地铁火灾评价指标体系

地铁火灾评价指标体系（精选5篇）

地铁火灾评价指标体系 篇1

随着我国城市交通的发展,地铁以其准时、方便、快捷以及载客量大和污染小等优点,在城市公共交通中发挥着重要作用,对社会的发展和进步也起到了积极的作用。但因地铁客流量大、空间封闭,一旦发生火灾事故易造成重大人员伤亡和不可估量的财产损失。在地铁发展的100多年间,全世界几乎每年都有重大地铁火灾事故的发生,因而地铁火灾事故引起了世界各国的广泛关注。例如,1987年英国伦敦地铁站机房起火,引燃扶梯,造成32人死亡,100多人受伤;1995年阿塞拜疆地铁火灾造成558人死亡,269人受伤;2003年韩国大邱地铁发生人为放火,135人死亡。我国自1969年地铁投入运行以来,因变电所、地铁车辆内的电气设备和线路故障以及违章电焊和电气设备误操作等引起的火灾共156起,其中重、特大火灾4起。

地铁火灾的起因主要有放火、车辆自身或相撞起火、装载物起火、配电起火等几种。由于受到封闭环境的制约,其产生的火灾有三大特点:一是火灾发展快,烟雾大,升温速率高;二是疏散营救难度大;三是扑救困难。因此,地铁场所防火的原则是自防自救,高效、快捷地扑灭初期火灾。在地铁场所设置火灾自动报警系统可以实现对地铁火灾的早期发现和通报,及时采取有效措施,控制和扑灭火灾。合理有效地设置火灾自动报警系统可以提高地铁场所火灾防护水平,防止和减少火灾危害,更好地保护人身和财产安全,为地铁的安全运营提供有力的保障。

在具体的地铁工程中,火灾自动报警系统存在自身性能差异和施工质量差异,致使其运行状况表现不同。消防监督部门、保险部门和使用者迫切需要对系统运行状态进行科学的评价,而目前我国现行有关国家标准对如何评价地铁火灾自动报警系统使用效能没有做出相应的规定,因而从一定程度上制约了火灾自动报警系统在地铁火灾预警、预防作用的发挥。为规范地铁场所火灾自动报警系统评价活动,最大限度地发挥火灾自动报警系统的作用,笔者对地铁火灾自动报警系统使用效能评价进行了研究,并提出了地铁场所中的火灾自动报警系统使用效能的评价要求,为该类场所火灾自动报警系统运行提供评价的要素指标、流程、评分模型。

1 地铁场所火灾自动报警系统组成与功能

随着计算机和通信网络技术的迅速发展,计算机软件技术在现代消防技术中的大量应用,火灾自动报警系统(FAS)的结构形式已呈多样化趋势,火灾自动报警技术的发展趋向智能化。地铁工程的特点是以行车线路为单元组建管理机制,每一条线路管理范围从几公里到几十公里。按这种线形工程管理的需要,全线火灾自动报警系统宜设控制中心集中管理—车站分散控制的报警系统形式,即由中央控制级、车站与车辆段现场级以及相关网络和通信接口等环节组成,使管辖区内任意点的火灾信息和全线管理中心下达的所有指令均在全线范围内迅速无阻地传输,以实现火灾早期发现,利于及时展开灭火救援。

1.1 FAS的中央监控管理级

FAS的中央监控管理级由操作工作站、打印机和模拟屏等设备组成,具有如下功能:

(1)与各车站、车辆段等FAS进行通信联络;

(2)接收全线火灾灾情信息,对全线系统监控管理,发布火灾涉及车站的消防设备的控制命令;

(3)火灾事件历史资料存档管理以及全线消防设施日常监管。

1.2 FAS的车站监控管理级和现场控制级

FAS的车站监控管理级和现场控制级由火灾探测器、火灾报警控制器、计算机工作站、打印机等组成,具有如下功能:

(1)与FAS中央管理级以及本车站BAS间进行通信联络;

(2)监视车站管辖内火灾灾情;

(3)采集记录火灾信息,并报送FAS中央监控管理级;

(4)车站控制室应能控制地铁消防救灾设备的启、停,显示运行状态;

(5)当启动各种防烟、排烟模式时,应联动停止通风、空调系统运行,切断相关区域的非消防电源,独立或接受控制中心FAS指令,发布火灾联动控制指令。

1.3 车辆段、停车场FAS

车辆段、停车场FAS由火灾探测器、火灾报警控制器等设备组成,具有如下功能:

(1)与FAS中央监控管理级进行通信联络;

(2)监视管辖区内火灾灾情,并报送FAS中央监控管理级;

(3)控制有关消防设备;

(4)切断相关区域的非消防电源。

2 地铁火灾自动报警系统使用效能评价要求

接受评价的火灾自动报警系统产品应通过国家消防电子产品质量监督检验中心检测合格,并获得中国消防产品质量认证委员会核发的产品质量认证书,获准在国内使用的产品。须按照《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116)、《火灾自动报警系统施工及验收规范》(GB 50166)、《地铁设计规范》(GB 50157)中对火灾自动报警系统的要求进行设计、施工、验收和检验。

