第六章城市轨道交通安全系统分析.ppt

1、第六章城市轨道交通安全系统分析,了解运输安全系统分析的一些基本概念 了解安全检查表分析的方法 掌握事件树分析的方法 掌握事故树分析的有关基础知识 掌握利用事故树分析方法，进行定性分析和定量分析,一、相关概念 安全系统分析是安全系统工程的重要组成部分 安全系统工程是系统工程在安全领域中的具体运用,系统 由若干组成部分结合成 具有特定功能 有机整体 更大系统的组成部分 特性 集合性 相关性 目的性 环境适应性,工程,利用和改造客观世界 为人类服务的实践 从经济和社会的发展看，可分为： 造物工程 土木工程 电子工程 机械工程 水利工程 办事工程 希望工程 运输工程 安全工程,系统工程,运筹学、系统论

2、、控制论、信息论、计算技术和现代管理科学等相互渗透 大规模复杂系统为研究对象 应用学科 打破学科界限 摆脱传统方法的束缚 以实现系统整体优化为目的 为综合运用现代科技成就提供最有效的方法和思路 为解决庞大复杂的系统性问题开辟新途径,系统工程特点,研究方法的整体性 把研究对象看作一个整体 把研究过程看作一个整体 按系统工程的三维结构 时间维(工作阶段) 逻辑维(思维步骤) 知识维 整体配合研究解决问题,系统工程特点,应用学科的综合性 综合运用 多学科理论 管理工程技术 揭示并协调各要素之间以及与外部环境之间的关系 提供 决策 计划 方案 方法 实现系统整体功能最优化,系统工程特点,组织管理科学化

3、 运用 数学方法 计算机技术 定量(或定量与定性相结合）分析、评价 系统构成 系统状态 达到目标 最优设计 最优控制 最优管理,安全系统工程,系统工程在安全领域的实际应用 综合性组织管理工程技术 安全科学的重要分支 包括安全系统分析、安全系统评价和安全系统管理 以系统工程的理论和方法为指导 运用运筹学、控制论、信息论、概率论与数理统计及电子计算技术 科学分析、评价系统安全状况 预测并控制隐患和事故 提供决策依据 实现系统安全优化管理 预防或减少事故,运营安全系统工程,对运营安全全过程 计划 实施 监控 进行 组织管理 过程控制 综合性技术 包括 运营安全系统分析 运营安全系统评价 运营安全系统

4、管理,运营安全系统分析,在运营安全系统工程中占有十分重要的地位 从事故的预防和预测角度出发 定性或定量分析 运输事故发生原因 运输事故发生概率 各种隐患表现 识别系统的安全性和危险性 目的 找出引发事故的因素及其不同的组织形式 把握安全薄弱环节 寻求预防事故的最佳途径 为评价和管理提供依据,运营安全系统评价,在分析的基础上 从运营事故指标和隐患指标方面 比较和评价 整体安全性 薄弱环节 主要矛盾和矛盾的主要方面 目的 确定技术路线和投资方向 拟定安全工作对策 督促下属单位强化安全管理，落实安全措施,运营安全系统管理,经过分析和评价 了解掌握薄弱环节 实施 全员 全要素 全过程 系统管理,运营安

5、全系统管理,包括 安全总体管理 安全重点管理 安全事后管理 与传统安全管理相比 构建安全规范的管理体系 更具预见性和科学性 防范措施的效果更为显著,二、运营安全系统分析方法,二、常用运营安全系统分析方法 安全检查表法 排列图法 因果分析图法（鱼骨树模型） 事件树分析法 事故树分析法 预先危险性分析,三、安全分析方法的特点及适用范围,各种安全分析方法都是根据危险性的分析、预测以及特定的评价需要而研究开发的，因此，他们都有各自的特点和一定的适用范围。 排列图全称又称为主次因素排列图，可用于确定系统安全的关键因素，以便明确主攻方向和工作重点所在 因果分析图。将引发事故的重要因素分层（枝）加以分析，分

6、层（枝）的多少取决于安全分析的广度和深度要求，分析结果可供编制安全检查表和事故树用。此方法简单、用途广泛，但难以揭示各因素之间的组合关系。 安全检查表。按照一定方式（检查表）检查设计、系统和工艺过程，查出危险性所在。此方法简单、用途广泛，没有任何限制。,三、安全分析方法的特点及适用范围,预先危险性分析。确定系统的危险性，尽量防止采用不安全的技术路线，使用危险性的物质、工艺和设备。其特点是把分析工作做在行动之前，避免由于考虑不周而造成损失，当然在系统运转周期的其他阶段，如检修后开车、制定操作规程、技术改造之后、使用新工艺等情况，都可以采用这种方法。 事故树分析。由不希望事件（顶事件）开始，找出引

7、起顶事件的各种失效的事件及其组合。最适用于找出各种失效事件之间的关系，即寻找系统失效的可能方式。本法可包含人、环境和部件之间相互作业等因素，加上简明、形象化的特点，已成为安全系统工程的主要分析方法。 事件树分析。由初始（希望或不希望）的事件出发，按照逻辑推理推论其发展过程及结果，即由此引起的不同事件链。本法广泛用于各种系统，能够分析出各种事件发展的可能结果，是一种动态的宏观分析方法。,四、交通安全分析方法的选择,在进行交通安全分析方法选择时应根据实际情况，并考虑如下几个问题： 分析的目的 交通安全分析方法的选择应该能够满足对分析的要求。交通安全分析的最终目的是辨识危险源，而在实际工作中要达到一

