張 霞 朱 杰教授

(1.四川師范大學(xué) 消防工程研究所，四川 成都 610101；2.四川省公共火災(zāi)防治技術(shù)重點實驗室，四川 成都 610101)

0 引言

近年來，隨著航空技術(shù)的不斷發(fā)展，大量民航飛機出現(xiàn)并投入使用，逐漸成為一種受大眾青睞的安全、快捷、經(jīng)濟、舒適的出行交通工具[1]。飛機本身科學(xué)技術(shù)含量高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜[2-4]，機體所用材料雖經(jīng)過阻燃處理，為滿足乘客和航行需求，內(nèi)艙所用材料舒適度高但易燃，故飛機火災(zāi)事故易發(fā)，且高空飛行環(huán)境不利于人員逃生疏散，一旦燃燒不能及時撲滅后果便相當(dāng)嚴(yán)重。2002年5月7日，北方航空公司的MD-82客機在人為縱火導(dǎo)致機艙失火后，墜入大連海域，機上112人全部遇難。2007年8月20日，中華航空737飛機在沖繩因燃油泄漏導(dǎo)致飛機燒毀，所幸機上所有人員緊急疏散成功，無人罹難[5]。

Wolski A和Alston J[6]針對航空火災(zāi)風(fēng)險高問題，對飛機電氣系統(tǒng)、可燃擺設(shè)、洗手間等易失火處提出具體防護措施。鳳四海教授[7]運用灰色關(guān)聯(lián)法對2005-2014年間飛機火災(zāi)事故進行統(tǒng)計，得出墜機火災(zāi)事故發(fā)生概率大、傷亡人數(shù)多、對航空器的損壞程度高的結(jié)論，并提出應(yīng)從飛機外殼、發(fā)動機滅火系統(tǒng)、飛機滅火硬件系統(tǒng)、機場救援等方面進行防滅火改進措施。導(dǎo)致飛機火災(zāi)事故發(fā)生的事件繁多且有交叉，在結(jié)合國際航空安全網(wǎng)和中國民航安全網(wǎng)大數(shù)據(jù)以及文獻資料基礎(chǔ)上進行分析整合，利用Freefta軟件構(gòu)建故障樹圖，從結(jié)果到原因逐層準(zhǔn)確分析，直至找到導(dǎo)致事故發(fā)生的最基本原因事件，得出其最小割集、最小徑集和結(jié)構(gòu)重要度。將事故樹圖的原因事件歸納總結(jié)轉(zhuǎn)換為模糊層次分析中指標(biāo)體系的指標(biāo)要素，以結(jié)構(gòu)重要度順序作為模糊矩陣賦值依據(jù)，將模糊層次分析定量化。利用事故樹圖可直接、快速找出導(dǎo)致事故發(fā)生的基本因素的優(yōu)勢，避免模糊層次分析法在尋找指標(biāo)層要素時發(fā)生偏差，基于此，采用事故樹分析法和模糊層次分析法兩種方法結(jié)合的方式對飛機火災(zāi)事故進行分析，以兩種方法綜合結(jié)果作為預(yù)防飛機火災(zāi)事故發(fā)生的最有效途徑。這不僅對研究飛機的火災(zāi)危險性有著十分重要的意義，而且為采取適當(dāng)措施降低飛機事故發(fā)生率和減少事故損失提供理論支持。

1 事故樹分析

事故樹分析法是利用演繹推理對已經(jīng)出現(xiàn)的危險事故(頂事件)分析的一種安全評價方法[8]，以飛機火災(zāi)事故為頂事件，以燃燒發(fā)生和撲救失敗為導(dǎo)致飛機火災(zāi)事故發(fā)生的原因事件。燃燒三要素：空氣、起火源和可燃物。起火源作為飛機火災(zāi)三要素中最基礎(chǔ)的要素，從人為因素看，有人為縱火、未滅煙頭和由飛行員技能失誤造成的飛機失控起火等；從機械因素看，有燃油泄漏、電器短路、鳥擊造成的引擎起火和燃油起火以及零部件損壞造成的失控起火等；從環(huán)境因素看，主要有雷擊起火等。撲救失敗主要體現(xiàn)在，機組人員未及時撲救和自動滅火系統(tǒng)失效同時發(fā)生導(dǎo)致燃燒撲救失??；機組人員因未及時發(fā)現(xiàn)火焰或滅火技能不足或消防設(shè)備失效導(dǎo)致?lián)渚炔患皶r；探測系統(tǒng)未探測到火焰或聯(lián)動系統(tǒng)未起作用會導(dǎo)致自動滅火系統(tǒng)失效。由上述分析繪制事故樹，如圖1，基本原因事件編號和名稱，見表1。