地铁火灾自动报警系统使用效能评价指标体系的建立,应遵循系统性、相关性、独立性、可测性、科学性等原则,做到结构合理、层次分明;指标项的选取应定量指标与定性指标相结合,定义明确、数量适中、与工程相关性显著、采集和量化方法简便;综合评价方法的通用性和可操作性较强,测评结果可显著地区分评价对象在安全防护性能上的综合差异。

3 评价指标体系

地铁火灾自动报警系统使用效能评价指标体系如表1所示。

(1)适用性。

适用性是指系统适合使用的特性,包括使用性能和辅助性能等。该指标的评价包括火灾响应有效性、联动控制有效性和场景匹配性等指标。其中,火灾响应有效性包括对移动火和定位火、汽油等各类明火、车辆火与电气线路火的响应能力;联动控制有效性包括集中控制与分散控制结合能力、防排烟控制能力、疏散诱导能力、消防设施在控制室集中显示与远程信息传输能力等;系统匹配性主要指系统组件之间长距离远程通信方式与能力。

(2)可靠性。

可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。该指标的评价包括评价火灾自动报警系统的信号传输能力、抗电磁干扰能力、抗电源干扰能力以及抗环境干扰能力等。

(3)可维护性。

可维护性指在一段时间内,系统可保留至或维修至正常预定功能状态的可能性。该指标的评价包括评价系统全面自诊断能力、独立部件互换能力以及远程维护能力等。

(4)可扩展性。

可扩展性是指地铁应用场所的火灾自动报警系统的可扩展能力,该指标为满足地铁轨道交通运营需要,衡量地铁的后续扩展能力。其评价内容包括扩展能力、扩展系统与原系统的匹配能力以及冗余与扩展等。

(5)网络性能。

网络性能指标主要是衡量地铁火灾自动报警系统网络的主要功能特性。该指标评价的内容主要包括网络的开放性、网络通信能力、网络故障隔离能力、网络扩展能力以及与其控制系统接口等。

4 评价流程

地铁火灾自动报警系统的使用效能评价一般采取如下流程:

(1)确定并熟悉评价的地铁场所系统对象,内容包括工程设计方案、图纸、系统布局、火灾危险源、疏散线路等各类情况;

(2)筛选并定义系统评价指标;

(3)确立各项评价指标相对应的权重系数;

(4)确定系统评价准则;

(5)进行评价测试试验或采用主观判断法对单项指标进行评分;

(6)综合评分,得出评价结论。

5 评分模型

评分模型主要用于给各评价指标打分,最终依据相关公式计算出被评价系统的总得分,根据总得分的分值判断被评价系统的使用效能等级。

地铁火灾自动报警系统使用效能分为四个等级:A、B、C和D(优、良、及格和不及格)。其中,A级分值:90～100;B级分值:80～89;C级分值:60～79;D级分值:0～59。具体评分模型如下:

(1)对需要评价的每个二级指标打分,并对每个二级指标按照不同重要程度赋予权值(任意一个一级指标中的二级指标权重和等于1,如式(1)所示),按照式(2)求出每个一级指标的得分:

undefinedfIIi=1 (1)

VI=undefinedVIIi·fIIi (2)

式中:VI为任意一级指标的得分;VIIi为该一级指标中任意二级指标的得分;fIIi为该一级指标中任意二级指标的权重;n为该一级指标中二级指标的个数。

(2)依据计算得出的一级指标分值,并对每个一级指标按照不同重要程度赋予权值(一级指标的权重和等于1,见式(3)),按照式(4)计算出该评价的总得分。

undefinedfIi=1 (3)

V=undefinedVIi·fIi=undefinedundefined

式中:V为总得分;VIi为任意一级指标的得分;fIi为任意一级指标的权重;n为该一级指标的个数。

例如,某地铁火灾自动报警系统使用效能评价总得分为86分,依据评分等级,该系统使用效能为B级。

6 结束语

地铁应用场所火灾自动报警系统在日常使用过程中,缺乏必要的检测方法和检测手段对其进行使用效能的评价,笔者提出评价指标体系、评价流程以及评分模型,对满足地铁应用场所火灾自动报警系统产品工程的适用性评价,提高火灾自动报警系统设计的整体使用性能、规范地铁工程系统运行完好率和有效性评价,都将起到重要的指导和推动作用。

摘要：对地铁火灾自动报警系统使用效能评价进行了研究,提出了该系统使用效能的评价要求、评价指标体系、评价流程以及评分模型,为地铁火灾自动报警系统的使用效能评价工作提供了技术参考和指导。

关键词：地铁,火灾自动报警系统,使用效能评价,指标体系,评分模型

参考文献

[1]GB 50157-2003,地铁设计规范[S].

[2]北京地铁火灾报警系统设备的技术方案[R].

[3]王佳,尹晓宏.地铁火灾报警系统的设计[J].电气应用,2004,23(12):87-88.

[4]罗红萍.地铁火灾自动报警系统(FAS)的管理与维护[J].现代城市轨道交通,2005,2(6):40-41.

