基于THERP和HCR的地铁人因可靠性分析

1、基于THERP和HCR的地铁人因可靠性分析摘要地铁事故的发生往往与人的可靠性相关，本文对概率安全评价中的THERP和HCR人因可靠性量化风险分析方法进行回顾，并对两者的结合进行研究，建立了THERP+HCR为定量分析核心的地铁事故人因可靠性分析模型，介绍了其规范化分析程序，并给出了在城市轨道交通应用中的实例。关键词地铁；THERP；HCR本文基于概率安全研究中的人因可靠性分析方法THERP（Technique for Human Error Rate Prediction）和HCR（Human cognitive Reliability），进行了典型地铁安全事故的风险概率分析。其中THERP主

2、要用于涉及人员行为的，按时间发展形成过程进行分析的部分，HDR模型主要用于人在事故处理过程中存在的诊断事故事物的量化。1地铁事故人因分析的THERP与HCR方法1.1THERP方法THERP是建立在人误分析基础上的一种人员可靠性分析模型，主要用于估计人员（在一定时间、一定条件下）不能正确执行所需完成的任务的概率。其某一特定行为的失误概率可由下式给出：PEA=HEPEAmk=1 PSFkWk+C （公式1）式中：PEA表示某一特别行动的失误概率；HEPEA为某一特别行动的人员基本失误概率；PSFk为第k个成形因子的量化值；Wk为权重；C为数值型常数；m为PSF的数量。THERP分析方法主要是利用

3、人因事件树对人因事件中涉及的所有人员行为按事件发展的过程进行分析，并在事件树中确定失效途径后进行定量的计算。在NUREG/CR-1278中提供了使用THERP方法分析人因事件所需的有关数据。1.2HCR方法由于THERP主要是描述与时间无关的人因失误，而现代的人-机系统常常是与人的认知判断有关，HCR法就是为了评价运行班组未能在有限的时间内完成动作的概率而开发的。HRA的分析满足两个基本的假设：1）它认为所有的人员动作的行为类别，依据是否为例行的工作、程序书的情况及训练的程度等，分为技能型、规则型及知识型等3种。2）它认为每一种行为类别的失误概率，仅与允许时间（t）和执行时间（T1/2）的比值

4、有关。根据此假设，HCR模式由模拟机训练所收集的数据，归纳得到公式2。式中，是由数据归纳而得与行为类别有关的参数，它们服从威布尔分布。由于每个运行班组的执行时间可能因各类情况而有所不同，故在使用公式之前要用修正因子修正。在HCR模式中所考虑的关键的行为形成因子有3个，训练（K1）、心理压力（K2）及人-机界面（K3）。修正的公式表示如下：T1/2= T1/2,no min al（1+K1）（1+K2）（1+K3）（公式3）在（公式3）中，T1/2,no min al为一般状况（如模拟机训练）的执行时间。2地铁事故风险分析描述通过对相关道岔失表视频的反复观看与进行行车调度访谈，经过分析，我们得出

5、以下结论。根据实际经验，一般须在3 min内纠错；控制界面的按键标牌明确，周围有大小、形状、操作方式相同的其他按钮，有选错的可能，时间10 s；根据实际假设，调度员有一定的心理压力，其修正因子取0.28；设道岔失表到发现的时间为20 s；事故诊断时间为10 s；从确认到开始执行时间为20 s；执行取消进路时间为15 s；判断有无列车进行变更进路10 s；从确认可以执行转换道岔到开始执行需要20 s；进行转换道岔错误时间为20 s；执行后确定1 min。2.1事件分析该事件失误概率分析可分为5个阶段：1）信号员发现道岔失表状况并呼叫调度员；失误概率P1可认为非常小。2）调度员对情况进行确认，其诊

6、断行为属规则型，可用HCR模式计算其失误概率P2。3）调度员取消进路，其失败概率P3可用THERP方法求出。4）调度员判断有无列车进行变更进路，其诊断行为属规则型，可用HCR模式计算其失误概率P4。5）调度员执行转换道岔，其失败概率P5可用THERP方法求出。2.2建模与计算事件失误率：P=P1+P2+P3+P4+P5 根据事件分析中的1）阶段，可令：P1=1.0010-4取=0.601，=0.9，=0.6（规则型）代入上式：得P2+P4=1.4910-2。查THERP表排列信号失误概率为0.003，考虑紧张因子，修正为0.006；操作失误率为0.003，修正为0.006；考虑调度员与值班长之间的相关性为中等，其监测失误概率为：1+6310-3 / 20=0.0509该事件树的失误路径有两个，F1、F2，它们的失误率分别为：PF1=PA1PA2=0.0060.0509=3.5410-3PF2= PA1Pa2 Pa1 PB1PB2 =0.0060.0509=1.7310-6总的操作失误为：P3=PFl + PF2=3.5410-3查THERP表确认信号失误概率为0.002，考虑紧张因子，修正为0.004。操作点击的失误率为0.003，修正为0.006。该事件树的成功路径只有1个，因此失误率为：P5=1-PS5=1-Sa1Sb1Sc1=1.5910-2事件总的失误率