8、些具体目的，例如： a 对系统中所有危险源，查明并列出清单。 b 掌握危险源可能导致的事故，列出潜在事故隐患清单。 c 列出降低危险性的措施和需要深入研究部位的清单。 d 将所有危险源按危险大小排序。 e 为定量的危险性评价提供数据。 由于每种方法都有其自身的特点和局限性，并非处处通用。使用中有时要综合应用多种方法，以取长补短或相互比较，验证分析结果的正确性。,四、交通安全分析方法的选择,资料的影响 关于资料收集的多少、详细程度、内容的新旧等，都会对选择系统安全分析方法有着至关重要的影响。 一般来说，资料的获取与被分析的系统所处的阶段有直接关系。例如，在方案设计阶段，采用危险性和可操作性研究或

9、故障类型和影响分析的方法就难以获取详细的资料。随着系统的发展，可获得的资料越来越多、越详细。为了能够正确分析，应该收集最新的、高质量的资料。,四、交通安全分析方法的选择,系统的特点 要针对被分析系统的特点选择交通安全分析方法。 对于复杂和规模大的系统，由于需要的工作量和时间较多，应先用较简捷的方法进行筛选，然后根据分析的详细程度选择相应的分析方法。 对于不同类型的操作过程，若事故的发生是由单一故障（或失误）引起的，则可以选择危险性与可操作性研究；若事故的发生是由许多危险因素共同引起的，则可以选择事件树分析、事故树分析等方法。,四、交通安全分析方法的选择,系统的危险性 当系统的危险性较高时，通常

10、采用系统、严格、预测性的方法，如故障类型和影响分析、事件树分析、事故树分析等方法。当危险性较低时，一般采用经验的、不太详细的分析方法，如安全检查表法等。 在使用城市轨道交通安全分析方法时应注意： 使用现有分析方法不能生搬硬套，必要时应进行改造或简化； 不能局限于已有分析方法的应用，而应从系统原理出发，开发新的交通安全分析方法。,五、安全分析方法分析步骤,1、安全检查表 按照一定方式（检查表）检查设计、系统和工艺过程，查出危险性所在。方法简单，用途广泛，没有任何限制。 安全检查表法 剖析检查对象 界定检查范围 拟定检查项目表格 获得检查结果,安全检查表的含义,是安全系统分析中一种常用分析方法。其

11、基本任务是发现和查明系统的各种危险和隐患，监督各项安全法规、制度、标准的实施，制止违章行为，预防事故，消除危险，保障安全。 事先拟好的问题清单 根据系统工程分解和综合的原理 剖析检查对象， 把大系统分割成若干子系统 确定检查项目 查出不安全因素 以正面提问的方式 将检查项目按顺序编制成表 以便进行检查和避免漏检查,安全检查表的基本格式,不是流水帐和问题罗列 通过分析、筛选、简化 发现、查找问题的工具,安全检查表的项目要求,系统、全面、完善 列出所有可能导致事故的因素或状态 检查的项目越全面 检查的地方越彻底 漏掉的不安全隐患越少 系统的安全性越高,安全检查表采用的方式,采用正面提问的方式 发问

12、明确 回答清楚 “是”：符合要求 “否”：还存在问题，有待进一步改进 提问后面可设整改措施栏 需注明检查时间、检查者、负责人 以便分清责任,安全检查表的检查依据,规章制度 规范标准 简要列出名称和所在章节 附于每项提问后面 以便查对,安全检查表的种类,类型繁多 分类方式不一 大数按用途分类,安全检查表的种类,运输设备、机械装置、设施定期安全检查表 部门复杂 设备繁多 制定相应的安全检查表 日常巡回检查或定期检查使用,安全检查表的种类,运营生产安全检查表 对行车制定相应的安全检查表 不定期检查 发现问题 采取措施 预防事故,安全检查表的种类,消防用安全检查表 重要地点必须建立严格的防火制度 设立

13、必要的消防器材 制订切实可行的具体措施 经常或定期检查 发现问题，及时解决,安全检查表的种类,专业性安全检查表 专业机构或职能部门编制和使用 用于定期或季节性检查 如对 电气设备 锅炉及压力容器 特殊装置与设施 进行专业性检查,安全检查表的种类,设计审查用安全检查表 设计时消除不安全因素 可取得事半功倍的效果 为设计人员提供 列出应该遵循的有关规程、标准 扩大设计者的知识面 采纳标准中的数据要求 避免与安全人员发生争议 设计人员参照安全检查表设计 比完成后修改省事,安全检查表的优点,编制和讨论时间充足 系统化、完整化 不漏掉关键因素 克服目的性不明确、走过场 提高检查质量 方式科学 印象深刻

14、有问有答，知道如何做是正确的 起到安全教育的作用,安全检查表的优点,和生产责任制相结合 不同检查对象有不同的检查表 易于分清责任 注明改进要求 隔一段时间检查改进 简明易懂，容易掌握 适合我国现阶段使用 为使用更先进的安全系统工程方法打下基础,安全检查表的优点,评价准确 根据规章制度、规程、标准 执行、遵守的情况 得出准确的评价 发现违章违纪的 立即纠正 采取措施,安全检查表的编制方法,经验法 熟悉被检查对象的人员 具有实践经验的人员 三结合小组 工人 工程技术人员 管理人员 依据人、物、环境情况 根据实践经验和统计数据 按照规程、规章制度 编制安全检查表,安全检查表的编制方法,分析法 根据事