地铁火灾评价指标体系 篇2

关键词：火灾自动报警系统 地铁火灾 应用价值

中图分类号：U231.96 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）05（c）-0072-01

地铁作为人员密集的场所之一，其存在着很多非人力所能控制的因素给乘地铁人员带来意想不到的伤害，但是，为了将这种造成伤害的可能降到最低，地铁的管理部门必须要做好安全防护措施。火灾自动报警系统就必须被考虑在内，也正因为地铁火灾自动报警系统仍然存在着一些问题，所以相关部门更要引起一定的重视。

1 地铁火灾的特点

1.1 突发性比较强

地铁作为人员密集的场所之一，其发生火灾的可能性很大，并且地铁的线路很长，火灾一旦发生，一般都到了较难控制的地步。这是因为客流量的增多加大了火灾发生的可能性，而运行线路的过长则增加了火灾发生的地点的不确定性。所以，地铁火灾的突发性强并不是因为火灾发生的突然，而是因为这种不确定性延误了火灾的控制，从而给人们造成了更大的伤害。

1.2 人员逃生困难

地铁一旦发生火灾，人员的逃生途径非常单一，只能将人们从安全疏散通道进行撤离。造成这种结果的原因有以下几种：第一，地铁是地下交通运输工具，一旦火灾发生，只能从固定的通道往地面撤离。第二，在地下，除了安全疏散通道，并没有建设相应的火灾避难场所。第三，在地铁站的进出口的检票设施对人员的逃生造成了阻碍。在这样拥挤的场所里，人们很容易在你推我搡的过程中发生踩踏事件。这样一来，更加大了地下人员的逃生难度。

1.3 灭火困难

地铁一旦发生火灾，灭火的相关措施也很难进行。这是因为地铁是地下运输工具，如若发生火灾，大型的消防车很难进入并采取灭火措施。除此之外，火势一旦蔓延，其产生的烟雾也很难扩散，由此降低了物体的可见度，并且造成人们的呼吸困难。而且，火势的蔓延还会造成地下的温度上升较快，较高的温度会使墙体的温度升高，从而给人员逃生的通道带来较大的压力。此时，即便灭火措施起到了良好的效果，也会因为物体热胀冷缩的原理造成墙体破坏甚至塌方。这样一来，消防部门展开救援会更加困难。

2 地铁火灾自动报警系统存在的问题

2.1 设备的选型及安装

一般情况下，大多数设计人员都会考虑到不同场所火灾特性参数不同，所使用的火灾探测器也不同，但是，除此之外，他们还应意识到环境因素的不同同样会对火灾探测器的选择造成影响。在某些地区，即便是安全检查及时到位，但是如果经常更换火灾自动报警装置，对交通的运行也会带来不便。也就是说，如果火灾自动报警装置的选择和安装不合理，不仅会造成资源与资金的浪费，还会间接或直接的影响到人们的生活甚至人身安全。例如，某些地方为了节约资金安装普通的手动火灾报警装置，有的甚至对其不做必要的防水防潮措施。在比较潮湿的季节，普通的火灾报警装置很可能因为这些因素的影响而失去其报警的功能。

2.2 区间隧道线型感温火灾探测器的设置

在地铁区间隧道内一般应设置线型感温火灾探测器，然而某些地区却设置了分布式光纤感温火灾探测器。如若使用线型感温火灾探测器，即便动力传输电缆过负荷或者短路造成电缆的局部过热甚至全线过热从而引发电缆起火的情况，但由于到达一定的温度时，电缆的绝缘层和外护套具有一定的耐火性能和阻燃性能，一般不会发生较大的火灾。但是对分布式光纖感温火灾探测器，一旦动力传输电缆发生火灾，分布式光纤感温火灾探测器基本上不会发挥报警的功能，或者报警时间过为滞后，从而不利于火灾的控制。

3 地铁火灾自动报警系统问题的解决措施

3.1 地铁区间隧道的设备选择

地铁路线由于安装在地下，自然避免不了受到地下环境潮湿的影响。在地铁建造的过程中，除了要做一些除湿防潮的处理，对区间隧道内的设备也要做好防潮防湿的处理措施。在地铁区间隧道的设备选择上，对其防潮防湿的要求也应有提高。例如，由于连接线路的接线盒以及端子箱等部件。尤其是电气线路的施工，更要注意防湿防潮，以免影响电气系统的正常工作，从而引发更大的事故。

3.2 合理确定隧道线型感温火灾探测器的设置方案

要想避免动力电缆由于过负荷或者短路所产生的局部过热甚至全线过热而引起的火灾，最好的解决办法就是做好电缆上的温度监测。相关技术人员可以在每一根的动力传输电缆上都安置上线型感温探测器，以及时的监测到电缆上的温度变化。在选择线型感温火灾探测器时，要注意保证所有的动力传输电缆上的线型感温火灾探测器标准报警长度基本一致，并将所有的标准报警长度的敏感部件盘在一起并安装于电缆接头的表面。除此之外，还要保证每个区段至少安装了三段敏感部件，以确保火灾自动报警器能够及时而且准确的做出反应，起到控制火灾的效果。同时对易发生火灾的部位进行重点监测，从技术和人工两个方面做好火灾的预防和控制工作。

