事故樹分析-結(jié)構(gòu)重要度分析

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1、結(jié)構(gòu)重要度分析,結(jié)構(gòu)重要度分析，是從事故樹結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的重要性程度，是事故樹定性分析的一部分。 結(jié)構(gòu)重要度分析可采用兩種方法，一種是求結(jié)構(gòu)重要系數(shù)，以系數(shù)大小排列各基本事件的重要順序，是精確的計(jì)算方法；另一種是根據(jù)最小割集或最小徑集判斷結(jié)構(gòu)重要度順序，是近似判斷方法。,根據(jù)最小割集或最小徑集判斷結(jié)構(gòu)重要度順序 如上所述，求結(jié)構(gòu)重要系數(shù)的計(jì)算是相當(dāng)復(fù)雜和占用時(shí)間的，且隨著事故樹基本事件數(shù)目的增加，其判斷、計(jì)算量按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。因此，當(dāng)事故樹的基本事件數(shù)目較多時(shí)，縱然用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，往往也是很難實(shí)現(xiàn)的。所以，應(yīng)研究結(jié)構(gòu)重要度的其它求取方法。 根據(jù)最小割集或最小徑集判斷結(jié)構(gòu)重要度順序，是進(jìn)

2、行結(jié)構(gòu)重要度分析的簡(jiǎn)化方法，具有足夠的精度，又不至于過分復(fù)雜。因此，本系統(tǒng)將其做為結(jié)構(gòu)重要度分析的近似方法。當(dāng)事故樹規(guī)模不大時(shí)（其基本事件不大于18個(gè)），用戶可分別選擇用精確計(jì)算（求結(jié)構(gòu)重要系數(shù)）或近似計(jì)算（由最小割集或最小徑集判斷結(jié)構(gòu)重要度順序）；當(dāng)事故樹規(guī)模較大（其基本事件大于18個(gè)）時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)采用近似計(jì)算（由最小割集或最小徑集判斷結(jié)構(gòu)重要度順序）。,結(jié)構(gòu)重要度分析,1據(jù)最小割集求結(jié)構(gòu)重要度順序 事故樹的最小割集求出后，按如下原則判斷各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度順序： （1）單事件最小割集中的基本事件，其的結(jié)構(gòu)重要度最大。 （2）僅在同一最小割集中出現(xiàn)的所有基本事件，它們的結(jié)構(gòu)重要系數(shù)相等。

3、（3）若兩個(gè)基本事件僅出現(xiàn)在基本事件個(gè)數(shù)相等的若干最小割集中，則在不同最小割集中出現(xiàn)次數(shù)相等的基本事件，其結(jié)構(gòu)重要系數(shù)相等；出現(xiàn)次數(shù)多的，結(jié)構(gòu)重要系數(shù)大；出現(xiàn)次數(shù)少的，結(jié)構(gòu)重要系數(shù)小。,結(jié)構(gòu)重要度分析,（4）若兩個(gè)基本事件僅出現(xiàn)在基本事件個(gè)數(shù)不相等的若干最小割集中，則有如下兩種情況： 若它們重復(fù)在各最小割集中出現(xiàn)的次數(shù)相等，在少事件最小割集中出現(xiàn)的基本事件，其結(jié)構(gòu)重要系數(shù)大； 在少事件最小割集中出現(xiàn)次數(shù)少的與多事件最小割集中出現(xiàn)次數(shù)多的基本事件，一般前者的結(jié)構(gòu)重要系數(shù)大于后者。此時(shí)，可按如下近似判別式計(jì)算 （3-8） 式中 I(j)基本事件xj結(jié)構(gòu)重要系數(shù)的近似判別值； K

4、r第r個(gè)最小割集； Nj基本事件xj所在的最小割集包含的基本事件個(gè)數(shù)。,結(jié)構(gòu)重要度分析,,2據(jù)最小徑集求結(jié)構(gòu)重要度順序 事故樹的最小徑集求出后，即可按它判斷各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度順序。判斷原則與按最小割集判斷相同，也是上述4條，只是把其中的最小割集改為最小徑集，亦將（3-8）式中的Kr換成最小徑集Pr。,結(jié)構(gòu)重要度分析,一般的事故樹分析可用布爾代數(shù)化簡(jiǎn)法化簡(jiǎn)后進(jìn)行計(jì)算。但對(duì)于一個(gè)大型復(fù)雜的事故樹，無論是編制事故樹，還是求最小割集、計(jì)算頂事件的發(fā)生概率，其工作量都非常巨大，即產(chǎn)生所謂“組合爆炸”問題。為了減少事故樹的計(jì)算量，能利用計(jì)算機(jī)順利進(jìn)行事故樹分析，對(duì)于規(guī)模較大的事故樹常采用事故樹的模塊分