15、故树的分析、评价结果编制 通过事故树进行定性分析 求出最小割集 按基本事件的多少 找出薄弱环节 以薄弱环节为检查重点 编制安全检查表,安全检查表的编制方法,分析法 根据事故树的分析、评价结果编制 通过 结构重要度分析 概率重要度分析 临界重要度分析 按基本事件的 结构重要度系数 概率重要度系数 临界重要度系数 编制安全检查表,安全检查表的编制方法比较,经验法 检查项目冗长、繁杂 工作效率低 分析法 精练、完善 检查项目不多 都是关键环节 是发展的方向,安全检查表的编制步骤,确定检查对象 组织检查人员 熟悉系统 调查不安全因素 搜集规范、标准、制度 明确安全要求 确定编制方法 编制安全检查表 修

16、改、补充、完善,编制安全检查表应注意的问题,项目简明扼要、突出重点、抓住要害 不宜通用 各级检查项目各有侧重 详细检查危险部位，确保发现一切隐患 落实实施人员 发现问题及时处理或向上反映,2、排列图法 排列图全称又称为主次因素排列图，可用于确定系统安全的关键因素，以便明确主攻方向和工作重点所在 相对频率= 累计相对频率=,按影响因素分为三类： 即把包括在累计频率080范围的因素称为A类因素，即为主要因素； 属于累计频率8090范围内的因素称为B类因素，即为次主要因素； 其余在累计频率90100范围内的因素称为C类因素，是次要因素（一般因素）。 通常A类因素应为12个，最多不超过3个。,例,调车

17、事故原因统计表,主要因素：撞车，抢扳道岔，漏撤鞋、顶帽,撞车 63,抢扳道岔 27,漏撤鞋、顶帽 13,编站修、甩禁溜 9,错办信号 9,错摘钩、漏钩 7,拉断风管、溜走 5,其他 4,件数,频率100%,46%,65.7%,75.2%,81.8%,88.4%,93.5%,97.1%,100%,调车事故发生原因排列图,次主要因素：编站修、甩禁溜，错办信号,次要因素：错摘钩、漏钩，拉断风管、溜走，其他,练习：,主要因素：三跳，密路 次主要因素：破洞，经缩 次要因素：其他原因,排列图作图步骤 第一步：搜集数据 第二步：按事故至因统计事故数 第三步：绘制排列图 作排列图应注意的事项 主要项目一般为一

18、至二个，最多不超过三个，如果主要项目较多时应考虑重新分类。 当统计的项目较多时，可以把出现频数少的项目合并成“其它”一项，排在最后。 排列图要画完整。常见的遗漏问题有：直方上频数未标出来；总数N未标出；折线上各点的累计频率未标出；图名称未标出以及主要因素未标出等。,3、因果分析图法 又称为鱼骨树模型 多种复杂因素导致事故 将引发事故的重要因素分层(枝)加以分析 将原因和结果的关系用箭头表示 分层(枝)的多少，取决于分析的深度和广度要求 结果可供编制安全检查表和事故树用,鱼骨图的定义: 1953年，日本管理大师石川馨先生所提出的一种把握结果（特性）与原因（影响特性的要因）的极方便而有效的方法，故

19、名“石川图”。 因其形状很像鱼骨，是一种发现问题“根本原因”的方法，是一种透过现象看本质的分析方法，也既称为“鱼骨图”或者“鱼刺图”。,鱼骨图的用法: 鱼骨图是一个非定量的工具，可以帮助我们找出引起问题潜在的根本原因。 问题为什么会发生？聚焦于问题的原因，而不是问题的症状。 能够集中于问题的实质内容，而不是问题的历史或不同的个人观点。 以团队努力，聚集并攻克复杂难题。 辨识导致问题或情况的所有原因，并从中找到根本原因。 分析导致问题的各原因之间相互的关系。 采取补救措施，正确行动。,鱼骨图的三种类型,各要素与特性值间不存在原因关系，而是结构构成团系。,鱼头在右，特性值通常以“为什么”来写。,整

20、理问题型,原因型,对策型,鱼头在左，特性值通常以“如何提高/改善”来写。,鱼骨图的基本结构:,鱼骨图分析法的步骤: 事故结果和主骨。 事故结果写在右端，用四方框圈起来。 主骨用粗线画，加箭头标志。,事故结果,主 骨,大骨和要因。 大骨上分类书写36个要因，用四方框圈起来，一般从人、机器、设备、环境、方法要因考虑。,要点：绘图时，应保证大骨与主骨成60度夹角，中骨与主骨平行。,中骨、小骨、孙骨。 中骨事实。 小骨要围绕为什么会那样？来写。 孙骨要更进一步来追查为什么会那样？来写。,孙骨,曾孙骨,中骨,大骨,小骨,无减速设备,警冲标内防曲线,设备,技术水平低,责任心不强,安全思想不牢,劳动纪律差上

21、岗晚,人员,抢扳道,挂车顶冒,调速不当,准备不充分,方法,股道停留车多,照明不足,环境,拉风设备故障,手闸钩链断,车辆,撞车事故,4、预先危险性分析 也称初始危险分析，指的是在一个系统或子系统（包括设计、施工、生产）运转活动之前，对系统存在的危险类别、出现条件及可能造成的结果，作宏观的概略的分析。,预先危险性分析目的 识别危险，确定安全性关键部位； 评价各种危险的程度； 确定安全性设计准则，提出消除或控制危险的措施。 总之，其目的是通过预先对系统存在的危险性分析、评价、分级，而后根据其危险性的大小，在设计、施工或生产中采取恰当的控制措施，避免事故的发生。,预先危险分析还可提供下述信息： 为制（

