譚妍 李樹清,2 伍愛友 李興
(1.湖南科技大學(xué)能源與安全工程學(xué)院 湖南湘潭 411201;2.湖南科技大學(xué)煤礦安全開采技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 湖南湘潭 411201)
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城市軌道交通隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的多級可拓綜合評價(jià)*
譚妍1李樹清1,2伍愛友1李興1
(1.湖南科技大學(xué)能源與安全工程學(xué)院湖南湘潭 411201;2.湖南科技大學(xué)煤礦安全開采技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室湖南湘潭 411201)
摘要在構(gòu)建城市軌道交通隧道火災(zāi)評價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上,建立了多級可拓綜合評價(jià)模型,通過關(guān)聯(lián)度的計(jì)算,判定各風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)與風(fēng)險(xiǎn)等級的距離。以長沙市某隧道為例,通過評價(jià)權(quán)值、待評物元、關(guān)聯(lián)度的計(jì)算,確定該隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的等級。結(jié)果表明,該火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級為2級,風(fēng)險(xiǎn)水平可接受,但需要整改。
關(guān)鍵詞多級可拓綜合評價(jià)隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)關(guān)聯(lián)度物元
0引言
為減少在城市中運(yùn)行產(chǎn)生的振動、噪聲以及對地面環(huán)境的影響,軌道交通在經(jīng)過城市時(shí)會盡可能采用隧道。由于隧道結(jié)構(gòu)的特殊性、城市軌道交通的網(wǎng)絡(luò)性與人員密集性,一旦發(fā)生火災(zāi)事故后果不堪設(shè)想。因此,對城市軌道交通隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)就顯得尤為重要。目前,有許多學(xué)者關(guān)注到城市軌道交通火災(zāi)的研究。但是,針對隧道環(huán)境下城市軌道交通火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)問題的研究并不多。趙一姝等[1]從人身安全的角度出發(fā),運(yùn)用事故樹等常用安全評價(jià)方法,評估了軌道交通運(yùn)營過程中的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)情況;王艷輝等[2]在構(gòu)建城市軌道交通火災(zāi)事故因果圖模型的基礎(chǔ)上,采用三角模糊因果圖分析方法,量化了基本事件的概率;李炎鋒等[3]通過對火災(zāi)發(fā)展的各階段進(jìn)行分析,構(gòu)建了城市地下交通的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估體系,并采用改進(jìn)的AHP確定了各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重。本文選用多級可拓綜合評價(jià)方法來評價(jià)城市軌道交通隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),便于精確計(jì)算出各級指標(biāo)與各風(fēng)險(xiǎn)等級的距離。
1多級可拓綜合評價(jià)的基本原理
在風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中,目前常采用模糊層次分析法。模糊層次分析的研究主要針對不矛盾的問題,對矛盾的問題暫時(shí)沒有很好的辦法。通過建立合理的評價(jià)指標(biāo)體系,融入可拓學(xué)理論的多級可拓評價(jià)方法不僅可以解決不確定性問題,還可以解決矛盾問題??赏貙W(xué)的核心思想是物元理論,物元定義為R=(事物,特征,量值)=(N,C,V)。在系統(tǒng)安全分析中,N表示系統(tǒng)安全的等級,C表示子系統(tǒng),V表示子系統(tǒng)安全狀態(tài)的取值范圍。多級可拓綜合評價(jià)的基本理論是可拓集合理論,包含關(guān)聯(lián)函數(shù)、經(jīng)典域、節(jié)域以及關(guān)聯(lián)度等重要內(nèi)容[4]。
2城市軌道交通隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系的建立
根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB 1003—2005)、《鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(TB 10063—2007)以及與城市軌道交通隧道火災(zāi)相關(guān)的文獻(xiàn),分析城市軌道交通隧道火災(zāi)的特點(diǎn)及影響因素,建立城市軌道交通隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系,如表1所示。
表1 城軌交通隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系
3城市軌道交通隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)多級可拓綜合評價(jià)模型的構(gòu)建
3.1多級可拓綜合評價(jià)權(quán)值的確定
3.2確定風(fēng)險(xiǎn)等級域和評價(jià)因素集
設(shè)風(fēng)險(xiǎn)等級域?yàn)椋篣={Uj,j=1,2,…,m};一級風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)因素集為:C={Ci,i=1,2,…,n};
3.3確定經(jīng)典域與節(jié)域
(1)
式中,Rj為經(jīng)典域,Vj為評價(jià)指標(biāo)集C關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)等級Uj的量值范圍。
(2)
式中,Ru為節(jié)域,Vu為評價(jià)指標(biāo)集C關(guān)于全部風(fēng)險(xiǎn)等級U的量值范圍[5]。
3.4確定待評價(jià)物元
對待評價(jià)對象,把實(shí)際調(diào)研取得的數(shù)據(jù)或者分析計(jì)算結(jié)果用物元Ri表示:
(3)
式中,Ri為待評價(jià)對象,vik為N關(guān)于Cik的量值,k=1,2,…,p,其中p為二級指標(biāo)的個數(shù)。
3.5計(jì)算關(guān)聯(lián)度
(5)
3.6多級可拓評價(jià)
3.6.1一級評價(jià)
K(Ci)=(kj(Ci))=[ωi1,ωi2,…,ωip]·
(6)
3.6.2二級評價(jià)
(7)3.6.3確定風(fēng)險(xiǎn)等級
令:
(8)
(9)
則稱j*為目標(biāo)層風(fēng)險(xiǎn)的級別變量特征值,即風(fēng)險(xiǎn)級別的程度。
