بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
ارزیابی ریسک آتش و بررسی مدلهای کمی و کیفی آن
چکیده
مقاله فوق یک چارچوب کلی جهت ارزیابی کمی و کیفی ریسک حریق واگن، بر اساس شاخص های مناسب ایمنی و اقدامات مدیریتی، به منظور کاهش و کنترل ریسک فراهم کرده است. تکنیک های ارزیابی ریسک، شاخص های ایمنی و اقدامات مدیریتی بر اساس شرایط مختلف متغیرند. هدف تمامی این اقدامات کاهش مخاطرات جانی و مالی به یک سطح قابل قبول می باشد. کاربرد این تکنیکهای مدیریتی و روش های ارزیابی، به میزان داده های اماری موجود وابسته است و نتایج شان قابل تعمیم به واحدهای مختلف مثل یک واگن می باشد. در ادامه یک گزارش جهت محاسبه ریسک آتش ناشی از ترکیدن مخزن سوخت بر اساس دادههای آماری بررسی می شود. در این مطالعه ی موردی، با محاسبه مقدار مورد انتظار EFSسالیانه، ناشی از آتش سوزی مخزن سوخت، ریسک تعیین می گردد. همچنین در ادامه پارامترهای ایمنی جهت کاهش ریسک و نیز رویکرد انتخاب گزینه بهتر با استفاده از شاخص امکان پذیری مطرح می شوند.
مقدمه
ایمنی در تقابل با ریسک بوده و در واقع فقدان پتانسیل وقوع یک پیامد منفی ناخواسته ناشی از یک رویداد، فرآیند یا فعالیت می باشد. به عبارتی یک قطار یا واگن در برابر حریق "بسیار ایمن" فرض می شود، اگر ریسک ناچیزی حاصل از حریق انرا تهدید کند. از ان جا که برخی از جنبههای ریسک حریق اجتناب ناپذیر است، لذا برقراری ایمنی ۱۰۰٪ ناممکن می نماید [۱] [2]. طراحی سیستم ایمنی در برابر حریق برای واحدی که در معرض خطر آتش می باشد، به موارد زیر وابسته است:
۱- براورد میزان مخاطرات ناشی از حریق، که به موارد فوق وابسته است: الف) احتمال وقوع حریق ناخواسته، (ب) روش های انتشار حریق، (ج) تعیین علل آتش و میزان خسارات جانی، مالی و فرایندی ۲- تمهیدات در نظر گرفته شده برای سنجش کارایی ایمنی در برابر حریق، در محدوده قابل قبول و ایمن باشد. ۳- در صورت اینکه تمهیدات پیش بینی شده ی ایمنی در محدوده غیرقابل قبول باشد، اقدامات پیش گیرانه وسیع تری با در نظر گرفتن هزینه نهایی طرح (شاخص ایمنی) و میزان آسیب طرح روی عملکرد سیستم، لحاظ شود. از طرفی به منظور طراحی و مدلسازی چنین سیستمی، پیگیری سه مورد بالا و سپس پیاده سازی و ارزیابی سیستم فوق برای یک منطقه خطر خاص لازم است. رابطه زیر یک شاخص ایمنی در برابر حریق می باشد که بیانگر سود کل حاصل از بکارگیری تکنیک ارزیابی ریسک، با در نظر گرفتن خسارات ناشی از مخاطرات حریق و هزینه طرح های اعضای تیم ایمنی می باشد. هدف بیشینه کردن رابطه فوق است.
ld: خسارات ناشی از خرابی ها و صدمات ناشی از وقوع حریق
hd : خسارات ناشی از مخاطرات IC : هزینه برنامه های ایمنی در برابر حریق
hC : هزینه برنامه های ایمنی در برابر مخاطرات
A : سود ناشی از ارزیابی ریسک ریسک آتش، خسارات جانی و مالی محتمل ناشی از مخاطرات وقوع حریق طی یک دوره مشخص می باشد و به بعی از حاصل ضرب احتمال وقوع هریک از سناریوهای آتش سوزی p و شدت اثر مرتبط با هر سناریو
صورت H بیان می شود.
