基于FTA的漁船火災事故風險分析

楊文博，任玉清

(大連海洋大學航海與船舶工程學院，遼寧 大連，116023)

海洋捕撈業是國民經濟不可或缺的重要組成部分，又是最危險的行業之一，居高不下的漁船事故率、財產損失率和人員傷亡率，極大地限制了海洋漁業的健康、持續發展。為減少漁船事故的發生，進一步加強漁船水上安全管理，中國漁業主管部門高度重視漁船安全生產監管，并且提出了建設“平安漁業”工作任務[1]。

目前，船舶風險評估研究領域中，擱淺、碰撞等船舶交通事故[2]受到較多關注，而對于船舶火災的研究關注較少。涉及漁船的火災風險評估以及漁船火災的防控研究更是少之又少。據中國漁業互保協會(China Fishery Mutual Insurance Association，CFMI)統計，1994—2015年，承保的漁船共發生火災2 329艘(次)；其中，造成漁船全損事故有268艘(次)，漁船部分損失的有2 061艘(次)[3]。

漁船火災事故經常造成漁船重大經濟損失，甚至人身安全、漁船報廢，嚴重威脅漁船安全生產。為此，開展漁船的火災分析研究意義重大。事故樹分析法作為一種比較成熟的系統安全分析與評價方法，在事故重大危險源的識別與評估過程中發揮了積極作用[4-6]。本研究將事故樹分析方法引入漁船火災事故研究領域，對導致漁船火災事故的各種因素及邏輯關系作出全面闡述,并根據火災事故的發生、發展過程,探究行之有效的預防措施。

1 事故樹分析法簡介

事故樹是指從結果到原因描繪事故發生的有向邏輯樹[7-8]。其遵循“從結果分析原因”的邏輯分析原則，相關事件(節點)之間用邏輯門連接。利用事故樹對事故進行預測的方法稱為事故樹分析,被用于分析的事故樹也叫事故樹圖。事故樹分析法(fault tree analysis, FTA)是安全系統工程中進行系統安全分析的核心,也是系統安全評價的基礎。

2 漁船火災事故及其影響因素[9-10]

2.1 漁船火災事故特點

漁船作為一種重要的漁業生產工具，其發生的火災與陸上不同，主要有以下特點：(1)蔓延速度快。漁船結構的防火等級不高，選取的防火材料參差不齊，一旦發生火災，其蔓延速度迅速而猛烈。短時間的溫度升高造成漁船的設備損壞，進而造成火災的連鎖反應。(2)撲滅難度大。海上航行中的漁船一旦發生火災很難撲滅，一方面是由于捕撈海域中同行船舶很難在風浪中靠近無法提供有效救援。另一方面由于船體空間小，走廊等通道較窄，不利于消防人員撲救，且漁船群體?？楷F象較為普遍，如果出現火災過火面積較大，消防人員很難在陌生的環境內快速撲救。(3)經濟損失大。一是火災對漁船自身的損失極大，尤其是木質漁船；二是漁船上裝備的各種設備、網具及漁獲物等較多，發生火災后很難進行全面有效的搶救，進而造成更大損失。(4)傷亡大。漁船內可燃物較多，發生火災后燃燒極快，導致船艙內迅速高溫，甚至引起爆炸。同時，船艙內部空間較小且內部結構較為復雜，發生火災后不易逃出。(5)次生危害。海上發生火災、爆炸后，油、燃燒物質等污染物流入水中，引起水體污染。海上的漂浮物也會對過往船只構成安全隱患。

2.2 漁船火災事故的影響因素

漁船火災較為特殊，通常認為影響漁船火災事故的主要因素包括客觀因素和人為因素兩個方面。

2.2.1 客觀因素

(1) 本身物質因素。漁船的柴油機排氣管道、過熱蒸汽管道等熱表面都用隔熱材料包扎予以保護，但是由于某些特殊原因，例如更換、維修等，需將隔熱材料卸下，此時一旦遇上溢油、漏油等情況，極易引起火災。

(2) 輸油管破裂或滲漏。有的船舶船齡較大，管道發生老化或者生銹現象，這樣的漁船極易發生漏油，油滴濺到高溫設備上易引起火災事故，這種情況在漁船機艙內更容易發生。中國漁業互保協會在1994—2015年承保的漁船統計情況表明，由于機艙失火所導致的火災事故422艘(次)，占全部火災事故的18.12%[3]。