22、修）定安全工作计划提供信息； 确定安全性工作安排的优先顺序； 确定进行安全性试验的范围； 确定进一步分析的范围，特别是为故障树分析确定不希望发生的事件； 编写初始危险分析报告，作为分析结果的书面记录； 确定系统或设备安全要求，编制系统或设备的性能及设计说明书。,预先危险分析内容 在进行危险性预先分析时应对偶然事件、不可避免事件、不可知事件等进行剖析，并通过分析和评价，控制事故的发生。分析的内容包括： 特别危险的路段、设备、零部件。并分析其发生事故的可能性条件 分析系统各子系统、各元件的交接面及其相互关系与影响。 分析货物（特别是有毒、有害物质）的性能及储运 分析操作过程及有关参数 人、机关系（

23、操作、维修等） 对运输安全有影响的环境因素，如大雾、大风、降雪、洪水、高低温、振动、线路景观等。 其他有关安全装备、如安全防护系统、冗余系统及设备、灭火系统、安全监控系统和个人防护设备等,预先危险分析步骤 对所要分析的系统的生产目的、工艺过程以及操作条件和周围环境作较充分的调查了解。 系统功能分解。一个系统往往由若干个功能不同的子系统组成 调查、了解和收集过去的经验以及同类生产中发生过的事故，查明分析对象可能出现的，造成系统损害，尤其是人员伤害的危险性。（按系统和子系统一步步找） 调查、确认危险源 所谓危险源是指系统中存在的可能导致事故发生的危险根源。危险源的确认可用安全检查表法、经验判断或技

24、术判断。 识别危险转化条件 研究危险因素转变为事故状态的触发条件，即哪些条件存在可以使危险因素转化为事故。,进行危险性分级 即把预计到的潜在事故划分为危险等级，划分的目的是为了分清轻重缓急，即等级高的作为重点控制的对象。 通常分为4个等级 级：安全的（可忽视的）不会造成人员伤亡和系统的损坏（物质损失）； 级：临界（极限）处于事故的边缘状态，暂时还不会造成人员伤亡和系统的损失或降低系统性能，应予以排除和控制。 ：危险的会造成人员伤亡或系统损坏的，要立即采取措施。 ：灾难性的（破坏）造成人员重大伤亡及系统严重损坏的灾难性事故。,制定预防危险措施 找出消除或控制危险的可能方法，在危险不能控制的情况下

25、，分析最好的预防损失方法，如隔离、个体防护、救护等 指定需要和负责改进措施的部门、人员和完成日期。,确定系统,调查收集资料,系统功能分解,分析识别危险性,确定危险等级,制定措施,措施实施,预先危险分析步骤表,预先危险分析表格简要形式：,5.事件树分析 起源于决策树分析 按事故发展的时间顺序 由初始事件推论后果 成功或失败 正常或故障 安全或危险 辨识危险源 方法 所分析的情况用树枝状图表示，故叫事件树,事件树分析的功能,事前预测事故及不安全因素，估计事故的可能后果，寻求最经济的预防手段和方法 事后方便明确地分析事故原因 分析资料既可作为直观的安全教育资料，也有助于推测类似事故的预防对策 事故预

26、测更为有效 促进安全管理重大问题决策,事件树的编制,编制时，需要 确定初始事件 判定安全功能 绘制事件树,事件树的编制,确定初始事件 初始事件 事故未发生时 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、人的误动作 确定方法 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 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,事件树的编制,判定安全功能 对初始事件自动采取控制措施的系统，如自动停车系统等 提醒初始事件发生的报警系统 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 局限或屏蔽措施,事件树的编制,绘制事

27、件树 从初始事件开始 按事件发展过程自左向右绘制 用树枝代表事件发展途径 发挥功能的状态画在上面的分枝 不发挥功能的状态画在下面的分枝 直到到达系统故障或事故 树枝上写出事件状态 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,事件树的编制,事件树的基本形式,事故是一系列事件发展的结果 成功(或安全)的事件用字母表示 失败(或故障)的事件用字母加横杠表示，读作“非A”、“非B”,危险源（危害事件）,隐患客观存在,系统有控制功能,后续事件对立状态,成功,失败,安全（链）,事故（链）,事件树示意图,事件树的基本形式举例,将某闭塞分区轨道电路经常故障，造成防护该区段的通过信号机显示红

28、灯确定为初因事件。 找出可能相继发生的后续事件，并进一步确定这些事件发生的先后顺序。某闭塞分区轨道电路经常故障，造成防护该区段的通过信号机显示红灯事件发生后，可能的后续事件是 （1）该闭塞分区有车 （2）该通过信号机前方有后续列车并且司机知道该信号机故障 （3）司机误判该闭塞分区无车并且违章操作列车运行速度超过规定的20 kmh。 按后续事件发生或不发生(二态)分析各种可能的后果、找出后果事件,Y,Y,Y,Y,N,N,N,可能追尾,影响效率,影响效率,影响效率,Y,事件树的简化例,事件树定性分析,在绘制过程中就已进行 找出事故连锁 事故连锁:最终导致事故的途径 导致事故的途径很多，即有许多事故

29、连锁 事故连锁越多，系统越危险 事故连锁中事件树越少，系统越危险,事件树定性分析,找出事故预防途径 安全途径指导采取措施预防事故 成功连锁:发挥安全功能的事件 防止事故的途径很多，即有多个成功连锁 成功连锁越多，系统越安全 成功连锁中事件数越少，系统越安全,事件树定量分析,事件树定量分析 根据事件发生概率 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 事件之间相互统计独立，比较简单 事件之间相互统计不独立时，非常复杂,事件树定量分析,各发展途径的概率 等于自初始事件开始各事件发生概率的乘积 例：,事件树定量分析,事故发生概率 等于导致事故

