事故树分析-结构重要度分析

结构重要度分析,结构重要度分析，是从事故树结构上分析各基本事件的重要性程度，是事故树定性分析的一部分。 结构重要度分析可采用两种方法，一种是求结构重要系数，以系数大小排列各基本事件的重要顺序，是精确的计算方法；另一种是根据最小割集或最小径集判断结构重要度顺序，是近似判断方法。,根据最小割集或最小径集判断结构重要度顺序 如上所述，求结构重要系数的计算是相当复杂和占用时间的，且随着事故树基本事件数目的增加，其判断、计算量按指数规律增长。因此，当事故树的基本事件数目较多时，纵然用计算机进行计算，往往也是很难实现的。所以，应研究结构重要度的其它求取方法。 根据最小割集或最小径集判断结构重要度顺序，是进行结构重要度分析的简化方法，具有足够的精度，又不至于过分复杂。因此，本系统将其做为结构重要度分析的近似方法。当事故树规模不大时（其基本事件不大于18个），用户可分别选择用精确计算（求结构重要系数）或近似计算（由最小割集或最小径集判断结构重要度顺序）；当事故树规模较大（其基本事件大于18个）时，系统自动采用近似计算（由最小割集或最小径集判断结构重要度顺序）。,结构重要度分析,1据最小割集求结构重要度顺序 事故树的最小割集求出后，按如下原则判断各基本事件的结构重要度顺序： （1）单事件最小割集中的基本事件，其的结构重要度最大。 （2）仅在同一最小割集中出现的所有基本事件，它们的结构重要系数相等。 （3）若两个基本事件仅出现在基本事件个数相等的若干最小割集中，则在不同最小割集中出现次数相等的基本事件，其结构重要系数相等；出现次数多的，结构重要系数大；出现次数少的，结构重要系数小。,结构重要度分析,（4）若两个基本事件仅出现在基本事件个数不相等的若干最小割集中，则有如下两种情况： 若它们重复在各最小割集中出现的次数相等，在少事件最小割集中出现的基本事件，其结构重要系数大； 在少事件最小割集中出现次数少的与多事件最小割集中出现次数多的基本事件，一般前者的结构重要系数大于后者。此时，可按如下近似判别式计算 （3-8） 式中 I(j)基本事件xj结构重要系数的近似判别值； Kr第r个最小割集； Nj基本事件xj所在的最小割集包含的基本事件个数。,结构重要度分析,2据最小径集求结构重要度顺序 事故树的最小径集求出后，即可按它判断各基本事件的结构重要度顺序。判断原则与按最小割集判断相同，也是上述4条，只是把其中的最小割集改为最小径集，亦将（3-8）式中的Kr换成最小径集Pr。,结构重要度分析,一般的事故树分析可用布尔代数化简法化简后进行计算。但对于一个大型复杂的事故树，无论是编制事故树，还是求最小割集、计算顶事件的发生概率，其工作量都非常巨大，即产生所谓“组合爆炸”问题。为了减少事故树的计算量，能利用计算机顺利进行事故树分析，对于规模较大的事故树常采用事故树的模块分割和早期不交化方法进行化简。 所谓模块是至少包含两个基本事件的集合，这些事件向上可以到达同一逻辑门（称为模块的输出或模块的顶点），且必须通过此门才能达到顶事件。模块没有来自其余部分的输入，也没有与其余部分重复的事件。 事故树的模块分割示例如下图所示。 事故树的模块可以从整个事故树中分割出来，单独地计算最小割集和事故概率。这些模块的最小割集是众多基本事件最小割集的分组代表。在原事故树中可用一个“准基本事件”代替分割出来的模块，“准基本事件”的概率为这个模块的概率。这样经过模块分解后，其规模比原事故树小，从而减少了计算量，提高了分析效率。,事故树的模块分割,事故树的模块分割,简而言之，模块分割就是将一复杂完整的事故树分割成数个模块和基本事件的组合，这些模块中所含的基本事件不会在其他模块中重复出现，也不会在分割后剩余的基本事件中出现。