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摘要：目前，通过在隧道火灾方面取得的经验，以及来自于各种研究，包括理论分析研究和通过现场测試，对隧道防灾设计和应用提供了重要参数，通过对隧道火灾事故原因的分析，并对火灾事故各种原因有针对性地发挥各消防子系统的作用，发展更完善的公路隧道火灾防灾救援安全体系结构已成为可能。
关键词：公路隧道；火灾； 事故；成因；分析
中图分类号：U459.2文献标识码： A 文章编号：
一、 公路隧道交通环境
公路隧道交通环境是由“人—车—隧道”组成的系统。
1、“隧道”的因素——隧道环境特征
(1) 阻断特征。正在驾驶车辆高速行驶的驾驶员，远方1km甚至再远点的地方突然出现一座横在前方的大山，必然会影响驾驶员对路线走势的判断，产生一种“阻断感”。
(2) “瓶颈”感。隧道不可能象路段上那样将路基做得较宽，另外，由于隧道中视线受阻以及“墙效应”影响，都会使人感觉隧道有一种狭窄感，就像瓶颈一样。
(3) 管道特征。隧道本身就像一条长长的管道，不管发生任何情况，前方出入口均只有一个，这样对驾驶员会产生慢进洞、快出洞的心理，车速不知不觉就会加速，隧道越长，这种情况越明显。
(4) 车流特征。由于隧道内禁止超车，车流就如同不可压缩的流体一样，只能跟在别的车辆后面“随波逐流”，这种环境容易造成驾驶员的烦躁心理。
2、“人”的因素——隧道中驾驶员的反应
(1) 阻断感对于驾驶员来说心理上容易产生紧张、恐惧感。进入隧道洞口时会产生“黑洞效应”，正常人的眼睛适应需要l0~15s，这就有可能导致汽车车流中的车辆相撞。这是洞口是事故多发地段的主要原因。
(2) 在隧道这个半封闭的管道中，仅靠灯光照明，远没有洞外日光明亮、舒适，而周围所看到的只是有限的空间和视线范围，环境状况远不如外面开阔、悦目，尤其车辆被夹在两边的边墙中，活动范围有限，难免产生一种压抑、不悦感。
(3) 洞内车辆的发动机运转声，轮胎与路面的摩擦声，车辆与隧道中空气的摩擦声，洞内风声和各种噪声等相互交织在一起，并通过墙体的反射，形成一种混响噪声，再加上车辆在洞内的震动引起的共振，容易引起驾驶员的烦躁、不安。
(4) 洞内车辆排放的有害气体，如CO在通风不良的情况下在某些地段的积蓄会使人感到不适，当超过一定浓度时会使人中毒窒息。而排放出的烟雾则造成隧道雾状环境，使透视率降低，使驾驶员的视线受阻，对行车安全亦不利。
(5) 由于驾驶员可能对洞内有关信号、报警、消防等设施缺乏相应的认识，在发生紧急情况时对出现的某些灯光提示信号，报警声响缺乏理解，以致延误时间、失去救援良机。
(6) 隧道环境中大量安装的监控设备，各种配电洞、消防、灭火器洞、风机等如果无规律排列，会在驾驶员的心目中造成杂乱无章的感觉。同样，照明器的排列不当亦会对驾驶员形成眩目感，这种对大脑皮质紊乱的刺激，不利于规则、连续、完整的思维过程的形成。
(7) 由于惧怕一旦洞内发生非常情况时无法脱身，加上前述几点因素，驾驶员驾车进入洞内后想急于离开隧道环境，而导致违章超速，甚至超车进而诱发事故。
3、“车”的因素——高速隧道内的车辆状况因素
高速公路上车辆需要有较好的车况和技术性能。由于部分车辆设计标准低，技术性能差，各部件不适应高速度运行的需要，以至机械部件失灵，造成交通事故；另一种情况是爆胎。部分汽车轮胎不能适应长时间高速运行。在高速、长时间行驶后，轮胎内部产生热量积聚，引发高压爆胎。车辆的被动安全性能差，导致交通事故带来的损失更加严重。
二、 公路隧道火灾事故树分析