30、的各发展途径的概率和 例： P=P(S2)+P(S3)+P(S5) 定量分析以事件概率数据为计算依据 事件过程状态多种多样 一般都因缺少概率数据而不能实现定量分析,事故预防,事件树分析提供有力依据 设计预防方案 制定预防措施 事故是一系列危害和危险的发展结果 如中断发展过程就可以避免事故 在事故发展过程的各阶段，应采取各种可能措施 控制事件的可能性状态 减少危害状态出现概率 增大安全状态出现概率 措施最好在事件发展前期过程实现 无法控制时，在事件发展后期过程采取控制措施,事件树分析的程序,(1)确定系统及其构成要素，也就是明确所要分析的对象和范围，找出系统的组成要素，以便展开分析。 (2)分析

31、各要素的因果关系及成功与失败的两种状态。 (3)从系统的起始状态或诱因事件开始，按照系统构成要素的排列顺序，从左至右逐步编制与展开事件树。 (4)根据需要，可算出各结点的成功与失败的概率值，进行定量计算，求出因失败造成事故的发生概率。,事件树分析应用实例,火车上有易燃品引起火灾的事件树,事件树分析应用实例,机动车突然熄火停在道口钢轨上,发动机及时启动,未迅速驶离道口,来火车,乘务员发现机动车,紧急制动无效,紧急制动有效,迅速驶离道口,乘务员未现,司机下车,人力拖不动,采取报警措施,束手无策,没来火车,司机留在车上,及时重新启动驶离道口,拖延时间,来火车,发现机动车,制动成功,制动失败,未发现,

32、S1安全,S11安全,S3安全,S4事故,S5事故,S7安全,S8危险,S9安全,S10危险,S2安全,S12事故,S13事故,S6安全,人力拖出道口,发动机启动不了,没来火车,火车与机动车辆在道口相撞事件树,事件树分析应用实例（练习）,露天矿断钩跑车事故的事件树分析 某露天矿铁路运输过程中，一列上坡行驶的列车的尾车联结器钩舌断裂，造成尾车沿坡道下滑。由于调车员没有及时采取制止车辆下滑措施，车速不断增加。当尾车滑行到135站时，该站运转员错误地将车放入上线。尾车进入上线后继续滑行，经过117站时该站运转员束手无策。结果，尾车与前方的检修车、移道机相撞，造成多人伤亡的事故。 选择断钩跑车为初始事

33、件，针对该初始事件有3种安全功能： (1)调车员采取制动措施； (2)135站运转员将尾车放入安全线； (3)117站运转员将尾车放入安全线。 由初始事件开始发展绘制事件树,提 升 矿 车 事 件 树（练习）,连接装置断裂,钢丝绳正常,提升矿车,阻车叉失效,人员正常启动捞车器,捞车器有效,连接装置正常,阻车叉有效,捞车器失效,人员启动捞车器失误,钢丝绳断裂,阻车叉有效,阻车叉失效,人员正常启动捞车器,人员启动捞车器失误,捞车器有效,捞车器失效,正常工作,事故中止,事故中止,跑车事故,跑车事故,跑车事故,跑车事故,事故中止,事故中止,求：跑车事故发生的概率？,事件树分析应用实例,露天矿断钩跑车事

34、故的事件树分析 某露天矿铁路运输过程中，一列上坡行驶的列车的尾车联结器钩舌断裂，造成尾车沿坡道下滑。由于调车员没有及时采取制止车辆下滑措施，车速不断增加。当尾车滑行到135站时，该站运转员错误地将车放入上线。尾车进入上线后继续滑行，经过117站时该站运转员束手无策。结果，尾车与前方的检修车、移道机相撞，造成多人伤亡的事故。 选择断钩跑车为初始事件，针对该初始事件有3种安全功能： (1)调车员采取制动措施； (2)135站运转员将尾车放入安全线； (3)117站运转员将尾车放入安全线。 由初始事件开始发展事件树，,由上可知，系统状态为“跑车事故”的有、，它们的概率分别为： P4 = P(A) P

35、(B) P(C) P(D) P(E) = (110-4) 10-6 10-3 (110-2) 10-3 = 9.89901 10-13 P5 = P(A) P(B) P(C) P(D) = (1 10-4) 10-6 10-3 10-2 = 9.999 10-12 P8 =P(A) P(C) P(D) P(E) =10-410-3 (110-2) 10-3 = 9.9 10-11 P9 = P(A) P(C) P(D) = 10-410-3 10-2 = 10-9 由上得，跑车事故发生的概率为 P跑车= P4 +P5 + P8 + P9 1.10998801 10-9,事故树分析法的产生与发展

36、,6.事故树分析 安全系统工程的重要分析方法之一 辨识和评价各种系统的危险性 分析出事故的直接原因 揭示出事故的潜在原因 因果关系直观、明了 思路清晰，逻辑性强 既可定性分析 又可定量分析,事故树分析法的产生与发展,60年代初期 新产品造成大量使用事故 用户要求经济赔偿 迫使企业寻找科学方法确保安全 首先由美国贝尔电话研究所于1961年提出 1974年 美国原子能委员会运用FTA对核电站事故进行风险评价，发表了著名的拉姆逊报告 该报告对事故树分析作了大规模有效的应用 受到广泛重视，迅速在许多国家和企业应用和推广,事故树的基本概念,图 由若干个点及连接这些点的连线组成的图形 点称为节点 线称为边

