第三章系统安全分析-事件树

1、第二节第二节事件树分析朱传杰朱传杰E-mail：国矿业大学安全工程学院Event Tree Analysis2n 事件树分析法（事件树分析法（ETAETA）是安全系统工程中重要的分）是安全系统工程中重要的分析方法之一。它是建立在概率论和运筹学基础上。析方法之一。它是建立在概率论和运筹学基础上。在运筹学中用于对不确定的问题作决策，又称在运筹学中用于对不确定的问题作决策，又称决策决策树分析法树分析法（Decision Tree AnalysisDecision Tree Analysis）。）。n 事件树分析法是从一个事件树分析法是从一个初始事件初始事件开始，按开始，按顺

2、序分析顺序分析事件向前事件向前发展发展中各个环节中各个环节成功与失败成功与失败的过程和结果。的过程和结果。事件树是一种归纳推理方法3归纳归纳是从个别到一般的推理方法，即从许多个别事实中概括出一般原理。例如，人们在实践中接触瓜、豆这类个别事物，然后在反复实践中，就会逐步认识到种瓜得瓜、种豆得豆的性质，从而积累了大量的经验，经过分析、推理，结果得出一个一般性的认识；一切生物都有遗传现象。这个过程就是一个归纳推理的过程。演绎是从一般到个别的推理方法，即用已知的一般原理考察某一特殊的对象，推演出有关这个对象的结论。例如，一切生物都有遗传现象。从这个原则出发，就可以引伸出：人也是生物，所以子女象父母，也

3、是一种遗传现象。这是由演绎推理而得出的一个结论。 4一、事件树分析的基本原理一、事件树分析的基本原理n事件树分析的理论基础是事件树分析的理论基础是系统工程决策论系统工程决策论。 决策论中的一种决策方法决策论中的一种决策方法决策树分析决策树分析（DTADTA） 事件树分析最初用于事件树分析最初用于可靠性分析可靠性分析，用元件的可靠性，用元件的可靠性表示系统可靠性的系统方法之一。表示系统可靠性的系统方法之一。 按照系统的按照系统的构成状况构成状况，顺序分析各元件可能出现的，顺序分析各元件可能出现的状况，最后形成一个水平放置的状况，最后形成一个水平放置的树形图树形图。5二、二、 事件树分析的作用事件

4、树分析的作用ETAETA是动态的分析过程，因此通过是动态的分析过程，因此通过ETAETA分析可分析可判别判别事故事故发生的可能发生的可能途径途径及其及其危害性危害性。可以快速可以快速推断和找出推断和找出系统的系统的事故事故，并能找出，并能找出避免避免事故事故发生的发生的途径途径，便于改进系统的安全状态。，便于改进系统的安全状态。根据系统中各个要素事件的故障概率，可以概略计算根据系统中各个要素事件的故障概率，可以概略计算出不希望事件的出不希望事件的发生概率发生概率；找出最严重的找出最严重的事故后果事故后果，为事故树分析确定顶上事件，为事故树分析确定顶上事件提供依据；提供依据；对已发生的事故进行对

5、已发生的事故进行原因分析原因分析。6在安全管理上用ETA对重大问题进行决策，具有其他方法所不具备的优势。二、二、 事件树分析的作用事件树分析的作用三、三、 事件树的编制程序事件树的编制程序确定系统及其构成因素确定系统及其构成因素，也就是明确所要分析的对，也就是明确所要分析的对象和范围，找出系统的组成要素（子系统），以便象和范围，找出系统的组成要素（子系统），以便展开分析。展开分析。关键的是要确定初始事件关键的是要确定初始事件：n初始事件是初始事件是事故在未发生时事故在未发生时，其发展过程中的危害事件或，其发展过程中的危害事件或危险事件，如机器故障、设备损坏、能量外逸或失控、人危险事件，如机器故