4 地铁火灾自动报警系统在地铁火灾中的重要性

地铁火灾自动报警系统的装置，使得其能够迅速对火灾的发生地点进行识别，并在第一时间内通知乘客和相关部门，使得相关部门能够及时的发现火灾，并根据火灾的情况实施灭火措施。地铁火灾自动报警系统的自动性以及高效性使得火灾发生的可能性大大降低，不仅保障了地铁的安全运行，更加避免了对乘地铁人员的人身伤害和财产损失，让地铁的安全系数大为上升。

5 结语

地铁的位置和运行线路过长使得火灾发生的可能性大大增加，为了避免火灾的发生和蔓延，在地铁极易发生火灾的部位一定要安装火灾自动报警装置。地铁火灾自动报警装置的重要性不言而喻，但是火灾自动报警器的选择以及安装一定要合理，否则很难发挥火灾自动报警装置的作用，而且还耗费财力和人力。

参考文献

[1]梁小斌.一种新型地铁火灾自动报警系统火灾模式传递方式[J].自动化应用，2014，10（4）：127-128.

[2]许嘉.天津地铁火灾自动报警系统设备接地故障分析及处理方法探讨[J].科技风，2014，6（7）：123-124.

地铁火灾评价指标体系 篇3

近年来,国内外学者对地铁火灾研究主要集中于烟气流动数值模拟及人员安全疏散、缩尺寸试验研究等领域,地铁车厢潜在危险性评价和分析研究较少。Alexan-der Claesson等人针对地铁车厢燃烧达到轰燃前的初始火灾增长阶段展开了试验研究,通过不同火源在1/3尺寸车厢内燃烧试验得出:达到轰燃前最大热释放率为3.5 MW,火灾发生后达到轰燃的时间取决于初始火源类型。Won-Hee Park设计1/10尺寸地铁车厢模型,运用质量损失法对三种不同材料的模型着火后所达到的最大热释放率进行了研究,结果表明:火源位置对火灾初期的增长有显著影响,当火源处于车厢地板、车厢内的可燃物燃烧后,能在最短时间内达到最大热释放速率。这些研究在试验模拟时多选择木垛和塑料构件作为内在可燃物,火灾荷载较低、涉及种类偏少;未对地铁系统使用的新型材料、结构和环境设计进行跟踪,设定火灾场景不能与时俱进;针对中国地铁系统可燃材料单件及组件火灾特性的基础数据十分缺乏;未能结合实际火灾发展场景对地铁车辆系统固有火灾危险性进行分级评价。

笔者以南京一号线地铁某节车厢为例,通过现场调研和资料查阅确定地铁系统特别是车厢内特色可燃物种类、类型、数量及燃烧热值,依据性能化防火设计理论中火灾场景设计方法,计算了典型地铁车厢整体着火后的火灾发展类型及对应热释放速率和持续时间等火灾动力学参数,对地铁车厢潜在火灾危险性进行评价,并以材料设计和优化为指导思想提出技术性防火安全对策,以期为地铁车辆性能化防火设计及火灾风险评估提供基础数据及理论支持。

1 地铁车辆火灾场景设计与火灾危险性分析

地铁系统主要由地铁车辆、地铁站台及地铁隧道组成。统计资料及相关研究显示,地铁车辆和地铁站台是最可能发生火灾的区域。对于前者:人员聚集和逗留效应更为明显,群体乘客在同一空间内共同乘坐至少1站;内部固有电气和乘客随机火灾隐患较多;火灾荷载更为集中;乘客危机意识和应急水平参差不齐;且未设置专职消防管理员。对于后者:目前绝大多数开通地铁的城市均在地铁站台配备了巡逻人员,有效降低了地铁站台火灾事故发生可能性。因此,可定性判断前者火灾发生概率和潜在危险性相对更高,选定为设计火灾场景。

1.1 地铁车辆火灾载荷密度统计

地铁车辆内可燃物构成的火灾荷载分为两种:固定火灾荷载,如车内的座椅、地板、侧板、广告牌、顶板、车体中隐蔽的电气设备及电线电缆、装饰装修材料等物品;活动或临时性火灾荷载,如乘客携带的行李用品、纸张、违规易燃易爆物品以及乘客的着装饰品。

为了对地铁车辆内可燃物特性进行描述,笔者以南京地铁1号线某节车厢为例,统计火灾载荷和计算其密度。表1显示了地铁车辆内典型可燃物的材料、相态、热值及火灾载荷。

现场调研资料显示,南京地铁1号线地铁车辆一节车厢地表面积为50m２。利用直接计算和资料查阅可统计出一节车厢总体火灾载荷为13 403.8 MJ,火灾载荷密度为268.1 MJ/m２。

