安全系统工程董元锋

1、编辑ppt事故树分析法在隧道施工中的应用及系统安全综合评估汇报人：董元锋编辑ppt 汇报提纲汇报提纲研究方法2案例分析3系统安全评估4研究背景1编辑ppt1 研究背景 在国民经济持续快速发展和市场需求的拉动下, 建筑业持续高速发展, 随之建筑事故也在增加。因此, 提出有针对性的对策措施和建议, 消除事故隐患、防范事故发生, 保障安全生产已是当务之急。当然解决这些问题仅靠安全帽、防护网等硬件防护措施是远远不够的, 还需从更深层次去思考解决问题的法。对于隧道施工，尤其要深入研究其事故发生的特性规律，并对事故发生的机理进行分析。 在隧道（水工隧洞）施工中，为了更科学、更有效地预防和控制事故，必须采取

2、安全系统工程来解决实际中存在的问题。编辑ppt1 研究背景 在具体实施中，我们把这种问题分为四步走： 第一步，建立系统或做危险因素分析； 第二步，结合日常的工作经验和专家的经验，根据给定的权重值，估算危险性因素，这里我们应用的是鱼刺图法、事故树分析法； 第三步，针对系统安全工程做综合性评价，这里我们应用的是模糊综合评估法； 第四步，根据估算的结果，采用层次分析法优选方案，制定预防措施。编辑ppt2 研究方法安全系统工程是运用系统论的观点和方法, 结合工程学原理及有关专业知识研究生产安全管理和工程的新学科, 是系统工程学的一个分支。其研究内容主要有危险源的识别、分析与事故预测; 消除、控制导致事

3、故的危险; 分析构成安全系统各单元间的关系和相互影响, 协调各单元之间的关系,取得系统安全的最佳设计等。安全系统工程中的两个重要内容是安全系统分析和评价, 为了充分认识系统中存在的危险性, 要对系统进行科学的分析。目前系统安全分析法有20 余种, 其中常用的分析法有安全检查( safety check list ) 、系统危险性预先分( PHA) 、故障类型、影响及致命度分析( FMECA) 、事件树分析( ETA ) 及事故树分析( FT A)等。本文运用FTA 法对其隧道施工过程中可能出现的塌方进行安全系统分析。编辑ppt2 研究方法2.2 事故树分析法 事故树分析又称为故障树分析, 是一

4、种演绎的系统安全分析方法, 是从要分析的特定事故或故障( 顶上事件) 开始, 层层分析其发生原因, 直到找出事故的基本原因, 即故障树的底事件为止。它是系统安全工程中重要的分析方法之一, 其不仅可分析出事故的直接原因, 而且能深入提示事故的潜在原因, 既适用于定性分析, 又能进行定量分析, 具有简明、形象化的特点, 体现了以系统工程研究质量事故的系统性、准确性和预测性。 FTA 一般可分为: 1) 选择合理的顶上事件:系统分析边界和定义范围, 并且确定成功与失败的 准则; 2) 资料收集准备: 围绕所需要分析的事件进行工艺、系统、相关数据等资料的收集;顶上事件确定之后，为了编制好事故树，必须将

5、造成顶上事件的所有直接原因事件找出来，尽可能不要漏掉。（直接原因事件可以是机械故障、人的因素或环境原因等。） 3) 建造故障树: 这是FT A 的核心部分, 通过对已收集的技术资料, 在设计、运行管理人员的帮助下, 建造故障树;编辑ppt2 研究方法4、定性、定量分析：根据事故树结构进行化简，求出事故树的最小割集和最小径集，确定各基本事件的结构重要度、概率重要度以及临界重要度，并求出顶上事件发生的概率。5、进行分析比较：要根据可维修系统和不可维修系统分别考虑。对可维修系统，把求出的概率与通过统计分析得出的概率进行比较，如果二者不符，则必须重新研究，看原因事件是否齐全，事故树逻辑关系是否清楚，基

6、本原因事件的数值是否设定得过高或过低等等。对不可维修系统，求出顶上事件发生概率即可。 编辑ppt2 研究方法 用事故树分析法对脚手架坠落事故分析编辑ppt3 案例分析 案例一：案例一： 湖北恩施宜万铁路高阳寨隧道进口端线路走向与318 国道近垂直相交, 公路外侧为木龙河河谷,隧道与木龙河大桥相连。隧道全长4404.76m。3.1利用利用鱼刺图鱼刺图 对塌方事故的因果关系进行分对塌方事故的因果关系进行分析析 鱼刺图 是一种发现根本原因的方法,可称为因果图或特性要因图，是为了寻找产生某种质量问题的原因, 集思广义将群众的意见反映在一张图上, 即鱼刺图。用其分析法分析工程施工安全问题, 可使复杂的原

7、因系统化、条块化,且直观、逻辑性强, 它通过带箭头的线使因果关系明确, 便于将主要原因弄清楚, 见下图：编辑ppt3 案例分析图1：某隧道施工过程中可能出现塌方事故的因果分析鱼刺图编辑ppt3 案例分析3.2 事故树分析事故树分析T塌方事故; A1地质因素; A2人为因素; A3岩层地质; A4水文地质; A5 施工组织设计; A6施工现场管理;A7工程设计; X1穿越不稳定地层; X2有不利软弱结构;X3地下水发育; X4地表水渗漏明显; X5衬砌落后; X6 未改变施工参数; X7支撑度不够; X8积水排除不及时; X9物资准备不充分; X10勘察不详; X11地质条件把握不准确。图图3