6、障、设备损坏、能量外逸或失控、人的误动作等。的误动作等。根据系统设计、系统危险性评价、系统运行经验或事故经验根据系统设计、系统危险性评价、系统运行经验或事故经验等确定；等确定； 根据系统重大故障或事故树分析，从其中间事件或初始事件根据系统重大故障或事故树分析，从其中间事件或初始事件中选择中选择82 2、判定安全功能。、判定安全功能。系统中包含许多安全功能，在系统中包含许多安全功能，在初始事件初始事件发生时发生时消除或减轻消除或减轻其其影响影响以以维持系统的安全运行。常见的安全功能列举如下：维持系统的安全运行。常见的安全功能列举如下： 对初始事件自动采取控制措施的系统，如自动停车系统等；对初始事

7、件自动采取控制措施的系统，如自动停车系统等； 提醒操作者初始事件发生了的报警系统；提醒操作者初始事件发生了的报警系统； 根据报警或工作程序要求操作者采取的措施；根据报警或工作程序要求操作者采取的措施； 缓冲装置，如减振、压力泄放系统或排放系统等；缓冲装置，如减振、压力泄放系统或排放系统等； 局限或屏蔽措施等。局限或屏蔽措施等。三、三、 事件树的编制程序事件树的编制程序93 3、绘制事件树、绘制事件树从系统起始状态或诱发事件开始，按照系统构成要素的排列从系统起始状态或诱发事件开始，按照系统构成要素的排列次序，从次序，从左向右左向右逐步编制与逐步编制与展开事件树展开事件树。首先首先考察考察初始事件

8、初始事件一旦发生时最先起作用的安全功能，把可以发挥功能一旦发生时最先起作用的安全功能，把可以发挥功能的状态画在上面的分枝，不能发挥功能的状态画在下面的分枝。的状态画在上面的分枝，不能发挥功能的状态画在下面的分枝。然后然后依次考察依次考察各种安全功能的两种可能状态各种安全功能的两种可能状态，把发挥功能的状态（又称，把发挥功能的状态（又称成功状态）画在上面的分枝，把不能发挥功能的状态（又称失败状态）成功状态）画在上面的分枝，把不能发挥功能的状态（又称失败状态）画在下面的分枝，直到到达系统故障或事故为止。画在下面的分枝，直到到达系统故障或事故为止。三、三、 事件树的编制程序事件树的编制程序104 4

9、、简化事件树、简化事件树在绘制事件树的过程中，可能会遇到一些与初始事件或在绘制事件树的过程中，可能会遇到一些与初始事件或与事故无关的安全功能，或者其功能关系相互矛盾、不与事故无关的安全功能，或者其功能关系相互矛盾、不协调的情况，需用工程知识和系统设计的知识予以辨别，协调的情况，需用工程知识和系统设计的知识予以辨别，然后从树枝中去掉，即构成简化的事件树。然后从树枝中去掉，即构成简化的事件树。简化的原则：简化的原则：失败概率极低失败概率极低的系统不列入事件树中；的系统不列入事件树中；当系统已经失败，从物理效果看，在其后继的当系统已经失败，从物理效果看，在其后继的各系统不可能减缓后果时，或后继系统已

10、由于各系统不可能减缓后果时，或后继系统已由于前置系统的失败而同时失败，则以后的系统就前置系统的失败而同时失败，则以后的系统就不必再分支。不必再分支。三、三、 事件树的编制程序事件树的编制程序11在绘制事件树时，要在每个树枝上写出事件状态，树枝横线上面写明事件过程内容特征，横线下面注明成功或失败的状况说明。 三、三、 事件树的编制程序事件树的编制程序四、四、 事件树的定性分析事件树的定性分析事件树定性分析在绘制事件树的过程中就已进行，绘制事件树必须根据事件的客观条件和事件的特征作出符合科学性的逻辑推理，用与事件有关的技术知识确认事件可能状态，所以在绘制事件树的过程中就已对每一发展过程和事件发展的

11、途径作了可能性的分析。 13四、四、 事件树的定性分析事件树的定性分析1 1、找出事故连锁、找出事故连锁 事件树的各分枝代表初始事件一旦发生其可能的发展途径。其中，最终导致事故的途径即为事故连锁。一般地，导致系统事故的途径有很多，即有许多事故连锁。事故连锁中包含的初始事件和安全功能故障的后续事件之间具有“逻辑与”的关系;显然，事故连锁越多，系统越危险；事故连锁中事件越少，系统越危险。 14四、四、 事件树的定性分析事件树的定性分析2 2、找出预防事故的途径、找出预防事故的途径 事件树中最终达到安全的途径指导我们如何采取措施预防事故。在达到安全的途径中，发挥安全功能的事件构成事件树的成功连锁。如

