Риск-анализ возгорания в зданиях торгового назначения с применением метода "галстук-бабочка" Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ FIRE SAFETY

Оригинальная статья / Original article УДК 550.34.013

DOI: http://dx.d0i.0rg/l0.21285/1814-3520-2018-4-104-111

РИСК-АНАЛИЗ ВОЗГОРАНИЯ В ЗДАНИЯХ ТОРГОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА «ГАЛСТУК-БАБОЧКА»

л _ о

© Т.И. Дроздова1, Д.С. Дроздов2

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Российская Федерация, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

РЕЗЮМЕ: Обеспечение пожарной безопасности в зданиях торгового назначения с массовым пребыванием людей все еще остается важной, приоритетной задачей. Наиболее распространенной причиной возникновения возгораний в торговых и торгово-развлекательных центрах является неисправность электропроводки, приводящей к короткому замыканию. Целью работы является выявление причинно-следственных связей возгорания при коротком замыкании электросетей в зданиях торгового назначения. Для выявления причинно-следственных связей между событиями, приводящими к пожарам, использовали методы анализа «дерево происшествий» и «дерево событий», которые легли в основу построения модели «галстук-бабочка». Проанализированы возможные причины и последствия пожаров в торговых и торгово-развлекательных центрах. Проведен риск-анализ возгораний в результате короткого замыкания в электрической цепи с построением модели «галстук-бабочка». Разработаны барьеры безопасности, направленные как на предотвращение наступления пожара, так и на борьбу с возможными последствиями. В работе проанализированы возможные причины пожаров с построением дерева происшествий, смоделированы вероятные сценарии опасных событий с построением дерева событий. Предложена модель «галстук-бабочка» для короткого замыкания электропроводки и выявлены барьеры безопасности для снижения рисков в зданиях торгового назначения.

Ключевые слова: пожар, дерево событий, дерево происшествий, модель «галстук-бабочка»

Информация о статье: Дата поступления 22 октября 2018 г.; дата принятия к печати 22 ноября 2018 г.; дата онлайн-размещения 28 декабря 2018 г.

Для цитирования: Дроздова Т.И., Дроздов Д.М. Риск-анализ возгорания в зданиях торгового назначения с применением метода «галстук-бабочка». XXI век. Техносферная безопасность. 2018;3(4):104—111. РО!: 10.21285/1814-3520-2018-4-104-111.

FIRE RISK ANALYSIS FOR SHOPPING BUILDINGS USING THE "BOW TIE METHOD»

Tatyana I. Drozdova, Denis S. Drozdov

Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, Russian Federation

1

Дроздова Татьяна Ивановна, кандидат химических наук, доцент кафедры промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, e-mail: drozdova@istu.edu

Tatyana I. Drozdova, Candidate of Chemical Science, Associate Professor of Industrial Ecology and Life Safety Deparment, e-mail: drozdova@istu.edu

2Дроздов Денис Сергеевич, магистр направления подготовки «Техносферная безопасность», e-mail: drozdova@istu.edu

Denis S. Drozdov, master degree student of the Program "Technosphere safety", e-mail: drozdova@istu.edu

104

Том 3, № 4 2018 Vol. 3, no. 4 2018

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ FIRE SAFETY

ABSTRACT: Fire safety in commercial buildings remains an important issue. The most common cause of fires in shopping and entertainment centers is a faulty wiring causing a short circuit. The aim of the article is to identify casual relationships of fires caused by a short circuit of electrical wiring in commercial buildings. To identify casual relationships between events causing fires, the event tree and incident tree methods were used. Possible causes and consequences of fires in shopping centers were analyzed. The risk analysis of fires as a result of a short circuit was carried out using the bow tie method. Security barriers have been developed to prevent the onset of heat, as well as to eliminate possible consequences. The paper analyzes possible causes of fires by building the tree of incidents, and simulates probable scenarios of dangerous events by building the tree of events. The "bow tie" model can be used for short-circuit wiring and safety barriers to reduce risks in commercial buildings.

Keywords: fire, event tree, incident tree, bow tie model

Information about the article: Received October 22, 2018; accepted for publication November 22, 2018; available online December 28, 2018.

For citation: Drozdova T.I., Drozdov D.S. Fire risk analysis for shopping buildings using the bow tie method. XXI vek. Tekhnosfernaya bezopasnost' = XXI century. Technosphere Safety. 2018;3(4):pp. 104-111. (In Russ.) DOI: 10.21285/1814-3520-2018-4-104-111.