5、割和早期不交化方法進(jìn)行化簡(jiǎn)。 所謂模塊是至少包含兩個(gè)基本事件的集合，這些事件向上可以到達(dá)同一邏輯門（稱為模塊的輸出或模塊的頂點(diǎn)），且必須通過此門才能達(dá)到頂事件。模塊沒有來自其余部分的輸入，也沒有與其余部分重復(fù)的事件。 事故樹的模塊分割示例如下圖所示。 事故樹的模塊可以從整個(gè)事故樹中分割出來，單獨(dú)地計(jì)算最小割集和事故概率。這些模塊的最小割集是眾多基本事件最小割集的分組代表。在原事故樹中可用一個(gè)“準(zhǔn)基本事件”代替分割出來的模塊，“準(zhǔn)基本事件”的概率為這個(gè)模塊的概率。這樣經(jīng)過模塊分解后，其規(guī)模比原事故樹小，從而減少了計(jì)算量，提高了分析效率。,事故樹的模塊分割,,事故樹的模塊分割,簡(jiǎn)而言之，模塊分割就

6、是將一復(fù)雜完整的事故樹分割成數(shù)個(gè)模塊和基本事件的組合，這些模塊中所含的基本事件不會(huì)在其他模塊中重復(fù)出現(xiàn)，也不會(huì)在分割后剩余的基本事件中出現(xiàn)。若分離出的模塊仍然較復(fù)雜的話，則可對(duì)模塊重復(fù)上述模塊分割步驟。 一般他說，沒有重復(fù)事件的事故樹可以任意分解模塊以減少規(guī)模，簡(jiǎn)化計(jì)算。當(dāng)存在重復(fù)事件時(shí)可采用分割頂點(diǎn)的方法，最有效的方法是進(jìn)行事故樹的早期不交化。,事故樹的模塊分割,重復(fù)事件對(duì)于FTA有很大的破壞性，使模塊分割無能為力。但是，早期不交化恰恰有利于消除重復(fù)事件的影響。所以將布爾化簡(jiǎn)、模塊分割、早期不交化相結(jié)合，在大多數(shù)情況下可以顯著減少FTA的組合爆炸。 所謂事故樹的早期不交化，就是對(duì)給定的任一事

7、故樹在求解之前先進(jìn)行不交化，得到與原事故樹對(duì)應(yīng)的不交事故樹。不交事故樹反映在結(jié)構(gòu)上，就是對(duì)原事故樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)不交化，得到不交化的結(jié)構(gòu)函數(shù)式，這種分析方法稱為事故樹的早期不交化。 而常規(guī)途徑的事故樹分析方法是一種晚期不交化，晚期不交化是建立在事故樹的最小割集求解之后進(jìn)行不交化，求解工作量很大，尤其是當(dāng)最小割集個(gè)數(shù)很多時(shí)，不僅手工難以完成，計(jì)算機(jī)運(yùn)算也很困難。 兩種事故樹分析方法的比較如圖3一17所示。,事故樹的早期不交化,,事故樹的早期不交化,1不交事故樹的編制規(guī)則 不交事故樹的編制規(guī)則是：遇到原事故樹中的“與門”，其輸入、輸出均不變；遇到“或門”則對(duì)其輸入進(jìn)行不交化。 不交化的規(guī)則，則是前述化

8、相交集合為不交集合的規(guī)則。 經(jīng)過不交化變換后得到的就是不交事故樹，或稱為不交型結(jié)構(gòu)函數(shù)。 2不交事故樹的性質(zhì)與特點(diǎn) （課本第72頁） 需要注意的是：采用不交事故樹，并非真的畫出不交事故樹，只是將其中的布爾和變成不交布爾積即可。,事故樹的早期不交化,,,經(jīng)計(jì)算，割集為9個(gè)： 徑集為3個(gè)： （2）求取最小徑集 做出原事故樹的成功樹：圖6-59。 寫出成功樹的結(jié)構(gòu)式，并化簡(jiǎn)，求取其最小割集： 從而得到事故樹的最小徑集為：,,,2）結(jié)構(gòu)重要度分析,,3事故樹定量分析 1）基本事件發(fā)生概率估計(jì)值 為了計(jì)算，最重要的是確定故障率數(shù)據(jù)。而現(xiàn)在只能憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。從理論上講，事故發(fā)生概率應(yīng)為任瞬間發(fā)生的可能性，是