هدف مدیریت ریسک حریق کاهش تناوب وقوع و شدت اثر خسارات حریق به یک سطح بسیار پایین و قابل قبول می باشد. چنین هدفی، از طریق اقدامات مدیریتی نظیر نصب سیستم پیش گیرانه فعال و منفعلی، میسر می شود. از طرفی مدل سازی حریق به عنوان یک ابزار پیش گیرانه قبل از وقوع محسوب می گردد، که جهت طراحی سیستم ایمنی و بررسی مخاطرات ناشی از سوختن یک ماده یا یک سناریوی مشخص به کار می رود. به طور کلی مدیریت ریسک حریق سه فعالیت عمده را در بر می گیرد:
۱- شناسایی ریسک
۲- ارزیابی کیفی ریسک
۳-کاهش ریسک. در ادامه هر یک به اختصار، شرح داده شده
طبقه بندی انواع قطارها و اجزای آن
۱. لوکوموتيو با توان متمرکز
۲. واگن های خودکششی برقی با سیستم کششی گسترده (توان توزیع یافته در طول قطار) بنابراین می توان دو حالت برای چنین مطالعه موردی درنظر گرفت:
(۱) مخزن سوخت لکوموتیو که در اثر یک سانحه می تواند برای واگن اول متصل به آن در قطار خطرآفرین باشد،
(۲) مخزن سوخت واگن خودکشند (موتوردار) که در اثر یک سانحه خطر از مسافران آن واگن به وجود آورد
اتش سوزی را برای شناسایی ریسک" و ارزیابی کیفی آن شناسایی ریسک، شامل شناسایی عوامل احتمالی فزاینده ریسک حریق می باشد. این فاکتورها عبارتند از:
۱- منبع بالقوه احتراق به عنوان آغازگر حریق و نیز مواد جهت تسریع سرعت انتشار آتش، دود و گازهای
۲- فعال یا غیرفعال بودن سیستمهای کنترلی به منظور کاهش ریسک، نظیر سیستم تشخیص حریق، اسپرینکلر، سیستم تهویه ی دود و اتفاء آتش،
۳- عوامل خاص مثل: مایعات و جامدات قابل اشتعالی، تعداد مسافران در معرض خطر، تعداد افراد پیر، ناتوان و خردسال.
۴- اقدامات حین آتش سوزی که لازمه ی آن، آموزش خدمه و تنظیم برنامه مقابله اضطراری، به منظور بکارگیری اقدامات کارا برای رساندن مسافران به "منطقه ایمن" می باشد. جهت تسهیل شناسایی ریسک، فرمهایی طراحی می شود که دربرگیرنده تمامی عناصر تأثیرگذار بر ریسک حریق مربوط به یک مشخصه خاص، می باشد. این فرمها برای هر جزء یک مشخصه، توسط بازرس یا کارشناسی تکمیل می گردد. اطلاعات فرم های مذکور، قادر به ارزیابی کیفی ریسک هر جزء از یک مشخصه می باشد. هدف فرم های مذکور، ارزیابی احتمال یا تناوب وقوع حریق در یک دوره زمانی مشخص و خسارات جانی و مالی مورد انتظار در هر آتش سوزی می باشد. در صورت لزوم، فرم ها به برگههای کاری شکسته می شوند که هر یک در برگیرنده یک جنبه خاص از ریسک، مثل منابع حرارتی، اجسام قابل اشتعالی، ساختار واحد، میانگین فاصله فرار و سیستم حفاظت حریق می باشد. هر برگه کاری شامل یک سری سؤالات بلی - خیر است که بر اساس چگونگی پاسخ دهی به سوالات، امتیاز حاصل از پاسخ های هر برگه، محاسبه شده و نهایتاً با حاصل جمع امتیازات تمامی برگهها پس از وزن دهی، امتیاز کل بدست می آید. تخصیص امتیاز به صورت مقدار عددی فزاینده با شدت سطح ریسک، به پاسخ های برگه کاری است. مثلاً تخصیص یک امتیاز عددی کم به پارامتر "حضور اسپرینکلر" در برگه کاری ارزیابی سیستم حفاظت حریق، که پارامتر فوق یک شاخص کاهنده ریسک اتش می باشد. محدوده امتیازات بسته به دقت سیستم بین ۰ - ۱۰ و ۰-۲۰ می باشد [۴]. در ادامه با مجموع امتیاز پاسخ های یک برگه کاری، امتیاز کل یک برگه کاری در ارتباط با یک جنبه خاص بدست می اید و برایند امتیاز نهایی برگه های کاری مختلف، امتیاز کل یک جزء از یک مشخصه را می دهد . بدین ترتیب نتایج حاصل از ارزیابی کیفی ریسک مربوط به هر جزء یک مشخصه، بصورت "ریسک پایین، متوسط و بالا" تعیین می شود. اینگونه ارزیابی ها در قالب آستانه تهدید " مطرح می شود. شیوههای مختلفی جهت ارزیابی کیفی ریسک ناشی از حریق در مورد یک واحد خاص مثل یک واگن موجود است، که در ادامه به شرح هر یک پرداخته خواهد شد.
