1、1交通安全工程第一讲 交通安全基本理论1 安全科学基础安全科学基础2 可靠性理论可靠性理论3 事故致因理论事故致因理论4 事故预防原理事故预防原理2 交通安全的历史就是交通发展的文明史 以道路交通安全为例：在法国，炮兵技术士官Njcolas Joseph Cugnot制成了用蒸汽驱动的车子(二缸前轮驱动三轮车)最早的汽车。车长：7.32米 车高：2.2米 蒸汽泡直径：1.34米前轮直径：1.28米 后轮直径：1.5米牵引能力：4-5吨 时速：3.5-3.9公里连续行走时间：12-15分钟 1 交通科学基础3交通安全问题的起源 一次在般圣奴兵工厂附近下坡时，因转弯不及时而撞到了兵工厂的墙上，值得
2、纪念的世界第一辆汽车，被撞得七零八落，面目全非 世界第一起 汽车交通事故！4交通安全管理的起源 为了交通安全，1858年英国开始实施世界上最早的有关道路安全的法规“红旗法” （红旗法，实施到1896年） 每辆车必须由3个人驾驶。 速度：在郊外6.4km/h，在市内3.2km/h。 警示：在汽车前方50米远处要有一持红旗的男子先行，以使人们知道将有危险物接近。夜晚汽车前面必须挂马灯。 路权：在汽车和马车交替时代，汽车将遵守如下规则d汽车要停车。d如果马车的驾驭者有要求，汽车应熄火。5问题的提出 观念偏差易造成决策失误，辩证地看问题至关重要。 交通运输系统有无绝对安全？ 如何理解交通局、交通场站的
3、连续安全天数？ 交通运输系统只要不出事故就是安全？6 基本概念：安全、危险、风险、事故、基本概念：安全、危险、风险、事故、隐患、危险源（安全性、危险性、可靠隐患、危险源（安全性、危险性、可靠性）。性）。相互关系：安全与危险、安全与事故、危相互关系：安全与危险、安全与事故、危险与事故、事故与隐患、危险源与事故。险与事故、事故与隐患、危险源与事故。安全的基本概念及相互关系71）基本概念 （1）安全 “安全是不存在能够导致人员伤害和财产损失危险的状态”； “无危则安，无缺则全，安全就是没有危险且尽善尽美”； 安全是指客观事物的危险程度能够为人们普遍接受的状态。8表现为：表现为：安全的系统性安全的系统
4、性安全的相对性安全的相对性安全的依附性安全的依附性安全的间接效益性安全的间接效益性安全的长期性和艰巨性。安全的长期性和艰巨性。 安全问题的基本特性9（2）风 险 风险风险：在未来时间内，为取得某种利益付出代价的可能性 Risk： A possibility of loss or injury (includes undesired outcome of situation and likelihood) 10危险程度的衡量 3个要素 可能会出什么问题？ 情形 Scenario （s） 这种情形会出现的可能性? 可能性 Likelihood (p) 这种情形的结果是什么? 结果 Conseque
5、nces (x) 对于每个情形，R = f（s, p, x）11情形 Scenarios 骑车摔跤 天气（下雨下雪等）导致滑倒 道路病害使人失去平衡 路上有一些杂物，人踩上去失去平衡 外力使人推倒 车速过快 自行车发生故障12可能性 Likelihood 人在没有很大压力情况下从事简单重复性劳动犯错误的几率 10-3 per demand 在空难中死亡 10-6 per flight 在中国出一次交通事故 0.610-3 per km13风险的接受 主动接受 直觉反应 熟悉或精通 可以控制 自己可以控制 相信专家 根本就无法控制14（3） 事 故 意外的变故或灾祸。（辞海1979） 突然发生的
6、，使系统或人的有目的的行动发生阻碍，致使暂时停止或水久性停止的、违背人意志的事件。可能会导致人员伤亡或物资财产的损失。（职业安全卫生词典1990）15事 故牛津词典的事故定义牛津词典的事故定义“意外的、特别有害的事件意外的、特别有害的事件”。海因里希海因里希(Heinrich)(Heinrich)认为，事故是认为，事故是“非计划的、失去控制非计划的、失去控制的事件的事件”。伯克霍夫伯克霍夫(Bbrckhoff)(Bbrckhoff)的定义，事故是人的定义，事故是人( (个人或集体个人或集体) )在在为实现某种意图而进行的活动过程中，突然发生的、违反为实现某种意图而进行的活动过程中，突然发生的、