1.2 地铁车辆火灾燃烧类型估测

根据火灾场景设计理论:通风因子较小时受限空间室内与室外通风不畅,供氧不足,燃烧方式为通风控制。此时燃烧类型符合式(1)的关系。

当通风因子足够大时,受限空间室内与室外通风自由,室内燃烧与开放空间的燃烧已无本质上的差别,燃烧的方式为燃料表面积控制,此时有式(2)所示的关系。

式中:ρ为空气密度,kg/m３;Aｗ为一节车厢的通风开口面积,m２;Aｆ为可燃物表面积,m２;H为通风口高度,m。

南京地铁通风空调系统采用空调季(夏季)闭式运行、非空调季(过渡季和冬季)开式运行的方案。考虑到非空调季比空调季时间长,设定地铁通风空调系统为开式系统,即自然通风,利用机械或活塞效应使地铁内部与外部换气。此外,理想情况下,车厢起火后在应急状况下单侧门或双侧门均即刻打开,车门未被人员拥堵。开口面积和高度分别为13.3m２和1.9m,可燃物表面积近似为200m２,空气密度为1.29kg/m３。将所获取数值分别代入式(1)和式(2)可计算得出:发生火灾时地铁典型车辆燃烧属于燃料表面控制型。

1.3 地铁车辆火灾热释放速率估算

性能化防火设计理论中一般假设火灾经历完整的过程。地铁火灾往往是车厢内一件物品先起火,然后引燃周围其他物品并逐渐扩大。车厢内可燃物组合情况多种多样,不可能逐一进行全尺寸燃烧实验,从工程角度出发提出如下假设:(1)车厢内同类可燃物分布均匀;(2)所有可燃物都会起火;(3)所有可燃物将全部燃尽。采用t２简化模型描述受限空间内火灾发展模式,估算最严重的火灾形势。

对于受限空间内火灾,热释放速率发展存在两种情况:(1)火灾发展迅速达到轰燃,之后整个空间内热释放速率很快达到最大值;(2)火灾发展由于被主动消防系统抑制,无法达到轰燃,此时火灾热释放率达到最大值并在一定时间内保持不变。地铁火灾发生后6~10min对人员疏散和防止火灾蔓延都具有重要意义。因此,采用比较保守的假设,忽略火灾衰减期,认为地铁火灾以一定增长速率发展到最大值并维持。

火灾增长因子α是以热释放速率表征火灾增长快慢的重要参数,应综合考虑可燃物荷载密度影响(αｆ)及墙和吊顶影响(αｍ),如式(3)、式(4)所示。

式中:q为一节车厢的火灾载荷密度,MJ/m２。

αｍ依据壁面装修材料不同等级取值,当墙面装修等级为A、B１、B２、B３级时,分别取0.035、0.014、0.056、0.350kW/s２。地铁车辆内墙面装修材料等级为A级,结合车辆内火灾荷载调研结果,由计算可得火灾增长因子约为0.032 5kW/s２,则Qｆ=0.032 5t２。

美国消防协会将火灾发展分为极快、快速、中速和缓慢4种发展等级,其对应典型可燃材料和火灾增长因子,如表2所示。

将计算所得火灾增长速率与表2 中α 参考值对比,可界定典型地铁车厢火灾介于中速火与快速火之间。参照香港地铁车辆火灾最大发热量,选取5 MW作为一节车厢火灾最大热释放速率并设为快速增长火,其热释放速率曲线,如图1所示。

计算可得:火灾持续到6.54min时最大热释放速率可达5 MW。GB 50157-2013《地铁设计规范》规定了提升高度不超过3层的车站内火灾时人员逃生时间应不超过6min,该时间范围内火灾仍处于增长阶段。考虑车体所受热辐射、车体塌陷、车体内燃烧产物毒性、车体微小可燃物形成飞火等危险性以及车站提升高度超过3层,可判定乘客处于不发生拥堵的最佳疏散环境下,逃离车厢后还应到达应急疏散平台和地面等安全区域。因此,过程中如未能采取任何有效防灭火措施,当最大热释放速率达到5 MW时,6min内乘客不能安全疏散。

1.4 地铁车辆火灾持续时间估算

火灾持续时间是指火灾从形成到衰退维持总时间,可由经验公式计算,如式(5)所示。

式中:T为火灾持续时间,min;q为一节车辆火灾载荷密度,MJ/m２。

代入前述计算数值可得,典型地铁车厢在不采取任何措施情况下火灾可持续532min,约8.9h。

1.5 最高火场温度估算

采用国际标准ISO 834标准火灾升温曲线公式估算火场温度,如式(6)所示。

式中:T０为外部环境温度,℃。

根据火灾持续时间t=532min,假设外部温度为20℃,可算得Tｔ=1 281 ℃。当地铁车辆在常温下被引燃后且充分燃烧时能达到的最高火场温度约为1 300 ℃。此时,地铁车辆周围建(构)筑物存在延烧或坍塌危险。

2 地铁车辆潜在火灾危险性综合评价

综上,地铁车厢内可燃物主要分布在车厢地表面、车厢内座椅、车厢侧墙、车厢底架、顶板及其夹层,主要可燃物材质为橡胶、聚氨酯、线性低密度聚乙烯、三聚氰胺泡棉等有机可燃材料,分布较广、种类较多,部分可燃物分布较为隐蔽,一旦发生火灾,对早期火灾侦查十分不利。