برنامه ارزیابی ریسک آتش" (FRRS) FRRS از جمله مدل های ابداعی، به منظور سنجش ایمنی در برابر حریق می باشد و در واقع نوعی آستانه تهدید تلقی می شوند. از جمله ویژگی های FRRS می توان به موارد زیر اشاره کرد
۱- شامل فرآیندهای مخلتف مدل کردن مخاطرات آتش و امتیاز دهی به آنها جهت تخمین ریسک مربوطه.
۲- ارزیابی ریسک و مخاطرات به منظور کاهش هزینههای ایمنی
۳- برقراری ارتباط بین اصول پیچیده علمی و مدل های تجربی و نظری اهمیت سیستم فوق به عنوان یک ابزار بررسی ریسک مطرح است. همچنین توجه به این نکته ضروری است که اعتبار سیستم با تمرکز روی فرموله کردن و ارزیابی کمی رویکردهای سیستم بهبود خواهد یافت. دو مدل جهت تشریح ماهیت و تنوع مدل های FRRS در ادامه بیان می شود.
۱. ارزیابی ریسک حریق یک مشخصه " مطابق نظریه گراس، پنج مرحله ارزیابی ریسک آتش
۱- تعیین مشخصه های بعد از حریق
۲- تعیین شاخص مشخصه ها
۳- نرمالایز کردن شاخصها
۴- وزن دهی جهت تعیین اهمیت نسبی شاخص ها نسبت به یکدیگر ۵- ترکیب موارد بالا جهت ارزیابی ریسک حریق
مثلاً "نرخ انتشار حریق " به عنوان یک مشخصه، دارای شاخص عملکردی ۲۵۰ میلی متر است که پس از نرمالیزه کردن شاخص و تعیین وزن نسبی این مشخصه که در اینجا به دلیل اهمیت نسبی بالای آن، ضریب وزنی ۰٫۵ فرض می شود، ریسک تعیین می شود. لازم به ذکر است که به منظور نرمالیزه کردن، یعنی تبدیل این مقدار به مقادیر بین ۰ تا ۱۰۰، ۰۰۴ به عنوان ضریب نرمالیزه تعیین می شود
۲. مدل تعادل
مدل تعادل، حاصل از رویکرد دلفی و به منظور ارزیابی بین شاخص های مختلف ایمنی می باشد. برای این منظور رابطه زیر به عنوان یک شاخص ریسک با واحد دلار بر مترمربع فضای مورد نظر بر سال، جهت برآورد خسارت متوسط ناشی از حریق توسعه یافته است.
