安全工程-高鐵列車運行中的火災危險性分析論文

本科論文摘要本文首先通過對國內外列車火災事故案例及其影響因素進行分析，對高速列車火災危險有害因素進行了辨識，建立列車運營火災事故樹進行定性分析，分析結果表明員工操作失誤、消防宣傳、可燃物與氧化劑、設施設備故障、消防系統(tǒng)設計缺陷、救援通道不暢、消防管理制度未落實、培訓與演練不充分、爆炸、逃生組織不力、救援疏散設施設備不完善、縱火、逃生出口不足、行車事故、乘客違規(guī)攜帶易燃易爆物品、火災應急預案不到位、消防技能不合格這些因素是導致高鐵列車火災常見的客觀因素。進一步地，再對高鐵列車火災危險源進行辨識和評價的基礎上，提出了應著重在以下六方面加強高鐵列車火災風險防控：(1)加強對起火源控制(2)提高列車消防滅火能力(3)提高列車上火災救援疏散能力(4)加強列車上工作人員能力(5)健全列車消防管理制度(6)加強列車消防知識宣傳力度。關鍵詞：高速列車；安全；火災；危險源；事故樹AbstractFirstofall,throughtheanalysisofdomesticandforeigntrainfireaccidentcasesandtheirinfluencingfactors,thispaperidentifiesthedangerousandharmfulfactorsofhigh-speedtrainfire,establishesafireaccidenttreeforqualitativeanalysis,andtheanalysisresultsshowthatthestaffoperationerror,firepropaganda,combustibleandoxidant,facilitiesandequipmentfailure,firesystemdesigndefects,rescuechannelisnotsmooth,andthefireiseliminatedThecommonobjectivefactorsleadingtohigh-speedrailtrainfireare:thepreventionmanagementsystemisnotimplemented,thetraininganddrillarenotenough,theexplosion,theescapeorganizationisnotenough,therescueandevacuationfacilitiesandequipmentarenotperfect,thearson,theescapeexitisnotenough,thetrafficaccident,thepassengerscarryinflammableandexplosivematerialsillegally,thefireemergencyplanisnotinplace,andthefirefightingskillsarenotqualified.Further,basedontheidentificationandevaluationofthefirerisksourcesofhigh-speedrailtrains,thefollowingsixaspectsareproposedtostrengthenthefireriskpreventionandcontrolofhigh-speedrailtrains:(1)strengthenthecontroloffiresources;(2)improvethefirefightingcapacityoftrains;(3)improvethefirerescueandevacuationcapacityoftrains;(4)strengthenthecapacityofthestaffontrains;(5)improvethefiremanagementsystemoftrains;(6)strengthenthetrainfirefightingPropagandaofknowledgeprevention.Keywords:highspeedtrain;safety;fire;hazardsource;faulttree第一章緒論1.1研究的背景1.1.1高鐵的發(fā)展1964年日本建成了世界上的第一條時速230km/h的高速鐵路。緊接著一些西方發(fā)達國家也開始建設。我國2004年才開始模擬建設12000公里連接三個城際客運的專線。截至2008年津京高速鐵路才開始正式運營，其時速可達350km/h，已位于世界先進水平，標志著中國高鐵時代的到來。據(jù)官方統(tǒng)計，到2019年，我國鐵路總里程高達13.9萬公里，高鐵總里程3.5萬公里。目前我國人員出行和貨物運輸大多以鐵路運輸為主，所以降低鐵路運輸成本，提高運行速度是當前發(fā)展的重點。所以我國實施電力全覆蓋，不但降低成本還提高了環(huán)保性能。我國對鐵路發(fā)展做出長期規(guī)劃，預計到本世紀中葉我國鐵路總里程將達到27萬公里。1.1.2高鐵火災事故原因分析。為了進一步了解高鐵列車和隧道列車火災發(fā)生原因，對近些年高鐵列車事故進行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計結果如表1-1、表1-2所示。