若分离出的模块仍然较复杂的话，则可对模块重复上述模块分割步骤。 一般他说，没有重复事件的事故树可以任意分解模块以减少规模，简化计算。当存在重复事件时可采用分割顶点的方法，最有效的方法是进行事故树的早期不交化。,事故树的模块分割,重复事件对于FTA有很大的破坏性，使模块分割无能为力。但是，早期不交化恰恰有利于消除重复事件的影响。所以将布尔化简、模块分割、早期不交化相结合，在大多数情况下可以显著减少FTA的组合爆炸。 所谓事故树的早期不交化，就是对给定的任一事故树在求解之前先进行不交化，得到与原事故树对应的不交事故树。不交事故树反映在结构上，就是对原事故树的结构函数不交化，得到不交化的结构函数式，这种分析方法称为事故树的早期不交化。 而常规途径的事故树分析方法是一种晚期不交化，晚期不交化是建立在事故树的最小割集求解之后进行不交化，求解工作量很大，尤其是当最小割集个数很多时，不仅手工难以完成，计算机运算也很困难。 两种事故树分析方法的比较如图3一17所示。,事故树的早期不交化,事故树的早期不交化,1不交事故树的编制规则 不交事故树的编制规则是：遇到原事故树中的“与门”，其输入、输出均不变；遇到“或门”则对其输入进行不交化。 不交化的规则，则是前述化相交集合为不交集合的规则。 经过不交化变换后得到的就是不交事故树，或称为不交型结构函数。 2不交事故树的性质与特点 （课本第72页） 需要注意的是：采用不交事故树，并非真的画出不交事故树，只是将其中的布尔和变成不交布尔积即可。,事故树的早期不交化,经计算，割集为9个： 径集为3个： （2）求取最小径集 做出原事故树的成功树：图6-59。 写出成功树的结构式，并化简，求取其最小割集： 从而得到事故树的最小径集为：,2）结构重要度分析,3事故树定量分析 1）基本事件发生概率估计值 为了计算，最重要的是确定故障率数据。而现在只能凭经验估计。从理论上讲，事故发生概率应为任瞬间发生的可能性，是一无量纲值。但从工程实践出发，许多文献皆采用计算频率的办法代替概率的计算，即计算单位时间事故发生的次数。表614中的数据是从这一点出发给出的。,2）顶上事件发生概率 g = 0.000003009/h,高空坠落事故是水电施工中最常见的事故类型，也是很难预防的控制的事故之一。三峡工程由于其特有的施工强度和难度，施工现场高处坠落事故时有发生。随着二期工程的兴建，大坝混凝土浇筑部位不断上升，施工部位上下高差越来越大，高处作业频繁，加上顶带机、塔带机等世界先进的砼浇筑设备的使用，人、机、环境不安全因素增多，高处坠落事故不断上升，占据各类生产性事故首位，且呈居高不下态势。特别是2000年发生一起高处坠落重大事故给职工家属带来了巨大伤害，给企业造成了巨大经济损失。为了有效遏制这种态势的进一步发展，保证三峡工程的顺利进行，在三峡工程施工安全管理过程中，我们应用了事故树分析技术，并将重点放在预防高空坠落事故上。,1 事故树技术应用实例 1.1 事故树 某施工单位在近3年的三峡工程大坝砼施工期间，由于违章作业、安全检查不够，共发生高处坠落事故和事件20多起，其中从脚手架或操作平台上坠落占高处坠落事故总数的60%以上，这些事故造成人员伤亡，对安全生产造成一定损失和影响。为了研究这种坠落事故发生的原因及其规律，及时排除不安全隐患，选择从脚手架或操作平台上坠落作为事故树顶上事件，编制了如图1所示的事故树。,1.2 定性分析 1.2.1 该事故树的最小割集：E1=X1，E2=X4，E3=X5，E4=X2X3，E5=X7X8，E6=X6X9，E7=X6X10，用最小割集表示的等效图如图2。