Введение

Пожары в торговых и торгово-развлекательных центрах являются не редкостью. Последние трагические события, а именно, пожары в ТРЦ «Зимняя вишня» (25 апреля 2018 г., г. Кемерово) и «Комсо-Молл» (1 июня 2018 г., г. Иркутск), свидетельствует о необходимости усиления требований пожарной безопасности, выявления причин, приводящих к таким опасным и трагическим событиям.

В торговых центрах продаются различные товары народного потребления, многие из которых являются горючими: изделия из хлопчатобумажных и синтетических тканей, изделия из дерева, пластмасс,

материалы целлюлозной промышленности и т.п. Наличие горючих материалов свидетельствует о возможности воспламенения при условии наличия источника зажигания [1, 2]. Для снижения рисков пожаров важной задачей является определение причин возгорания. При расследовании причин возникновения возгораний, как правило, одной из основных версий экспертами называется неисправность электропроводки, приводящая к короткому замыканию.

Цель настоящей работы - выявления причинно-следственных связей возгорания при коротком замыкании электросетей в зданиях торгового назначения.

Объекты и методы исследования

Объект исследования данной работы - торговый центр по оказанию услуг населению. Для установления причинно-следственных связей между событиями,

приводящими к пожарам, использовали методы анализа «дерево происшествий» и «дерево событий», которые легли в основу построения моделей «галстук-бабочка».

Результаты и их обсуждение

Статистические данные свидетельствуют, что наиболее актуальные проблемы в области обеспечения пожарной без-

опасности - это защита от огня зданий общественного назначения (в том числе торгового) [3]. Общероссийская статистика

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ FIRE SAFETY

утверждает, что 25-30% пожаров происходит из-за неисправностей электропроводки и нарушения правил эксплуатации электроприборов [3]. Кроме того, при нагрузке больше допустимой срабатывает автомат отключения или перегорает плавкая вставка в пробочном предохранителе. Если поменять автомат отключения на более мощный, ток срабатывания которого не соответствует состоянию проводки, то электропроводка работает в перегруженном режиме: она нагревается, ее изоляция оплавляется, и два проводника касаются друг друга, то есть происходит короткое замыкание. Это сопровождается резким возрастанием силы тока, при этом провода мгновенно нагреваются до высокой температуры, происходит интенсивное искрение и, если рядом окажутся горючие материалы и конструкции (шторы, деревянная мебель и т.д.), они моментально воспламеняются.

Возможны также и другие причины возгорания изоляции электропроводки.

1) перегрев электропроводки, который может быть:

- локальным - возникающим в определенном месте электрической цепи из-за большого переходного сопротивления (то есть плохого электрического контакта), например, в месте соединения электропроводов «в скрутку» или при окислении контактных поверхностей, а также при использовании различных материалов кабелей (допустим, медь и алюминий в скрутку);

- на протяженном участке электрической цепи вследствие перегрузки этого участка, например, при использовании одной розетки для подключения нескольких (двух, трех и более) достаточно мощных электроприборов и оборудования - потребителей электроэнергии);

2) искрение в местах соединения электрических цепей, на клеммах электроприборов из-за неплотного электрического контакта, в частности, из-за неплотного

контакта вилок в гнездах штепсельной розетки происходит значительный нагрев и оплавление розетки;

3) утечка тока:

- с неизолированных участков цепи через загрязнения и токопроводящую пыль в коммутационных коробках, распределительных щитах и т.д.;

- с изолированных участков через поврежденную изоляцию.

В данной работе проведен риск-анализ с использованием метода «галстук-бабочка» (bow-tie), позволяющий идентифицировать пути развития событий от источников опасности с последующей реализацией этого опасного события до их последствий.

Модель «галстук-бабочка» представляет собой комбинацию методов «дерево происшествий» и «дерево событий», соединенных через критическое событие [4-6]. Поэтому суть метода анализа риска "галстук-бабчока" заключается в разработке диаграммы, состоящей из 2-х частей, в которой слева представлены возможные причины риска (дерево проишествий), а справа - возможные последствия (дерево событий). В центре диаграммы (в центральном узле) все "ветви" связаны с самим риском - головным событием.

Для построения дерева происшествий - диаграммы причинно-следственных связей, определено наиболее распространенное критическое событие (КС), вызывающее пожары в торговых и торгово-развлекательных центрах - короткое замыкание в электрической цепи.