为清楚地分析隧道的火灾成因，将安全系统工程中的事故树分析法FTA(Fault Tree Analysis)引入隧道火灾预防体系进行隧道火灾成因分析。FTA是以系统不希望发生的重大或较大事件(顶端事件)作为分析目标，通过层层分析其发生的各种可能的原因。一般是将特定的事故和各层原因(危险因素)之间用逻辑门符号连接起来，得到形象、简洁的表达其逻辑关系的逻辑图形，称其为事故树。
与门(AND gate)表示仅当所有输入事件发生时才发生。与门的符号见图1；或门(OR gate)表示至少一个输入事件发生时就发生。或门的符号见图2；当一张纸上画不完一张事故树时，可使用转入(图3)、转入(图4)符号；不需再往下分析的事件(底事件)符号见图5；
图6中各字母表示含意：T表示隧道火灾；A1表示隧道中的可燃烧物；A2隧道外界带入的可燃烧物；A3车辆运输的可燃烧物品；B1隧道中火源；B2隧道中的电气设备起火；B3人为纵火B4车辆发生交通事故起火；X1空气；X2隧道内装为可燃烧物；X3机动车辆的燃料；X4行人带入的可燃烧物品；X5一般可燃烧物品；X6易燃易爆物品；X7车辆发动机起火；X8雷击起火；X9电气设备短路起火；X10电线电负荷过大起火；X11故意纵火；X12非故意纵火；X13车辆对撞起火；X14车辆追尾起火；X15车辆撞中隧道内结构物起火。
此事故树仅由或门及与门组成，所有的基本事件可以包含重复事件，但这些事件都是互相统计独立的。用布尔代数可以表示事件之间的逻辑关系；再求出事故树的最小割集，即隧道火灾预防系统的事故模式。事故树定性分析的任务就是求出事故树的全部最小割集。由于全部最小割集反映了系统的全部事故模式，所以全部最小割集的集合又称之为系统的事故谱。通过对事故谱的分析，可以找出系统的薄弱环节，从而提高隧道火灾预防系统的安全性与可靠性。求隧道火灾事故树的全部最小割集的程序如下：T=A1X1B1=(X2+A2)X1(B2+B3+B4+X7)=(X2+X3+X4+X5+X6)X1(X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15)
经过布尔代数运算，引起隧道火灾事故发生的组合计算结果见下表。
从表中可以清楚地看到：在本文所列举的所有基本事件中，隧道火灾发生有45种可能性。在假定各基本事件的发生概率相等的情况下，分析各基本事件对顶端事件发生所产生的影响程度，称之为基本事件结构重要度分析，基本事件结构重要度用Xi表示。对事故树较小的情况下对其分析常用的有直接排序法。
直接排序法是按基本事件在割集中的地位，根据一定的判断原则进行排序的方法。判断基本事件对于顶端事件(隧道火灾)的影响的结构重要度的程度有下列五条原则：
1. 各最小割集的基本事件数不相等时，在事件数少的割集内的基本事件比事件数多的割集内的基本事件结构重要度大；
2. 在同一个或几个具有相同事件数的最小割集内出现的几个基本事件，彼此间的结构重要度相同；
3. 最小割集内基本事件个数相等时，在各个最小割集内，重复出现次数多的基本事件较出现次数少的基本事件结构重要度大；
4. 两个事件以同样的次数重复出现在几个最小割集内，出现在少事件最小割集内的基本事件结构重要度比出现在多事件最小割集内的基本事件结构重要度大[2]。
在以上分析隧道火灾的最小割集K中基本事件I均为3个，含 (i=2，3，4，5，6)事件的组合占总数的9/45；含 (i=7，8，9，10，11，12，13，14，15)事件的组合占总数的5/45。
基于以上分析可知，由表1可知，基本事件I的结构重要度排序为：I(1)>I(2)=I(3)=I(4)=I(5)=I(6)>I(7)=I(8)=I(9)=I(10)=I(11)=I(12)=I(13)=I(14)=I(15)