繪制好事故樹圖后，計算出能導(dǎo)致事故發(fā)生的最小基本事件集合的最小割集和能使系統(tǒng)安全的最小基本事件集合的最小徑集，此事故樹共有448個最小割集，6個最小徑集，預(yù)防事故發(fā)生的途徑遠少于導(dǎo)致事故發(fā)生的途徑。最小割集中，當(dāng)空氣存在時，惡劣天氣、可燃物存放不當(dāng)、未及時發(fā)現(xiàn)火焰和探測系統(tǒng)未探測到火焰等事件都發(fā)生，頂事件就會發(fā)生；最小徑集中，當(dāng)未及時發(fā)現(xiàn)火焰、滅火技能不足、滅火器欠缺和滅火劑過期等事件都不發(fā)生時，系統(tǒng)便處于安全狀態(tài)。事故樹結(jié)構(gòu)重要度用以判斷基本事件的發(fā)生對頂事件發(fā)生的影響程度，順序為：I(X1)>I(X26)=I(X25)>I(X24)=I(X23)=I(X22)=I(X21)=I(X20)=I(X19)=I(X18)=I(X17)>I(X13)=I(X12)=I(X11)=I(X10)=I(X9)=I(X8)=I(X7)=I(X6)=I(X5)=I(X4)=I(X3)=I(X2)>I(X14)>I(X16)=I(X15)，從中看出，空氣是影響頂事件發(fā)生的最重要因素?？諝獬渥闱闆r下，起火源與可燃物接觸才會發(fā)生火災(zāi)，因飛機飛行時客艙處于密閉環(huán)境，故要著重注意艙內(nèi)空氣流通不暢和外部空氣流入問題，加強可燃物儲放管理，遠離起火源。

圖1 飛機火災(zāi)事故事故樹圖Fig.1 The fault tree of airplane fire accident

表1 事故樹的基本原因事件編號和名稱Tab.1 The number and name of the basic cause event of the fault tree

2 模糊層次分析

模糊層次分析法是將層次分析法與模糊數(shù)學(xué)理論結(jié)合起來進行定性定量分析的系統(tǒng)評價方法[9-10]。為避免選取指標(biāo)發(fā)生的偏差問題[11]，將事故樹原因事件作為指標(biāo)分類依據(jù)，將結(jié)構(gòu)重要度作為量值依據(jù)進行模糊層次分析。

(1)構(gòu)建指標(biāo)體系[12-13]。層次分析中的指標(biāo)體系分為3個層次：目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層?；陲w機火災(zāi)事故樹分析結(jié)果，將飛機火災(zāi)事故作為目標(biāo)層，將人為因素、機械因素、環(huán)境因素和管理因素作為準(zhǔn)則層，指標(biāo)層要素則為事故樹底事件中關(guān)聯(lián)度較大的因素整合而得，指標(biāo)體系各層要素，見表2。

表2 指標(biāo)體系目標(biāo)層、準(zhǔn)則層及指標(biāo)層要素Tab.2 The elements of target layer， criterion layer and indicator layer in index system

(2)以結(jié)構(gòu)重要度順序為賦值依據(jù)構(gòu)造準(zhǔn)則層對目標(biāo)層和指標(biāo)層對準(zhǔn)則層的模糊判斷矩陣，并將其改造為模糊一致矩陣[14]，以符合一致性檢驗。模糊判斷矩陣重要度值依據(jù)表3可得，模糊一致矩陣公式為：

rij=(ri-rj)/2n+0.5

(1)

