APP下载

基于FTA-AHP 法对隧道混合气体爆炸事故中的风险因素分析

2022-11-04邹海滨苟倩倩

科技与创新 2022年21期
关键词:一致性权重准则

邹海滨,苟倩倩

(四川省铁路集团有限责任公司,四川成都 610000)

隧道施工是铁路和公路施工中的一个重要环节,然而,在施工的过程中经常会出现比较严重的事故,造成人员伤亡及经济上损失,施工进度及质量也无法得到保障。这主要是由于施工过程中工作人员缺乏专业性,安全意识不强,没有采取有效的防护措施及安全管理制度的不完善等因素造成。

数学分析方法在安全事故分析中应用颇为广泛,给预防和控制事故危害提供了新思路,然而导致隧道中混合气体爆炸的因素较为复杂,如果使用单一的数学方法分析时仍存缺陷。例如:单独使用事故树分析方法(FTA)时,当各基本事件发生的概率难以统计时,将无法计算各基本事件对顶上事件影响程度[1];在单独使用层次分析方法(AHP)时,通常采用专家打分法构造判断矩阵,打分结果和专家对系统的理解程度相关,存在相应的主观性[2]。

为此,本文将FTA 法和AHP 法综合起来,采用FTA-AHP分析方法对隧道混合气体爆炸安全事故进行分析,弥补了单独使用FTA 法或AHP 法时的不足。本文将基于FTA 及AHP 对某隧道爆炸事故案例进行分析,找出造成此次事故的主要原因,并提出相应的措施,可为类似项目提供参考分析[3-4]。

1 FTA-AHP 分析方法

FTA-AHP 分析法是以FTA 法为分析基础,应用逻辑演绎法确定出影响顶上事件发生的基本事件,绘制出对应的事故树后,计算最小径集或最小割集。将对应的事故树中基本事件和层次分析法中指标层使用结构重要度,对应比较构造判断矩阵,根据权值计算各基本事件对顶上事件的影响程度,再根据权重的大小排序。计算各基本事件对顶上事件影响的重要程度,通过分析的结果制定对应预防措施,从而达到预防和控制事故的目的[5]。

2 工程应用

2.1 工程实例

某隧道DK13+073—DK13+061段二次衬砌混凝土浇筑作业过程中,由于入场材料把关不严,将有A1、Al2O3、Al4C3、AⅠN 的炉渣(电解铝的废渣)当作粉煤灰(燃煤发电厂排出的固体废弃物)添入混凝土搅拌,发现异常情况处理不当,继续作业时,炉渣中的铝化物在水泥水化热作用及碱性环境下,与混凝土中的其他化学物质反应产生氢、甲烷、氨等易燃易爆气体。这些能够释放出易燃易爆气体的混凝土被持续浇筑到封闭且无通风的二次衬砌模内。随着浇筑量不断增加,在受限空间内易燃易爆气体体积分数不断升高。当体积分数聚积到爆炸极限范围(氢4%~75%,甲烷5%~15%,氨16%~25%)后,遇静电、电路火花等发生爆炸。爆炸事故造成2 名施工人员死亡,1 人重伤,并造成隧道停电和着火燃烧,直接经济损失272 万元。

2.2 爆破飞石事故树的建立

结合本工程的特点,将隧道混合气体爆炸伤人事故作为顶上事件,采用逻辑演绎分析方法对引起混合气体爆炸发生的原因进行分析,逐步找出导致顶上事件发生的所有基本事件,根据分析结果绘制出相应的事故树,如图1 所示。各基本事件具体含义如表1所示。

图1 爆破飞石事故树

表1 基本事件表

本事故树的结构函数为:T=M1+M2=M3+M4+M5M6=X1+X2+X3+X4+X5+X6+(X7+X8)(X9+X10+X11+M7)=X1+X2+X3+X4+X5+X6+(X7+X8)(X9+X10+X11+X12+X13+X14)=X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7X9+X7X10+X7X11+X7X12+X7X13+X7X13+X8X9+X8X10+X8X11+X8X12+X8X13+X8X14。

2.3 事故树结构重要度分析

结构重要度分析用Ii表示,基本事件结构重要度反映的是顶上事件的影响程度[6]。

从结构重要度可以看出,人的不安全行为和管理因素重要程度最大,作业人员发现异情未及时汇报,未正确辨识危险源继续涉险作业是造成事故发生的重要原因。

2.4 爆破飞石事故的层次分析模型构建

由于爆炸事故不可控性,采用层次分析法进行权重选取,分析各基本事件对顶上事件的影响程度,将此次隧道爆炸事故作为层次分析模型的目标层,人的不安全行为、管理缺陷、物的不安全因素及环境因素作为准则层,各基本事件作为指标层,构建层次分析模型如图2 所示。