表1-1隧道列車火災事故發(fā)生時間事故地點原因傷亡情況1990梨子園隧道油罐車中部爆炸起火死4傷141991大瑤山隧道煙頭起火死12傷201992青藏線18號隧道油罐車脫軌起火無1993藺家川隧道油罐車爆炸起火死8傷102000基茨施坦霍恩峰隧道電暖空調過熱死18傷102009.7烏鞘嶺隧道機動車故障引起火災中斷行車約4h2013法國巴黎至里昂間TGV頭車機械室故障表1-2高速列車火災事故時間火災事故原因傷亡情況1956.3日本高野線高速列車斷路器故障死1傷421987.4日本生駒山隧道高速列車高壓線段裂死1傷481998.6柏林ICE高速列車車輪的輪箍崩落死100傷882006.8上海磁懸浮列車不明無2013.8襄渝線發(fā)動機所車廂突然起火中斷行車約2h2018.1G281次列車電器設備發(fā)生故障致6趟高鐵停運2020.3濟南-廣州機頭著火3-4節(jié)側翻根據(jù)表1-1和表1-2結果顯示，有以下幾個方面導致列車發(fā)生火災:(1)列車電器設備及電氣線路故障。高速列車具有較高的電氣化程度，當列車內外分布的大量電纜發(fā)生短路或者列車內部的電氣設備發(fā)生異常時，將會導致車內線路甚至配電室等關鍵部位發(fā)生嚴重故障，進而引起高速列車發(fā)生火災。(2)違背規(guī)定的旅客吸煙、亂扔煙頭高速列車內雖然有阻燃材料，但還有許多有機高分子制成的可燃材料和乘客帶上列車的行李包，這些都是容易引發(fā)火災的危險因素。許多不遵守高速列車規(guī)定投機取巧的人在衛(wèi)生間內抽煙，并隨意將煙頭丟棄。香煙燃燒外部溫度可達200°C~300°C，內部溫度更是高達700°C以上，一但接觸可燃物就會導致可燃物的燃燒，引起火災。(3)乘客攜帶易燃、易爆及其他危險品。乘客對易燃易爆物品帶上列車所產生的后果不夠重視，經常將一些含有乙醇、煤油及有機噴霧制品帶上列車。在遇明火的情況下極易發(fā)生重大火災。(4)車內工作人員對設備的造作不當當車內工作人員對列車進行了錯誤的操作，列車內外分布的大量電纜可能發(fā)生短路或者列車內部的電氣設備發(fā)生異常，將會導致車內線路甚至配電室等關鍵部位發(fā)生嚴重故障，進而引起高速列車發(fā)生火災。(5)恐怖襲擊、人為縱火。高速列車可以乘載大量旅客，人員相對密集。一些破壞社會和諧穩(wěn)定的不法分子在高速列車上進行恐怖襲擊，殺人放火，破壞社會安定，造成人民財產損失、人身安全受到威脅。1.1.3高鐵火災事故特征列車火災具有突變性、社會性、不確定性和嚴重性：(1)突變性列車發(fā)生火災時很少有征兆不可預測，許多因素影響著傳播過程，可能會產生變異，造成二次甚至多次傷害。(2)社會性列車發(fā)生火災后，需要政府和社會多方進行配合調動公共資源進行救援，并且列車也具有公共性，二者結合嚴重影響公共利益。(3)不確定性人員密集、設備復雜使得存在大量不安全因素。事故發(fā)生的時間、地點、起因、發(fā)展趨勢及影響均無法預測。(4)嚴重性列車人員密集、軌道較高等因素使得一旦發(fā)生火災，救援困難。高速列車價格昂貴，發(fā)生火災將會對旅客和國家的經濟造成嚴重損失。1.1.4高鐵列車火災危險性分析高速列車由于結構的特殊性，發(fā)生火災時與普通高大建筑空間相比具有較大的差異,但與目前研究較多的隧道狹長空間火災情形相似,其主要特點包括以下幾個方面:(1)有害氣體高速列車的大部分內部裝飾采用有機高分子材料，有機高分子材料燃燒時會產生CO和SO2等有毒氣體。高速列車氣密性比較好，當發(fā)生火災時，有機高分子材料燃燒生成的有毒氣體不能排除車外，而且列車外的空氣不宜進入車內，有機高分子材料在空氣不足的情況下燃燒將生成大量的有毒氣體，在這種情況下，更容易加劇車內乘客失去意識和死亡。經過大量案例分析，有80%以上是因有毒氣體導致死亡的，因此在火災中有毒氣體帶來的二次傷害危險系數(shù)相當大。(2)火勢控制難當高速列車氣密性完好時，如果發(fā)生火災，火災不會快速蔓延，但由于燃燒產生高溫致使車窗炸裂或者因乘客逃生脫離將玻璃敲碎，導致氣密性變差，使得大量空氣順著開口進入車廂內，加劇燃燒，增加火勢蔓延，使火勢更加難以控制。(3)人員疏散困難高速列車可以乘坐大量旅客，人員高度密集，當火災發(fā)生時，旅客的心理非常的慌亂，四處逃竄，進而造成人員擁堵。這種情況不但會影響消防人員利用車內消防設備及時滅火，錯過救火最佳時機，使火勢蔓延。而且四處逃竄的旅客極易發(fā)生踩踏事故，造成更大的傷害。(4)撲救難度高高速列車本身不具備自動滅火系統(tǒng)，并且車內除了滅火器沒有其他消防設備。如果發(fā)生火災不及時處理，火勢得到蔓延將難以控制。高速列車發(fā)生火災往往都是在運行過程中，故救援人員不能第一時間趕到，并且高速列車軌道大多處于高架橋或隧道中，因救援的人員和消防設備無法靠近列車，增加救援難度。(5)經濟損失嚴重高速列車內部裝飾如墻板、地板、操作系統(tǒng)、座椅及臥鋪等較普通列車造價昂貴。由于高速列車運行速度快，所要求氣密性更高，致使列車車門及車窗玻璃材質的要求更高，大大提升鑄造成本，一旦列車發(fā)生火災，將造成嚴重經濟損失。