7、违反人的意志、迫使活动暂时或永久停止的事件。人的意志、迫使活动暂时或永久停止的事件。甘拉塔勒等人从更为一般的意义上提出，甘拉塔勒等人从更为一般的意义上提出，“事故是与系统事故是与系统设计条件具有不可容忍的偏差的事件设计条件具有不可容忍的偏差的事件”。吉雷进一步补充说明了吉雷进一步补充说明了“事故是指任何计划之外的事件，事故是指任何计划之外的事件，可能引起或不会引起损失或伤害可能引起或不会引起损失或伤害”。还有的学者从能量观点出发解释事故，认为事故是能量逸还有的学者从能量观点出发解释事故，认为事故是能量逸散的结果。事故是管理不善的反映。散的结果。事故是管理不善的反映。16n事故是违背人们意愿的事
8、故是违背人们意愿的一种现象。一种现象。事故的4个主要特点n事故的随机性：从表象上事故的随机性：从表象上看，事故的发生是不确定看，事故的发生是不确定事件，但其发生形式受必事件，但其发生形式受必然性的支配，也不可避免然性的支配，也不可避免地受到偶然性的影响。地受到偶然性的影响。17事故的4个主要特点事故的因果性事故的因果性目前尚未认识到的原因；目前尚未认识到的原因；已经认识，但目前尚不可控制的原因；已经认识，但目前尚不可控制的原因；已经认识，目前可以控制而未能有效控已经认识，目前可以控制而未能有效控制的原因。制的原因。事故的潜伏性事故的潜伏性 危险触发危险触发以一定的逻辑顺序出现的一以一定的逻辑顺
9、序出现的一系列事件系列事件产生不良后果产生不良后果18v海因里希（海因里希（W.H.HeinrichW.H.Heinrich）法则）法则v博德（博德（F.E.BirdF.E.Bird）比例比例 严重伤害严重伤害轻微伤害轻微伤害财产损失财产损失无伤害财产无伤害财产损失损失=11030600=11030600事故的后果19v隐患是指在生产活动过程中，由于人们受到科隐患是指在生产活动过程中，由于人们受到科学知识和技术力量的限制，或者由于认识上的学知识和技术力量的限制，或者由于认识上的局限，而未能有效控制的有可能引起事故的一局限，而未能有效控制的有可能引起事故的一种行为（一些行为）或一种状态（一些状态
10、）种行为（一些行为）或一种状态（一些状态）或二者的结合。或二者的结合。v隐患是事故发生的必要条件，隐患一旦被识别，隐患是事故发生的必要条件，隐患一旦被识别，就要予以消除。对于受客观条件所限，不能立就要予以消除。对于受客观条件所限，不能立即消除的隐患，要采取措施降低其危险性或延即消除的隐患，要采取措施降低其危险性或延缓危险性增长的速度，减少其被触发的缓危险性增长的速度，减少其被触发的“几几率率”。 （4）隐患(Accident Potential/ Hidden Danger)20危险源是可能导致人员伤害或财物损失事故的、危险源是可能导致人员伤害或财物损失事故的、潜在的不安全因素。潜在的不安全因
11、素。根据危险源在事故发生、发展中的作用，把危根据危险源在事故发生、发展中的作用，把危险源划分为两大类险源划分为两大类: :第一类危险源是指系统中存在的、可能发生意外释第一类危险源是指系统中存在的、可能发生意外释放的能量或危险物质，实际工作中往往把产生能量放的能量或危险物质，实际工作中往往把产生能量的能量源或拥有能量的能量载体作为第一类危险源的能量源或拥有能量的能量载体作为第一类危险源来处理。来处理。 第二类危险源是指导致约束、限制能量措施失效或第二类危险源是指导致约束、限制能量措施失效或破坏的各种不安全因素，包括人、物、环境三个方破坏的各种不安全因素，包括人、物、环境三个方面的问题。面的问题。
