故障树分析法在酒店建筑消防安全中的应用分析

译 文

故障树分析法在酒店建筑消防安全中的应用分析

Yi-nan Hu

译者：覃元

1.导言

近年来，酒店建筑火灾频发，造成了重大人员伤亡和严重的经济损失。2005年6月10日，在汕头华南宾馆，由于宾馆二楼一间私人房间的天花板内电气发生短路，点燃了周围的可燃材料发生了火灾。造成31人死亡，28人受伤，直接财产损失810,586元。2013年4月14日，襄阳花园酒店发生火灾，这是由于二楼网吧也发生了电气短路事件，造成人员伤亡共计61人，其中死亡14人。2011年5月1日，因地下一层酒吧纵火，通化一家快递酒店发生一起建筑火灾，造成10人死亡，2人重伤，51人轻伤。

现代酒店具有多功能、综合性的特点，因为酒店是为乘客提供住宿、就餐、娱乐、会议和宴会的场所。作为一个集中的“小社会”，酒店建筑火灾带来了巨大的危害。酒店火灾的原因包括酒店功能的复杂性、装修的豪华性、内部燃料的多样性以及频繁使用电力等。此外，员工的思想麻痹和客人的安全意识淡薄也增加了火灾的可能性。一旦发生火灾，火焰和高温烟气会迅速蔓延，造成严重事故，造成重大人员伤亡和财产损失。因此，预防酒店建筑火灾已成为消防安全领域亟待解决的问题之一。

故障树分析法作为安全系统工程，它是可靠性分析和评价的有效方法，可以为酒店建筑火灾事故分析提供有效手段。同时，它也具有良好的社会效益，在安全管理各个领域有着大好应用前景。借助对酒店建筑火灾过程的分析，逐步分析火灾发生原因，找出建筑防火的关键因素，据此采取一些有效的安全措施，这将最大限度地降低恶性伤亡事故的发生率，也为安全评估提供了科学可信的参考。

4.酒店建筑火灾故障树分析

4.1.最小切割（半径）集的确定

基于逻辑简化方法和布尔代数简化方法，我们可以推导出该故障树的最小割集为23，而最小半径集为4.定性分析容易从最小半径集开始，更方便选择控制事故的解决方案。

表1。大型酒店火灾故障树的符号和含义

根据摩根定理，每一次事故都应该转化为对立事件。那么就可以做出这次事故的成功树。在此基础上，采用布尔代数简化求解，得到四个最小半径集如下：

P1={X1,X2,X4,X6,X7,X8,X12,X13,X14,X15,X16,X17,X18,X19,X20,X21,X22}

P2={X1,X2,X4,X5,X6,X9,X10,X11,X12,X13,X14,X15,X16,X17,X18,X19,X20,X21,X22}

P3={X1,X3,X4,X6,X7,X8,X12,X13,X14,X15,X16,X17,X18,X19,X20,X21,X22}

P4={X1,X3,X4,X5,X6,X9,X10,X11,X12,X13,X14,X15,X16,X17,X18,X19,X20,X21,X22}

4.2.结构重要性的确定

基于故障树结构，结构的重要性是分析每个基本事件的重要程度，而不考虑每个事件发生的概率，或者假设每个事件发生的概率相等。然后分析基本事件的发生对顶级事件的影响程度。由于在故障树分析中，不同的基本事件对顶部事件有不同的影响，为了更好地理解和了解基本事件发生对顶级事件的影响程度，采用最小半径集和排序方法，求出了结构的重要程度：

I[X1]=I[X4]=I[X6]=I[X14]=I[X15]=I[X16] =I[X17]=I[X18]=I[X19]=I[X20]=I[X21]

=I[X22] =I[X12]=I[X13]>I[X7]=I[X8]>I[X2] =I[X3]>I[X5]=I[X9]=I[X10]=I[X11]

4.3.结果分析及对策

4.3.1.结果分析

(1)从故障树图分析，有11个或门（或门表示至少一个输入事件发生时，输出事件就发生）和3个与门（与门表示仅当所有输入事件发生时，输出事件才发生）。从或门的定义可以看出，如果发生了任何输入事件，它就会导致输出事件的发生。根据或门和与门的比例，很明显，酒店等建筑存在较高的火灾事故风险。

(2)故障树中只有22个基本事件，有23个最小割集和5个最小半径集。说明顶级事件发生的通道较多，控制通道较少，证明该系统相对危险。因此，最小割集越多，系统就越危险。因此，增加最小割集的基本事件将有助于提高系统安全性，降低意外发生的概率。最小半径集越多，系统就越安全。管理程序较少的少数事件更经济有效。