结合前述计算和分析,笔者界定典型地铁车厢潜在火灾危险性总体呈中高等级(具体分级指标和范围有待进一步研究),主要表现在:火源强度高(t=6min时火灾热释放速率为4.321 MW)、火场温度高(1 281 ℃)、环境毒性高(热释放速率大小直接决定毒性高低)和火灾持续时间长(532 min)。高强度火源会使地铁构件和相邻建筑物承载力下降,发生倒塌等二次事故,也导致消防人员灭火困难;高温火场也会使乘客易受灼伤,与消防人员沟通受阻,产生恐惧和慌乱行为,疏散困难,造成踩踏等二次事故;毒性环境使乘客易中毒致死。地铁车辆火灾综合潜在火灾危险性定性示意,如图2所示。

因此,在对地铁车辆性能化防火设计时,应着重考虑车体材料及其他材料对车辆防火性能的影响,包括:基于地铁车辆材料终端应用场景,因循和革新现有地铁车辆设计规范,设计和选择不同防火等级、阻燃水平和结构形式的可用材料;应将车体材料更换为不燃或难燃材料;地铁车辆内部装饰材料应经过阻燃处理,具有可接受阻燃水平和耐火等级,如垂直燃烧等级UL 94V-1及以上、极限氧指数LOI 28及以上,燃烧后毒性产物和热流密度不应超过人体可接受值;大范围侧板和顶板材料内部设计和使用防火条等防火隔断;车辆内部不同功能区域联接地带和缝隙可合理使用防火封堵产品;地铁运营管理部门可以采用安检系统和巡逻检查等方式控制乘客所携带可燃物,建立移动火灾荷载登记台账。

3 结论

(1)从可燃物角度出发,通过对南京一号线典型地铁车辆车厢内可燃物材质、类型、数量和热值进行实地调研和资料查阅,运用性能化防火设计理论计算一节车厢火灾载荷密度、火灾增长速率、火灾热释放速率、火灾持续时间、最高火场温度等火灾动力学关键参数,由此推断火灾燃烧类型、火灾发展模式、人员逃生可能性和建(构)筑物坍塌可能性等潜在火灾危险性。

(2)典型地铁车厢燃烧类型为燃料表面控制型,火灾发展模式介于中速和快速之间,最大热释放速率达到5MW时乘客在6min内不能安全逃生;在不采取任何措施情况下火灾可持续约8.9h、最高火场温度约达1 300℃,周围建(构)筑物存在延烧或坍塌危险。

(3)在对地铁车辆性能化防火设计时应着重考虑车体材料及其他材料对车辆防火性能的影响,设计和选择不同防火等级、阻燃水平和结构形式的可用材料,建立移动火灾荷载登记台账。

摘要：为评价和分析地铁车厢潜在火灾危险性,在资料查阅和现场调研的基础上,运用性能化防火设计理论,确定南京地铁一号线车辆内典型可燃物分布、材质、形式、数量和燃烧热值,统计火灾载荷密度,设计火灾场景,对火源强度(热释放速率)、火灾持续时间、火场最高温度等重要火灾动力学参数着手进行计算和分析,判定车厢内火灾燃烧类型,并提出相应建议。结果表明:典型地铁车厢着火时,燃烧类型为燃料表面控制型,火灾发展模式介于中速和快速之间(火灾增长因子约为0.032 5kW/s2),最大热释放速率达到5 MW时乘客在6min内不能安全逃生,在不采取任何措施情况下火灾可持续约8.9h、最高火场温度约达1 300℃,周围建(构)筑物存在延烧或坍塌危险;典型地铁车厢综合潜在火灾危险性偏高,在进行性能化防火设计时应设计和选择不同防火等级、阻燃水平和结构形式的可用材料。

地铁火灾评价指标体系 篇4

随着我国经济的快速发展,地面交通拥堵越来越严重,人们认识到地铁将是缓解地面交通压力的有效方式。据统计,国务院已经正式批准25个城市建设地铁,2010年将建成地铁480公里,2020年总里程将达6 100公里。据预测,未来30年将是我国城市轨道交通建设快速发展的黄金时期。随着地铁线路和长度的不断增加,地铁运营风险也在不断增加,地铁运营风险开始成为人们研究的对象,地铁风险评价指标体系作为地铁风险评价的出发点,也应该得到足够的重视。以往的指标体系一般是从管理学或地铁技术层面上建立的,这些指标体系指标量化难、客观性不足,实际可操作性不强。本文收集了93起国内地铁事故,通过对地铁事故和地铁公司的经营年报的统计和分析,从统计学角度设计了我国地铁运营风险的指标体系,一定程度上克服了指标体系指标量化难的问题,指标体系客观性和可操作性得到了很大的完善。