并且發(fā)生火災后，造成的人員傷亡、消防救援、鐵路干線停運以及不良的政治影響，都將造成不可估量的間接經濟損失。1.2研究的意義目前我國人員出行和貨物運輸大多以鐵路運輸為主，高速列車所用鑄造成本比以往普通列車所用成本大大提升，一旦高速列車發(fā)生火災造成的人員傷亡和經濟損失不可估量。所以通過辨識并明確高速列車可能引起火災的因素并及時防控；進而為我國高速鐵路從火災源頭上做出有效的防控措施，為我國高速鐵路的穩(wěn)定發(fā)展做出保障并提出了合理的科學依據(jù)。高速列車價格昂貴，保險公司在制定保險項目、保費及保額時必須要做到精確計算，因此應準確評估列車的火災風險系數(shù)。此項目為保險行業(yè)對高鐵列車的火災評估提供了依據(jù)。1.3國內外研究現(xiàn)狀西方發(fā)達國家在高速列車的防火材料性能和車輛的結構方面做了大量研究并提出了相應的技術標準。為了提高高速列車的防火性能，西方國家嚴格控制了車輛材料燃燒性能的燃燒重量。英國BS6853載客列車設計與構造防火通用規(guī)范，規(guī)定了用于控制客運列車防火材料測試及火災特性的分級方法和主要燃燒試驗方法。目前我國在高速列車防火材料的標準及列車抗火標準等方面還沒有得到具體的完善。杜紅兵等[1]用模型實驗對運行列車車廂內火災煙氣流動特性和溫度場分布進行了模擬研究；劉采峰等[2]運用數(shù)值模擬方法對靜止列車火災模式在不同火源功率下，煙氣運動及溫度分布進行研究；徐志勝等[3]采用相似理論，結合模型實驗對隧道列車火災煙氣規(guī)律和特性進行了研究；丁良平等[4]采用CFD的模擬方法討論了高速鐵路隧道發(fā)生列車火災后的安全疏散問題。研究學者對列車進行大量仿真實驗，如靜止的車體燃燒、運行過程中燃燒、臥鋪車廂燃燒及濃煙下尋找火源實驗等[5]。DLee等人利用FDS對加拿大卡爾頓大學城際列車火災測試進行了數(shù)值計算并和試驗結果進行了對比研究[6]。JorgeA.Capote也對FDS模擬列車火災進行了研究并利用FIRESTARR項目實驗數(shù)據(jù)進行了對比驗證[7]。澳大利亞YunlongLiu等人使用FDS對列車車廂細水霧滅火系統(tǒng)噴頭數(shù)量、位置等相關參數(shù)進行了研究[8]。EricGuillaume等人分別對FDS軟件中材料熱解模型和HRRPUA模型模擬列車火災發(fā)展過程的能力進行了研究[9]。國內目前以測試材料燃燒性能為主。郗艷紅等通過小尺寸模型實驗對著火列車在隧道內行駛時的煙氣流動特性和安全運行速度進行了研究，認為地鐵列車著火后安全運行速度約為42km/h[10]。余明高等人采用數(shù)值計算方法對空氣幕用于CRH2A型高速列車車廂內的擋煙效果進行了分析[11]。王建帆基于FDS對CRH2型高速列車火災熱釋放速率進行了研究，該研究同樣沒有考慮火災過程中車窗玻璃受熱破裂行為，與實際火災情形相差較大[12]。諶瑞宇對地鐵列車典型內裝材料的熱解及燃燒性能進行了研究[13]。李冬以某型地鐵列車為研究對象，采用FDS軟件對其燃燒性能和煙氣危害性進行了研究[14]。王升對影響高速列車火災的火源功率、位置和開口狀況等因素進行了研究，研究中考慮了車窗玻璃高溫作用下破裂對列車火災燃燒特性的影響，并對列車狹長空間的轟燃現(xiàn)象進行了分析[15]。徐志勝[16]、杜紅兵[17]等使用1:5小尺寸模型列車在燃燒風洞中進行了著火列車運行條件下車廂內火災特性研究。王慶生、胡隆華等利用該模型列車和模型隧道進行了特長鐵路隧道救援站細水霧滅火實驗研究[18]。朱中杰對地鐵車輛的熱釋放速率不同計算方法進行了研究[19]。1.4本文的主要研究內容和方法研究內容包括：(1)研究高鐵所用材料的可燃性及發(fā)生火災的危害性；(2)使用事故致因理論和危險源辨識技術分析高鐵列車火災危險源;(3)研究最合適最有效的火災風險評估方法；(4)用事故樹方法對動車組列車進行火災風行評估；(5)給出高鐵列車預防火災及發(fā)生火災應急處理的合理化建議；

第二章火災基本理論高速列車與普通建筑的火災在特性上有很大區(qū)別，高速列車的內部空間窄而長，并且高速列車內部裝飾及旅客所帶的大量包裹中含有大量可燃性物質。一但燃燒火勢發(fā)展過程有自己的獨特性，所以研究列車火災理論基礎可以為研究列車火災燃燒特性提供技術幫助。 2.1火災基本理論2.1.1燃燒階段高鐵列車不同于一般建筑，其內部空間也屬于狹長受限空間。列車燃燒的發(fā)展過程也符合一般受限空間火災發(fā)展規(guī)律。圖2-1為發(fā)生火災時熱釋放速率變化曲線。圖2-1熱釋放速率變化曲線(1)初期增長階段人們將引火源點燃周圍可燃性物質的過程定義為列車火災的初期，在氧氣中可燃物的溫度達到燃點就會燃燒。隨著時間推移，將有更多物質燃燒，當列車內有充分的氧氣將增大火災規(guī)模，將加劇可燃物的燃燒狀態(tài)與空間邊界的熱作用。進而達到轟然現(xiàn)象。轟燃是火災由初期增長階段向充分發(fā)展階段轉換的重要標志。當在大的空間或者是可燃物與氧氣有限時，轟然現(xiàn)象不一定出現(xiàn)。當火災發(fā)生時不一定都會發(fā)生轟然現(xiàn)象。