9、一無量綱值。但從工程實(shí)踐出發(fā)，許多文獻(xiàn)皆采用計(jì)算頻率的辦法代替概率的計(jì)算，即計(jì)算單位時(shí)間事故發(fā)生的次數(shù)。表614中的數(shù)據(jù)是從這一點(diǎn)出發(fā)給出的。,,,,2）頂上事件發(fā)生概率 g = 0.000003009/h,,高空墜落事故是水電施工中最常見的事故類型，也是很難預(yù)防的控制的事故之一。三峽工程由于其特有的施工強(qiáng)度和難度，施工現(xiàn)場(chǎng)高處墜落事故時(shí)有發(fā)生。隨著二期工程的興建，大壩混凝土澆筑部位不斷上升，施工部位上下高差越來越大，高處作業(yè)頻繁，加上頂帶機(jī)、塔帶機(jī)等世界先進(jìn)的砼澆筑設(shè)備的使用，人、機(jī)、環(huán)境不安全因素增多，高處墜落事故不斷上升，占據(jù)各類生產(chǎn)性事故首位，且呈居高不下態(tài)勢(shì)。特別是2000年發(fā)生一起

10、高處墜落重大事故給職工家屬帶來了巨大傷害，給企業(yè)造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失。為了有效遏制這種態(tài)勢(shì)的進(jìn)一步發(fā)展，保證三峽工程的順利進(jìn)行，在三峽工程施工安全管理過程中，我們應(yīng)用了事故樹分析技術(shù)，并將重點(diǎn)放在預(yù)防高空墜落事故上。,,1 事故樹技術(shù)應(yīng)用實(shí)例 1.1 事故樹 某施工單位在近3年的三峽工程大壩砼施工期間，由于違章作業(yè)、安全檢查不夠，共發(fā)生高處墜落事故和事件20多起，其中從腳手架或操作平臺(tái)上墜落占高處墜落事故總數(shù)的60%以上，這些事故造成人員傷亡，對(duì)安全生產(chǎn)造成一定損失和影響。為了研究這種墜落事故發(fā)生的原因及其規(guī)律，及時(shí)排除不安全隱患，選擇從腳手架或操作平臺(tái)上墜落作為事故樹頂上事件，編制了如圖1所示

11、的事故樹。,,,,1.2 定性分析 1.2.1 該事故樹的最小割集：E1=X1，E2=X4，E3=X5，E4=X2X3，E5=X7X8，E6=X6X9，E7=X6X10，用最小割集表示的等效圖如圖2。由圖2可見，發(fā)生頂上事件的途徑有7種。 1.2.2 該事故樹的最小徑集：,,,,1.2.3 各基本事件的結(jié)構(gòu)重要順序：根據(jù)事故樹及最小割集表示的等效事故樹分析，X1，X4，X5最重要，處于同等地位；X6次之，X2、X3和X7、X8、X9、X10處于同等地位，最不重要。 各基本事件的結(jié)構(gòu)重要順序?yàn)椋?I1=I4=I5I6I2=I3=I7=I8=I9=I10,,1.3 定量分析 1.3.1 各基本事件

12、發(fā)生的概率統(tǒng)計(jì) 根據(jù)某單位1999年7月至2001年12月發(fā)生的從腳手架或操作平臺(tái)上墜落事件統(tǒng)計(jì)，估算各基本事件發(fā)生的概率為：無安全防護(hù)或安全防護(hù)不嚴(yán)密（X1），q1=0.27次/月；腳踩空（X2），q2=0.17次/月；腳手架未滿鋪（X3），q3=0.3次/月；違章搭設(shè)腳手架（X4），q4=0.2次/月；腳手架堅(jiān)固件松脫（X5），q5=0.13次/月；無安全緊急應(yīng)急措施（X6），q6=0.33次/月；腳手架上堆放重物（X7），q7=0.2次/月；支撐變形折斷（X8），q8=0.1次/月；安全帶因走動(dòng)而取下（X9），q9=0.5次/月；因磨損安全帶脫扣（X10），q10=0.2次/月。,,1.