12、果能保证这些安全功能发挥作用，则可以防止事故。一般地，事件树中包含的成功连锁可能有多个，即可以通过若干途径来防止事故发生。显然，成功连锁越多，系统越安全，成功连锁中事件越少，系统越安全。 由于事件树反映了事件之间的时间顺序，所以应该尽可能地从最先发挥功能的安全功能着手。 15五、事件树分析的定量计算五、事件树分析的定量计算事件树定量分析是指根据每一事件的发生概率，计算各种途径的事故发生概率，比较各个途径概率值的大小，作出事故发生可能性序列，确定最易发生事故的途径。一般地，当各事件之间相互统计独立时，其定量分析比较简单。当事件之间相互统计不独立时（如共同原因故障，顺序运行等），则定量分析变得非常

13、复杂。这里仅讨论前一种情况。16五、事件树分析的定量计算五、事件树分析的定量计算1 1、各发展途径的概率、各发展途径的概率 各发展途径的概率等于自初始事件开始的各事件发生概率的乘积。 2 2、事故发生概率、事故发生概率 事件树定量分析中，事故发生概率等于导致事故的各发展途径的。 定量分析要有事件概率数据作为计算的依据，而且事件过程的状态又是多种多样的，一般都因缺少概率数据而不能实现定量一般都因缺少概率数据而不能实现定量分析分析。 3 3、事故预防、事故预防事件树分析把事故的发生发展过程表述得清楚而有条理，对设计事故预防方案，制定事故预防措施提供了有力的依据。 已知已知PA=0.95(PA=0.

14、05)；PB=0.9(PB=0.1)；PC=0.9(PC=0.1)，则可求出系统的可靠度，则可求出系统的可靠度Ps。Ps为（为（111）状态时的概率，即三事件的积事件概率：）状态时的概率，即三事件的积事件概率： 五、事件树分析的定量计算五、事件树分析的定量计算事件树分析法的应用事件树分析法的应用水泵排水事故分析水泵排水事故分析五、事件树分析的定量计算五、事件树分析的定量计算Ps=PAPBPC=0.950.90.9=0.7695而系统失效概率而系统失效概率,即不可靠度为即不可靠度为:Ps =1-Ps =1-0.7695=0.2305假定水泵供水系统图如下图所示，其可靠度和不可靠度假定水泵供水系统

15、图如下图所示，其可靠度和不可靠度又为多少？又为多少？五、事件树分析的定量计算五、事件树分析的定量计算20如下图所示，系统为一个泵和二个阀门并联的简单系统，试绘出其事件树图并求其成功及失败概率(A、B、C的可靠度分别为0.95、0.9、0.9)。ABC五、事件树分析的定量计算五、事件树分析的定量计算启 动P（A）=0.95P(A)=(1-0.95)10P(B)=0.9P(B)=(1-0.9)10P(C)=(1-0.9)0（101）（100）（0）（11）P（C）=0.90.8550.08550.00950.05五、事件树分析的定量计算五、事件树分析的定量计算解：由题意,画出ET如图: 所以，P(S)=0.855+0.0855=0.9405 P(S)=0.0095+0.05=0.0595 事件树分析举例事件树分析举例五、事件树分析的定量计算五、事件树分析的定量计算事件树分析举例事件树分析举例-原料输送系统事件树原料输送系统事件树五、事件树分析的定量计算五、事件树分析的定量计算24六、事件树分析注意事项六、事件树分析注意事项起始事件通常选择为系统中可能出现的、能导致事故的偏起始事件通常选择为系统中可能出现的、能导致事故的偏差或差错，并保证所选择的起始事件与所有考虑的全部事差或差错，并保证所选择的起始事件与所有考虑的全部事件相比处在时间顺序的最前端。件相比处在时间顺