(2)充分發(fā)展階段當所有的可燃性物質均劇烈燃燒時，此時客室內溫度會達到800°C以上，這時火勢已經發(fā)展到火災充分發(fā)展階段，可燃物的熱釋放速率達到最大。列車骨架在高溫下不斷變形，失去承重作用，開口處有大量火焰噴出，可將火焰擴展到臨近車廂。(3)衰退階段當車內的可燃物不斷大量燃燒、室內通風不暢及外界救援干預，火勢都會慢慢減弱，發(fā)展速度不斷降低，最后進入火災衰退期。此時可燃物化為灰燼，但仍有少量煙氣。。2.1.2蔓延理論熱傳導:在氣體、液體和固體中都有發(fā)生的可能發(fā)生的一種傳熱現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是在介質宏觀上不發(fā)生運動時的傳熱現(xiàn)象。列車發(fā)生火災可以依靠熱傳導使火勢蔓延，但發(fā)生蔓延的規(guī)模與影響都有很大的局限性，因為熱傳導只作用在兩個相鄰部件之間。列車火災若通過熱傳導進行傳播導熱引起火災蔓延，則需要部件與部件之間距離較近，而且還需能夠良好的媒介進行導熱，所以列車燃燒的熱量通過熱傳導進行傳遞具有很大的條件限制。熱對流:對流熱是單位時間、單位流體和單位固體表面的熱交換，通過流體運動來傳播熱量的現(xiàn)象。流體與固體的表面溫差、流體的熱學物理性能和流體的運動狀態(tài)都是決定對流換熱過程的基本因素。熱對流伴隨著列車火災的整個過程，在剛發(fā)生火災時，熱對流嚴重影響火災的發(fā)展趨勢，是大多數(shù)火災最主要的蔓延形勢。2.1.3煙氣運動過程當出現(xiàn)火災后，火勢會出現(xiàn)一個燃燒速率迅速增加的過程，那么將在燃燒物上方出現(xiàn)溫度較高并且不斷上升的火羽流?；鹩鹆鞒史村F形向上擴散，上升過程中的浮力將誘發(fā)卷吸效應，吸入大量的周圍氧氣，使燃燒物持續(xù)燃燒。列車的空間窄而長，當發(fā)生火災后，煙氣迅速蔓延，其蔓延規(guī)律有著自身的特點。當頂棚射流遇到列車兩側內壁的阻擋時將會沿著內壁向下流動，但煙氣具有較高的溫度，向下流動一定距離后將會開上浮。最終在頂棚下方形成均勻的熱煙氣層。圖2-2列車長度方向煙氣運動過程2.2列車客室火災影響因素結合國內外列車火災現(xiàn)有研究結果，分析總結得到高速列車客室火災影響因素如下:(1)內裝材料防火性能(2)乘客行李數(shù)量及其分布(3)車窗防火性能(4)車體防火隔熱設計(5)端門防火性能(6)車載主動消防設施水平(7)列車運行環(huán)境(8)起火位置及火源規(guī)模(9)運營管理水平與應急處置能力2.3列車火災基本特征2.3.1車窗玻璃破碎現(xiàn)象玻璃的導熱性不好，當列車發(fā)生火災，玻璃內側受熱對流及火焰熱輻射影響溫度較高，外側則溫度較低，兩側溫差較大，由于熱脹冷縮，產生的力超出玻璃本身所能承受的應力，進而導致玻璃破碎。玻璃所能承受的應力及燃燒時溫差產生的力與玻璃的材質、表面積和玻璃的厚度有關。(1)熱溫差判斷標準有關學者經過對不同材質不同規(guī)格的玻璃進行大量破裂基本溫差實驗后得到的數(shù)據(jù)如表2-2所示。表2-2玻璃破碎溫差判斷標準玻璃類型溫差大?。ā妫┢胀úＡ?8-90單層鋼化玻璃3mm340單層鋼化玻璃4-6mm450單層鋼化玻璃10mm470-490雙層鋼化玻璃6mm600(2)熱流判斷標準有關學者經過對不同材質不同規(guī)格的玻璃進行大量玻璃破碎與破碎時熱對流密度實驗后，實驗結果如圖表2-3所示。表2-3玻璃破碎熱流判斷標準玻璃類型熱流密度(kW/m2)普通玻璃9雙層玻璃25鋼化玻璃43經數(shù)據(jù)顯示，當普通玻璃表面熱流超過9kW/m2時，玻璃破碎，玻璃材質越好，強度越高破碎時所需熱流密度越高。當同一種玻璃表面熱流密度越大，越容易破碎。在列車運行過程中受環(huán)境影響，如發(fā)生火災所屬環(huán)境不同玻璃破碎溫度有所不同。我國高鐵列車所用玻璃是由兩層鋼化玻璃組成的中空玻璃，經表2-2結果顯示，雙層鋼化玻璃的最小破碎溫差是600℃，對這種玻璃的具體性能經行檢測分析，結果如表2-4所示。表2-4高速列車中空玻璃的性能參數(shù)指標參數(shù)密度1250kg/m3平均導熱系數(shù)1.1W/(K.m2)輻射系數(shù)0.94比熱519(J/(kg*K))2.3.2火災燃燒的控制形式列車發(fā)生火災，車內氧氣不斷減少，車廂內含氧量影響燃燒速率。當通風狀況不能滿足火災增長的需要，燃燒速率通風條件控制，這種形式稱為通風控制火災。當玻璃破碎的數(shù)量增加，氧氣充足燃燒速率主要由材料本身性質決定，此時屬于燃料控制型火災。2.3.3轟燃現(xiàn)象火災從初期發(fā)展階段向充分發(fā)展階段的迅速轉變叫轟然，轟然是一種非線性動力學轉變過程，其本質是火災從常規(guī)行為轉變?yōu)樘厥庑袨榈囊粋€瞬間轉變過程。當火災的溫度、燃燒速率及熱釋放速率達到并超出其臨界值時就會發(fā)生轟然現(xiàn)象。第三章危險有害因素辨識危險源即可能對人員造成傷害、可能引發(fā)事故和財產造成損失的一切危險因素。按照列車火災發(fā)生情況的不同，危險源分為第一、二累危險源。3.1第一類危險源擁有能量的載體或者能釋放能量的能量源稱為第一類危險源，是火災發(fā)生的必要條件。