王雅先 潘 琰 張 蘇講師

(1.福州大學(xué) 環(huán)境與安全工程學(xué)院，福建 福州 350116；2.山東省高密市建筑工程施工圖審查中心，山東 高密 261500)

0 引言

我國建筑火災(zāi)事故中，約有60%事故是由于電氣原因?qū)е?，而電氣傷亡事故?3.3%是由于人的不安全動作導(dǎo)致。2017年2月5日位于浙江省臺州市的足馨堂足浴中心，由于工作人員電器產(chǎn)品使用不當(dāng)而引發(fā)重大火災(zāi)事故，事故造成18人死亡，18人受傷，給人民群眾的生命和財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅。

目前，國內(nèi)學(xué)者主要從工程技術(shù)、管理體系方面對建筑電氣火災(zāi)事故的原因展開研究。也有學(xué)者對建筑電氣火災(zāi)事故中不安全動作進行研究，孫世梅等運用事故致因“2-4”模型對40起典型建筑電氣火災(zāi)事故進行分析，分類統(tǒng)計出建筑電氣火災(zāi)事故中發(fā)生頻率最高的不安全動作和不安全物態(tài)；孫春輝統(tǒng)計分析100例高層建筑電氣火災(zāi)事故的人為失誤因素，運用事故樹分析法和層次分析法定量分析各因素對火災(zāi)事故的影響。國內(nèi)對建筑電氣火災(zāi)事故中的行為風(fēng)險研究，大多使用模糊綜合評價法、灰色關(guān)聯(lián)法等方法。這些方法不能很好解決風(fēng)險因素的不確定性，而蒙特卡羅法利用數(shù)理統(tǒng)計原理，以概率分布的形式解決風(fēng)險評估中存在的不確定性問題，該方法已經(jīng)廣泛應(yīng)于醫(yī)藥衛(wèi)生、金融投資等領(lǐng)域。

鑒于此，本文選取2003-2019年國內(nèi)典型建筑電氣火災(zāi)事故，運用“2-4”模型統(tǒng)計分析火源產(chǎn)生、火災(zāi)發(fā)展、滅火3個環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的不安全動作，建立基于蒙特卡羅法的行為風(fēng)險評估模型，研究3個環(huán)節(jié)的行為風(fēng)險，并對風(fēng)險結(jié)果進行敏感度和不確定性分析，根據(jù)分析結(jié)果提出預(yù)防不安全動作的建議，對預(yù)防電氣火災(zāi)事故具有重要意義。

1 建筑電氣火災(zāi)事故不安全動作研究

1.1 不安全動作判斷

根據(jù)事故致因“2-4”模型可知，不安全動作是導(dǎo)致事故的直接原因，是指直接引發(fā)當(dāng)次事故的動作，或者與當(dāng)次事故有重要聯(lián)系的動作，稱為一次性行為，都屬于個人不安全行為。本文運用事故致因“2-4”模型，對建筑電氣火災(zāi)事故中的不安全動作進行分析，并且參考相關(guān)文獻(xiàn)，將事故中的不安全動作分為4類：違章操作、違章指揮、違章行動和不違章動作。

為更好分析建筑電氣火災(zāi)事故中不安全動作產(chǎn)生的原因，根據(jù)事故案例分析中不安全動作的特點以及對火災(zāi)事故不同階段的影響程度，將不安全動作分為火源產(chǎn)生、火災(zāi)發(fā)展、滅火3個環(huán)節(jié)進行統(tǒng)計和分析。火源產(chǎn)生環(huán)節(jié)主要是電氣火災(zāi)事故中直接或間接導(dǎo)致電氣線路、電器設(shè)備各種故障的動作；火災(zāi)發(fā)展環(huán)節(jié)主要是導(dǎo)致火災(zāi)形成并蔓延擴大的動作；滅火環(huán)節(jié)主要是影響消防人員或其他人員滅火的動作。

1.2 基于“2-4”模型的不安全動作原因分析

本文通過查閱政府相關(guān)網(wǎng)站和安全管理網(wǎng)公布的建筑電氣火災(zāi)事故，以及文獻(xiàn)[5]中出現(xiàn)的部分典型建筑電氣火災(zāi)事故，選取40起事故經(jīng)過盡可能詳盡的事故案例，運用事故致因“2-4”模型從上述3個環(huán)節(jié)將不安全動作進行歸類，共得到14類，累計不安全動作161次，具體不安全動作的次數(shù)和類別編號，見表1。