12、 （5）危险源（Hazard-A Source of Danger）21安全性安全性从系统的安全性能讲，安全性为衡从系统的安全性能讲，安全性为衡量系统安全程度的客观量；量系统安全程度的客观量；危险性危险性也叫风险，是与安全性对立的概念，也叫风险，是与安全性对立的概念，是描述系统危险程度的指标；是描述系统危险程度的指标；可靠性可靠性系统或元件在规定条件下，规定时系统或元件在规定条件下，规定时间内，完成规定功能的能力。间内，完成规定功能的能力。（6）安全性（Safety Property）、危险性（Danger Property）、可靠性（Reliability）22 （1 1）安全与危险）安全与
13、危险 （2 2）安全与事故）安全与事故 （3 3）危险与事故）危险与事故 （4 4）事故与隐患）事故与隐患 （5 5）危险源与事故）危险源与事故2） 相互关系23安全与危险是一对矛盾：安全与危险是一对矛盾：一方面双方互相反对，互相排斥、互相否定；一方面双方互相反对，互相排斥、互相否定；另一方面两者互相依存，共同处于一个统一体另一方面两者互相依存，共同处于一个统一体中，存在着向对方转化的趋势。中，存在着向对方转化的趋势。安全与危险这对矛盾的运动、变化和发展推动着安全与危险这对矛盾的运动、变化和发展推动着安全科学的发展和人类安全意识的提高。安全科学的发展和人类安全意识的提高。（1）安全与危险24事
14、故与安全是对立的，但事故并不是不安全的事故与安全是对立的，但事故并不是不安全的全部内容，而只是在安全与不安全一对矛盾斗全部内容，而只是在安全与不安全一对矛盾斗争过程中某些瞬间突变结果的外在表现。争过程中某些瞬间突变结果的外在表现。 系统处于安全状态并不一定不发生事故，系统系统处于安全状态并不一定不发生事故，系统处于不安全状态，也未必完全是由事故引起。处于不安全状态，也未必完全是由事故引起。（2）安全与事故25危险不仅包含了作为潜在事故条件的各种隐患，危险不仅包含了作为潜在事故条件的各种隐患，同时还包含了安全与不安全的矛盾激化后表现同时还包含了安全与不安全的矛盾激化后表现出来的事故结果。出来的事
15、故结果。 事故发生，系统不一定处于危险状态，事故不事故发生，系统不一定处于危险状态，事故不发生，也不能否认系统不处于危险状态，事故发生，也不能否认系统不处于危险状态，事故不能作为判别系统危险与安全状态的唯一标准。不能作为判别系统危险与安全状态的唯一标准。 （3）危险与事故26事故总是发生在操作的现场，总是伴随隐患的发事故总是发生在操作的现场，总是伴随隐患的发展而发生在生产过程之中。展而发生在生产过程之中。事故是隐患发展的结果，而隐患则是事故发生的事故是隐患发展的结果，而隐患则是事故发生的必要条件。必要条件。（4）事故与隐患27一起事故的发生是两类危险源共同起作用的结一起事故的发生是两类危险源共
16、同起作用的结果。果。第一类危险源的存在是事故发生的前提，第一类危险源的存在是事故发生的前提，没有第一类危险源就谈不上能量或危险物没有第一类危险源就谈不上能量或危险物质的意外释放，也就无所谓事故。质的意外释放，也就无所谓事故。如果没有第二类危险源破坏对第一类危险如果没有第二类危险源破坏对第一类危险源的控制，也不会发生能量或危险物质的源的控制，也不会发生能量或危险物质的意外释放。第二类危险源的出现是第一类意外释放。第二类危险源的出现是第一类危险源导致事故的必要条件。危险源导致事故的必要条件。 （5）危险源与事故28交通运输安全系统是一个典型的人机环境系统交通运输安全系统是一个典型的人机环境系统人人
17、-机机-环境系统是运用系统科学理论和系统工程方法，环境系统是运用系统科学理论和系统工程方法，正确处理人、机、环境三大要素的关系，深入研究人正确处理人、机、环境三大要素的关系，深入研究人-机机-环境系统最优组合的一门科学，其研究对象为人环境系统最优组合的一门科学，其研究对象为人-机机-环境系统。环境系统。目标是使系统具有目标是使系统具有“安全、高效、经济安全、高效、经济”的综合性能。的综合性能。3） 交通安全系统工程29“人人”，是指交通运输参与者，如驾驶人员、，是指交通运输参与者，如驾驶人员、管理人员、车上其他人员、行人等；管理人员、车上其他人员、行人等；“机机”是指人所控制的载运工具或设施的
