劉志勛
(合誠工程咨詢股份有限公司 廈門 361009)
隧道火災(zāi)安全決策一般是基于現(xiàn)有規(guī)則,現(xiàn)在有轉(zhuǎn)向使用基于性能決策的趨勢,這種轉(zhuǎn)變有利有弊。有些時候這種決策方法的轉(zhuǎn)變很適用,有時候卻事與愿違。隧道火災(zāi)安全決策的主要目標(biāo)是要將風(fēng)險控制在可接受的范圍內(nèi)。需要考慮的風(fēng)險包括:①致命與致傷;②財產(chǎn)損失;③運行中斷。對于純粹規(guī)定的處理方法,隧道的設(shè)計者、管理者和使用者不能有效地從上述3個方面考慮風(fēng)險。歷史的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以幫助我們認(rèn)識特定系統(tǒng)中的風(fēng)險,但重要的是:不能簡單地看待這些歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù),因為系統(tǒng)會隨時間改變。某個隧道在過去很長一段時間,比如過去20年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可能產(chǎn)生誤導(dǎo),因為5年或10年以后的隧道系統(tǒng)會不同,比如,增加的交通流量,特別是近幾年交通流量急劇增大。所以,基于風(fēng)險的處理方法將更加有助于在面對日益復(fù)雜和變化的狀態(tài)時做出決策。
規(guī)定的處理方法在一定的時間內(nèi)是非常有用的,因為它是基于過去多年得到的知識和經(jīng)驗。規(guī)定中的特性也在基于風(fēng)險的處理方法中起到重要作用。問題的關(guān)鍵不在于基于風(fēng)險的處理方法如何取代規(guī)定的處理方法,而在于規(guī)定的處理方法如何成為基于風(fēng)險的處理方法中有價值的一部分?;陲L(fēng)險的處理方法讓我們了解風(fēng)險,關(guān)鍵問題是如何評估風(fēng)險,并將這種評估模型有效地用于隧道火災(zāi)安全的決策中。當(dāng)需要采用基于風(fēng)險的處理方法時,通常采用迭代環(huán)的流程[1],見圖1a);也有采用每一步都迭代的方式[2],如圖1b)所示,所耗費的時間更多。這種方法更強調(diào)從有驚無險的“事故”中學(xué)習(xí)。這些“事故”展現(xiàn)了現(xiàn)實系統(tǒng)行為的大量信息和知識,我們應(yīng)該從中學(xué)到更多。
圖1 風(fēng)險決策方法流程圖
采用基于風(fēng)險的處理方法必須建立隧道火災(zāi)相關(guān)模型,但是建立模型相當(dāng)復(fù)雜。主要問題是如何可靠地建立并使用模型。每個量化模型都會做出一些概念上的假設(shè),而這些假設(shè)可能不充分[3]。
隧道里的火災(zāi)風(fēng)險是一個系統(tǒng)運行的結(jié)果,涉及到設(shè)計、操作、應(yīng)急響應(yīng)和隧道使用。也就是說,火災(zāi)風(fēng)險是系統(tǒng)產(chǎn)物。這個隧道系統(tǒng)涉及能被設(shè)計的部分和不能被設(shè)計的部分,包括車流量和使用者的個人行為。能被設(shè)計的部分要盡量充分考慮不能被設(shè)計的部分。例如,人員在隧道火災(zāi)時的行為表現(xiàn)很復(fù)雜,根據(jù)以往的火災(zāi)案例分析,可以將隧道火災(zāi)中不同身份人員表現(xiàn)出的不同行為特征大致分為兩類:司機的行為和乘客的行為。司機的行為可能為滅火、助人、逃難;乘客的行為可能為向火區(qū)上游疏散、向火區(qū)下游疏散或延滯重返。按人員的心理來分,可分為向光向闊和盲目隨眾型。荷蘭在Benelux隧道進行了一系列隧道火災(zāi)的人員疏散試驗,研究結(jié)果表明:隧道火災(zāi)時,人員疏散呈現(xiàn)出較大的隨機性,火災(zāi)發(fā)生后一部分人在幾十秒后就自行開始疏散,但大部分人員一直停留在車內(nèi)等待,直到隧道廣播后才開始疏散。試驗根據(jù)隧道人員在面對火災(zāi)時的行為特征,將人員疏散過程劃分為3個時間段:①離開車時間,即察覺火災(zāi)時間;②猶豫時間,即確認(rèn)火災(zāi)時間;③疏散時間。另外,隧道正在變得越來越大,越來越復(fù)雜,而且隨著時間改變,隧道系統(tǒng)在運行幾年后和剛開通時是不同的。
模型在隧道火災(zāi)安全決策中所扮演的角色,特別是計算機計算模型將扮演重要角色。然而,建模必須用可靠和可接受的方法。這也就意味著:①這些模型的獨立評估,包括他們的適用性限制條件;②這些模型所使用的可接受的方法論;③懂行的使用者,對模型和火災(zāi)科學(xué)都熟悉。在了解火災(zāi)知識和具有經(jīng)驗的情況下,模型只是起到支撐作用。需要建立一個總體概率框架,在框架里概率模型和確定性模型都能起作用。需要建立一種綜合的確定性和概率模型。大尺寸或全尺寸測試和小尺寸測試都需要。同時也需要實驗測試的復(fù)制性,因為對于表面上不同的測試實驗結(jié)果會改變。另外,自動化在多大程度上是可行或可取的,隨著隧道系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,當(dāng)緊急情況被簡化,并可以被有效地復(fù)制到不同的緊急情況中,可以在多大程度上做出決策,這些都是需要考慮的。
綜上所述,首先需要對隧道科學(xué)與工程有深入的認(rèn)識,然后還需要包括一個最廣闊的視角,如人類行為等。雖然近年來已開展了大量的隧道火災(zāi)研究,但是需要做的仍然很多,主要需要解決的研究議題包括:什么是阻止隧道火災(zāi)發(fā)生的有效方法;哪些因素會影響隧道火災(zāi)的規(guī)模和擴散;不同的隧道火災(zāi)滅火系統(tǒng)有哪些不同特點;隧道火災(zāi)中,隧道使用者和隧道內(nèi)工作人員會產(chǎn)生怎樣的行為;什么是有效的評估系統(tǒng);多大程度上可對緊急情況自動響應(yīng);模型被用于火災(zāi)安全決策的一部分,怎樣處理模型中的不確定性,這些都有待做進一步的研究。
[1]CHARTERS D.Fire risk assessment of rail tunnels[C].Proceedings of the 1st International Conference on Safety in Road and Rail Tunnels,Basel,23-25 November 1992;published by University of Dundee and Independent Technical Conferences.
[2]BEARD A N.Towards a rational approach to fire safety[J].Fire Prevention Science and Technology,1979(22):16-22.
[3]BEARD A N.Risk assessment assumptions[J].Civil Engineering and Environmental Systems,2004,21(1):19-31.