37、或弧 节点、边 节点表示某一个体事物 边表示事物之间的特定关系 点表示电话机，边表示电话线 点表示各个生产任务，边表示完成任务所需的时间,事故树的基本概念,连通图 一个图中，任何两点之间至少有一条边 回路 若图中某一点、边顺序衔接，序列中始点和终点重合 事故树 事故为顶上事件 原因事件为结点 逻辑符号和输入、输出线连接结点形成的树状模型 无回路的连通图,事件符号,矩形符号 表示顶上事件或中间事件 将事件扼要记入矩形框内 注意 事件清楚明了 选择具体事故 如“调车正面冲撞”、“脱线”、“挤道岔”、“列车冒进信号”、“车辆燃轴”、“车辆制动梁脱落”、“建筑工人从脚手架上坠落死亡”等具体事故,事件符

38、号,圆形符号 表示基本(原因)事件 人的差错 设备、机械故障 环境因素 将事故原因扼要记入圆形符号内 注意 表示最基本的事件 不能再继续往下分析 例如，司机本身问题影响行车安全的“酒后开车”、“打瞌睡”；调车人员从车上摔下来的“安全带损坏”或“忘带安全带”等原因,事件符号,屋形符号 表示正常事件 将事件扼要记入屋形符号内 如“机车或车辆经过道岔”、“因走动取下安全带” 菱形符号 表示省略事件 事前不能分析的事件 没有再分析下去的必要的事件 将事件扼要记入菱形符号内,逻辑门符号,连接各个事件，并表示逻辑关系的符号 与门符号 表现为逻辑与的关系 若干输入事件同时发生 输出事件才会发生 例：“挤道岔

39、”事故 “道岔位置不对” “司机未发现” “机车或车辆经过道岔” 用“与门”连接,逻辑门符号,或门符号 表现为逻辑或的关系 若干输入事件中任何一个发生 输出事件就会发生 例：“列车冒进信号”事故 “司机没有采取停车措施” “采取了停车措施但停车不及时” 用“或门” 连接,逻辑门符号,非门符号 表示输出事件是输入事件的对立事件,转移符号,事故树规模很大 将某些部分画在别的纸上 用转出和转入符号 标出向何处转出和从何处转入 转出符号 表示向其他部分转出 内记向何处转出的标记 转入符号 表示从其他部分转入 内记从何处转入的标记,事故树的分析程序,熟悉系统 确实了解系统情况 工作程序 重要参数 作业情

40、况 必要时画出工艺流程图和布置图 调查事故 在事故实例、事故统计基础上 尽量广泛地调查所能预想到的事故 已发生的事故 可能发生的事故,事故树的分析程序,确定顶上事件 顶上事件，就是我们所要分析的对象事件 分析事故损失和频率，找出 后果严重的事故 容易发生的事故 确定目标 根据事故记录和资料 进行统计分析 求出事故发生的概率(或频率) 根据事故的严重程度 确定控制事故发生概率的目标值,事故树的分析程序,调查原因事件 调查所有原因事件和各种因素 设备故障 机械故障 操作者的失误 管理和指挥错误 环境因素 查清原因和影响,事故树的分析程序,画出事故树 根据上述资料 从顶上事件起进行演绎分析 一级一级

41、地找出所有直接原因事件 直到所要分析的深度 按照其逻辑关系，画出事故树,事故树的分析程序,定性分析 根据事故树结构进行化简 求出最小割集和最小径集 确定各基本事件的结构重要度排序 定量分析 根据各基本事件发生的概率 计算顶上事件发生的概率 进行概率重要度和临界重要度分析,事故树的分析程序,提出安全改进方案(分析结果评价) 事故概率超过预定目标值 研究降低概率的所有可能途径 从最小割集着手，选出最佳方案 利用最小径集，找出根除事故的可能性，选出最佳方案 对原因事件按临界重要度系数大小进行排队，或编出安全检查表，以加强控制,事故树的编制方法,演绎法 确定顶事件 找出中间事件 直接导致顶事件发生的各

42、种可能因素 因素的组合 在顶事件与中间事件之间画上逻辑门 再对每个中间事件进行类似分析 逐级向下演绎 直到不能分析的基本事件为止 得到用基本事件符号表示的事故树,事故树的编制过程,确定顶上事件 调查或分析造成顶上事件的各种原因 画事故树 认真审定事故树,事故树编制实例,112,布尔代数的一般知识,1、逻辑值和逻辑变量 逻辑值：“0”和“1”，表示两种相反的状态。 逻辑变量：在某一过程中可取不同数值的量称为变量，只能取“0”和“1”两个值的变量，称为逻辑变量。,11,1,113,2、逻辑运算,逻辑或（逻辑加）“”或“”,逻辑表达式为：Z=A+B（AB）,000 011 101 111,A+1=1

43、 A+0=A,如果有n个逻辑变量，则,114,逻辑与（逻辑乘）“”或“”,逻辑表达式为：Z=AB（AB）,000 010 100 111,A0=0 A1=A,如果有n个逻辑变量，则,115,逻辑非,逻辑表达式为：,有两条运算法则,116,逻辑代数运算的基本性质,逻辑或 交换率：A+B=B+A 结合率：A+(B+C)=(A+B)+C 同一率：A0A 01率： A11 等幂率： A+A=A,117,逻辑代数运算的基本性质,逻辑加 交换率：AB=BA 结合率：A (BC)=(AB) C 同一率：A1A 01率： A00 等幂率： AA=A,118,逻辑代数运算的基本性质,逻辑或和逻辑与还有如下性质

44、乘对加的分配率：A (B+C) =AB+AC 加对乘的分配率：A +BC =(A+B )(A+C ) 逻辑非有如下基本性质：,双重否定率,119,逻辑代数的两个基本定理,吸收率： A AB = A A (AB) = A 摩根定律,120,121,122,化简事故树,124,125,二、最小割集和最小径集 1割集和最小割集 在事故树中，如果所有的基本事件都发生则顶上事件必然发生。 在很多情况下并非如此，往往是只要某个或几个基本事件发生顶上事件就能发生。 凡是能导致顶上事件发生的基本事件的集合就叫割集。 割集就是系统发生故障的模式。,126,在一棵事故树中，割集数目可能有很多，而在内容上可能有相互