4工程應(yīng)用
本文研究長株潭城際鐵路湘江隧道段濱江新城至市府站區(qū)間。區(qū)間隧道沿杜鵑路走向,丘陵地貌,地面高54.79~70.18 m,地面相對高差16.39 m,大致呈西高東低形式,較為開闊;道路兩側(cè)房屋密集,交通繁忙,人口眾多,全長1 352.981 m,設(shè)計(jì)為雙洞單線隧道,采用礦山施工法;本區(qū)間共設(shè)置2座橫通道,其中心里程分別為WDK9+410,WDK9+813,區(qū)間隧道橫通道剖面圖見圖1。
圖1區(qū)間隧道橫通道剖面圖
4.1評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)及分級標(biāo)準(zhǔn)的確定
根據(jù)長株潭城際鐵路區(qū)間隧道的實(shí)際情況,采用多級可拓綜合方法對其火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)情況進(jìn)行評價(jià)。邀請20位現(xiàn)場技術(shù)管理人員及安全領(lǐng)域的專家,對可能影響該隧道火災(zāi)危險(xiǎn)性的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評分。根據(jù)專家的評分結(jié)果,采用模糊層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重。長株潭城際鐵路區(qū)間隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)取值如表2所示。評分為[0,85)時(shí),風(fēng)險(xiǎn)等級為1級,表示風(fēng)險(xiǎn)不可接受,需整改;評分為[85,95)時(shí),風(fēng)險(xiǎn)等級為2級,表示風(fēng)險(xiǎn)可接受,需整改;評分為[95,100)時(shí),風(fēng)險(xiǎn)等級為3級,表示安全,風(fēng)險(xiǎn)可忽略。
表2 城市軌道交通隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)體系指標(biāo)取值表
4.2評價(jià)結(jié)果
通過確定集合的經(jīng)典域、節(jié)域以及待評隧道風(fēng)險(xiǎn)的物元,結(jié)合長株潭城際鐵路區(qū)間隧道火災(zāi)的安全等級與分級標(biāo)準(zhǔn),分別進(jìn)行一級、二級評價(jià),得出評價(jià)指標(biāo)與各風(fēng)險(xiǎn)等級之間的關(guān)聯(lián)度。目標(biāo)層的可拓評價(jià)結(jié)果見表3。
表3 目標(biāo)層可拓評價(jià)結(jié)果
4.3評價(jià)結(jié)果分析
由結(jié)果可知,長株潭城際鐵路區(qū)間隧道的總體火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)級別為2級,處于“風(fēng)險(xiǎn)可接受、需整改”區(qū)間。在安全管理子系統(tǒng)方面,風(fēng)險(xiǎn)等級為2級,但是這個狀態(tài)與“風(fēng)險(xiǎn)不可接受,需整改”狀態(tài)的距離為|0.123 8-0.102 6|=0.021 2,與“安全”狀態(tài)的距離為|0.108 3-(0.390 9)|=0.494 7,其與風(fēng)險(xiǎn)不可接受狀態(tài)的距離更近,具有一定的事故傾向性,建議整改。其中,安全疏散演習(xí)與“風(fēng)險(xiǎn)不可接受”狀態(tài)相關(guān)聯(lián),可及時(shí)組織相關(guān)工作人員進(jìn)行核實(shí),加強(qiáng)安全管理,重視疏散演習(xí),同時(shí)組織專家對演練效果進(jìn)行評估。同樣,在隧道消防疏散設(shè)施子系統(tǒng)方面,也存在一定的事故傾向性,由于隧道結(jié)構(gòu)的特殊性,排煙通風(fēng)系統(tǒng)的要求也更苛刻,可加大科技投入,不斷優(yōu)化排煙與通風(fēng)性能,使其向更安全的等級方向推進(jìn)。
5結(jié)語
(1)根據(jù)城市軌道交通隧道的特點(diǎn),構(gòu)建了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的評價(jià)體系;將可拓學(xué)的基本原理融入安全評價(jià)體系中,建立了關(guān)于城市軌道交通隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的多級可拓評價(jià)模型,為評定城市軌道交通隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級提供了一種新的方法。
(2)引入關(guān)聯(lián)度的概念,計(jì)算出了各級指標(biāo)與各風(fēng)險(xiǎn)等級的距離,量化了評價(jià)結(jié)果的精確性。
參考文獻(xiàn)
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Multilevel Extension Comprehensive Evaluation for Intercity Rail Tunnel Fire
TAN Yan1LI Shuqing1,2WU Aiyou1LI Xing1
(1.SchoolofMiningandSafetyEngineering,HunanUniversityofScienceandTechnologyXiangtan,Hunan411201)
AbstractThe multilevel extension evaluation model is established based on the construction of the evaluation index system for intercity rail tunnel fire, the distance of the evaluation index and the risk level can be accurately determined by the correlation. Taking a tunnel in Changsha as the case, the fire safety level is determined by calculation of evaluation value, matter element and correlation degree. The result shows that the tunnel fire is classified into level 2, which is acceptable, but needs to be rectified.
Key Wordsmultilevel extension comprehensive evaluationtunnel firerisk evaluationcorrelation degreematter element
(收稿日期:2015-10-22)
通訊作者李樹清,男,1969年生,博士,教授,主要研究方向?yàn)榘踩こ獭?/p>
作者簡介譚妍,女,1991年生,碩士,主要研究方向?yàn)榘踩u價(jià)與事故控制。
*基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(51374104,51274095,51274096) ,湖南省自然科學(xué)基金 (2015JJ2058),湖南省科技廳重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2015SF2053-2)。