(3)機械設備故障或者缺陷。漁船內部空間小且復雜，長期的海上捕撈作業以及潮熱的天氣極易導致設備受潮、故障，檢修不及時或者檢修不注意，可導致機械設備過熱自燃，極易引起火災事故。

(4)電氣設備。漁船在短時間內的高強度捕撈極易導致船舶電氣設備超負荷運行，再加上線路老化、短路，更易發生火災。據中國漁業互保協會統計，1994—2015年期間，由于電氣設備起火(包括線路)所導致的火災事故為1 011艘(次)，占全部火災事故的43.41%[3]。

(5)船艙易燃物。漁船的船艙內會有很多備用網具、雜物及其他易燃物存在，由于沒有及時清理堆放在角落。容易出現由于明火作業或者吸煙飄落的火星造成引燃以及起火后蔓延，引起更大的連鎖火災。

(6)廚房因素。據統計[3]，在1994—2015年中國漁業互保協會承保的漁船當中，由生活用火所導致的火災事故為211艘(次)。漁船廚房多采用液化氣為燃料，液化氣存儲條件較為嚴格，而漁船廚房條件有限，廚房引起的火災、甚至爆炸，極易蔓延到漁船各處甚至導致沉船。

(7)意外因素。漁船作業以及靠泊中會不可避免的發生一些非人為的不可抗力事件。比如雷擊造成的火災以及執法部門無法查明準確的火災原因的事故。

2.2.2 人為因素

(1)明火或暗火引起。船員在船艙內吸煙，不注意掐滅煙頭；船員維修船體設備時擦出的火花；電焊設備在操作時飄落的火星，這些都極易導致火災事故的發生。在中國漁業互保協會承保的漁船當中，由于修理用火所導致的火災事故占全部火災事故的10.05%。

(2)漁船裝卸油操作不當。船舶對于船體內裝卸貨油以及自身用油有著嚴格的裝卸標準和要求，專人專責，一旦疏忽，極易引起火災。

(3)船員疏忽大意。由于漁船自身運作的特殊性，船艙內的用油設備較多，一旦船員疏忽大意沒有及時發現設備泄漏，極易造成大面積火災甚至爆炸。據統計，1994—2015年間，由于油管泄漏所導致的火災事故共有43艘(次)[2]。

(4)船員的心理健康狀況。船員長期在船上生活，工作相對固定化，當遇到火災發生初期時，不良的心理問題可造成人員思維遲鈍、行動緩慢、配合不協調或直接逃走等嚴重問題，造成火災進一步蔓延。

(5)船員的消防意識不強。船員采取的滅火措施不夠科學正確，可造成更大的火災事故甚至爆炸，所產生的流火也會造成更大面積的燃燒。

3 事故樹分析法在漁船火災事故分析中的應用

以“浙普漁運***”號漁船火災事故為例，運用事故樹分析方法研究漁船火災事故?！罢闫諠O運***”號漁船于12月27日10∶30時左右在122°45′E，30°01′N海域突發火災事故，通過對事故船上當事船長、大副、輪機長及救助船船長等船員的筆錄調查，得知事故經過為：“浙普漁運***”號漁船回港航行途徑122°45′E，30°01′N海域時，廚房發生火災事故，因當時海面風浪較大，火勢迅速蔓延，由于船上缺少大型滅火器材，在用完滅火器后仍無法將大火撲滅，為保證全體船員的生命安全，船長下令放棄施救，全體船員轉移至船首，等待附近漁船救助[11]。此外，機艙火災也是漁船火災事故頻發的場所，而且造成的后果也頗為嚴重。2015年12月27日傍晚5～6時左右，遼Z漁650**船從山東石島出海作業，于12月28日9時30分許，因不明原因機艙起火，發現后開始施救，用滅火器和水滅火，船上8人施救3個小時左右無果，該船沉沒，幸好被聞訊趕來的魯R漁運501**及時將船上8人救走。

3.1 漁船火災事故樹編制

選取“漁船火災”為頂事件，建立漁船火災事故樹。本研究只考慮漁船在機艙、廚房以及船員休息處所常見的火災，且假設為正常的通風條件。根據事故樹分析程序，分析引起頂事件發生的直接的、必要和充分的原因，將漁船作業時發生的火災事故歸結為發生火情和初期撲滅無效兩個原因，考慮漁船本身存在的不安全因素，經過分析引起火災的各原因之間的邏輯關系，構建出漁船火災事故樹如圖1所示?！癟”為頂事件、“M1-M7”為中間事件、“X1-X19”為底事件。該事故樹共包括19個不同的底事件，各符號所代表的事件如表1所示。