5．从基本事件的结构重要度分析知在隧道内减少可燃烧物品数量或采用阻燃或不燃物品，做内装是减少隧道火灾发生概率的有效措施。在防止起明火的影响因素涉及到交通管理、隧道结构设计及管理人员等诸多方面。
关键词：公路隧道；火灾； 事故；成因；分析
中图分类号：U459.2文献标识码： A 文章编号：
一、 公路隧道交通环境
公路隧道交通环境是由“人—车—隧道”组成的系统。
1、“隧道”的因素——隧道环境特征
(1) 阻断特征。正在驾驶车辆高速行驶的驾驶员，远方1km甚至再远点的地方突然出现一座横在前方的大山，必然会影响驾驶员对路线走势的判断，产生一种“阻断感”。
(2) “瓶颈”感。隧道不可能象路段上那样将路基做得较宽，另外，由于隧道中视线受阻以及“墙效应”影响，都会使人感觉隧道有一种狭窄感，就像瓶颈一样。
(3) 管道特征。隧道本身就像一条长长的管道，不管发生任何情况，前方出入口均只有一个，这样对驾驶员会产生慢进洞、快出洞的心理，车速不知不觉就会加速，隧道越长，这种情况越明显。
(4) 车流特征。由于隧道内禁止超车，车流就如同不可压缩的流体一样，只能跟在别的车辆后面“随波逐流”，这种环境容易造成驾驶员的烦躁心理。
2、“人”的因素——隧道中驾驶员的反应
(1) 阻断感对于驾驶员来说心理上容易产生紧张、恐惧感。进入隧道洞口时会产生“黑洞效应”，正常人的眼睛适应需要l0~15s，这就有可能导致汽车车流中的车辆相撞。这是洞口是事故多发地段的主要原因。
(2) 在隧道这个半封闭的管道中，仅靠灯光照明，远没有洞外日光明亮、舒适，而周围所看到的只是有限的空间和视线范围，环境状况远不如外面开阔、悦目，尤其车辆被夹在两边的边墙中，活动范围有限，难免产生一种压抑、不悦感。
(3) 洞内车辆的发动机运转声，轮胎与路面的摩擦声，车辆与隧道中空气的摩擦声，洞内风声和各种噪声等相互交织在一起，并通过墙体的反射，形成一种混响噪声，再加上车辆在洞内的震动引起的共振，容易引起驾驶员的烦躁、不安。
(4) 洞内车辆排放的有害气体，如CO在通风不良的情况下在某些地段的积蓄会使人感到不适，当超过一定浓度时会使人中毒窒息。而排放出的烟雾则造成隧道雾状环境，使透视率降低，使驾驶员的视线受阻，对行车安全亦不利。
(5) 由于驾驶员可能对洞内有关信号、报警、消防等设施缺乏相应的认识，在发生紧急情况时对出现的某些灯光提示信号，报警声响缺乏理解，以致延误时间、失去救援良机。
(6) 隧道环境中大量安装的监控设备，各种配电洞、消防、灭火器洞、风机等如果无规律排列，会在驾驶员的心目中造成杂乱无章的感觉。同样，照明器的排列不当亦会对驾驶员形成眩目感，这种对大脑皮质紊乱的刺激，不利于规则、连续、完整的思维过程的形成。
(7) 由于惧怕一旦洞内发生非常情况时无法脱身，加上前述几点因素，驾驶员驾车进入洞内后想急于离开隧道环境，而导致违章超速，甚至超车进而诱发事故。
3、“车”的因素——高速隧道内的车辆状况因素
高速公路上车辆需要有较好的车况和技术性能。由于部分车辆设计标准低，技术性能差，各部件不适应高速度运行的需要，以至机械部件失灵，造成交通事故；另一种情况是爆胎。部分汽车轮胎不能适应长时间高速运行。在高速、长时间行驶后，轮胎内部产生热量积聚，引发高压爆胎。车辆的被动安全性能差，导致交通事故带来的损失更加严重。
二、 公路隧道火灾事故树分析
为清楚地分析隧道的火灾成因，将安全系统工程中的事故树分析法FTA(Fault Tree Analysis)引入隧道火灾预防体系进行隧道火灾成因分析。FTA是以系统不希望发生的重大或较大事件(顶端事件)作为分析目标，通过层层分析其发生的各种可能的原因。一般是将特定的事故和各层原因(危险因素)之间用逻辑门符号连接起来，得到形象、简洁的表达其逻辑关系的逻辑图形，称其为事故树。