13、3.2 頂上事件發(fā)生的概率 用近似法計(jì)算頂上事件的發(fā)生概率： q=q1+q4+q5+q2q3+q7q8+q6q9+q6q10 =0.902（次/月） 由此可見，該事故樹頂上事件T的發(fā)生概率在該施工單位每月接近1起，必須采取措施加以控制。,,2 控制措施 通過事故樹分析，我們發(fā)現(xiàn)高處墜落事故的主要原因是：在臨邊洞口處施工無防護(hù)或防護(hù)設(shè)施不嚴(yán)密、不牢固；違章搭設(shè)腳手架或操作平臺(tái)；腳手架或操作平臺(tái)緊扣件緊固不牢以及安全帶未嚴(yán)格按規(guī)定使用，且沒有應(yīng)急措施等。概括起來還是人的因素，即人的責(zé)任心和技術(shù)素質(zhì)，當(dāng)然，也不排除設(shè)備缺陷導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的可能性。但操作者是否按規(guī)程規(guī)范作業(yè)、是否遵章守紀(jì)、責(zé)任心是否

14、強(qiáng)等，是保證不發(fā)生高處墜落事故的關(guān)鍵。由此，提出并強(qiáng)調(diào)以下措施：,,2.1 高處作業(yè)的安全技術(shù)措施必須列入工程的施工組織設(shè)計(jì)，并逐級(jí)進(jìn)行安全技術(shù)教育和交底。遇惡劣天氣不得進(jìn)行露天攀登與懸空高處作業(yè)。 2.2 從事高處作業(yè)的人員必須經(jīng)專門的培訓(xùn)考核合格后方可上崗，要求身體健康，沒有不適于高處作業(yè)的疾病，并應(yīng)定期進(jìn)行體格檢查。 2.3 嚴(yán)格按規(guī)定掛設(shè)安全網(wǎng)，安全網(wǎng)必須合格有效，對(duì)安全網(wǎng)要定期進(jìn)行檢查清理。 2.4 高處作業(yè)人員必須按規(guī)定系好合格的安全帶，安全帶要定期檢查。 2.5 用于高處作業(yè)的防護(hù)設(shè)施，不得擅自拆除，確因作業(yè)需要臨時(shí)拆除時(shí)，必須經(jīng)施工負(fù)責(zé)人同意，并采取相應(yīng)的輔助措施，作業(yè)后應(yīng)立即

15、恢復(fù)。 2.6 高空走道要按要求設(shè)置防護(hù)圍欄，圍欄的高度要合適。各種腳手架要按規(guī)定架設(shè)牢固，并有防滑措施。 2.7 作業(yè)人員應(yīng)從規(guī)定的通道上下，不得在作業(yè)面之間的非規(guī)定的地方攀登，也不得隨意利用吊車臂架等施工設(shè)備進(jìn)行攀登。,,2.8 支模應(yīng)按規(guī)定的作業(yè)程序進(jìn)行，模板未固定前不得進(jìn)行下一道工序。嚴(yán)禁攀登連接件和支撐件，嚴(yán)禁在上下同一垂直面安裝、拆卸模板。拆模高處作業(yè)，應(yīng)配置登高用具或搭設(shè)支架。 2.9 拆除的鋼模作平臺(tái)底模時(shí)，應(yīng)分批拆除頂撐，然后按順序拆下隔柵、底模，以免發(fā)生鋼模在自重荷載作用下一次性大面積脫落。 2.10 支模間歇過程中，應(yīng)將支撐搭頭、柱頭板釘牢。拆模間歇過程中，應(yīng)將已拆卸的模板、牽杠、支撐等運(yùn)走或妥善堆放，防止因踏空、扶空而墜落。 通過一年多的實(shí)踐我們感到事故樹分析技術(shù)能幫助我們準(zhǔn)確地找出發(fā)生事故的原因，并有針對(duì)性地制定事故防范措施。2001年三峽工地高處墜落事故得到有效遏制，該類事故發(fā)生率比2000年下降了30%。,,,