3.2 事故樹的定性分析

由于該事故樹中“或門”明顯多于“與門”，則其最小徑集的數量少，所以定性分析從最小徑集入手可使分析過程得以簡化。

3.2.1 最小徑集的求取

由于最小徑集與割集的對偶性，事故樹的對偶樹(亦稱成功樹)的最小割集，就是原事故樹的最小徑集。將事故樹的“與門”與“或門”相互轉換，并把全部事件的發生變成不發生，就是在所有事件上都加“' ”，使之變成事件求補的形式。經過這樣變換后可以得到原事故樹的成功樹。最小割集(徑集)的求取方法通常有行列法、結構法和布爾代數法3種。本研究采用布爾代數法，求取最小徑集如下：

表1 漁船火災事故樹各符號所代表的事件含義Tab.1 Symbols and meanings of fault tree on fishing vessel fire accident

T′=A′+B′=
(M′1+M′2)+M′3M′4=(M′5M′6+X′8X′9X′10)+
(M′7+X′11)X′15X′16X′17X′18X′19=
((X′1X′2X′3X′4)(X′5X′6X′7)+X′8X′9X′10+
(X′12X′13X′14+X′11)X′15X′16X′17X′18X′19=
X′1X′2X′3X′4X′5X′6X′7+X′8X′9X′10+X′12X′13
X′14X′15X′16X′17X′18X′19+X′11X′15X′16X′17X′18X′19

式(1)

式(1)得到原事故樹的四個最小徑集如下：

P1={X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7}， P2={X8,X9,X10}，

P3={X12，X13，X14，X15，X16,X17，X18，X19，}， P4={X11，X15，X16，X17，X18，X19}

3.2.2 結構重要度分析

對事故樹進行結構重要度分析，就是從事故樹結構入手分析各基本事件相對于頂上事件的重要程度。本研究采用下式計算：

式(2)

式中：k——最小割集(或徑集)的總數；kj——第j個最小割集(或徑集)；nj——第kj個最小割集(或徑集)的基本事件數。

由式(2)可得基本事件X1的結構重要度系數為：

同理可得：

式(3)

為此，得到各基本事件的結構重要度排序如下：

Iφ(8)=Iφ(9)=Iφ(10)>Iφ(15)=Iφ(16)=Iφ(17)=
Iφ(18)=Iφ(19)>Iφ(11)>Iφ(1)=Iφ(2)=Iφ(3)=
Iφ(4)=Iφ(5)=Iφ(6)=Iφ(7)>Iφ(12)=Iφ(13)=Iφ(14)

式(4)

根據基本事件的結構重要度排序可知，漁船的火災與漁船上有可燃物密不可分。除了火災初期直接燃燒的油污、燃氣、燃油及船員的生活用品外，還包括火情擴大后燃燒的木質材料、漁網和漁具。漁船的火災必然與消防設備息息相關，漁船的消防設備是否齊全可靠直接影響漁船在發生火災時的安全性。引起漁船火災的因素重要度都相同恰恰說明，當初期發生火災時每一個環節小的失誤都可以導致最終大火災的發生，造成無法估計的后果。其次無論是火災發生初期或火災未撲滅都有人員因素，并且造成漁船火災的有關人的因素重要度之和與消防設備的重要度是相同的。從漁船火災問題的整體來看，處理火災安全隱患要比火災發生時的處理相對重要，“預防為主，防消結合”也是針對所有火災問題的原則。

3.3 漁船火災事故控制措施

基于以上針對漁船火災事故樹求得四個最小徑集以及各個事件結構重要度的分析，預防和控制漁船火災事故必須從杜絕可燃物、清除人為因素、完善消防設備和解決船舶設備缺陷著手。為有效減少漁船火災事故的再次發生，本研究提出以下防控措施：

(1)成功路徑P2中的基本事件為X8、X9和X10，結構重要度排在首位。所以控制漁船可燃物是首要措施。重視油污所帶來的隱患，經常清理殘留和泄露的各類油污。廚房燃氣或燃油的使用一定要規范，經常檢查廚房燃氣或燃油的接口和管路，并加強對廚房使用的規定和管理。另外，需在易發生火災的地點使用阻燃材料，并設置感溫報警裝置，防止遇見明火后發生大面積燃燒。目前，中國漁船總體情況仍是老舊漁船較多，尤其是小于24 m的漁船當中，木質漁船占絕對多數。因此，建議在漁船建造過程中盡量使用鋼質材料。放置漁網、漁具等漁船必備的可燃材料場所雖然不易直接發生火災，但是一旦受到初期火災的影響，會迅速燃燒擴大火災的范圍，船上易燃物應當定點放置在相對安全穩定的地點，且盡量間隔出一定空間。