При моделировании причинно-следственных связей возникновения опасных происшествий к критическому событию могут привести:

- короткое замыкание электрооборудования;

- короткое замыкание электропроводки;

106

Том 3, № 4 2018 Vol. 3, no. 4 2018

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ FIRE SAFETY

- несоответствие величины нагрузки сечению провода, что ведет к нагреву проводника;

- перепад напряжения в сети;

- отсутствие заземления, зануления;

- некачественная молниезащита;

- дефекты при изготовлении предохранительных устройств (автомат отключения, плавкая вставка в предохранителе и т.п.);

- неисправность выключателей, розеток, электропатронов и пр.;

- обслуживание электрооборудования необученным персоналом, нарушение технологии ремонта, нарушение трудовой дисциплины и правил безопасности;

- выдача должностными лицами указаний или распоряжений, принуждающих нарушать правила.

Основная опасность, связанная с эксплуатацией электрооборудования, заключается в коротком замыкании, которое принимается за критическое событие. Причинами этого события являются (представлены на диаграмме «дерево происшествий» (рис. 1, левая часть):

- внешние причины антропогенного происхождения (механическое воздействие на электрокабель перемещаемыми предметами (мебелью, ящиками и др.) в торговых залах или подсобных помещениях, умышленная порча электрического имущества, террористический акт и др.);

- природные катаклизмы (удары молнии, землетрясения);

- дефект конструкции здания, приводящие к его разрушению.

Возможные сценарии развития этого происшествия представлены в виде причинно-следственных связей на диаграмме дерева событий, построенной в соответствии с методикой ГОСТ Р 54142-2010 [4] с учетом опасных свойств задействованных в процессе химических веществ и материалов, их фи-

зического состояния.

В обсуждаемом случае имеет место быть КС типа «разложение» [4]. Это критическое событие, распространяющееся только на твердые вещества, соответствующее изменению химического состояния вещества (потеря физической целостности, LPI) под действием источника энергии/тепла. В нашем случае КС - это потеря целостности электрокабеля при коротком замыкании.

Связь вторичного критического события (ВКС) с КС заключается в нагревании и плавлении изоляции кабеля от искры, образующейся при коротком замыкании. Следующим этапом построения будет соотнесение ВКС с третичными критическими событиями (ТКС). Соотношение производится вне зависимости от физического состояния вещества. В случае нагревания кабеля возможно: возгорание горючего материала (текстиля, мебели, различных изделий), а также задымление помещения.

Связываем ТКС с опасным феноменом (ОФ) - это горение материалов с образованием токсических продуктов горения, которое приведет к главному событию (ГС):

- тепловое воздействие на человека (получение ожогов);

- токсическое отравление человека;

- материальный ущерб товаров предпринимателей и материальный ущерб, причиненный самому зданию.

Таким образом, в результате возгорания материалов будет наблюдаться интенсивное тепловое излучение, образование дыма (токсичное облако) и, как следствие, воздействие на человека токсичных веществ.

В результате проведенного анализа дерево событий имеет следующий вид (см. рис. 1, правая часть). Совмещение причинно-следственных связей возникновения пожара на одной диаграмме - это и есть модель «галстук-бабочка».

Том 3, № 4 2018 Vol. 3, no. 4 2018

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ FIRE SAFETY

Рис. 1. Модель «галстук-бабочка» для короткого замыкания электропроводки Fig. 1. Model "bow tie" for short circuit wiring

Разработанная модель позволяет оценить барьеры безопасности и снизить возможные риски, а именно: избежать или предотвратить наступление события; уменьшить или ограничить его размер; снизить вероятность наступления события и тем самым обеспечить безопасность для посетителей.

Для построения барьеров безопасности рассмотрены в отдельности дерево происшествий и дерево событий. Так, при анализе левой части модели выявлены места, позволяющие снизить риск по соответствующим точкам, обозначенным цифрами 1-4 (рис. 2):

1 - во избежание внешних причин антропогенного характера рекомендуется проведение обучения персонала и сотрудников охраны по предотвращению действий и угроз террористического характера;

2 - во избежание нарушения целостности кабельных линий в результате природных катаклизмов рекомендуется в местах перекрытий и проходов сквозь стены уложить кабельные линии в гильзы и лотки;

3 - во избежание дефектов в предохранительных устройствах рекомендуется приобретать предохранительные устройства известных и зарекомендовавших себя производителей;

4 - во избежание нарушения требований ТБ при ремонтных работах рекомендуется обучить обслуживающий персонал с последующей проверкой знаний.

