بخشی از مقاله
ارزیابی ریسک آتش سوزی قطارهای مسافری در تونل های راه آهن با استفاده از مدل FMEA و تئوری فازی (مطالعه موردی راه آهن ناحیه زاگرس)
خلاصه
بخشی از راه آهن ناحیه زاگرس در منطقه کوهستانی زاگرس واقع شده است که به دلیل عبور خطوط راه آهن از این مسیر کوهستانی و البته صعب العبور، دارای تونلهای متعدد با طول زیاد می باشد. سطح مقطع وفضای آزاد کم نسبت به گاباری واگنها، وجود قوسهای با شعاع کوچک، واقع شدن در شیب و فراز ، عدم وجود تهویه مناسب ، عدم دسترسی به جاده جهت عملیات امداد و نجات، همگی اینها از مشخصه های تونل های این ناحیه از راه آهن بوده که ضرورت پرداختن به موضوع آتش سوزی قطارهای مسافری در این تونلها را بیش از پیش نمایان می سازد. نتایج بدست آمده نشان میدهد که در بحث ارزیابی ریسک حریق مربوط به قطارهای مسافری در تونلهای ریلی با استفاده از مدل FMEA ، به طور کلی با 2 نوع ریسک متفاوت مواجه خواهیم شد . ریسک نوع1 (قبل از وقوع آتش سوزی ) ، ریسک هایی را شامل می گردد که در صورت وقوع ، منجر به آتش سوزی قطارهای مسافری می شوند که از مهمترین آنها ( اولویت شماره(1 می توان به حرارت بالای توربوشارژرهای موتور مولد(دیزل)، حریق در منیفولد اگزوز موتور، پاشش سوخت از مجموعه لولههای پمپ انژکتور و شیلنگهای رابط خروجی از مجموعه موتور و
...اشاره نمود. همچنین اهمیت اتفاقاتی که پس از آتش سوزی قطار مسافری برای مسافران درون تونلهای ریلی رخ می دهد اگر بیشتر از عواملی که منجر به آتش سوزی قطار می گردد نباشد، کمتر از آن هم نمی تواند باشد(ریسک نوع :2 پس از وقوع آتش سوزی). مهمترین و پرخطرترین ریسک هایی که خصوصا" به تونلهای 22 و 23 ناحیه زاگرس (طولانی ترین تونلها) مربوط می شد ریسک مشرف بودن دهانه های خروجی این تونلها به پرتگاه و در نظر گرفتن شرایط تخلیه مسافران به هنگام خروج از قطار و فاکتور هجوم به درهای خروجی جهت فرار می باشد.
کلمات کلیدی: ریسک ، آتش سوزی ، مدل FMEA ، تئوری فازی ، قطارهای مسافری
-1 مقدمه
روش تجزیه وتحلیل عوامل شکست و آثار آن سابقه 40 ساله دارد. استفاده از FMEA برای اولین بار در دهه 1960 در صنایع هوا و فضای آمریکا جهت ساخت سفینه آپولوی 11 در ناسای آمریکا مشاهده شده است و پس از آن در دهه 1970 و 1980 برای موسسات اتمی بکار رفت . ضمن اینکه از سال 1977 به بعد برای صنایع خودروسازی نیز بکار گرفته شد. از سال 2000 تا کنون این روش یکی از پرکاربردترین روش های ارزیابی ریسک در تمامی صنایع می باشد.
جهت تحلیل ریسک های بالقوه یک پدیده یا بحران ما نیازمند بکارگیری تکنیک ها و ابزارهای قابل اعتماد می باشیم . روشهای متعددی در ارزیابی ریسک حریق در حمل و نقل ریلی به کار گرفته شده است که یک نمونه از آن ارزیابی ریسک حریق تونلهای مترو با استفاده از روش درخت تجزیه و تحلیل خطا می باشد که در سال 1392 توسط دانشور و همکاران در داخل کشور با هدف شناسایی عللی که منجر به حریق در قطارهای DC مترو تهران می شود صورت گرفت. تکنیک ارزیابی حالات بالقوه خرابی و آثار آن ( (FMEA، ابزاری کارآمد برای شناخت حالات بالقوه خرابی و آثار
آنها به منظور افزایش قابلیت اعتماد و ایمنی سیستمهای پیچیده و نیز گردآوری داده های لازم، برای تصمیم گیری در مورد نحوه مدیریت ریسکهاست .در حقیقت هدف از بکارگیری این تکنیک، شناسایی حالات خرابی و تأثیرات آن، اقدام اصلاحی برای حذف یا کاهش احتمال شکست( طراحی مجدد سیستم )ونهایتاً توسعه سیستم نگهداری و تعمیرات کارآ، برای کاهش وقوع حالات بالقوه خرابی است.