列車上的第一類危險源有:(1)能量載體擁有能量的人或者物體。例如列車上的導電裝置或者電線，當通電時其具有較大能量，一旦發(fā)生漏電或者短路，就可能會引起周圍可燃物燃燒。(2)提供能量的裝置、設備這類裝置在他們正常工作時可以產生大量的能量。例如餐車上的灶爐在工作時可產生大量能量，據(jù)統(tǒng)計顯示，有22%的火災是因為列車上這類裝置操作不當導致的。(3)一旦失控可能發(fā)生能量蓄積的裝置失控時將積蓄大量能量，發(fā)生危險。例如高壓鍋等壓力容器。(4)使物體具有較高能量的裝置這類裝置自身具有較高能量，相當于火災發(fā)生時的能量源。例如列車上的可燃性材料包裹。(5)危險物質這類物質對人體可造成傷害，包括具有化學能的易燃易爆物質。例如煤油、雷管、炸藥、酒精、可燃粉塵及毒品等。(6)生產、加工、存儲危險性物質的裝置、設備、場所因儲存的物質具有較高能量容易引起較高火災，所以儲存場所有較高的危險性。如餐車的食用油油瓶等。主要在以下兩方面對危險性評價：(1)危險物質的性質危險物質理化性質的不同，在發(fā)生火災時造成的后果不同。(2)能量釋放影響的范圍危險物質釋放能量所影響的范圍對火災的發(fā)展及后果有著決定性作用。影響范圍越大，造成的后果越嚴重，財產越大。3.2第二類危險源人們想利用系統(tǒng)對能量進行控制。在實際生活中不存在百分之百的控制，一旦能量釋放就有可能會發(fā)生危險。我們將導致能量釋放的各種不安全因素稱為第二類危險源。在對能量采取措施失效后分析其原因時，發(fā)現(xiàn)通常是人、物、環(huán)境這三個方面共同作用的結果，才導致第二類危險源的形成。人的失誤會使物出現(xiàn)故障，同時當物發(fā)生故障時，也會造成人的失誤。而不良環(huán)境對人和物都有影響。第二類危險源決定著發(fā)生事故的可能性，人們無法預測在什么時間、什么地點出現(xiàn)，是一種隨機的可能性，其出現(xiàn)頻率越高，事故發(fā)生的可能性就越高。在對系統(tǒng)進行安全分析時，可通過對可能導致事故和系統(tǒng)故障的因素進行相關排查來確定可能存在的第二類危險源。故在對列車進行兩類危險源辨識時，可通過以下方法進行辨識：評價有關環(huán)境、設備、人員等有關因素；評價對危險源最好的控制辦法；評價可能出現(xiàn)的各種危險源及其相互關系；評價危險源失控后的后果。評價危險源失去控制后，最好的防護措施；3.3高鐵列車火災危險源辨識經過考察并查閱資料，分析得到的火災危險因素如表3-1所示。表3-1火災致因因素表致因因素考察因素人違規(guī)吸煙、亂扔煙頭恐怖分子故意縱火工作人員違章操作人為失誤物餐車里用火過量，操作失誤餐車食用油、液化氣電氣設備不良導致短路，線路過熱酒精、香蕉水等易燃液體的燃燒雷管、鞭炮等易爆固體的爆炸靜電致火閘瓦摩擦噴射火星致火列車車體內可燃物多少，火災荷載大小列車材料的燃燒特性，阻燃或非阻燃處理其他列車開行時候的風速影響經過考察并查閱資料，分析得到的消防水平的因素如表3-2所示。表3-2消防水平因素表考察部位考察因素防火設施有無排煙系統(tǒng)、排煙方式,排煙量有無送風系統(tǒng)火災探測有無火災探測裝置火災探測裝置探測方式可靠性消防力量滅火器配備管理制度消防管理水平消防巡查人員、專兼職人員消防滅火預案消防安全教育行車期間消防安全宣傳3.4小結經過一系列分析結果顯示，高速列車的內部裝飾材料、易燃易爆物品、列車是否運行時列車火災的三大客觀因素。人為操作不當、設備出現(xiàn)故障、惡劣環(huán)境影響時列車火災的三大不確定因素。

第四章火災危險性評價4.1危險性評價方法概述通常采取以下幾種方法對危險性進行評價分析：(1)故障類型和影響分析該方法對設備各組成部分進行故障分析，用這種方法可以先了解系統(tǒng)可能發(fā)生的故障及故障類型，為避免故障發(fā)生提前采取有效措施。(2)事件樹分析事件樹分析是根據(jù)某一個段時間內由系統(tǒng)開始至系統(tǒng)故障發(fā)生為止，統(tǒng)計事件結果的方法。(3)預先危險分析法方法是在系統(tǒng)運轉之前對可能存在的危險性進行預先分析，提前采取措施盡可能避免危險發(fā)生。(4)事故樹分析是安全系統(tǒng)工程的重要分析方法之一，它是運用邏輯推理對各種系統(tǒng)的危險性進行辨識和評價，不僅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潛在原因。用它描述事故的因果關系直觀、明了。思路清晰，邏輯性強，既可定性分析，又可定量分析。(5)可操作性研究該方法對設備的個別部分潛在的操作性失誤進行評價分析，并評價其對整個系統(tǒng)的影響。4.2火災事故樹分析4.2.1火災事故樹以頂上事件和次頂事件構建火災事故樹模型，頂上事件為火災事故，次頂事件分別是起火源和可燃物。列車發(fā)生火災需三者同時發(fā)生，故采用“與門“邏輯連接三個事件。列車火災事故樹模型如圖4-1所示。