خسارات جانی و مالی (دلار بر مترمربع بر سال) N : میانگین سانحه بر 2 m ۱ از سطح بر سال IP : متوسط خسارت جانی و مالی ناشی از حریق با فرض نرسیدن به حالت اشباع (درگیری تمامی اشیا با حریق یا فلش آور") (دلار بر - ) هر سانحه PP: احتمال نرسیدن حریق به فلش آور EN/: احتمال نرسیدن حریق به اجزاء دیگر پس از فلش آور EN/: متوسط خسارات جانی و مالی با فرض نرسیدن حریق به اجزاء دیگر پس از فلش آور Psp: احتمال رسیدن حریق به اجزاء دیگر با تخریب مرز ساختاری وبا فرض وقوع فلاش أور FSD/: متوسط خسارات جانی و مالی با فرض رسیدن حریق به اجزاء دیگر با تخریب مرز ساختاری پس از فلش آور. با اینکه "استانه تهدید" ها ابزار ارزیابی ساده ای هستند اما بنا به دلایلی یک رویکرد جامع جهت ارزیابی ریسک محسوب نمی شوند. برخی از این عوامل عبارتند از ۱- اختیاری بودن تخصیص امتیاز به پاسخ سؤالات ۲- امتیاز کلی یک مشخصه برایند امتیاز برگههای کاری است که بیانگر وزن معادل (اهمیت یکسان) برای امتیاز نسبی هر برگه کاری است. در حالیکه برخی جنبههای ریسک دارای وزن بالاتری هستند. بدین منظور مدل های ریاضی تخمین کمی دقیق تری از ریسک را نتیجه می دهند.
کاهش ریسک" اگر نتایج حاصل از برگه کاری، بیانگر سطح غیر قابل قبول برای ریسک باشد، اقدامات اصلاحی به منظور کاهش نرخ به زیر سطح می بایست اتخاذ گردد. بنابراین یک چک لیست، که دربرگیرنده نتایج بازرسی مودهای خرابی، جزئیات آموزش های لازم و اقدامات اصلاحی می باشد، طراحی می شود. پس از به کارگیری اقدامات اصلاحی ارزیابی مجدد ریسک، به منظور اطمینان از تنزل سطح ریسک به یک سطح قابل قبول یا تعیین ضرورت ارزیابی مجدد، انجام می گیرد.
مدلهای ریاضی" مدل های ریاضی برخلاف شیوه آستانه تهدید، یک ارزیابی کمی از میزان انتشار آتش و دود در یک واحد مشخص (مثل واگن) انجام می دهد و به دو نوع اصلی مدل های قطعی " و غیرقطعی " تقسیم میشوند.[۵].
۱. مدل قطع انواع مدل های قطعی، به جنبههای مختلف آتش و همچنین رویکردهای بهبود جنبهها می پردازند. دو نوع عمده ی مدل قطعی
عبارتند از: ۱
- مدل فیلد"،
۲- مدل منطقه حریق ".
۱.۱. مدل فیلد مدل فیلد به جنبه پیش بینی جریان هوا و دود در یک حصار گرما و جاذبه است. مدل فوق بر تئوری دینامیک سیالات استوار است و نمایانگر دبی جرمی دقیق و جریان انرژی می باشد. همچنین به حل معادلات کلاسیکی حرکت فاز گازی در نقاط مجزای مختلف، در فضا و زمان می پردازد. نرم افزار جاسمین"، به منظور پیش بینی انتشار حریق در یک حصار مجرد و حتی چند بخشی، به توسعه مدل فوق کمک کرده است.
۱۲. مدل منطقه حریق
مدل فوق بر هندسه فضای وقوع حریق و جزئیات اجزاء مثل سایز، موقعیت و مواد تشکیل دهنده وابسته است. فضای داخل اتاقک به ناحیههایی تقسیم و از لحاظ دما و تمرکز جرم همگن فرض می شود. با انتشاراتش از یک جزء به جزء دیگر، دما و چگالی دود در هر ناحیه قابل محاسبه است. نرم افزار فست" بر اساس مدل فوق طراحی شده است.
مدل مزبور به منظور پیش بینی و تخمین حرکت آتش، دود و اشغال کنندگان در محدوده اطمینان بکار می رود که بصورت احتمالی بیان می شود و بر دو نوع ۱ - احتمالی و ۲- اتفاقی می باشد. مدلهای احتمالی به خروجی نهایی مثل میزان خسارات مالی، آسیب سطوح و تلفات وابسته اند، که همین برای سیستم حفاظتی حریق کفایت می کند و نیازی به شناخت جزئی فرآیند نیست. اما در مدلهای اتفاقی، رویدادهای بحرانی که حین انتشار حریق، با عبور (انتقال) از یک رویداد به رویداد دیگر اتفاق می افتند و منجر به خسارات نهایی می شود، مد نظرند. پارامترهای فیزیکی مثل گرمای آزاد شده و کاهش جرم سوخت نیز در مدل های اتفاقی دخیل اند.