(2)成功路徑P3、P4中的基本事件包括X15、X16、X17、X18和X19，其結構重要度排在第二?？梢?，漁船應派專人定期檢查本船消防設施，包括滅火器的數量、種類、使用日期以及壓力。放置消防設施的時候，應當根據具體要求，放置于規定地方并且確保方便取用，盡可能確保每處有火災隱患的地方都有滅火設備，且消防設備隨時處于可用狀態。另外，漁船在年度檢驗和期間檢查過程中應針對消防器材落實情況重點查驗，漁船自檢及他檢雙重保證下大大減小了對消防器材管理疏忽的隱患。

(3)成功路徑P1、P3和P4中的基本事件X5、X6、X7、X12、X13和X14都是由于人為因素造成的，可見人的影響對漁船火災的安全性至關重要。為此，強化漁船船員的安全意識尤為重要。大量的漁船火災原因分析表明，船員安全意識不足和不具備及時處理初期火情的能力是重要原因。首先，應通過培訓的方式，注重強化人員的安全意識，增強船員的應急處理能力，使安全生產理念深入人心并定期進行消防演練，組織漁船船員根據不同著火位置使用消防設備開展撲救計劃。其次，實行船員消防培訓合格持證上崗制度，不允許消防培訓考核不合格的船員登船作業。第三，制定船員安全管理處罰措施。加強針對漁船船員私自使用電熱器具的管理，尤其是老舊的違規電熱產品。海上勞動強度大，多數漁民都有吸煙的習慣，建議規定指定地點吸煙并明確要求熄滅煙頭，遠離網具、雜物間和有易燃易爆物的地點，尤其在漁船加油時要禁止吸煙。嚴格規范廚房的使用時間，嚴禁私用、濫用，并對液化氣灶和液化氣瓶進行定期檢查，尤其是密封和接頭部分，用火后及時關閉閥門。針對私自使用違規電熱產品、禁止吸煙場所吸煙及違規使用液化灶等現象進行相應處罰。

(4)成功路徑P1的基本事件包括X1、X2、X3、X4、X5、X6和X7，其中X1、X2、X3和X4的結構重要度排在第四，漁船上的各種設備起火是最常見也是最不容易控制的。所以，加強對電氣設備和線路的日常檢修管理尤為重要。電氣設備和線路超過使用年限或出現損壞時，要及時更換。若未到年限發現電線老化嚴重、電線接頭松動及漏電等現象，要及時予以更換維修，防止釀成火災事故，且電氣線路不能鋪設在可燃物附近。

4 結語

漁船的火災特點多樣化，蔓延速度快，尤其是木質漁船會增加火災的風險性。漁船火災隱患面前無小事，每一個小因素都可能引起漁船火災，造成不可挽回的損失，對于漁民的生命和財產造成極大的威脅，不利漁業的健康可持續發展。因此，應該重點提高船員的安全防火意識、加強漁船相應的防護措施，全面消除漁船火災隱患，同時建立合理的監督體系，并把漁船火災預防工作放在漁船管理工作的重要位置，最大程度減少漁船火災的發生。

本研究利用事故樹分析法對漁船火災風險分析進行了定性研究，但受現實條件所限，不具備進行定量分析的條件，無法針對火災隱患，進行確切的火災發生風險評估研究。目前，被廣泛運用的風險評估的理念與方法并沒有引入漁船火災事故研究當中，當前利用事故場景分析模擬的手段，深入研究船舶事故不確定性與確定性之間的聯系，是船舶火災風險評估發展的一個重要方向。近年來，基于事故場景分析模擬的方法，在核電領域火災風險評估研究方面得到了大量應用，也為漁船火災風險評估提供了借鑒[12-13]?？紤]到漁船火災的發生形式、演變過程和事故后果與一般的水上交通事故或者普通建筑火災有諸多不同，下一步應從漁船火災的特點出發，進一步研究漁船因素和人為因素與火災致因之間的關系，積極探索漁船火災事故的定量分析方法，有助于后期開展漁船火災風險的定量評估。