表1 不安全動作類別及對應(yīng)編號Tab.1 The categories of unsafe acts and corresponding numbers

1.3 不安全動作風(fēng)險因素描述

建筑電氣火災(zāi)事故中人員不安全動作的風(fēng)險大小可用2個指標(biāo)進行描述，一個是各個環(huán)節(jié)中不安全動作的發(fā)生概率；另一個是不安全動作導(dǎo)致事故后果嚴(yán)重的程度，該指標(biāo)基于事故引起的損失等級來確定。參考《生產(chǎn)安全事故報告和調(diào)查處理條例》以及相關(guān)事故統(tǒng)計資料進行事故損失等級量化，見表2。

表2 事故損失等級及量化分值Tab.2 Accident loss level and quantitative score

2 行為風(fēng)險評估模型的建立

2.1 基本流程

基于蒙特卡羅法的不安全行為風(fēng)險評估的基本流程如下：

(1)描述概率過程。即根據(jù)建筑電氣火災(zāi)事故中不安全動作發(fā)生概率與事故后果嚴(yán)重程度之間的關(guān)系，建立概率模型。

(2)確定隨機變量的分布特征。即確定不安全動作發(fā)生的概率和事故損失所服從的分布。

(3)分析模擬結(jié)果。利用Oracle Crystal Ball 11.1軟件代入式(1)中構(gòu)造的函數(shù)，模擬產(chǎn)生一定數(shù)量的隨機風(fēng)險值。當(dāng)有充足的抽樣次數(shù)后，運用統(tǒng)計學(xué)處理風(fēng)險值，從而確定3個環(huán)節(jié)的行為風(fēng)險大小。通過敏感度分析篩選出與每個環(huán)節(jié)不安全行為風(fēng)險有關(guān)的重要因素，針對不同階段的問題進行預(yù)防措施。

2.2 構(gòu)造功能函數(shù)

行為風(fēng)險的大小用風(fēng)險后果值進行衡量。由于事故各個環(huán)節(jié)發(fā)生的不安全動作及其發(fā)生概率和后果嚴(yán)重程度都有所區(qū)別，故構(gòu)造功能函數(shù)：

(1)

式中：

R

—行為風(fēng)險后果值；

P

—第

i

個不安全動作發(fā)生概率；

S

—第

i

個不安全動作引起的事故損失；

n

—不安全動作次數(shù)。

2.3 確定隨機變量的概率分布

概率分布能很好描述風(fēng)險分析中變量不確定性。3個環(huán)節(jié)中各類不安全動作發(fā)生的概率分布采用定值，在數(shù)值上等于該類不安全動作引起事故的概率，文章通過事故案例的起因分析，共得到不安全動作次數(shù)為161次，14類不安全動作的次數(shù)以及概率,見表3。事故損失概率分布則通過不安全動作導(dǎo)致的后果嚴(yán)重程度來確定。參照表2，運用Crystal Ball軟件對事故分析結(jié)果進行歷史數(shù)據(jù)擬合分布，研究發(fā)現(xiàn)事故損失量化值服從正態(tài)分布，分析結(jié)果，見表3。

表3 各環(huán)節(jié)不安全動作行為風(fēng)險因素的概率分布Tab.3 The probability distribution of risk factors of unsafe behaviors in various link

3 結(jié)果與討論

3.1 行為風(fēng)險分析

在Crystal Ball 11.1中，將服從特定概率分布的隨機變量作為假設(shè)單元，需要觀測的隨機輸出變量作為預(yù)測單元。所以結(jié)合表3中不安全動作發(fā)生的概率值和事故損失概率分布，設(shè)定為服從相應(yīng)的正態(tài)分布假設(shè)單元格，然后將公式(1)代入軟件中，設(shè)定行為風(fēng)險后果值

R

為預(yù)測單元格，設(shè)定模擬10 000次及95%置信度，抽樣方法選擇隨機性更高的Monte Carlo抽樣，其他參數(shù)為默認(rèn)值，最后運行軟件后可得3個環(huán)節(jié)不安全動作風(fēng)險模擬結(jié)果，如圖1、2。

圖1 各個環(huán)節(jié)行為風(fēng)險后果值概率分布Fig.1 The frequency distribution of risk consequences in various links