18、总称，是指人所控制的载运工具或设施的总称，如飞机、汽车、轮船、港站装卸机械等；如飞机、汽车、轮船、港站装卸机械等；“环境环境”是指人、机共处的特定的工作条件，是指人、机共处的特定的工作条件，如温度、噪声、震动、气候条件等载运工具运如温度、噪声、震动、气候条件等载运工具运营环境。营环境。交通安全系统中“人”、“机”、“环境”的含义30参与人是一种安全因素和防护对象在交通运输安全系统的安全规划过程中，应综合考虑在交通运输安全系统的安全规划过程中，应综合考虑以下因素以下因素: :要把人体解剖学资料以及人体生理过程和生理要把人体解剖学资料以及人体生理过程和生理功能作为必要条件考虑在内。功能作为必要条件
19、考虑在内。发生在人体中的主要生理过程必须象能量在机发生在人体中的主要生理过程必须象能量在机器中传递一样来考虑。器中传递一样来考虑。应把人的天赋以及一些特殊心理、生理功能和应把人的天赋以及一些特殊心理、生理功能和对这些功能进行补偿的可能性一齐加以考虑。对这些功能进行补偿的可能性一齐加以考虑。防止不安全操作防止不安全操作+ +适应人适应人31载运工具及机械是一种安全因素对于作为安全因素之一的设备设施，在其设计、对于作为安全因素之一的设备设施，在其设计、制造和应用的所有阶段，都应预先进行检查。制造和应用的所有阶段，都应预先进行检查。对设备设施的运行状态作大量的观察，确定和对设备设施的运行状态作大量的
20、观察，确定和评价使规划目标与运行数据相匹配的应力状态，评价使规划目标与运行数据相匹配的应力状态，限制应力因素，使设计结构与使用结构在运行限制应力因素，使设计结构与使用结构在运行条件下相匹配。条件下相匹配。 32操作环境是一种应予保护的因素人的行为和设备的状态依赖于所处的环境条件。人的行为和设备的状态依赖于所处的环境条件。人和设备也常常以不同的方式影响环境。人和设备也常常以不同的方式影响环境。 人的操作可能引起设备方面的事故和损失，从人的操作可能引起设备方面的事故和损失，从而对环境产生有害影响。环境中有许多自然过而对环境产生有害影响。环境中有许多自然过程，以及源于技术的灾害，会对设备产生危害。程
21、，以及源于技术的灾害，会对设备产生危害。必须首先确定设备是否影响和怎样影响环境，必须首先确定设备是否影响和怎样影响环境，或者环境是否危及设备。只有通过对人与设备，或者环境是否危及设备。只有通过对人与设备，以及通过对人与环境、设备与环境的各种相互以及通过对人与环境、设备与环境的各种相互关系进行透彻的分析，才能避免在交通安全系关系进行透彻的分析，才能避免在交通安全系统的构建中出现错误。统的构建中出现错误。33交通安全系统界面基本流程认知手、脚操纵器运行系统状态显示感觉群体行为人工具34配置在交通运输安全系统上，起安全保障作用的所有配置在交通运输安全系统上，起安全保障作用的所有方法和手段的综合，方法
22、和手段的综合，保证系统内人员和设备的安全性，保证系统内人员和设备的安全性，保证系统不会对其外部环境构成威胁。保证系统不会对其外部环境构成威胁。安全保障系统是一个以管理作为施控主体，以安全直安全保障系统是一个以管理作为施控主体，以安全直接影响因素接影响因素( (参与人、设备、环境参与人、设备、环境) )作为受控客体的控作为受控客体的控制系统，直接影响因素为广义的概念，它不仅包括单制系统，直接影响因素为广义的概念，它不仅包括单独的每个因素，还包括因素间关系及组合。独的每个因素，还包括因素间关系及组合。 本质上，安全保障系统是一个本质上，安全保障系统是一个以以“管理管理”为中枢、为中枢、“参与人参与