图2 事故层次分析模型

2.5 判断矩阵的构造及权重计算

基于结构重要度和权重的一致性[7],使用基本事件的结构重要度来构造判断矩阵。目标层(A)下含有4个准则层(B),每个准则层的结构重要度由各基本事件的结构重要度的和来表示,则准则层通过对准则层的结构重要度进行两两比较,构造目标层与准则层之间判断矩阵。准则层下含有13 个指标层因素,将各事件的结构重要度进行两两比较,构造出准则层(B)与指标层(C)之间判断矩阵。在确定判断矩阵中各因素数值的大小一般选用1~9 标度法[8]。目标层与准则层的构造矩阵如表2 所示。

表2 使用事故树构造的准则层判断矩阵

同理可以构造准则层与指标层的判断矩阵B1-P、B2-P、B3-P 并计算相应的最大特征值和特征向量、一致性指标、随机一致性指标、一致性比率等。具体数值如表3 所示。

2.6 判断矩阵的一致性检验

根据构造的判断矩阵,计算相应的最大特征值和特征向量、一致性指标CI值及随机一致性比率CR,计算公式如公式(1)(2)所示,结果如表3 所示,RI赋值如表4 所示。

表4 RI 赋值

式(1)(2)中:CI为一致性指标;λmax为判断矩阵的最大特征值;n为矩阵阶数;CR为随机一致性比率;RI为随机一致性指标。

当CR<0.1 时,认为构造的判断矩阵的一致性是可以接受的;CR>0.1 时,认为判断矩阵不符合一致性要求,需要构造的判断矩阵进行调整直到满足一致性要求为止。从表3 可以看出,所有判断矩阵的CR值均小于0.1,所构造的判断矩阵符合一致性要求。

表3 判断矩阵的最大特征值及一致性检验结果表

将准则层和指标层中各因素权重计算结果综合计算出各因素对目标层的合成权重。经计算得出合成权重W分别为0.595、0.227、0.129、0.082、0.236、0.682、0.28、0.65、0.16、0.19、0.19、0.30、0.05、0.12。

根据合成权重W值,可以看出造成此次隧道混合气体爆炸事故的基本事件权重大小排序为W6>W8>W1>W12>W7>W5>W2>W11=W16=W10>W9>W3>W13>W4>W14。即在14 个基本事件中,通风设备不全、通风不良、受限空间、氢气聚集和发现异常情况未及时汇报险情是造成此次爆炸事故的重要原因。与单纯的事故树分析对比,基于FTA-AHP 分析更加符合实际情况。

3 结论

FTA-AHP 分析得出的权重与FTA 分析得出的结构重要度大小不完全一致。FTA 分析结果表明,事件X1—X8的结构重要度最大,事件X9—X10的结构重要度次之,事件X11—X14的结构重要度最小。

FTA-AHP 分析结果表明,事件X6、X8、X1、X14、X7的权重占比大,在制定预防措施时必须首先考虑。使用FTA-AHP 分析方法是以FTA 方法为基础,经过FTA 分析各基本事件对顶上事件的影响,应用AHP 方法的权值计算弥补了单独使用FTA 方法时存在的不足,使分析结果更加科学、合理,为类似工程事故分析提供参考。

结合隧道施工存在的风险因素以及上述分析,在施工中应建立完善的隧道工程施工安全体系。首先,隧道施工风险管理技术需从实施风险管理技术责任入手,逐步形成风险辨识和管控的工作机制;其次,加强培训,施工单位要杜绝工作懈怠、侥幸麻痹的负面思想,对施工人员严格筛选,强化对施工人员的技能、安全培训;再次,加强施工现场隐患排查、材料质量安全检测,严格落实隐患排查治理制度,确保施工材料正规合格;最后,加强现场技术管理,施工前做好地质勘察,尽可能把工程建设中的信息化管理技术纳入在风险管控范围内,最大程度地防止此类安全事故的发生。

猜你喜欢

一致性权重准则
离散异构线性多智能体系统的输出一致性
商用车CCC认证一致性控制计划应用
权重望寡:如何化解低地位领导的补偿性辱虐管理行为?*
IAASB针对较不复杂实体审计新准则文本公开征求意见
Why do we celebrate the New Year?
权重常思“浮名轻”
基于Paxos的分布式一致性算法的实现与优化
为党督政勤履职 代民行权重担当
权重涨个股跌 持有白马蓝筹
新审计准则背景下审计教学面临的困境及出路