45、包含和重复的情况，甚至有多余的事件出现，必须把他们除去，除去这些事件的割集叫最小割集。也就是说，凡能导致顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合称为最小割集。 在最小割集里，任意去掉一个基本事件就不成其为割集。 在事故树中，有一个最小割集，顶上事件发生的可能性就有一种。事故树中最小割集越多，顶上事件发生的可能性就越多，系统就越危险。,127,2、集合 集合：就是满足某种条件或具有某种属性的事物的全体。 集合的每一个成员称为这个集合的元素。 一个割集所包含的几个基本事件就组成一个集合，这个集合中每个基本事件就是它的元素。一个割集含有X1、X2两个基本事件，则记为X1，X2。,128,所谓并集就是把

46、两个集合A和B的元素合并在一起。如果合并的元素构成的集合叫S，那么S=A+B。事故树中或门的输出事件就是所有输入事件的并集。 若两个集合A与B有公共元素，则公共元素构成的集合P称为A与B的交集，记为P=AB。事故树中，与门的输出事件就是输入事件的交集。,129,3、最小割集的求法 最小割集的求法有很多，主要布尔代数法和行列式法。 1最小割集求法 布尔代数化简法。 对比较简单的事故树可用此法求取。,130,布尔代数法求最小割集的步骤是： 首先列出事故树的布尔表达式，即从事故树的第一层输入事件开始，“或门”的输入事件用逻辑“加”表示，“与门”的输入事件用逻辑“积”表示。再用第二层输入事件代替第一层

47、，第三层输入事件代替第二层，直至事故树全体基本事件都代完为止。布尔表达式整理后得到若干个交集，每一个交集就是一个割集，然后再利用布尔代数运算定律化简，就可以求出最小割集。,131,132,举例： 图,T=G1G2=(G3+X1)(G4+X4) =(X3X5+X1)(G5X3+X4) =(X3X5+X1)(X2+X5)X3+X4 =(X3X5+X1)(X2X3+X5X3+X4) =X3X5X2X3+X1X2X3+X3X5X5X3+ X1X5X3+X3X5X4+X1X4 =X2X3X5+X1X2X3+X3X5 +X1X5X3+X3X5X4+X1X4 =X3X5+X1X2X3+X1X4,133,举例

48、,135,行列法 行列法是1972年由富赛尔提出的，所以又称富赛尔法。这种方法的原理是：与门使割集的大小增加，或门使割集的数量增加。 从顶上事件开始，按逻辑门顺序用下面的输入事件代替上面的输出事件，逐层代替，直到所有基本事件代完为止。 在代替过程中，“或门”连接的输入事件纵向列出，“与门”连接的输入事件横向列出。这样会得到若干基本事件的交集，再用布尔代数化简，就得到最小割集。,136,137,138,4径集与最小径集 在事故树中，当所有的基本事件都不发生时，顶上事件肯定不会发生。 然而顶上事件不发生常常并不要求所有基本事件都不发生，而只要某些基本事件不发生顶上事件就不会发生。 这些不导致顶上事

49、件发生的基本事件的集合称为径集。 径集是表示系统不发生故障而正常运行的模式。,139,同样在径集中也存在相互包含和重复事件的情况，去掉这些事件的径集叫最小径集。也就是说凡不能导致顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合称为最小径集。 在最小径集里，任意去掉一个基本事件就不成其为径集。 事故树有一个最小径集，顶上事件不发生的可能性就有一种。最小径集越多，顶上事件不发生的途径就越多，系统也就越安全。,140,141,5最小径集求法。 最小径集的求法是利用最小径集与最小割集的对偶性，首先画事故树的对偶树，即成功树，求成功树的最小割集，就是原事故树的最小径集。 成功树的画法是将事故树的“与门”全部换成“

50、或门”，“或门”全部换成“与门”，并把全部事件发生变成不发生，就是在所有事件上都加“-”，使之变成原事件补的形式。经过这样变换后得到的树形就是原事故树的成功树。,142,143,144,同理可知，画成功树时事故树的“与门”要变成“或门”，事件也都要变为原事件非的形式。 条件与门、条件或门、限制门的变换方式同上，变换时把条件作为基本事件处理。 用最小径集表示的等效树也有两层逻辑门，与用最小割集表示的等效树比较，所不同的是两层逻辑门符号正好相反。,145,146,化成功树,147,148,149,用最小径集表示的事故树,150,用最小割集化简事故树,152,用最小割集表示的事故树,153,三、基本

51、事件的结构重要度分析 结构重要度分析就是不考虑基本事件发生的概率是多少，仅从事故树结构上分析各基本事件的发生对顶上事件发生的影响程度。 事故树是由众多基本事件构成的，这些基本事件对顶上事件均产生影响，但影响程度是不同的，在制定安全防范措施时必须有个先后次序，轻重缓急，以便使系统达到经济、有效、安全的目的。 结构重要度分析虽然是一种定性分析方法，但在目前缺乏定量分析数据的情况下，这种分析是很重要的。,154,结构重要度分析方法有两种（分析内容）：一种是计算出各基本事件的结构重要度系数，按系数由大到小排列各基本事件的重要顺序；另一种是用最小割集和最小径集近似判断各基本事件的结构重要度的大小，并排列