表4-1火災事故樹說明編號事件名稱編號事件名稱M1火源X7縱火M2內部火源X8消防系統(tǒng)設計缺失M3外部火源X9消火栓滅火系統(tǒng)失效M4火情控制不力X10探測報警功能失效M5恐怖襲擊X11防煙排煙系統(tǒng)失效M6滅火失敗X12滅火器失效M7消防系統(tǒng)不力X13氣體自動滅火系統(tǒng)失效M8消防功能失效X14逃生出口不足M9救援疏散系統(tǒng)不力X15救援疏散設施設備不完善M10人的不安全行為X16救援通道不暢M11內部員工X17消防技能不合格M12乘客X18逃生組織不力X1設施設備故障X19乘客恐慌X2員工操作失誤X20缺乏安全人員X3行車事故X21缺乏自救能力X4乘客違規(guī)攜帶、使用易燃易爆物X22消防宣傳、培訓與演練不充分X5可燃物與氧化劑X23消防管理制度未落實X6爆炸X24火災應急預案不到位圖圖4-1列車火災事故樹模型4.2.2最小割集根據(jù)事故樹結構獲得表達式如下：T=(M1M4)=(M2+M3)*(M6+M9+M10+M13)X5=(X3+X2+X1+X4+M5)*(M7+X8+X14+X15+X16+M11+M12+X22+X23+X24)X5=(X3+X2+X1+X4+X6+X7)*[(X9+X11+X12+X13)X10+X8+X14+X15+X16+X18X17X20+X19X21+X22+X23+X24]X5=X3X9X10X5+X2X9X10X5+X1X9X10X5+X4X9X10X5+X6X9X10X5+X7X9X10X5+X3X8X5+X2X8X5+X1X8X5+X4X8X5+X6X8X5+X7X8X5+X3X14X5+X2X14X5+X1X14X5+X4X14X5+X6X14X5+X7X14X5+X3X15X5+X2X15X5+X1X15X5+X4X15X5+X6X15X5+X7X15X5+X3X16X5+X2X16X5+X1X16X5+X4X16X5+X6X16X5+X7X16X5+X3X18X17X20X5+X2X18X17X20X5+X1X18X17X20X5+X4X18X17X20X5+X6X18X17X20X5+X7X18X17X20X5+X3X19X21X5+X2X19X21X5+X1X19X21X5+X4X19X21X5+X6X19X21X5+X7X19X21X5+X3X22X5+X2X22X5+X1X22X5+X4X22X5+X6X22X5+X7X22X5+X3X23X5+X2X23X5+X1X23X5+X4X23X5+X6X23X5+X7X23X5+X3X24X5+X2X24X5+X1X24X5+X4X24X5+X6X24X5+X7X24X5所得到的最小割集{X3，X9，X10，X5}、{X2，X9，X10，X5}、{X1，X9，X10，X5}、{X4，X9，X10，X5}、{X6，X9，X10，X5}、{X7，X9，X10，X5}、{X3，X8，X5}、{X2，X8，X5}、{X1，X8，X5}、{X4，X8，X5}、{X6，X8，X5}、{X7，X8，X5}、{X3，X14，X5}、{X2，X14，X5}、{X1，X14，X5}、{X4，X14，X5}、{X6，X14，X5}、{X7，X14，X5}、{X3，X15，X5}、{X2，X15，X5}、{X1，X15，X5}、{X4，X15，X5}、{X6，X15，X5}、{X7，X15，X5}、{X3，X16，X5}、{X2，X16，X5}、{X1，X16，X5}、{X4，X16，X5}、{X6，X16，X5}、{X7，X16，X5}、{X3，X18，X17，X20，X5}、{X2，X18，X17，X20，X5}、{X1，X18，X17，X20，X5}、{X4，X18，X17，X20，X5}、{X6，X18，X17，X20，X5}、{X7，X18，X17，X20，X5}、{X3，X19，X21，X5}、{X2，X19，X21，X5}、{X1，X19，X21，X5}、{X4，X19，X21，X5}、{X6，X19，X21，X5}、{X7，X19，X21，X5}、{X3，X22，X5}、{X2，X22，X5}、{X1，X22，X5}、{X4，X22，X5}、{X6，X22，X5}、{X7，X22，X5}、{X3，X23，X5}、{X2，X23，X5}、{X1，X23，X5}、{X4，X23，X5}、{X6，X23，X5}、{X7，X23，X5}、{X3，X24，X5}、{X2，X24，X5}、{X1，X24，X5}、{X4，X24，X5}、{X6，X24，X5}、{X7，X24，X5}。共有60個最小割集，則有60種行為容易引起火災，最小割集的種類偏多，但每種行為的不安全因素事件較少，說明高速列車容易引起火災。4.2.3最小徑集利用它與最小割集的對偶性，首先要做出與事故樹對偶的成功樹，各類事件發(fā)生換成不發(fā)生，求出成功樹的最小割集經對偶變換后就是事故樹的最小徑集，如圖4-2所示。