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(dòng)作導(dǎo)致。2017年2月5日位于浙江省臺(tái)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(cái)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(duì)建筑電氣火災(zāi)事故的原因展開研究。也有學(xué)者對(duì)建筑電氣火災(zāi)事故中不安全動(dòng)作進(jìn)行研究，孫世梅等運(yùn)用事故致因“2-4”模型對(duì)40起典型建筑電氣火災(zāi)事故進(jìn)行分析，分類統(tǒng)計(jì)出建筑電氣火災(zāi)事故中發(fā)生頻率最高的不安全動(dòng)作和不安全物態(tài)；孫春輝統(tǒng)計(jì)分析100例高層建筑電氣火災(zāi)事故的人為失誤因素，運(yùn)用事故樹分析法和層次分析法定量分析各因素對(duì)火災(zāi)事故的影響。國內(nèi)對(duì)建筑電氣火災(zāi)事故中的行為風(fēng)險(xiǎn)研究，大多使用模糊綜合評(píng)價(jià)法、灰色關(guān)聯(lián)法等方法。這些方法不能很好解決風(fēng)險(xiǎn)因素的不確定性，而蒙特卡羅法利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理，以概率分布的形式解決風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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(yùn)用“2-4”模型統(tǒng)計(jì)分析火源產(chǎn)生、火災(zāi)發(fā)展、滅火3個(gè)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的不安全動(dòng)作，建立基于蒙特卡羅法的行為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，研究3個(gè)環(huán)節(jié)的行為風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果進(jìn)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(dòng)作的建議，對(duì)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(dòng)作研究

1.1 不安全動(dòng)作判斷

根據(jù)事故致因“2-4”模型可知，不安全動(dòng)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(dòng)作，或者與當(dāng)次事故有重要聯(lián)系的動(dòng)作，稱為一次性行為，都屬于個(gè)人不安全行為。本文運(yùn)用事故致因“2-4”模型，對(duì)建筑電氣火災(zāi)事故中的不安全動(dòng)作進(jìn)行分析，并且參考相關(guān)文獻(xiàn)，將事故中的不安全動(dòng)作分為4類：違章操作、違章指揮、違章行動(dòng)和不違章動(dòng)作。

為更好分析建筑電氣火災(zāi)事故中不安全動(dòng)作產(chǎn)生的原因，根據(jù)事故案例分析中不安全動(dòng)作的特點(diǎn)以及對(duì)火災(zāi)事故不同階段的影響程度，將不安全動(dòng)作分為火源產(chǎn)生、火災(zāi)發(fā)展、滅火3個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析?；鹪串a(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(dòng)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(kuò)大的動(dòng)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(dòng)作。

1.2 基于“2-4”模型的不安全動(dòng)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(yùn)用事故致因“2-4”模型從上述3個(gè)環(huán)節(jié)將不安全動(dòng)作進(jìn)行歸類，共得到14類，累計(jì)不安全動(dòng)作161次，具體不安全動(dòng)作的次數(shù)和類別編號(hào)，見表1。

表1 不安全動(dòng)作類別及對(duì)應(yīng)編號(hào)Tab.1 The categories of unsafe acts and corresponding numbers

1.3 不安全動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn)因素描述

建筑電氣火災(zāi)事故中人員不安全動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)大小可用2個(gè)指標(biāo)進(jìn)行描述，一個(gè)是各個(gè)環(huán)節(jié)中不安全動(dòng)作的發(fā)生概率；另一個(gè)是不安全動(dòng)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(jí)來確定。參考《生產(chǎn)安全事故報(bào)告和調(diào)查處理?xiàng)l例》以及相關(guān)事故統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行事故損失等級(jí)量化，見表2。

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

2 行為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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(xiǎn)評(píng)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(dòng)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(jī)變量的分布特征。即確定不安全動(dòng)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(jī)風(fēng)險(xiǎn)值。當(dāng)有充足的抽樣次數(shù)后，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)處理風(fēng)險(xiǎn)值，從而確定3個(gè)環(huán)節(jié)的行為風(fēng)險(xiǎn)大小。通過敏感度分析篩選出與每個(gè)環(huán)節(jié)不安全行為風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)的重要因素，針對(duì)不同階段的問題進(jìn)行預(yù)防措施。

2.2 構(gòu)造功能函數(shù)

行為風(fēng)險(xiǎn)的大小用風(fēng)險(xiǎn)后果值進(jìn)行衡量。由于事故各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生的不安全動(dòng)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(xiǎn)后果值；

P

—第

i

個(gè)不安全動(dòng)作發(fā)生概率；

S

—第

i

個(gè)不安全動(dòng)作引起的事故損失；

n

—不安全動(dòng)作次數(shù)。

2.3 確定隨機(jī)變量的概率分布

概率分布能很好描述風(fēng)險(xiǎn)分析中變量不確定性。3個(gè)環(huán)節(jié)中各類不安全動(dòng)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(dòng)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(dòng)作次數(shù)為161次，14類不安全動(dòng)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(dòng)作導(dǎo)致的后果嚴(yán)重程度來確定。參照表2，運(yùn)用Crystal Ball軟件對(duì)事故分析結(jié)果進(jìn)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(dòng)作行為風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)分析

在Crystal Ball 11.1中，將服從特定概率分布的隨機(jī)變量作為假設(shè)單元，需要觀測(cè)的隨機(jī)輸出變量作為預(yù)測(cè)單元。所以結(jié)合表3中不安全動(dòng)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(xiǎn)后果值

