基于模糊层次分析的公路隧道运营风险评价

朱炯

摘要：近年来，随着公路工程建设的跨越式发展，我国投入运营的公路隧道逐年增多，随着大量公路隧道投入运营，运营安全形势极其严峻，由于客观因素限制，运营隧道的安全风险较难实现有效控制。基于此，本文对公路隧道运营安全风险评估方法进行了分析研究，以期有利于运营隧道风险控制。

关键词：模糊层次；公路隧道；运营；风险

前言

近年来，国内外曾发生多起公路隧道内事故，隧道在运营期内存在较大安全风险，需要对隧道运营风险进行系统地研究。本文针对公路隧道的运营特点，从风险管理的角度基于层次分析模型和模糊综合评价模型对山区低等级公路隧道运行风险进行了相关研究。

1、运营期隧道结构风险评估方法

近年来，我国高速公路里程不断增长，隧道里程也飞速增加，截至2014年底，高速公路隧道共有8451座，累计里程8909.7km。由于隧道半封闭的环境，加上部分高速公路隧道经过多年运营后，存在消防设备老化或缺损、通风照明等设施未按要求运转、应急救援能力较弱、危险品运输车辆管理不到位等问题，行车安全隐患较大，容易诱发交通事故。

目前，我国公路隧道运营安全形势严峻，安全风险源处于无序管理状态之下，隧道运营安全管理信息缺乏，运营管理单位难以了解隧道所处的风险状态、且难以掌握安全风险源的分布和实际状态。因此，开展运营阶段的安全风险评估研究和工作，迫在眉睫。

拟运营安全风险评估的方法，其与建设期风险评估方法基本相似，需要解决风险的辨识、风险的估计（对风险出现的概率以及损失估计）以及风险的评价等方面具体的方法。具体的目标就是好利用计算隧道在运营过程中事故会发生的概率以及估算结果得出隧道风险，同时利用风险的评价课对该隧道风险是不是符合风险能够接受的准则进行判断。风险具体来自公路隧道三个方面，使用中，管理者，隧道环境。其中使用者即章驾驶、危险进洞以及应急处置的不当等，管理者即救援预案不可行、专业人员缺乏、救援设施设备落后、交警、医疗、消防组织不当、应急队伍处置不合理等，而隧道环境主要包含机电系统设施运行不顺以及土建结构发生破损等。

2、典型场景

在对公路隧道事故选择场景的过程中，必须按照以下原则：安全经济上的平衡合理可行，涵盖隧道安全系统的能力，具有代表性以及可复制性。与以上三方面的原则结合，其中公路隧道的设计提供事故场景主要包含：财产无损失交通流的扰动；只有财产的损失交通事故例如追尾等；人员村庄伤亡的交通事故，例如侧翻、相撞等事故；小型汽车发生火灾，主要包含5MW左右；公共汽车以及小型卡车发生火灾，主要指的是20MW左右；大型卡车发生火灾具体指的是装载的油料小于300MW；液化石油天然气（LNG）等危险品蒸汽云爆炸以及炸药等发生爆炸；有毒的液体、气体泄漏造成的事故，结构坍塌以及恶劣天气造成的水害。对公路隧道进行运营的过程中，其事故有很多种类型，通常发生概率比较大的事故为撞壁、追尾以及侧翻等，其中有些事故变为火灾事故。其中火灾事故中影响公众非常大的主要包括重载车以及客车的火灾、危险品泄露引发的火灾等。

3、风险概率分析模型

特定交通的事故率在公路隧道风险评估总体概率分析中占据着至关重要的位置。目前各国（包括中国）关于隧道的交通事故相关统计数据比较缺乏，而世界也只几个国家对其进行过比较全面的统计，其中火灾以及危险品造成泄漏等数据更为稀少。因隧道火灾事故数据较缺乏，数据库不够完善，对隧道火灾事故的发生概率难以进行准确确定。而重大火灾属于低概率事件，但是如果像勃朗峰隧道以及陶恩隧道此类火灾事故如果发生，那么后果将非常的严重。风险概率分析主要分为风险事故发生的基础概率以及风险事故损失发生的条件损失概率两部分。其中对于某种风险事件引起的某种损失，风险概率模型可表示。

P=p（h）⋅p（C/h）

式中，p（h）代表某种隧道风险事件发生的概率；p（C/h）为某种隧道风险事件发生并引起某种损失的概率。其中风险损失发生概率计算为：（1）对各类典型设计的事故场景进行选择；（2）对各类典型设计的事故场景基础概率完成确定；（3）对基础概率及时修改得到修改后的基础概率；（4）与事件树分析相联系，各设计事故场景的损失进行计算得出概率。

3.1基础概率

根据PIARC（1995）给出的公路隧道中交通事故率。其中隧道的交通事故导致人员的死亡率主要0～3（次/108辆·公里），其中只有财产损失事故率在20～150（次/108辆·公里）。通过PIARC数据同时结合我国的实际情况可以看出，我国公路中的一般交通事故、火灾事故以及危险品泄露事故的发生概率以此为PIARC标准的5倍、3倍以及3倍。

3.2条件损失概率

在隧道风险基础概率得到确定之后，必须结合隧道条件损失概率来最终对隧道风险概率进行确定。在条件损失概率当中，事件树是使用比较普遍。通过事件树分析可以得出在公路隧道风险事故中，其中危害大的是危险货物运输泄露事故。

危险货物在公路运输发生事故后，泄露是诸如火灾、爆炸和扩散的初始条件。各类危险货物发生泄漏后究竟会产生何种二次事故不仅与危险货物本身的理化性质有关，还与其储存条件、点火时刻等因素有关。在危险品货物运输中，汽油和液化石油天然气是两种最常见的危险品，其中汽油约占到总的危险货物运输的68%。

4、总体风险评估

在实际应用中，除了需要了解每种风险的发生概率和损失大小外，还需要对隧道总体风险进行评价，为项目进行决策服务。

其中，必须全面考虑人员的伤亡、经济损失以及环境损失等确定，系统的总风险损失将其转化为货币的形式通过相加而得出。风险的发生概率的等级按照1～5级，其中按照风险发生概率等级断标准进行取值；经济损失、人员伤亡以及环境损失通过风险损失判断标准进行取值，其中总体的风险损失值由以下公式

通过计算可以得出。

以上简化的方法计算得到的风险R值域为2.4～90，与公路隧道建设期设计和施工风险评估方法中的R值域为1～4相比，显然扩大很多，对于隧道运营风险水平的差异化分析和比较是非常有利的。

综合上述，本文提出的风险损失分析模型可以将人员伤亡、经济损失、环境损失统一转化为以货币计算的损失，避免了在现行公路隧道建设期风险评估方法中3种风险损失无法归一计算的问题。对于工可阶段方案的风险评价和多方案风险水平比较是比较实用的。

结束语

综上所述，在公路隧道的风险评估过程中，要重点对其运营过程中的风险进行评估，本文总结了评估的方法，可供今后的公路隧道运营风险评估提供参考和借鉴。

参考文献：

[1]秦小光.运营铁路隧道防灾救援监控与报警一体化技术研究[J].铁道标准设计.2017：34

[2]罗尘.高速公路浅埋铁路隧道下穿的施工沉降分析[J].工程技术研究.2017（10）：4

[3]于学通.铁路隧道施工安全管理及控制措施分析[J].建筑知识.2017（07）：02

[4]国家铁路局发布《铁路隧道设计规范》[J].铁道技术监督.2016（12）：34

[5]刘丽鹏.跨铁路隧道门式框架墩设计及施工分析[J].广东土木与建筑.2017（03）：67