圖2 各個環(huán)節(jié)行為風(fēng)險累計概率分布Fig.2 Cumulative probability distribution of behavioral risks in various links

查看Crystal Ball軟件運行結(jié)果中各個環(huán)節(jié)的頻率視圖可得火源產(chǎn)生、火災(zāi)發(fā)展、滅火3個環(huán)節(jié)的風(fēng)險平均值分別為：6.10、5.74、5.88，由圖2可知各環(huán)節(jié)行為風(fēng)險累計概率分布情況。通過比較3個環(huán)節(jié)風(fēng)險的平均值、最值和累計概率分布情況，可知火源產(chǎn)生環(huán)節(jié)行為風(fēng)險最大，火災(zāi)發(fā)展環(huán)節(jié)行為風(fēng)險最小。

3.2 不安全動作敏感性分析

當(dāng)事故有不同種類的不安全動作時，行為風(fēng)險后果值可能會對行為風(fēng)險產(chǎn)生誤導(dǎo)。因此，對造成行為風(fēng)險的不安全動作敏感度分析，敏感度越大，不安全動作對風(fēng)險后果值影響越大。

在火源產(chǎn)生環(huán)節(jié)，“電器產(chǎn)品使用不當(dāng)(A3)”的敏感度為46.9%，具體表現(xiàn)形式多為違規(guī)使用電器或者使用電器不當(dāng);“未按規(guī)范設(shè)置電氣路線(A1)”敏感度為35.5%，具體表現(xiàn)形式為私拉亂接電線、未按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行電氣線路設(shè)計、使用的電纜不符合安全標(biāo)準(zhǔn);“未及時發(fā)現(xiàn)、修復(fù)故障電路(A2)”敏感度為16.2%。

在火災(zāi)發(fā)展環(huán)節(jié)，“違規(guī)存儲、使用易燃易爆物品(B2)”敏感度為52.1%，具體表現(xiàn)為在不具備存儲條件的場所違規(guī)存儲易燃易爆物品，或者在裝修過程中使用易燃、可燃的材料進行裝修;“防火分區(qū)不合規(guī)范(B4)”敏感度為24.4%，具體表現(xiàn)為建筑未設(shè)置防火分區(qū)或防火分區(qū)不規(guī)范、未按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計疏散樓梯和防火門;“采取滅火措施不當(dāng)(B1)”敏感度為16.8%，具體表現(xiàn)為使用滅火器未能成功撲滅明火。

在滅火環(huán)節(jié)，“未按規(guī)定維護保養(yǎng)消防器材設(shè)施(C3)”敏感度為49.0%，具體表現(xiàn)為滅火器失效、未配備充足的滅火器材等;“未按規(guī)定設(shè)置消防通道等設(shè)施(C1)”敏感度為28.6%;“占用疏散通道或安全出口(C2)”敏感度為15.2%。

根據(jù)敏感性分析可得“電器產(chǎn)品使用不當(dāng)(A3)”“違規(guī)存儲、使用易燃易爆物品(B2)” “未按規(guī)定維護保養(yǎng)消防器材設(shè)施(C3)”這3種不安全動作的敏感度都高于40%，對各個環(huán)節(jié)的影響都很大。文獻(xiàn)[5]基于“2-4”模型對40起建筑電氣火災(zāi)事故中的不安全動作和不安全物態(tài)進行分析，其結(jié)果與本文不安全動作的敏感性分析結(jié)果一致。

3.3 不確定性分析

在事故案例收集過程中，眾多案例無調(diào)查報告，為盡可能詳細(xì)地分析事故中不安全動作，本文選擇具有官方事故調(diào)查報告的案例。事故樣本呈現(xiàn)較大及以上等級事故案例多，一般等級事故案例少的特征，因此理論上各種不安全動作造成的事故損失比實際值偏大。后續(xù)研究中可以擴大樣本數(shù)量，以提高事故損失量化值的參數(shù)以及分布類型的精確性。