与门(AND gate)表示仅当所有输入事件发生时才发生。与门的符号见图1；或门(OR gate)表示至少一个输入事件发生时就发生。或门的符号见图2；当一张纸上画不完一张事故树时，可使用转入(图3)、转入(图4)符号；不需再往下分析的事件(底事件)符号见图5；
图6中各字母表示含意：T表示隧道火灾；A1表示隧道中的可燃烧物；A2隧道外界带入的可燃烧物；A3车辆运输的可燃烧物品；B1隧道中火源；B2隧道中的电气设备起火；B3人为纵火B4车辆发生交通事故起火；X1空气；X2隧道内装为可燃烧物；X3机动车辆的燃料；X4行人带入的可燃烧物品；X5一般可燃烧物品；X6易燃易爆物品；X7车辆发动机起火；X8雷击起火；X9电气设备短路起火；X10电线电负荷过大起火；X11故意纵火；X12非故意纵火；X13车辆对撞起火；X14车辆追尾起火；X15车辆撞中隧道内结构物起火。
此事故树仅由或门及与门组成，所有的基本事件可以包含重复事件，但这些事件都是互相统计独立的。用布尔代数可以表示事件之间的逻辑关系；再求出事故树的最小割集，即隧道火灾预防系统的事故模式。事故树定性分析的任务就是求出事故树的全部最小割集。由于全部最小割集反映了系统的全部事故模式，所以全部最小割集的集合又称之为系统的事故谱。通过对事故谱的分析，可以找出系统的薄弱环节，从而提高隧道火灾预防系统的安全性与可靠性。求隧道火灾事故树的全部最小割集的程序如下：T=A1X1B1=(X2+A2)X1(B2+B3+B4+X7)=(X2+X3+X4+X5+X6)X1(X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15)
经过布尔代数运算，引起隧道火灾事故发生的组合计算结果见下表。
从表中可以清楚地看到：在本文所列举的所有基本事件中，隧道火灾发生有45种可能性。在假定各基本事件的发生概率相等的情况下，分析各基本事件对顶端事件发生所产生的影响程度，称之为基本事件结构重要度分析，基本事件结构重要度用Xi表示。对事故树较小的情况下对其分析常用的有直接排序法。
直接排序法是按基本事件在割集中的地位，根据一定的判断原则进行排序的方法。判断基本事件对于顶端事件(隧道火灾)的影响的结构重要度的程度有下列五条原则：
1. 各最小割集的基本事件数不相等时，在事件数少的割集内的基本事件比事件数多的割集内的基本事件结构重要度大；
2. 在同一个或几个具有相同事件数的最小割集内出现的几个基本事件，彼此间的结构重要度相同；
3. 最小割集内基本事件个数相等时，在各个最小割集内，重复出现次数多的基本事件较出现次数少的基本事件结构重要度大；
4. 两个事件以同样的次数重复出现在几个最小割集内，出现在少事件最小割集内的基本事件结构重要度比出现在多事件最小割集内的基本事件结构重要度大[2]。
在以上分析隧道火灾的最小割集K中基本事件I均为3个，含 (i=2，3，4，5，6)事件的组合占总数的9/45；含 (i=7，8，9，10，11，12，13，14，15)事件的组合占总数的5/45。
基于以上分析可知，由表1可知，基本事件I的结构重要度排序为：I(1)>I(2)=I(3)=I(4)=I(5)=I(6)>I(7)=I(8)=I(9)=I(10)=I(11)=I(12)=I(13)=I(14)=I(15)
5．从基本事件的结构重要度分析知在隧道内减少可燃烧物品数量或采用阻燃或不燃物品，做内装是减少隧道火灾发生概率的有效措施。在防止起明火的影响因素涉及到交通管理、隧道结构设计及管理人员等诸多方面。