52、次序。 结构重要度系数的求法。 假设某事故树有几个基本事件，每个基本的状态都有两种： 1 表示基本事件状态发生 X= 0 表示基本事件状态不发生,155,已知顶上事件是基本事件的状态函数，顶上事件的状态用表示， （X）= （X1，X2，X3，Xn）则（X）也有两种状态： 1 表示顶上事件状态发生 （X）= 0 表示顶上事件状态不发生 （X）叫做事故树结构函数,156,在其他基本事件状态都不变的情况下，基本事件Xi的状态从0变到1，顶上事件的状态变化有以下三种情况： （1）（0i，X） =0 （1i，X）=0 则 （1i，X） - （0i，X） =0 不管基本事件是否发生，顶上事件都不发生； （

53、2） （0i，X） =0 （1i，X）=1 则 （1i，X） - （0i，X） =1 顶上事件状态随基本事件状态的变化而变化； （3） （0i，X） =1 （1i，X）=1 则 （1i，X） - （0i，X） =0 不管基本事件是否发生，顶上事件都发生。,157,上述三种情况，只有第二种情况是基本事件Xi不发生，顶上事件就不发生；基本事件Xi发生，顶上事件也发生。这说明Xi基本事件对事故发生起着重要作用，这种情况越多，Xi的重要性就越大。,158,结构函数法 对有n个基本事件构成的事故树，n个基本事件两种状态的组合数为2n个。把其中一个事件Xi作为变化对象（从0变到1），其他基本事件的状态保持

54、不变的对照组共有2n-1个。在这些对照组中属于第二种情况（ （1i，X） - （0i，X） =1 ）所占的比例即是Xi基本事件的结构重要度系数，用I（i） 表示，可以用下式计算：,159,基本事件:X1, X2, X3,160,基本事件割集重要度系数,粗略计算法 设某一事件有k个最小割集，最小割集Er中含有mr个基本事件，则基本事件Xi的割集重要系数可用下式计算,161,例如：,例如：某事故树有三个最小割集：E1=X1, X4 ，E2=X1，X3，E3=X1，X2，X5。,162,直接排序法 用计算基本事件结构重要度系数的方法进行结构重要度分析，其结果较为精确，但很繁琐。特别当事故树比较庞大，

55、基本事件个数比较多时，要排列2n个组合是很困难的，有时即使使用计算机也难以进行。,163,用最小割集或最小径集近似判断各基本事件的结构重要度大小 这种方法虽然精确度比求结构重要度系数法差一些，但操作简便，因此目前应用较多。用最小割集或最小径集近似判断结构重要度大小的方法也有几种，这里只介绍一种方法。就是用四条原则来判断，四条原则是： a.单事件最小割（径）集中基本事件结构重要度最大。 例如：某事故树有三个最小径集：P1=X1，P2=X2，X3，P3=X4，X5，X6。第一个最小径集只含有一个基本事件X1，按此原则X1的结构重要度系数最大。,164,b.仅出现在同一个最小割（径）集中的所有基本事

56、件结构重要度相等。 例如：上例中 P2=X2，X3， I （2）= I （3） c.仅出现在基本事件个数相等的若干个最小割（径）集中的各基本事件结构重要度依次出现次数而定，出现次数少，其结构重要度小；出现次数多，其结构重要度大；出现次数相等，其结构重要度相等。,165,例如：某事故树有三个最小割集 P1=X1，X2，X3， P2=X1，X3，X4， P3=X1，X4，X5。 此事故树有五个基本基本事件，出现在含有三个基本事件的最小割集中。按此原则有： I(1) I(3) = I(4) I(2) = I(5),166,两个基本事件出现在基本事件个数不等的若干个最小割（径）集中，其结构重要度系数依

57、下列情况而定： 若它们在各最小割集中重复出现的次数相等，则在少事件最小割集中出现的基本事件结构重要度大； 例如 P1=X1，X3， P2=X1，X4， P3=X2，X4，X5， P4=X2，X5，X6 则：I(1)I(2),167,若它们在少事件最小割集中出现次数少，在多事件最小割集中出现次数多，以及其他更为复杂的情况，可用下列近似判别式计算： I（i）基本事件Xi结构重要度的近似判断值， I（i）大则I (i)也大； XiKj基本事件Xi属于Kj最小割（径）集； ni基本事件Xi所在最小割（径）集中包含基本事件的个数。,168,例如：某事故树共有五个最小径集： P1=X1，X3， P2=X1

58、，X4， P3=X2，X4，X5，P4=X2，X5，X6 P5=X2，X6，X7根据这个原则： 由此可知：I (1)I (2),169,利用上述四条原则判断基本事件结构重要度大小时，必须从第一至第四条按顺序进行，不能单纯使用近似判别式，否则会得到错误的结构。 用最小割集或最小径集判断基本事件结构重要度顺序其结果应该是一样的。选用哪一种要视具体情况而定。一般来说，最小割集和最小径集哪一种数量少就选那一种，这样包含的基本事件容易比较。,170,举例:定性分析,最小割集为,171,172,在这个例子中，近似判断法与精确计算各基本事件结构重要度系数方法的结果是相同的。 分析结果说明：仅从事故树结构来看，基本事件X1和X3对顶上事件发生影响最大，其次是X4和X5，X2对顶上事件影响最小。据此，在制定系统防灾对策时，首先要控制住X1和X3二个危险因素，其次是X4和X5 ，X2要根据情况而定。 基本事件的结构重要度顺序排出后，也可以作为制定安全检查表、找出日常管理和控制要点的依据。,173,最小割集和最小径集在事故树分析中的作用 A最小割集表示系统的危险性。 由最小割集定义可知，事故树中有一个最小割集顶上事件发生的可能性就有一种，有几个最小