式中：

rij—模糊一致矩陣中第i行第j列元素值；

ri、rj—模糊判斷矩陣中第i行行元素之和、第j行行元素之和；

n—元素個數(shù)。

表3 判斷矩陣重要度值及其含義Tab.3 The importance value and its meaning of the judgment matrix

準(zhǔn)則層A與目標(biāo)層T的模糊判斷矩陣和模糊一致矩陣，見表4-5，指標(biāo)層B1與準(zhǔn)則層A1的模糊判斷矩陣和模糊一致矩陣，見表6-7，其他指標(biāo)層與準(zhǔn)則層的矩陣同理可得。

表4 準(zhǔn)則層A與目標(biāo)層T模糊判斷矩陣Tab.4 Fuzzy judgment matrix of criterion layer A and target layer T

表5 準(zhǔn)則層A與目標(biāo)層T模糊一致矩陣Tab.5 Fuzzy uniform matrix of criterion layer A and target layer T

表6 指標(biāo)層B1與準(zhǔn)則層A1模糊判斷矩陣Tab.6 Fuzzy judgment matrix of indicator layer B1 and criterion layer A1

表7 指標(biāo)層B1與準(zhǔn)則層A1模糊一致矩陣Tab.7 Fuzzy uniform matrix of indicator layer B1 and criterion layer A1

(3)計算下層要素對上層要素重要性影響的權(quán)重R，公式為：

R=1/n-1/(n-1)+∑rij/[n(n-1)/2]

(2)

得出準(zhǔn)則層對目標(biāo)層的權(quán)重為RT=[0.23 0.27 0.30 0.22]，指標(biāo)層對準(zhǔn)則層的權(quán)重分別為R11=[0.25 0.25 0.22 0.28]，R22=[0.16 0.16 0.16 0.16 0.17 0.20]，R33=[0.28 0.24 0.24 0.24]，R44=[0.40 0.60]。

(4)據(jù)事故樹結(jié)構(gòu)重要度確定指標(biāo)層B1對目標(biāo)層T的模糊隸屬度矩陣和模糊一致矩陣，見表8-9，其他指標(biāo)層與目標(biāo)層的矩陣同理可得。

表8 指標(biāo)層B1與目標(biāo)層T模糊隸屬度矩陣Tab.8 Fuzzy membership matrix of indicator layer B1 and target layer T

表9 指標(biāo)層B1與目標(biāo)層T模糊一致矩陣Tab.9 Fuzzy uniform matrix of indicator layer B1 and target layer T

之后進行指標(biāo)層對目標(biāo)層的權(quán)重計算，得出指標(biāo)層要素對目標(biāo)層的權(quán)重并對其進行排序，見表10。

表10 指標(biāo)層對目標(biāo)層的權(quán)重及重要度順序Tab.10 The order of weights and importance value of indicator layer and target layer

由表10可知，對飛機火災(zāi)事故權(quán)重影響最大的是安檢不到位B42和安全培訓(xùn)不到位B41等管理因素，其次是滅火技能不足B14和空氣流通問題B31，影響最小的是靜電火花B21、燃油泄漏、起火B(yǎng)22、電氣故障B23和零部件損壞B24等機械因素。因此，預(yù)防飛機火災(zāi)事故最有效的途徑是從可燃物方面著手預(yù)防火災(zāi)發(fā)生。如增加機場安檢強度，不混入易燃易爆物品；加強對機組人員的安全培訓(xùn)，確保艙內(nèi)可燃物品儲放得當(dāng)。機場安檢和安全培訓(xùn)是必不可缺且至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

3 結(jié)論

(1)基于民航客機火災(zāi)事故易發(fā)且危害嚴(yán)重背景，應(yīng)用事故樹分析法和模糊層次分析法結(jié)合的方式對飛機火災(zāi)事故進行研究，從結(jié)果得出，管理因素和人為因素在飛機火災(zāi)事故中影響相對較大，要加強對人和管理的監(jiān)督；環(huán)境因素和機械因素對此事故影響相對較小，但也應(yīng)注意防范，不能掉以輕心。

(2)本文從人、機、環(huán)、管4方面客觀地對如何降低飛機火災(zāi)事故發(fā)生率進行研究，得出了一些有效的預(yù)防途徑。但未考慮實際情況下人員面對突發(fā)狀況的復(fù)雜心理影響，需做進一步研究。