设现场 (列车) 级防灾监控与报警系统。该层次的系统设备可由火灾传感器、手动报警器、声光示警器、视频传输系统、监视屏等组成, 在司机室设一个控制终端, 由司机掌握列车内的情况, 并可将信号传输到车站调度室, 以加强对列车内异常情况的监视。

(3) 地铁消防设施:鼓励引进新型消防设施, 全面覆盖地铁车站、区间隧道和地铁列车, 不出现消防死角。

4 小 结

地铁作为大容量公共交通工具, 其安全性直接关系到广大乘客的生命安全。安全运营是地铁运输的首要目标和基本原则。地铁安全的影响因素众多, 指标体系的建立极为关键。本文从“人-机-环境-管理”的角度出发, 按照科学、系统的原则, 建立了地铁安全指标体系, 并采用模糊综合评价方法进行了评价。最后用所建立的指标体系和方法对地铁火灾事故进行了评价, 评价结果符合实际情况, 该方法基本可行。

参考文献

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