圖圖4-2火災事故成功樹T=M1+M4+X5=M2M3+M6M9M10M13+X5=X3X2X1X4X6X7+M7X8X14X15X16M11M12X22X23X24+X5=X3X2X1X4X6X7+(M8+X10)X8X14X15X16(X18+X17+X20)(X19+X21)X22X23X24+X5=X3X2X1X4X6X7+(X9X11X12X13+X10)X8X14X15X16(X18+X17+X20)(X19+X21)X22X23X24+X5=X3X2X1X4X6X7+X9X11X12X13X8X14X15X16X22X23X24X19X17+X9X11X12X13X8X14X15X16X22X23X24X19X18+X9X11X12X13X8X14X15X16X22X23X24X19X20+X9X11X12X13X8X14X15X16X22X23X24X21X18+X9X11X12X13X8X14X15X16X22X23X24X21X17+X9X11X12X13X8X14X15X16X22X23X24X20X21+X10X19X18X8X14X15X16X22X23X24+X10X19X17X8X14X15X16X22X23X24+X10X19X20X8X14X15X16X22X23X24+X10X21X18X8X14X15X16X22X23X24+X10X21X17X8X14X15X16X22X23X24+X10X21X20X8X14X15X16X22X23X24+X5所得到的最小徑集為：{X3，X2，X1，X4，X6，X7}、{X9，X11，X12，X13，X8，X14，X15，X16，X22，X23，X24，X19，X17}、{X9，X11，X12，X13，X8，X14，X15，X16，X22，X23，X24，X19，X18}、{X9，X11，X12，X13，X8，X14，X15，X16，X22，X23，X24，X19，X20}、{X9，X11，X12，X13，X8，X14，X15，X16，X22，X23，X24，X21，X18}、{X9，X11，X12，X13，X8，X14，X15，X16，X22，X23，X24，X21，X17}、{X9，X11，X12，X13，X8，X14，X15，X16，X22，X23，X24，X20，X21}、{X10，X19，X18，X8，X14，X15，X16，X22，X23，X24}、{X10，X19，X17，X8，X14，X15，X16，X22，X23，X24}、{X10，X19，X20，X8，X14，X15，X16，X22，X23，X24}、{X10，X21，X18，X8，X14，X15，X16，X22，X23，X24}、{X10，X21，X17，X8，X14，X15，X16，X22，X23，X24}、{X10，X21，X20，X8，X14，X15，X16，X22，X23，X24}、{X5}。一共有14個最小徑集，所以列車不發(fā)生火災事故的途徑是14個，則每個途徑含有眾多的不安全因素，說明高速列車火災的危險性極大，應控制的不安全因素也多。表明列車火災的控制途徑少而復雜，安全指數(shù)較低。4.3結構重要度分析公式（4-5）式中，K-最小割集總數(shù)KJ-第j個最小割集數(shù)NJ-第j個最小割集基本事件數(shù)據(jù)公式(4-5)，計算得到的重要度如表4-2所示表4-2列車火災事故的結構重要度編號結構重要度編號結構重要度I(X1)0.015625I(X13)0.001464I(X2)0.015625I(X14)0.013109I(X3)0.015625I(X15)0.013109I(X4)0.015625I(X16)0.013109I(X5)1I(X17)0.004389I(X6)0.015625I(X18)0.004389I(X7)0.015625I(X19)0.006576I(X8)0.013109I(X20)0.004389I(X9)0.001464I(X21)0.006576I(X10)0.011662I(X22)0.013109I(X11)0.001464I(X23)0.013109I(X12)0.001464I(X24)0.013109通過比較得到結構重要度排序：I(X5)>I(X1)=I(X2)=I(X3)=I(X4)=I(X6)=I(X7)>I(X8)=I(X14)=I(X15)=I(X16)=I(X22)=I(X23)=I(X24)>I(X10)>I(X19)=I(X21)>I(X17)=I(X18)=I(X20)>I(X9)=I(X11)=I(X12)=I(X13)由上述排序可知:(1)可燃物與氧化劑是引起火災必備條件。(2)操作失誤及易燃易爆物品帶上車都將導致火災的發(fā)生。(3)救援設施不完善、安全通道不足(4)旅客缺乏自救能力、缺乏消防知識，容易慌亂，影響疏散。

第五章火災預防、應急處置措施5.1列車火災預防措施5.1.1火災控制措施(1)加強對火源的控制加強對可燃物的管控。同時也要控制可以引發(fā)火災的各類危險源頭，應加強對設施設備的管理,加強安全檢查并禁止吸煙。(2)提高列車消防滅火能力為了有效控制火災，應在列車上安裝完善的消防系統(tǒng)，提高警報的反應靈敏度，安裝自動滅火系統(tǒng)并在列車上配備大量滅火器。(3)提高列車上火災救援疏散能力應在列車上設置更多的逃生通道，應向旅客普及在發(fā)生火災時如何通過安全門和安全窗逃生的知識，列車乘務人員定期培訓緊急情況下的應急能力。(4)加強列車上工作人員能力定期組織培訓，增強乘務人員對列車危險源的辨識，增強乘務人員對列車旅客及設備所存在的危險因素排查的能力。