隧道火災(zāi)安全決策初探

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(shí)候這種決策方法的轉(zhuǎn)變很適用，有時(shí)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(xiǎn)控制在可接受的范圍內(nèi)。需要考慮的風(fēng)險(xiǎn)包括：①致命與致傷；②財(cái)產(chǎn)損失；③運(yùn)行中斷。對于純粹規(guī)定的處理方法，隧道的設(shè)計(jì)者、管理者和使用者不能有效地從上述3個(gè)方面考慮風(fēng)險(xiǎn)。歷史的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以幫助我們認(rèn)識(shí)特定系統(tǒng)中的風(fēng)險(xiǎn)，但重要的是：不能簡單地看待這些歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，因?yàn)橄到y(tǒng)會(huì)隨時(shí)間改變。某個(gè)隧道在過去很長一段時(shí)間，比如過去20年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可能產(chǎn)生誤導(dǎo)，因?yàn)?年或10年以后的隧道系統(tǒng)會(huì)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(xiǎn)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(shí)做出決策。

1 風(fēng)險(xiǎn)決策方法

規(guī)定的處理方法在一定的時(shí)間內(nèi)是非常有用的，因?yàn)樗腔谶^去多年得到的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。規(guī)定中的特性也在基于風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)的處理方法中有價(jià)值的一部分?；陲L(fēng)險(xiǎn)的處理方法讓我們了解風(fēng)險(xiǎn)，關(guān)鍵問題是如何評估風(fēng)險(xiǎn)，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(xiǎn)的處理方法時(shí)，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(fèi)的時(shí)間更多。這種方法更強(qiáng)調(diào)從有驚無險(xiǎn)的“事故”中學(xué)習(xí)。這些“事故”展現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)行為的大量信息和知識(shí)，我們應(yīng)該從中學(xué)到更多。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)決策方法流程圖

2 風(fēng)險(xiǎn)決策建模

采用基于風(fēng)險(xiǎn)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(gè)量化模型都會(huì)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(xiǎn)是一個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的結(jié)果，涉及到設(shè)計(jì)、操作、應(yīng)急響應(yīng)和隧道使用。也就是說，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)是系統(tǒng)產(chǎn)物。這個(gè)隧道系統(tǒng)涉及能被設(shè)計(jì)的部分和不能被設(shè)計(jì)的部分，包括車流量和使用者的個(gè)人行為。能被設(shè)計(jì)的部分要盡量充分考慮不能被設(shè)計(jì)的部分。例如，人員在隧道火災(zāi)時(shí)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(jī)的行為和乘客的行為。司機(jī)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(jìn)行了一系列隧道火災(zāi)的人員疏散試驗(yàn)，研究結(jié)果表明：隧道火災(zāi)時(shí)，人員疏散呈現(xiàn)出較大的隨機(jī)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(yàn)根據(jù)隧道人員在面對火災(zāi)時(shí)的行為特征，將人員疏散過程劃分為3個(gè)時(shí)間段：①離開車時(shí)間，即察覺火災(zāi)時(shí)間；②猶豫時(shí)間，即確認(rèn)火災(zāi)時(shí)間；③疏散時(shí)間。另外，隧道正在變得越來越大，越來越復(fù)雜，而且隨著時(shí)間改變，隧道系統(tǒng)在運(yùn)行幾年后和剛開通時(shí)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(jì)算機(jī)計(jì)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(dú)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(shí)和具有經(jīng)驗(yàn)的情況下，模型只是起到支撐作用。需要建立一個(gè)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(shí)也需要實(shí)驗(yàn)測試的復(fù)制性，因?yàn)閷τ诒砻嫔喜煌臏y試實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)改變。另外，自動(dòng)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。

3 結(jié)語

綜上所述，首先需要對隧道科學(xué)與工程有深入的認(rèn)識(shí)，然后還需要包括一個(gè)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(huì)影響隧道火災(zāi)的規(guī)模和擴(kuò)散；不同的隧道火災(zāi)滅火系統(tǒng)有哪些不同特點(diǎn)；隧道火災(zāi)中，隧道使用者和隧道內(nèi)工作人員會(huì)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(dòng)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(jìn)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.