由图2可见，发生顶上事件的途径有7种。 1.2.2 该事故树的最小径集：,1.2.3 各基本事件的结构重要顺序：根据事故树及最小割集表示的等效事故树分析，X1，X4，X5最重要，处于同等地位；X6次之，X2、X3和X7、X8、X9、X10处于同等地位，最不重要。 各基本事件的结构重要顺序为： I1=I4=I5I6I2=I3=I7=I8=I9=I10,1.3 定量分析 1.3.1 各基本事件发生的概率统计 根据某单位1999年7月至2001年12月发生的从脚手架或操作平台上坠落事件统计，估算各基本事件发生的概率为：无安全防护或安全防护不严密（X1），q1=0.27次/月；脚踩空（X2），q2=0.17次/月；脚手架未满铺（X3），q3=0.3次/月；违章搭设脚手架（X4），q4=0.2次/月；脚手架坚固件松脱（X5），q5=0.13次/月；无安全紧急应急措施（X6），q6=0.33次/月；脚手架上堆放重物（X7），q7=0.2次/月；支撑变形折断（X8），q8=0.1次/月；安全带因走动而取下（X9），q9=0.5次/月；因磨损安全带脱扣（X10），q10=0.2次/月。,1.3.2 顶上事件发生的概率 用近似法计算顶上事件的发生概率： q=q1+q4+q5+q2q3+q7q8+q6q9+q6q10 =0.902（次/月） 由此可见，该事故树顶上事件T的发生概率在该施工单位每月接近1起，必须采取措施加以控制。,2 控制措施 通过事故树分析，我们发现高处坠落事故的主要原因是：在临边洞口处施工无防护或防护设施不严密、不牢固；违章搭设脚手架或操作平台；脚手架或操作平台紧扣件紧固不牢以及安全带未严格按规定使用，且没有应急措施等。概括起来还是人的因素，即人的责任心和技术素质，当然，也不排除设备缺陷导致顶上事件发生的可能性。但操作者是否按规程规范作业、是否遵章守纪、责任心是否强等，是保证不发生高处坠落事故的关键。由此，提出并强调以下措施：,2.1 高处作业的安全技术措施必须列入工程的施工组织设计，并逐级进行安全技术教育和交底。遇恶劣天气不得进行露天攀登与悬空高处作业。 2.2 从事高处作业的人员必须经专门的培训考核合格后方可上岗，要求身体健康，没有不适于高处作业的疾病，并应定期进行体格检查。 2.3 严格按规定挂设安全网，安全网必须合格有效，对安全网要定期进行检查清理。 2.4 高处作业人员必须按规定系好合格的安全带，安全带要定期检查。 2.5 用于高处作业的防护设施，不得擅自拆除，确因作业需要临时拆除时，必须经施工负责人同意，并采取相应的辅助措施，作业后应立即恢复。 2.6 高空走道要按要求设置防护围栏，围栏的高度要合适。各种脚手架要按规定架设牢固，并有防滑措施。 2.7 作业人员应从规定的通道上下，不得在作业面之间的非规定的地方攀登，也不得随意利用吊车臂架等施工设备进行攀登。,2.8 支模应按规定的作业程序进行，模板未固定前不得进行下一道工序。严禁攀登连接件和支撑件，严禁在上下同一垂直面安装、拆卸模板。拆模高处作业，应配置登高用具或搭设支架。 2.9 拆除的钢模作平台底模时，应分批拆除顶撑，然后按顺序拆下隔栅、底模，以免发生钢模在自重荷载作用下一次性大面积脱落。 2.10 支模间歇过程中，应将支撑搭头、柱头板钉牢。拆模间歇过程中，应将已拆卸的模板、牵杠、支撑等运走或妥善堆放，防止因踏空、扶空而坠落。 通过一年多的实践我们感到事故树分析技术能帮助我们准确地找出发生事故的原因，并有针对性地制定事故防范措施。2001年三峡工地高处坠落事故得到有效遏制，该类事故发生率比2000年下降了30%。,