(بلبل امیری و فرناد، (1388 در داخل کشور بلبل امیری و اسدی لاری (1389) با ارائه مقاله ای تحت عنران (( ارزیابی ریسک آتش سوزی قطارهای مسافری ایران با استفاده از
رویکرد FMEA فازی - تئوریگِرِی)) با هدف شناسایی مخاطراتی صورت گرفته که منجر به آتش سوزی در قطارهای مسافری شده و
علل هر یک از آنها طبق یافتهها، در سه سامانه مولدهای برق ، برق و تهویه واگنهای مسافری و مولدهای بخار ، همچنین تعیین ریسک هر
مخاطره ابتدا پارامترهای مؤثر بر آتش سوزی ، از دو جنبه قابلیت کارکردی تجهیزات ایمنی مثل فعال بودن ردیابها و نیز مشخصه مواد اجزای
تشکیل دهنده واگنها، و قابلیت اشتعال اجزاء مورد بحث قرار گرفت و از سوی دیگر، به برخی کم توجهی های سازمانی در این زمینه اشاره شد .به عنوان نمونه عدم کنترل مؤثر مشخصه اشتعال زایی اکثر اجزای واگنهای مسافری که خود از مولفه های مؤثر بر شدت اثر آتش سوزی است. به
منظور ارزیابی ریسک، از رویکرد آنالیز FMEA فازی -تئوری گری استفاده شد، که اگرچه رویکرد کیفی فوق الذکر به دقت رویکرد آنالیز
کمی ریسک نیست ، اما به شناسایی مخاطرات پر ریسکتر به منظور ارزیابیهای دقیق تر کمی کمک می کند .به عنوان نمونه ، با توجه به
خروجی ارزیابی ریسک ، خرابی مجموعه موتور و اتصالیها ، جز پر ریسک ترین مخاطرات در سه سامانه مذکور معرفی شدند.
جعفریان و رضوانی ( (1389 با ارائه مقاله ای تحت عنوان ((ارزیابی پیامدهای جانی ناشی از وقوع پیشامد نامطلوب آتش سوزی در قطار مسافری با استفاده از رویکرد تجزیه و تحلیل درخت خطا و درخت وقایع یکپارچه)) نتیجه گیری کردند که در نتیجه وقوع پیشامد نامطلوب آتش سوزی در قطار مسافری ، در مجموع 64 سناریو مختلف محتمل می باشد که از این میان ، 24 سناریو پیامدهای قابل چشم پوشی ، 24 سناریو به پیامدهای حاشیه ای، 9 سناریو به پیامدهای جدی، 3 سناریو به پیامدهای بحرانی و 2 سناریو به پیامدهای فاجعه آمیز منتهی می شوند.
دانشور و همکاران (1392) طی ارائه مقاله ای تحت عنوان (( ارزیابی ریسک حریق مقاومت های سقفی قطارهای با جریان یکنواخت درمترو شهر تهران با روش درخت تجزیه و تحلیل خطا )) با هدف شناسایی عللی که منجر به حریق در قطارهای DC مترو تهران می شود، نتیجه گیری کردند که با توجه به نتایج به دست آمده، محاسبه احتمال وقوع خطر یک بار برای هر 1,3 سال و توزیع فراوانی رویدادهای پایانی درخت خطا در مجموع می توان عدم وجود یک برنامه منظم تعمیرات پیشگیرانه، عدم انجام تعمیرات صحیح، کیفیت نامناسب تجهیزات، عدم تعبیه data logger جهت پایش تغییرات دمایی مقاومت های سقف قطار و نیز نحوه هدایت راهبران قطار را به عنوان مهم ترین عوامل موثر در بروز حریق در قطارهای DC مترو تهران دانست.
زیودار و شهبازنژاد (1393) با ارائه مقاله ای با عنوان(( ارزیابی آسیب پذیری ناشی از آتش سوزی قطارهای مسافری در تونلهای راه آهن با استفاده از مدل تحلیل سلسله مراتبی ))AHP با استفاده از شاخص هایی چون شعاع قوس ، سطح مقطع تونل ، طول تونل ، نزدیکی به ایستگاههای مجاور و وجود پنجره در تونل در جهت تخمین میزان آسیب پذیری تونلها و تعریف پنج بازه از متغیر های زبانی (کم- متوسط- زیاد – خیلی زیاد- بحرانی)نتیجه گیری کردند که بیش از 60 درصد (بر حسب متر طول تونل) تونلهای بلند ناحیه راه آهن زاگرس در برابر آسیب پذیری ناشی از آتش سوزی قطارهای مسافری در بازه زیاد تا بحرانی قرار دارند.