23、人”为核心、为核心、“设备设备”为基础、为基础、“运营环境运营环境”为条件为条件组成的总体性的以保障系统安全为目的的系统。组成的总体性的以保障系统安全为目的的系统。交通安全保障系统35在交通安全系统中需要把握的重点人处于主导的地位，重点从三个方面强化安全：人处于主导的地位，重点从三个方面强化安全：个体个体( (心理生理、社会生活心理生理、社会生活) )；人机互动人机互动管理管理( (计划、组织、控制计划、组织、控制) )。“设备设施设备设施”的工具性，重点把握以下内容：的工具性，重点把握以下内容：应采用先进的技术，加大系统的安全系数；应采用先进的技术，加大系统的安全系数；采用安全设备，监控、检
24、测等。采用安全设备，监控、检测等。因此，因此，“人人机机”协调：重点理解并掌握以下两个方面：协调：重点理解并掌握以下两个方面：人机之间的分工，分工基础上的配合。人机之间的分工，分工基础上的配合。高技术的设备与高素质的人员。高技术的设备与高素质的人员。36在交通安全系统中需要把握的重点 “操作环境操作环境”是对安全有重大影响的要素群，是对安全有重大影响的要素群，其中有的以潜移默化的方式影响安全，有的则其中有的以潜移默化的方式影响安全，有的则以雷霆万钧之势影响安全；有的属于系统难以以雷霆万钧之势影响安全；有的属于系统难以控制的影响因素，有的则属于系统可控的影响控制的影响因素，有的则属于系统可控的影
25、响因素。环境影响安全既可能产生正效应，也可因素。环境影响安全既可能产生正效应，也可能产生负效应。能产生负效应。 对环境与管理而言，系统可以发挥对环境与管理而言，系统可以发挥“管理管理”要要素的中介转换功能，即通过改善可控的内部小素的中介转换功能，即通过改善可控的内部小环境来适应不可控的外部大环境，以强化其正环境来适应不可控的外部大环境，以强化其正效应或削弱其负效应，并创造保障安全的良好效应或削弱其负效应，并创造保障安全的良好条件。条件。 37一、一、 基本术语基本术语 二、二、 可靠度函数和故障率可靠度函数和故障率 三、三、 系统可靠度系统可靠度四、四、 人的可靠性人的可靠性 2 可靠性理论3
26、8一、基本术语一、基本术语 1 1、可靠性、维修性和有效性、可靠性、维修性和有效性 2 2、可靠度、维修度和有效度、可靠度、维修度和有效度 3 3、用时间计量的可靠度、维修度和、用时间计量的可靠度、维修度和有效度有效度 可靠性理论391 1、可靠性、维修性和有效性、可靠性、维修性和有效性（1 1）可靠性）可靠性 可靠性：交通运输系统（或设备）在规定条件下和可靠性：交通运输系统（或设备）在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。规定时间内完成规定功能的能力。 一个设备或系统本身不出故障的概率称为一个设备或系统本身不出故障的概率称为“结构可结构可靠性靠性”。 满足精度要求的概率称为满足精度要求的
27、概率称为“性能可靠性性能可靠性”。 狭义可靠性通常包括狭义可靠性通常包括“结构可靠性结构可靠性”和和“性能可靠性能可靠性性”。可靠性理论40（2 2）维修性）维修性 对于可修复的设备，一旦出现故障是可能修复对于可修复的设备，一旦出现故障是可能修复的，修复的能力通常用维修性表示。的，修复的能力通常用维修性表示。是是指指在规定条件下使用的设备设施在规定的时间在规定条件下使用的设备设施在规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修，保持或恢内，按规定的程序和方法进行维修，保持或恢复到能完成规定功能的能力复到能完成规定功能的能力。可靠性理论41 （3 3）有效性）有效性 狭义可靠性和维修性能反映系统的有效