1 构建指标体系遵循的原则

由于风险评价指标体系反映的是风险评价对象的整体情况,所以在建立指标体系的过程中要遵循一定的原则[1,2]。

第一,系统全面性原则。

指标体系覆盖面要广,能够全面并综合地反映风险评价系统的各因素,指标经过加工处理后能够准确、清楚地反映问题。

第二,简明科学性原则。

在指标体系覆盖面广的前提条件下,指标体系内容要简单和准确、符合客观实际,并具有代表性,避免选择意思相近的指标。

第三,稳定可比性原则。

设置的指标要有稳定的数据来源,所得的指标经过加工处理后能够易于进行比较。另外,还要考虑历史资料的可比性。

第四,层次性原则。

评价系统往往是一个复杂的系统,一般由多个子系统组成。通常会在不同的层次上有不同的指标体系,这也有利于决策者在不同层次上对风险的来源进行研究。

第五,定性和定量结合原则。

指标体系应该要尽量量化,但对于一些难以量化、意义很重大的指标,可以用定性指标来描述。

2 地铁运营风险评价二级指标分析

地铁运营风险是多种子风险的组合,要对地铁的综合风险进行评价,需要了解各子风险的评价情况。本文对收集的93起地铁事故进行统计分析,根据地铁事故的表象将地铁运营的事故类型分为短时停运、火灾、相撞、脱轨、水灾、停电和其它7种类型,并将这7种风险类型作为地铁运营风险评价指标体系的二级指标体系。

3 地铁运营风险评价三级指标分析

地铁运营风险评价系统是一个较复杂的系统,各子风险由各种不同的因素引起,不仅涉及人、车辆和轨道等系统因素,还受到社会环境和列车运行相关设备(信号系统、供电系统)等因素的影响。本文通过对我国93起大小地铁事故起因进行统计分析,试图从统计学的角度建立一套地铁运营风险评价指标体系。通过对93起地铁事故进行统计分析(如图1),结果显示人(乘客和员工)的因素、车辆因素、轨道系统因素、电路因素、信号因素及自然灾害等是地铁事故的主要因素。各指标分析如下:

(1)人的因素(乘客和员工)。从图1可以看出,由人的因素引起的地铁事故所占的比重最大,为42%。一般来说,乘客故意跳轨和不慎落轨,不遵守乘客规则,擅自携带易燃、易爆、有毒危险物品,人流量大和地铁工作人员安全意识差、缺乏对易燃易爆危险物品的识别能力及自身处理各类突发事件的能力,都会导致不同程度的地铁事故。如南京地铁1号线因为没有安装屏蔽门或安全门,发生了300多起跳轨或落轨事故;2008年12月22日,上海地铁电梯发生挤压事故,5人受伤。而地铁工作人员的操作失误通常会带来比较严重的后果。据调查,2009年12月22日地铁相撞的直接原因是地铁司机违反信号指示开车,这次相撞导致上万人乘客滞留,地铁运行系统瘫痪,所幸没有人员伤亡。

(2)车辆因素。车辆的完好程度是地铁事故的一个重要因素。在我国的地铁事故中,车辆因素引起的地铁事故占了将近1/3。通常因为车辆因素会导致列车脱轨、列车相撞和列车延迟等不同程度的突发事件。如1995年11月5日,北京地铁环线内环在长椿街站至复兴门区发生追尾事故,32名乘客受轻伤,1名乘客受重伤,内环运营中断5小时。

(3)电路因素。地铁电路故障通常会引起火灾、触电和列车突然停止运行等事故。因为电路故障引起的地铁事故比较频繁,占到了地铁事故的14%。电路故障是引起火灾的主要因素之一,火灾通常会引起较大的灾害损失。例如,2005年8月27日,北京地铁中电风扇短路引起火灾,1人受伤;2003年8月28日,英国首都伦敦和英格兰东南部部分地区突然发生重大停电事故,伦敦近2/3地铁停运,大约25万人被困在伦敦地铁中。

(4)信号系统因素。信号系统是整个地铁系统自动控制中的重要部分,是保证地铁快速、高效运行的保证。信号故障通常会引起地铁长时间延迟,严重的会引起地铁相撞、地铁系统瘫痪。2008年5月31日,广州地铁发生信号设备故障,致使大石至厦滘区段延滞1小时45分。

(5)轨道系统(轨道和隧道)因素。轨道系统作为地铁建设的主要工程,建设初期其安全性就会受到极大的关注。通常由轨道系统引起的地铁事故比较少,在统计中只占到了5%。

(6)自然灾害和社会灾害。自然灾害和社会灾害带来的地铁灾害一般都会比较严重。如1972年7月19日,北京暴雨致使古城洞口地铁被雨水淹泡近300米,最深达1.5米,造成51号站和古城变电站跳闸,三轨停电,四组车堵在洞内,使7月20日地铁全天停止运营,这也是我国因为自然灾害引起的唯一一次地铁事故。地铁车站及地铁列车是人流密集的公众聚集场所,社会灾害带来的地铁事故会很严重。如1995年3月20日,日本东京地铁曾经遭受邪教组织“奥姆真理教”施放沙林毒气,夺走了十多条人命,5 000多人受伤,引起全世界震惊。到目前为止,我国还没有发生过如爆炸、毒气等社会灾害所带来的地铁运营事故。由于社会灾害通常也是乘客或员工人为引起的,确定地铁事故是人的因素引起或是社会灾害引起需要对地铁事故起因进行仔细研究。在本文中,我们假定:第一,地铁乘客不存在报复社会和他人的心理和精神严重失常等;第二,如果乘客有报复社会和他人的心理而引起的地铁事故,则认为是社会灾害所造成的地铁事故。