(2001 ) Hudsun تحت عنوان گزارشی که از اتش سوزی های بین سالهای 93-92 تا 1999 در لندن تهیه شده بود نشان داد که 44٪ از همه قطارها و آتش سوزی وسایل نقلیه ریلی و %56 از مسافران قطارهای آتش گرفته با ایجاد حریق رابطه داشتند . تقریباً %90 از حالتهای آتش زنی عمدی در سرویس- های عملیاتی در محدوده جنوب شرقی لندن اتفاق افتاد . %53 از آتش زنی عمدی با سرویسهای بکار انداخته شده ارتباط داشت . با دلایل تکنیکی محاسبه شده %3 قطارها و وسایل نقلیه ریلی سوخته شده بودند .
(2009) Seong و همکاران به بررسی شبیه سازی آتشسوزی درایستگاه مترو به همراه ارزیابی ایمنی زندگی1 پرداختند. آنها اثر وجود حفاظ محافظ سکوی2 ایستگاه مترو در زمان نهایی برای گریختن مسافران از خطر آتش و دود را بررسی نموده و نشان دادند که مسافران در ایستگاههای مترویی که سکوی مسافرین آنها دارای دستگاه تهویه و حفاظ محافظتی هستند؛ حدود 350 ثانیه بیشتر از مسافران سکوی بدون تهویه و محافظ، زمان برای فرار از خطر برخوردارند. همزمان با بررسی الگوی جریان دود ناشی از آتشسوزی و بررسی غلطت گازهای سمی وقدرتدید مسافران، بررسی انواع مدلهای تهویه برای خارج سازی و کنترل دود درتونلها، ایستگاههای مترو و اماکن مسکونی و اداری برای ایجاد شرایط راحتتر و کاهش مرگ و میر ناشی از استنشاق گاز های سمی نیز در تحقیقات مد نظر قرار گرفته است.
(2008) Lin &.Chuah اثر انواع مختلف تهویه در تونل در هنگام آتش سوزی را به کمک شبیه سازی مورد بررسی قراردادند. شبیه سازی-ها شامل سیستم تک فن و چند فن بوده است. سرعت بحرانی، محدوده دید، پخش مونواکسید کربن و توزیع دما در هر حالت بررسی شد. نتایج، نشان دهنده بهتر بودن عملکرد سیستم تک فن بوده و همچنین مشخص گردید که مهمترین عوامل تأثیرگذار در فرار مسافران از صحنه خطر، محدوه بینایی و دمای لایه دود میباشد.
در این تحقیق نیز 2 موضوع مهم ارزیابی ریسک های قبل و پس از آتش سوزی قطارهای مسافری درون تونلهای طویل ریلی بررسی می گردد که در گذشته یا به آنها پرداخته نشده ، یا اینکه تحقیقات بسیار معدودی در این زمینه صورت گرفته است. به عنوان نمونه در تحقیقی که توسط خانم بلبل امیری و آقای اسدی لاری در سال 1389 صورت گرفته است فقط در زمینه ریسک هایی که منجر به آتش سوزی قطارهای مسافری می شوند با بکارگیری مدل FMEA و تئوری گری ارزیابی هایی انجام گرفت که از نتایج آن نیز در این تحقیق استفاده گردیده است. در تحقیقات گذشته بیشتر به مساله آتش سوزی قطارها فارغ از بحث مهم و مساله دار تونلهای طویل ریلی در ایران اشاره شده است. جز اندک مقالاتی که در بحث تونلهای متروی تهران صورت گرفته ، در راه آهن کشور که موقعیت آن در بعضی از نواحی مانند راه آهن زاگرس ، لرستان ، شمال و ... از مسیرهای صعب العبور با تونلهای بلند می گذرد و به نسبت مقایسه با حمل و نقل ریلی درون شهری از مشکلا ت و چالش های بیشتری با توجه به ماهیت آن (عدم دسترسی سریع و آسان به همه نقاط ) برخوردار است ، علیرغم پژوهش های فراوان صورت گرفته در خارج از کشور هیچگونه تحقیقی صورت نگرفته است. بررسی این نوع خطرات در واقع نوعی پاسخگویی به شرایطی است که در لحظه وقوع این بحران درون تونلهای بلند ریلی (بالای 1000 متر) خصوصا" در منطقه راه آهن زاگرس رخ می دهد. این در حالی است که در این منطقه از راه آهن کشور حتی به هنگام عملیات بازسازی یا بهسازی خطوط در این تونلها انجام فعالیت کارگران به علت عدم تهویه درون این تونلها و وجود گازهای سمی و آلودگی زیاد ناشی از سوخت لکوموتیوها با دشواریهای زیاد همراه بوده و در مواردی نیز به تلفات انسانی منجر گردیده است. شاید تصور کنیم که حرکت پیستونی قطارها درون این تونلها به تنهایی جهت تهویه طبیعی کافی باشد ، اما این مورد صرفا" در تونلهای کوتاه موثر بوده و جوابگوی تونلهای بلندی که خصوصا" در قوسهای با شعاع کوچک واقع شده اند نمی باشد. ضمن اینکه آلودگی ناشی از آتش سوزی و تجمیع آن با گازهای سمی تولید شده توسط سوخت دیزلها به مراتب بیشتر از شرایط معمولی می باشد.