۱٫۲. مدلهای احتمالی عبارتند از:
۱.۱. ۲. آنالیز آماری و احتمالی ساده"
۲٫۱.۲. مدل نمایی رشد آتش
۳. ۱. ۲. مدل توزیعهای احتمالی
۱. ۳. ۱. ۲. مدل شکست در خروج از سانحه Q
۲. ۲. مدلهای اتفاقی انتشار حریق عبارتند از :
۱. ۲. ۲. مدل و زنجیره مارکف
۲,۲.۲. مدل گذار حالات
در ادامه هریک از مدل های احتمالی تشریح می گردد.
۱.۱. ۲. مدل ساده آماری - احتمالی
با توجه به مدل فوق داریم: FA احتمال آغاز حریق در یک پریود زمانی معلوم، رابطه نمایی با سایز یک واگن (ساختمان) (A) دارد و به تعداد منابع حرارتی و ویژگی آنها وابسته است (K, CY) . A(ا خسارت احتمالی سطح در حریق، رابطه نمایی با A دارد و نیز به نا (شاخص حضور یا غیاب سیستم حفاظت حریق ) وابسته است. حاصلضرب FA و DA، شاخص ریسک مF را نتیجه می دهد که این روابط توسط راماچاندران توسعه یافت.
کاربرد رابطه نمایی برای تخمین خسارت احتمالی سطح در یک جز ۶، مثل واگن وابسته قطار، به صورت زیر است:
۲٫۱٫۲. مدل نمایی رشد آتش " با فرض اینکه اگر () (پارامتر رشد آتش)، احتمال انتشار حریق از یک جزء به جزء دیگر و (A (t، سطح اولیه که دچار حریق شده است و مقدار تخمینی آن M 1 است، باشد آنگاه (A(I، خسارت سطح در زمان T، بصورت (A (r) = A(o )* exp (o براورد می شود. با توجه به رابطه، (A(r، با افزایش زمان به صورت نمایی افزایش می یابد. (9)E (مقدار مورد انتظار 0)، (o) ( (انحراف معیار استاندارد 0) و حد اطمینان پارامتر (6، توسط راماچاندران در یک دوره زمانی مقرر سوختن، برآورد شده است. از طرفی زمان دو برابر شدن میزان خسارات سطح، مطابق رابطه، یک مقدار ثابت می باشد.
۲٫۱.۳٫۱. مدل شکست در خروج از سانحه (Q)" از جمله مدل های توابع توزیع احتمالی می باشد. متغیرهای تصادفی F تابع زمان لازم برای سیر دود یا گازهای سمی، از مبدا و ایجاد شرایط ضعیف در مسیر فرار و متغیر H تابع زمان لازم برای رسیدن به یک مکان امن می باشد که زمان لازم برای پی بردن به حریق (D)، زمان لازم از کشف تا اقدام به تخلیه (B) و زمان لازم از اقدام به تخلیه تا رسیدن به یک سطح ایمن (E) می باشد. توزیع توام دو متغیر F و H رابطه زیر را نتیجه می دهد که مقدار Q به آن وابسته است:
Z= F-H
با توجه به رابطه Z، شاخص ایمنی بصورت زیر بدست می آید:
بطوریکه بترتیب میانگین متغیر تصادفی انحراف معیار استاندارد F و H هستند. با توجه به جدول نرمان داریم:
مقدار Q به ازای هر زا از جدول توزیع توام نرمال محاسبه می شود.
۲۲. مدل های تصادفی" زنجیره رویدادهای بحرانی که در فضا و زمان اتفاق می افتد و احتمال ارتباط این رویدادها با یکدیگر، در غالب مدلهای تصادفی می گنجد. از جمله مدل های تصادفی می توان به مدل مارکو (مدل انتشار حریق در یک فضا یا یک جزء) و مدلهای شبکه (مدل انتشار به فضای خارج از یک فضای محصور) اشاره کرد [۶].