8、事故树的描述事故树的描述编辑ppt3 案例分析运用布尔运算对最小割集的求解运用布尔运算对最小割集的求解:T = A1A 2= ( A3+ A 4) ( A5A6 A 7)= A3A 5A6 A7+ A4 A5 A6 A7= (X1+ X2+ X3X4) (X5+ X6+ X7) (X8+ X9) (X10+ X11)= X1 X5 X8 X10+ X1X6X8X10+ X1X7X8X10+ X1X5X9X10+ X1 X6 X9 X10+ X1 X7 X9 X10+X3X4X7X9X11最后化简得到的最小割集：最后化简得到的最小割集： X1, X5, X8, X10 , X1, X6, X8,

9、 X10 , X1, X7, X8, X10 , X1, X5, X9, X10 , X1, X6, X9, X10 , X1, X7, X9, X10 , X1, X5, X8, X11 , X1, X6, X8, X11 , X1, X7, X8, X11 , X1, X5, X9, X11 , X1, X6, X9, X11 , X1, X7, X9, X11 , X2, X5, X8, X10 , X2, X6, X8, X10 , X2, X7, X8, X10 , X2, X5, X9, X10 , X2, X6, X9, X10 , X2, X7, X9, X10 , X2, X

10、5, X8, X11 , X2, X6, X8, X11 , X2, X7, X8, X11 , X2, X5, X9, X11 , X2, X6, X9, X11 , X2, X7, X9, X11 , X3, X4, X5, X8, X10 , X3, X4, X6, X8, X10 , X3, X4, X7, X8, X10 , X3, X4, X5, X9, X10 , X3, X4, X6, X9, X10 , X3, X4, X7, X9, X10 , X3, X4, X5, X8, X11 , X3, X4, X6, X8, X11 , X3, X4, X7, X8, X11 ,

11、 X3, X4, X5, X9, X11 , X3, X4, X6, X9, X11 , X3, X4, X7, X9, X11。编辑ppt3 案例分析 定性、定量分析：包括顶上事件发生概率P（T），每个基本事件的结构重要度、概率重要度以及临界重要度。其计算公式为：结构重要度：概率重要度：临界重要度：( )111kk iirIkm( )( )(1,2,3., )g iip tIinq( )( )( )cig ig iqIIp T 利用最小割集分析各个基本事件的结构重要度, 得出基本事件的结构重要度排序为:X8 = X9= X10= X11 X1= X2 X5= X6 =X7 X3= X4 从排

12、序中可看出塌方事故的各个因素中积水排除不及时、物资准备不充分、勘察不详、地质条件把握不准确为最重要因素; 而地质、人为因素次之; 衬砌落后、未改变施工参数、支撑度不够次之; 影响因素最小的为岩层及水文地质因素。编辑ppt3 案例分析案列二案列二水工隧洞是指在山体中或地下开凿的过水洞。 基本事件分析基本事件分析 在水工隧洞施工过程中，根据过去工程中的经验和教训，总结出在隧洞施工中一般容易发生的事故，主要有：（1）塌方；（2）物体打击，指洞顶、侧墙石块坠落伤人；（3）电气事故；（4）爆破事故；（5）车辆运输事故。事故树分析事故树分析编辑ppt3 案例分析分别对各项事故编制事故树并进行定性、定量分析

13、；分别对各项事故编制事故树并进行定性、定量分析； 塌方事故 T1=塌方事故，A1=地质因素，A2=人为因素，A3=岩层地质，A4=水文地质，A5=施工组织设计，A6=施工现场管理，X1=穿越不稳定地层X2=有不利软弱结构，X3=地下水发育,X4=地表水渗漏明显，X5=衬砌落后，X6=未改变施工参数，X7=支撑度不够，X8=积水排除不及时，X9=物资准备不充分。对事故树进行分析（ 事故树略）。求最小割集T1=A1A2=(A3+A4)A5A6=(A1+A2+A3+A4)(A5+A6+A7)(A8+A9)由最小割集分析，得到各基本事件的结构重要度为 A1=A2A5=A6A7=A8=A9 通过综合分析

14、可知，各事故的重要程度主要取决于组成各事故的最小割集的组成情况。各事故的重 要程度为：物体打击爆破事故车辆运输事故电气事故塌方。 编辑ppt4 系统安全评估 对系统进行综合性评价，采用模糊综合评估法。按经济损失的大小，可分为特大损失事故、重大损失事故、较大损失事故、一般损失事故。 对影响隧洞事故的5个因素进行分析和统计，按事故发生的百分比确定出各种事故发生的发生率，具体统计分析数值如表1 所列。 根据事故树分析的结果，我们从系统的危险性进行分析，根据危险性程度给定各个事故相对权重。分别给定塌方事故的权重0.2，物体打击的权重0.9，电气事故的权重为0.5，爆破事故的权重为0.8，车辆运输事故的

15、权重为0.6，得出模糊集 A=(0.2,0.9,0.5,0.8,0.6) (1)编辑ppt4 系统安全评估 对一个系统的安全评价应该根据经验统计结果模糊矩阵 R和模糊集A两方面来综合考虑，这便是建立一个模糊综合评估集B。 根据模糊数学原理，反映上述模糊关系的模糊综合评估集B（ 特大、重大、较大、一般）应等于 B=AR （2）由式2可列出模糊关系矩阵运算式编辑ppt4 系统安全评估 进行模糊运算：上述结果表明，该系统出现特大事故的危险性是 5%,出现重大事故的危编辑ppt4 系统安全评估险性是 9%，出现较大事故的危险性是18%，出现一般事故的可能性为78%。安全决策安全决策 首先，建立案例层次模型。我们为了防止事故发生一般采