3.4 建筑電氣火災(zāi)事故預(yù)防措施

根據(jù)上述分析結(jié)果，從各環(huán)節(jié)中風(fēng)險較高的不安全動作入手，提出事故預(yù)防措施。

(1)火源產(chǎn)生環(huán)節(jié)的不安全動作主要是由于安全習(xí)慣不佳，日常生活中使用電器設(shè)備不規(guī)范；安全知識不足，不了解設(shè)置電氣線路規(guī)范。具體預(yù)防措施：建筑電氣火災(zāi)事故多發(fā)單位要加強對人員的用電安全教育，提高相關(guān)人員防火防災(zāi)意識，自覺做到安全用電、科學(xué)規(guī)范使用電器設(shè)備，養(yǎng)成良好的安全用電習(xí)慣，例如，在夜間和無人看守情況下及時斷電；各單位建立電氣設(shè)備日常監(jiān)督檢查制度；提高對電氣設(shè)施的維護和檢測頻率，制定日常電氣防火檢查表，認(rèn)真執(zhí)行，并動員各場所人員積極開展自查并配合及時消除隱患；科學(xué)合理地選擇建筑電氣線路的線纜，要求符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016-2014)、《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB 50116-2013)等相關(guān)規(guī)定，同時選擇有資質(zhì)的施工單位進行電纜敷設(shè)。

(2)火災(zāi)發(fā)展環(huán)節(jié)的不安全動作主要是由于安全知識不足，不了解規(guī)范設(shè)計劃分防火分區(qū)的重要性；安全意識不強，對人員安全培訓(xùn)、易燃易爆物品存儲和使用的重視程度不夠，導(dǎo)致裝修中違規(guī)使用易燃、可燃材料。具體預(yù)防措施：①單位可開展自查，控制易燃、可燃物的種類、數(shù)量。消防部門還要加大對建筑外保溫材料、裝修材料的管控力度，控制管轄區(qū)域內(nèi)建筑可燃物的數(shù)量。在建筑建設(shè)階段合理選擇建筑外保溫材料，首選不燃或不易燃的材料，如果選擇可燃、易燃材料，可在建筑外沿屋頂安裝安全水幕滅火系統(tǒng)。②在建筑設(shè)計階段，根據(jù)建筑性質(zhì)嚴(yán)格按規(guī)定劃分防火分區(qū)，控制火災(zāi)蔓延。③單位可以邀請具有專業(yè)消防知識和技能的培訓(xùn)機構(gòu)，對單位所有人員進行消防技能培訓(xùn)，技能考試合格后上崗。④定期開展火災(zāi)事故應(yīng)急演練，確定事故發(fā)生后相關(guān)人員的逃生路線，有序撤離。

(3)滅火環(huán)節(jié)的不安全動作主要是由于安全知識不足或安全意識不高，導(dǎo)致疏于對消防設(shè)施的保養(yǎng)和維護，疏散通道被占用，安全出口被堵塞。具體預(yù)防措施：建筑消防設(shè)施負(fù)責(zé)單位可選擇專業(yè)的消防設(shè)施保養(yǎng)機構(gòu)，定期對器材設(shè)置維護和保養(yǎng)，及時發(fā)現(xiàn)并解決故障隱患；管理單位可制定嚴(yán)格的懲罰制度，嚴(yán)懲占用疏散通道、堵塞安全出口的行為。

4 結(jié)論

(1)運用事故致因“2-4”模型分析40起建筑電氣火災(zāi)事故，得到火源產(chǎn)生、火災(zāi)發(fā)展、滅火3個環(huán)節(jié)的不安全動作共14類，對建筑電氣火災(zāi)事故中的不安全動作進行評估和控制。

(2)運用蒙特卡羅法，構(gòu)建建筑電氣火災(zāi)事故人員不安全動作風(fēng)險評估模型，分析3個環(huán)節(jié)行為風(fēng)險后果。通過不安全動作的累計概率圖、頻率視圖發(fā)現(xiàn)，火源產(chǎn)生環(huán)節(jié)行為風(fēng)險最大，火災(zāi)發(fā)展環(huán)節(jié)行為風(fēng)險最小，有關(guān)單位可以針對行為風(fēng)險確定預(yù)防重點。

(3)通過分析火源產(chǎn)生、火災(zāi)發(fā)展、滅火3個環(huán)節(jié)的不安全動作敏感性可知，“電器產(chǎn)品使用不當(dāng)(A3)”“違規(guī)存儲、使用易燃易爆物品(B2)”“未按規(guī)定維護保養(yǎng)消防器材設(shè)施(C3)”敏感度分別為46.9%、52.1%、49.0%，相關(guān)單位可以重點對這3類不安全動作采取措施，從而更好地預(yù)防建筑電氣火災(zāi)事故。