R

為預(yù)測(cè)單元格，設(shè)定模擬10 000次及95%置信度，抽樣方法選擇隨機(jī)性更高的Monte Carlo抽樣，其他參數(shù)為默認(rèn)值，最后運(yùn)行軟件后可得3個(gè)環(huán)節(jié)不安全動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn)模擬結(jié)果，如圖1、2。

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

圖2 各個(gè)環(huán)節(jié)行為風(fēng)險(xiǎn)累計(jì)概率分布Fig.2 Cumulative probability distribution of behavioral risks in various links

查看Crystal Ball軟件運(yùn)行結(jié)果中各個(gè)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(gè)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)累計(jì)概率分布情況。通過比較3個(gè)環(huán)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)的平均值、最值和累計(jì)概率分布情況，可知火源產(chǎn)生環(huán)節(jié)行為風(fēng)險(xiǎn)最大，火災(zāi)發(fā)展環(huán)節(jié)行為風(fēng)險(xiǎn)最小。

3.2 不安全動(dòng)作敏感性分析

當(dāng)事故有不同種類的不安全動(dòng)作時(shí)，行為風(fēng)險(xiǎn)后果值可能會(huì)對(duì)行為風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生誤導(dǎo)。因此，對(duì)造成行為風(fēng)險(xiǎn)的不安全動(dòng)作敏感度分析，敏感度越大，不安全動(dòng)作對(duì)風(fēng)險(xiǎn)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(jìn)行電氣線路設(shè)計(jì)、使用的電纜不符合安全標(biāo)準(zhǔn);“未及時(shí)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(chǔ)、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(chǔ)條件的場(chǎng)所違規(guī)存儲(chǔ)易燃易爆物品，或者在裝修過程中使用易燃、可燃的材料進(jìn)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(jì)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(hù)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(chǔ)、使用易燃易爆物品(B2)” “未按規(guī)定維護(hù)保養(yǎng)消防器材設(shè)施(C3)”這3種不安全動(dòng)作的敏感度都高于40%，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的影響都很大。文獻(xiàn)[5]基于“2-4”模型對(duì)40起建筑電氣火災(zāi)事故中的不安全動(dòng)作和不安全物態(tài)進(jìn)行分析，其結(jié)果與本文不安全動(dòng)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(bào)告，為盡可能詳細(xì)地分析事故中不安全動(dòng)作，本文選擇具有官方事故調(diào)查報(bào)告的案例。事故樣本呈現(xiàn)較大及以上等級(jí)事故案例多，一般等級(jí)事故案例少的特征，因此理論上各種不安全動(dòng)作造成的事故損失比實(shí)際值偏大。后續(xù)研究中可以擴(kuò)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(xiǎn)較高的不安全動(dòng)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(dòng)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(shí)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(qiáng)對(duì)人員的用電安全教育，提高相關(guān)人員防火防災(zāi)意識(shí)，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(shí)斷電；各單位建立電氣設(shè)備日常監(jiān)督檢查制度；提高對(duì)電氣設(shè)施的維護(hù)和檢測(cè)頻率，制定日常電氣防火檢查表，認(rèn)真執(zhí)行，并動(dòng)員各場(chǎng)所人員積極開展自查并配合及時(shí)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(jì)防火規(guī)范》(GB 50016-2014)、《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50116-2013)等相關(guān)規(guī)定，同時(shí)選擇有資質(zhì)的施工單位進(jìn)行電纜敷設(shè)。

(2)火災(zāi)發(fā)展環(huán)節(jié)的不安全動(dòng)作主要是由于安全知識(shí)不足，不了解規(guī)范設(shè)計(jì)劃分防火分區(qū)的重要性；安全意識(shí)不強(qiáng)，對(duì)人員安全培訓(xùn)、易燃易爆物品存儲(chǔ)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(duì)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(jì)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(qǐng)具有專業(yè)消防知識(shí)和技能的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，對(duì)單位所有人員進(jìn)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(dòng)作主要是由于安全知識(shí)不足或安全意識(shí)不高，導(dǎo)致疏于對(duì)消防設(shè)施的保養(yǎng)和維護(hù)，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(jī)構(gòu)，定期對(duì)器材設(shè)置維護(hù)和保養(yǎng)，及時(shí)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(yùn)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(gè)環(huán)節(jié)的不安全動(dòng)作共14類，對(duì)建筑電氣火災(zāi)事故中的不安全動(dòng)作進(jìn)行評(píng)估和控制。

(2)運(yùn)用蒙特卡羅法，構(gòu)建建筑電氣火災(zāi)事故人員不安全動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，分析3個(gè)環(huán)節(jié)行為風(fēng)險(xiǎn)后果。通過不安全動(dòng)作的累計(jì)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(xiǎn)最大，火災(zāi)發(fā)展環(huán)節(jié)行為風(fēng)險(xiǎn)最小，有關(guān)單位可以針對(duì)行為風(fēng)險(xiǎn)確定預(yù)防重點(diǎn)。

(3)通過分析火源產(chǎn)生、火災(zāi)發(fā)展、滅火3個(gè)環(huán)節(jié)的不安全動(dòng)作敏感性可知，“電器產(chǎn)品使用不當(dāng)(A3)”“違規(guī)存儲(chǔ)、使用易燃易爆物品(B2)”“未按規(guī)定維護(hù)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(diǎn)對(duì)這3類不安全動(dòng)作采取措施，從而更好地預(yù)防建筑電氣火災(zāi)事故。