-2 مواد و روش تحقیق
در انجام این تحقیق ابتدا با استفاده از مطالعات کتابخانهای، مقالات و اینترنت به اصول و مبانی نظری و سوابق موجود در زمینه بکارگیری مدل FMEA در ارزیابی ریسک آتش سوزی قطارهای مسافری و همچنین بررسی بحران آتش سوزی در تونلهای ریلی پرداخته شد. با استفاده از نظریات کارشناسان عرصه حمل و نقل ریلی در مورد وضعیت میدانی تونلهای راه آهن زاگرس به خصوص بلند ترین آنها که دهانه های خروجی آنها مشرف به پرتگاه های عمیق می باشد (تونل 22 با 2481 متر و تونل 23 با 2525 متر واقع در بلاک تله زنگ- تنگ 5 )همچنین سوابق آتش سوزی های بوقوع پیوسته در تونلهای طویل ریلی دنیا، ریسک های محتمل ناشی از آتش سوزی در تونلهای راه آهن زاگرس مشخص گردیده و با استفاده از مدل FMEA و تئوری فازی نمره اولویت ریسک )RPN( هر یک از این ریسک ها محاسبه خواهد گردید.
-1-2 روش بررسی
در FMEA سه موضوع مهم را باید در نظر گرفت: احتمال وقوع) - )Occurance شدت خطر - )Severity( احتمال کشف) )Detect -1-1-2 احتمال وقوع : احتمال یا به عبارتی دیگر شمارش تعداد شکستها نسبت به تعداد انجام فرآیند.
-2-1-2 شدت خطر: ارزیابی و سنجش نتیجه شکست (البته اگر به وقوع بپیوند). شدت ، یک مقیاس ارزیابی است که جدی بودن اثر یک شکست را در صورت ایجاد آن تعریف می کند .
-3-1-2 تشخیص : احتمال تشخیص شکست قبل از آن که اثر وقوع آن مشخص شود . ارزش یا رتبه تشخیص وابسته به جریان کنترل است. تشخیص ، توانائی کنترل برای یافتن علت و مکانیزم شکستهاست .
-2-2 محاسبه : RPN نمره اولویت خطر پذیری نمره اولویت خطرپذیری : ( شدت × وقوع × تشخیص)
با توجه به اطلاعاتی که از فرآیند و یا محصول داریم ، خطر را بر اساس سه عامل مذکور درجه بندی می کنیم . این طبقه بندی از 1 تا ) 10 پایین به بالا ) می باشد. اگر درجات این سه عامل را در یکدیگر ضرب کنیم نمره اولویت خطرپذیری برای هر الگوی شکست بالقوه و آثار آن بدست میآید .آن
دسته از الگوهای شکست که دارای نمره RPN بالاتری هستند ، می بایستی علت آن به سرعت بررسی شود. عدد RPN بدست آمده را بطور معمول عدد اولویت ریسک می نامند. ناگفته پیداست که حاصل نهایی محاسبات عددی بین 1 و 1000 خواهد بود.
-3 شناسایی ریسک های موجود در رابطه با آتش سوزی قطارهای مسافری در تونلهای ناحیه راه آهن زاگرس در بحث شناسایی ریسک های موجود در رابطه با آتش سوزی قطارهای مسافری در تونل دو نوع ریسک قابل بررسی می باشد: -1-3 ریسک هایی که منجر به آتش سوزی قطار مسافری می گردد (ریسک نوع : (1
عمدتا" ناشی از اشکالات و نواقص فنی می باشد. به این ترتیب که پس از شناسایی ریسک مربوطه با استفاده از فرم اولیه FMEA (جدول شماره ( 1 پارامترهای شدت اثر (S) ، احتمال وقوع (O) و درجه شناسایی ( ( D را بدست آورده و با استفاده از فرمول زیر نمره RPN مخصوص به آن ریسک را محاسبه می نماییم. (جدول شماره