(3)从结构的重要性程度来看，员工的疏忽和粗心、施工设备的故障、短路、焊接操作不当和纵火等基本事件在重要性结构中占很大比例，是影响顶级事件的最重要因素。然而，电气火花和其他事件，如明火火灾，在结构的重要性程度中占很小的比例，而这些对顶级事件的重要性则较小。最重要的是，如果能够控制住重要性程度较大的基本事件，那么顶级事件（火灾）发生的概率就会大大降低。

(4)从最小半径集的定义可以知道，如果P中的p1，p2，p3 和P4任意一个事件可以避免，那么顶级事件就不会再发生了。因为在这四个预防通道中，包含了各种结构重要性最高的基本事件，而这其中大多数基本事件都可以通过人类的努力来控制。所以最佳预防措施应该是选择最小基本事件的最小半径集，即选择P1和P3的解决方案。但考虑到预防的可能性、可靠性和结构重要性程度，酒店建筑火灾事故的预防应该基于所有的解决方案，即综合方案P1，p2，p3 和P4 进行预防并采取措施，并为可由人类努力控制的基本事件做好准备。

(5)另外，E1作为酒店火灾事故的重要条件，应严格控制。酒店火灾事故的许多深层原因是缺乏消防管理和违反消防法规以及未实施消防管理机制。故只有E1是严格控制的，严格控制E1能发挥重要作用以防止其他火灾事故。

4.3.2反措施

基于故障树分析法，对酒店建筑火灾的各种因素及其逻辑关系进行了综合阐述，并相应地得出了火灾发生的重要因素。为了达到防火的效果，应控制每个基本事件的发生特别是在结构重要性程度上占很大比例的事件，如厨房管道油脂堆积、电气设备故障运行和电路线路安装不合理等。从以上对引发火灾关键环节的分析提出了相应的对策建议。

（1）要加强对重点部位的日常管理，有效防止因设备和电路线路引起的火灾。电气线路和电气设备的设计和施工工作应严格符合“低压电器安装规程”、“电气消防设计规范”、“建筑物消防建设规范”等有关规定，保证电缆和电线的铺设和安装，从源头上消除电气线路、设备的火灾隐患。再者，重点对配电室、电缆沟、大负荷电气设备等情况进行消防检查，这些措施对避免电线老化、漏电、短路等风险是非常有用的。

（2）加强重点人员消防安全管理，开展消防安全宣传教育培训。酒店消防安全教育应纳入员工教育培训计划，消防安全专题课程应按期进行。员工上岗前应通过消防安全考试，使其提高消防安全意识，学习更多的消防知识。培训包括消防法律法规、消防安全知识以及消防基本技能，培训将侧重于培训工作人员组织和引导客人疏散、报告火警和扑灭早期火灾的能力。

（3）加强消防安全日常管理，清理火灾隐患。应适当建立酒店消防安全责任制度，一要建立严格的岗位责任制，确定消防安全第一责任。此外，需要建立消防安全检查制度，定期组织消防安全检查，及时发现火灾隐患。制定消防和疏散应急计划，以便组织定期的消防演习。最后但同样重要的是，要加强关键时期的消防安全管理，即夜间22日至早上6时的夜间巡逻管理，尽早发现和消除火灾隐患。

(4)加强消防器材设施的检查维护。酒店应要求员工对火灾自动报警系统及其联动功能进行检测，以保证消防设施的正常运行。一旦消防设备不能正确工作，第一时间给予维修，保证设备在短时间内安全工作。

5.结论

通过对系统特定故障条件的分析，故障树分析法有助于识别系统内部固有或潜在的危险因素并确定系统缺陷，为系统安全设计的改进、安全技术对策的制定、安全管理措施的制定以及事故分析提供科学依据。更重要的是，基于故障树分析法，可以找出火灾事故的薄弱环节并提出改进方案，可以帮助我们在一定程度上避免火灾事故的发生。具体结论如下：

(1)根据对酒店建筑火灾的分析，很明显，这种火灾事故主要是由人员不安全行为、电气设备和线路故障以及易燃和可燃物质着火三个原因引起的。因此，对于火灾事故的预防，有效地控制各个因素，管理好各个环节，具有重要意义。

(2)为了最大限度地减少火灾危害，基于火灾原因，提出了预防火灾的方法：必须加强日常消防安全、关键部位和关键人员的管理。此外，设备设施的定期检查和维护，可以在发生火灾时实现消防设施的正常启动，有利于防止火灾蔓延。只有抓住关键措施，才能提高酒店建筑的安全性。

(3)可采用故障树分析法，对建筑火灾事故进行分析，不仅在酒店内，在商场，住宅等其他建筑中也可采用，制定具体的预防措施作为现场参考。

外文著录：[1]Yi-nan Hu.Research on the Application of Fault Tree Analysis for Building Fire Safety of Hotels[J].Procedia Engineering 135(2016).pp 524--530