При анализе правой части выявляем места, где существует возможность применения барьеров безопасности, соответственно по следующим точкам, обозначенным цифрами 1-3 (рис. 3):

108

Том 3, № 4 2018 Vol. 3, no. 4 2018

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ FIRE SAFETY

Рис. 2. Барьеры безопасности в дереве происшествий Fig. 2. Safety barriers in the incident tree

1 - в случае мгновенного возгорания следует предусмотреть работу автоматической пожарной сигнализации, включения и оповещения персонала о возникшей аварийной ситуации с дублированием сигнала тревоги на пульт круглосуточного дежурного и автоматическое отключение электроэнергии (переход на аварийное освещение), отключение эскалаторов, лифтов, автоматическое открытие обводной задвижки,

выключение приточной вентиляции;

2 - в случае образования газообразных (токсических) продуктов горения во избежание отравления человека, следует предусмотреть работу системы дымоуда-ления и выключение приточной вентиляции;

3 - в случае материального ущерба следует предусмотреть автоматическое включение системы пожаротушения.

Том 3, № 4 2018 Vol. 3, no. 4 2018

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ FIRE SAFETY

Рис. 3. Барьеры безопасности в дереве событий Fig. 2. Safety barriers in the event tree

Заключение

В работе проанализированы возможные причины пожаров с построением дерева происшествий и смоделированы вероятные сценарии опасных событий с использованием дерева событий. Предло-

жена модель «галстук-бабочка» для короткого замыкания электропроводки и выявлены барьеры безопасности для снижения рисков в зданиях торгового назначения.

Библиографический список

1. Девисилов В.А., Дроздова Т.И., Скушникова А.И. Теория горения и взрыва. М.: ИНФРА-М. 2015. 262 с.

2. Девисилов В.А., Дроздова Т.И., Плотникова Г.В., Решетов А.П. Физико-химические основы развития и тушения пожаров. М.: ИНФРА-М, 2018. 176 с.

3. Статистика пожаров в Российской Федерации за

2017 год [Электронный ресурс] // Электронная энциклопедия пожарного дела. 11Р1_: http://wiki-fire.org/ (29.09.2018).

4. ГОСТ Р 54142-2010. Менеджмент риска. Руководство по применению организационных мер безопасности и оценки риска. Методология построения уни-

110

Том 3, № 4 2018 Vol. 3, no. 4 2018

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ FIRE SAFETY

версального дерева событий; принят и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21.12.2010 г. № 888-ст [Электронный ресурс] // Консорциум «Кодекс». Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200089295 (29.09.2018).

5. Тимофеева С.С., Хамидуллина Е.А. Управление риском, системный анализ и моделирование. Иркутск: Изд-во ИРНИТУ. 2016. 160 с.

6. Тимофеева С.С., Хамидуллина Е.А. Системный анализ и моделирование процессов в техносфере. Иркутск: Изд-во ИрГТУ. 2014. 128 с.

References

1. Devisilov V.A., Drozdova T.I., Skushnikova A.I. Teor-iya goreniya i vzryva [Theory of Combustion and Explosion]. Moscow: INFRA-M Publ., 2015, 262 p. (In Russian)

2. Devisilov V.A., Drozdova T.I., Plotnikova G.V., Resh-etov A.P. Fiziko-khimicheskie osnovy razvitiya i tusheniya pozharov [Physical and chemical bases of development and extinguishing fires]. Moscow: INFRA-M Publ., 2018, 176 p. (In Russian)

3. Statistika pozharov v Rossiiskoi Federatsii za 2017 god [Fire statistics in the Russian Federation for 2017]. Available at: http://wiki-fire.org/ (accessed 29 September 2018).

4. GOST R 54142-2010. Menedzhment riska. Rukovodstvo po primeneniyu organizatsionnykh mer

Критерии авторства

Дроздова Т.И., Дроздов Д.С. заявляют о равном участии в получении и оформлении результатов исследования, имеют равные авторские права и в равной мере несут ответственность за плагиат.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

bezopasnosti i otsenki riska. Metodologiya postroeniya universal'nogo dereva sobytii [Risk management. Implementation guide for organizational security measures and risk assessment. Methodology for all-purpose event tree construction]. Available at:

http://docs.cntd.ru/document/1200089295 (accessed 29 September 2018).

5. Timofeeva S.S., Khamidullina E.A. Upravlenie riskom, sistemnyi analiz i modelirovanie [Risk management, system analysis and modeling]. Irkutsk: IRNITU Publ., 2016, 160 p. (In Russian)

6. Timofeeva S.S., Khamidullina E.A. Sistemnyi analiz i modelirovanie protsessov v tekhnosfere [System analysis and modeling of processes in the technosphere]. Irkutsk: IrGTU Publ., 2014, 128 p. (In Russian)

Authorship criteria

Drozdova T.I., Drozdov D.S. declare equal participation in obtaining and registration of research results, have equal copyrights and are equally responsible for plagiarism.

Conflict of interests

The authors declare no conflict of interests.

Том 3, № 4 2018 Vol. 3, no. 4 2018

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582