組織消防演練增強乘務人員在火災發(fā)生時疏導旅客及滅火救援的能力(5)健全列車消防管理制度列車發(fā)生火災具有突發(fā)性，為避免發(fā)生應健全消防安全措施。應責任分包制，層層管理，分清職責，互相溝通。避免存在盲區(qū)、漏洞等無人負責。(6)加強列車消防知識宣傳力度車站及列車應加大對列車發(fā)生火災嚴重性的宣傳力度，實時播報列車防火及發(fā)生火災后逃生和救援的相關知識。宣傳方法不光有廣播播報，應以多種形式進行宣傳，大大提升人們消防安全意識。5.2應急措施當列車發(fā)生火災后，將旅客疏散到安全的車廂。旅客盡量不用安全錘打破車窗逃生，因為打破車窗會使窗外空氣大量的進入車廂內，增加車內含氧量，使車內火勢迅速蔓延。列車工作人員應先使用水型滅火器，待人員疏散后，在使用干粉滅火器，不然干粉滅火器將影響疏散旅客的視線。若列車發(fā)生的火災不影響及人員安全時，可不停車，繼續(xù)運行至就近車站處理。若火勢較大，應緊急停車，讓旅客從無火災車廂快速下車，向鐵路指揮中心報告，立即申請消防救援。(一)旅客列車發(fā)生火災，火災形勢不大并且列車得到報警，工作人員的應急處置程序：1.列車運行過程中得到火災報警，司機應先確定報警位置，然后聯(lián)系列車長或乘務員到達現(xiàn)場，確認報警位置，其他乘務人員攜帶滅火器前去救援。2.其他乘務人員到達后，應先疏散旅客，然后用滅火器進行撲救。3.列車長應通知列車廣播員廣播播報火災情況，讓相鄰車廂旅客盡量遠離火災位置。4.列車長應通知檢車乘務員切斷起火車廂非動力電源，以免影響列車用電設備，造成列車無法繼續(xù)行駛。并告知司機將車速降低，以免火勢蔓延。5.列車長向鐵路調度指揮中心報告，改變其他列車運行時間，以免出現(xiàn)兩車相撞的二次災害。6.火災撲滅后列車工作人員應對起火部位進行全面檢查，確認火已完全撲滅，并且不會再二次燃燒，然后列車長應告知司機險情解除，恢復正常行駛。并上報列車調度指揮中心及列車下一個?？寇囌玖熊嚳梢岳^續(xù)運行。但列車長應安排列車員在火災發(fā)生部位繼續(xù)觀察至列車駛入終點站。以確保列車安全。(二)危及列車安全時的應急處置程序:1.即刻停車。列車工作人員若不能用滅火器及時撲滅時，在避開隧道、高架橋梁、人居村落、工廠等危險地立即停車。并通知鐵路供電部門立即停電。2.向上級報告。列車長確認火勢后，應向鐵路調度指揮中心報告情況，調整其他列車運行時間，防止兩車相撞，造成二次災害。3.疏散旅客。列車在安全地帶停車后，乘務人員應和廣播進行配合，組織旅客有序下車，并遠離列車等待救援。同時要穩(wěn)定旅客情緒，防止旅客雜碎車窗跳車及不法分子趁火打劫等事件的發(fā)生。4.迅速撲救。迅速報警，向公安消防人員說明火災形勢。并且列車長應組織乘務人員用滅火器滅火，為消防救援贏取寶貴時間，5.切斷火源。將一切可燃燒物體與起火列車分離開。6.組織救援。待救援人員到達后，列車長及乘務人員應配合消防人員對列車進行撲救。7.搶救傷員。待救護車趕到現(xiàn)場后，乘務人員應疏散旅客為救護車開辟一條救生通道。協(xié)助醫(yī)護人員將受傷旅客按受傷情況進行救治，先搶救受傷嚴重的旅客。8.保護現(xiàn)場。在撲救火災的同時應保護好現(xiàn)場，防止發(fā)生混亂，為后續(xù)調查起火原因取證保留第一現(xiàn)場。(三)車站接到旅客列車火災報警后的工作程序:1.立即啟動應急處置措施，做好滅火、救治傷員、車輛調度等有關工作。2.向鐵路指揮中心報告實時跟進火災現(xiàn)場救援情況，依據(jù)上級指示實施各項救援工作。3.站長應制定有效的救援方案并指揮救援。4.若發(fā)生火災列車駛入車站，應按應急預案小組的分工進行救援，將旅客疏散至安全地帶，全力救治傷員，盡最大可能進行撲救。5.在疏散旅客時，應將旅客向有站臺的地方進行疏散，避免在疏散過程中發(fā)生意外，造成人員傷亡。6.成功撲救后，應妥善安置旅客，為旅客提供飲食、辦理退票改簽手續(xù)或安排旅客轉乘其他列車。

結論和展望在這個高速列車飛快發(fā)展的時代，高鐵列車火災也影響著人們的生命安全，高鐵列車火災事故特點是煙氣危險性大、火勢控制難、撲救難度高及經濟損失嚴重等。引起高鐵列車發(fā)生火災的主要原因包括列車電器設備及電氣線路故障、乘務人員和乘客吸煙無意識造成高鐵列車火災的行為、乘客攜帶易燃、易爆及其他危險品、恐怖襲擊和人為縱火等。當然還有許多因素對火災有著很大的影響，如內裝材料防火性能、車窗防火性能、消防培訓與演練不充分、端門防火性能、乘客行李數(shù)量及其分布、消防管理制度未落實、車體防火隔熱設計、消防技能不合格、列車運行環(huán)境、員工操作失誤、逃生出口不足、救援通道不暢、逃生組織不力、消防系統(tǒng)設計缺陷、火災應急預案不到位、救援疏散設施設備不完善、起火位置及火源規(guī)模、運營管理水平與應急處置能力。要想有效降低高鐵列車火災的發(fā)生應該增加有效的防控措施，例如加強對起火源控制、提高列車消防滅火能力、提高列車上火災救援疏散能力、加強列車上工作人員能力、健全列車消防管理制度和加強列車消防知識宣傳力度。

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