4 地铁运营风险评价四级指标分析

由于划分的三级指标仍然是一个较大的指标体系,是一个定性的指标体系,要去辨识和赋值各指标,需要采用专家评分等主观因素较重的方法。考虑到风险评价的客观性,需要对各三级指标再进行细分。笔者对《广州地铁公司经营年报》(1999—2008)进行分析,主要根据稳定可比性及定性和定量相结合的原则,选取20个定量指标和2个定性指标作为地铁运营风险评价指标体系的四级指标(如表2所示),各指标分析如下。

说明:二级指标中的各项与三级指标不是一一对应关系,二级指标中的各项与三级指标各项均有关系

(1)在指标体系中,人的因素由乘客素质和员工素质组成。地铁乘客的主要来源为本市市民,本市市民的收入水平、市教育支出、个人教育支出和九年制义务教育升学率在一定程度上能够反映本市市民素质,故可以用这四个指标反映乘客素质。一般来说,员工在地铁公司工作年限越长,则技能越熟练,考虑到指标之间的相关性,用员工人数、上下工作年限和培训次数/每人每年来反映员工素质。

(2)车辆是地铁系统的主体,也是地铁事故的承载体,通常地铁事故都会引起车辆的损坏,车辆的完好率和安全运行里程/次能够很好地体现车辆状况,日均客运量能反映车辆的运载能力。

(3)信号系统因素是一个较抽象的指标,一般采用定性的方法来对其赋值。在本文中,笔者参考地铁经营年报,发现正点率、运行图兑现率和自动售票系统可靠性是信号好坏的表象指标,通讯经营收入是决定信号强弱的功能体现,这四个指标都是量化指标,有稳定的数据来源,故考虑用这四个指标作为信号系统的下级指标。

(4)本文中的轨道因素不仅仅指单纯的地铁轨道,还包括地铁隧道部分的完好程度。轨道和隧道的完好程度与建设地铁时期投入的技术、地铁公司所拥有的地铁技术和地铁公司的运营收入有很大的关系。技术含量高,则轨道系统会比较完善;运营收入多,轨道系统维护得会更好,安全程度也会高,事故发生率也会较低。另外,地铁线路和地铁长度也是关系轨道系统安全性的重要组成部分。故选取了地铁公司设计院所承担的项目和经营收入作为轨道系统技术含量指标,选取地铁公司总的运营收入、地铁线路和长度作为轨道系统非技术含量指标。

(5)电路系统错综复杂,电路引起的地铁事故类型也种类繁多,用定性和定量指标来衡量都比较难。笔者认真统计研究了地铁公司相关资料,发现地铁公司的电梯工程公司负责电梯和屏蔽门等的维护;地铁物业管理子公司负责地铁电路维护;地铁电路的设计和监理一般由地铁设计院来完成。由于数据来源的限制性,选择电梯公司收入、物业管理收入作为电路系统的后期维护指标,收入高,则电路维护好,地铁事故少;选择地铁设计院的科研项目项数和监理项目数作为电路系统设计技术指标。当然,在电路系统故障中,员工操作失误引起的地铁事故占很大的比例,但在本指标体系中,已经将员工素质作为一个单一的综合指标来研究,故在电路系统中不再考虑员工因素。

(6)地铁一般深埋地下,自然灾害并不能对地铁构成直接威胁,一般不能用定量指标来具体衡量,但自然灾害一般引起的地铁事故会比较严重(如1972年的北京地铁事故),是地铁事故起因的组成部分。根据定性和定量结合原则,选择自然灾害作为定性指标,其专家评价表如表3。在评分过程中,笔者建议聘请气象灾害和地质灾害专家,并根据专家影响力或职称等赋予相应权值。

(7)社会灾害(如恐怖袭击等)也是地铁事故的组成部分。国外(如俄罗斯、英国等)曾发生过多起恐怖分子引起的地铁爆炸。我国自1969年地铁建设至今,还没有出现过类似的地铁事故,故在本地铁风险指标体系中,没有将社会灾害列入指标体系中。

5 总结

本文根据具体的地铁事故和地铁公司经营状况,注重实际与理论的结合,设计了我国城市地铁风险评价四层指标体系。分析显示:第一,指标体系建立的依据是我国的地铁事故与地铁公司经营指标,因此,所建立的指标具有很强的针对性和可操作性。如从国际上看,社会灾害是地铁运营风险起因的重要组成部分,俄罗斯、英国都曾发生过多起社会灾害所带来的重大地铁事故,但我国自1969年地铁开始运营以来,没有发生过这类地铁事故,因此,在所建立的指标体系中,没有将社会灾害列入指标体系中。第二,前人往往是从管理学的角度去建立风险评价指标体系,指标的赋值也多运用具有过多主观色彩的方法来赋值,风险评价的科学性和客观性得不到满足。本文所建立的指标体系在很大程度上克服了以上缺陷,指标体系中的大多数指标的赋值得到了稳定的数据来源,其科学性和客观性得到了很大的提高。第三,虽然该指标体系提高了以往指标体系的针对性、科学性和客观性,但该指标体系的合理性还需要具体的实证研究做进一步的验证,笔者在以后的研究中会对该指标体系的合理性做进一步的研究。

参考文献

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[4]卢光霖.广州地铁经营年报[R].广州:广州地下铁路总公司,1999-2008.

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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