28、工作能力，狭义可靠性和维修性能反映系统的有效工作能力，这一能力称这一能力称，它是指，它是指可以维修的设施设备可以维修的设施设备在某时刻具有或维持规定功能的能力在某时刻具有或维持规定功能的能力。是指当按着规定的程序和方法进行维修时，是指当按着规定的程序和方法进行维修时，设备设施在规定的使用和维修条件下，达到某种设备设施在规定的使用和维修条件下，达到某种极限时，完成规定功能的能力。极限时，完成规定功能的能力。 考虑系统有效性和耐久性就是考虑系统有效性和耐久性就是。可靠性理论422.2.可靠度、维修度和有效度可靠度、维修度和有效度 （1 1）可靠度）可靠度可靠度是衡量可靠性的尺度，它是指系统（设备）
29、在可靠度是衡量可靠性的尺度，它是指系统（设备）在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率。 （2 2）维修度）维修度是表示维修难易的客观指标。其定义是在规是表示维修难易的客观指标。其定义是在规定条件下和规定时间内，可修复系统（设备）在发生故定条件下和规定时间内，可修复系统（设备）在发生故障后能够恢复正常的概率。其中，障后能够恢复正常的概率。其中，“规定的条件规定的条件”无疑无疑与维修人员的技术水平、熟练程度、维修方法等密切相与维修人员的技术水平、熟练程度、维修方法等密切相关。关。 （3 3）有效度）有效度就是在某种使用条件下和规定的时间内，系就是在某种使
30、用条件下和规定的时间内，系统（设备）保持正常使用状态的概率。统（设备）保持正常使用状态的概率。 可靠性理论43 给定某使用时间给定某使用时间t t，恢复所容许的时间，恢复所容许的时间（远远小于小于t t），设某产品的可靠度、维修度和有效度），设某产品的可靠度、维修度和有效度分别为分别为R(t)R(t)、M(t)M(t)和和A(t,)A(t,)，则它们之间的关，则它们之间的关系为：系为： 为了满足某种有效度，最好一开始就做到高可为了满足某种有效度，最好一开始就做到高可靠度或高维修度，当然也可以使可靠度较低，靠度或高维修度，当然也可以使可靠度较低，提高维修度来满足所需的有效度，但这样就会提高维修度
31、来满足所需的有效度，但这样就会经常发生故障，从而提高了维修费用。反之，经常发生故障，从而提高了维修费用。反之，若采用高可靠度、低维修度，则产品的初始费若采用高可靠度、低维修度，则产品的初始费用过高。所以，规划设计人员必须在系统的投用过高。所以，规划设计人员必须在系统的投资和可靠度二者之间进行均衡。资和可靠度二者之间进行均衡。 ( , )( )(1( )( )A tR tR tM可靠性理论44 3.3.（MTTFMTTF）不可修复的设备设施，由开始使用到发生故障前不可修复的设备设施，由开始使用到发生故障前连续的正常工作时间。连续的正常工作时间。显然这时间可以认为是显然这时间可以认为是0 0内的一
32、个任意可能内的一个任意可能值。因而对某一设备设施故障前的平均时间，应值。因而对某一设备设施故障前的平均时间，应理解为它们连续正常工作时间的数学期望。于是理解为它们连续正常工作时间的数学期望。于是有有式中式中f(t)f(t)为设备设施寿命的概率密度函数。在可靠为设备设施寿命的概率密度函数。在可靠性理论中，它也是故障概率密度函数。性理论中，它也是故障概率密度函数。 0( )( )MTTFE ttf t dt可靠性理论45（MTBFMTBF）设备设施发生故障后经维修仍能正常工作，设备设施发生故障后经维修仍能正常工作，其在两次相邻故障间的平均工作时间。其在两次相邻故障间的平均工作时间。式中式中 nn各
33、因素发生故障的总次数；各因素发生故障的总次数； t ti i 第第i-1i-1到第到第i i次故障间隔时间。次故障间隔时间。 11niiMTBFtn可靠性理论46（MTTRMTTR）设备设施出现故障后到恢复正常使用时所需设备设施出现故障后到恢复正常使用时所需要的时间要的时间 。式中式中 nn各单元发生故障的总次数；各单元发生故障的总次数； i i第第i i次故障修复时间。次故障修复时间。11niiMTTRn可靠性理论47二、二、 可靠度函数和故障率可靠度函数和故障率 1 1、可靠度函数、可靠度函数 2 2、故障率曲线、故障率曲线 3 3、系统的单元故障概率、系统的单元故障概率 可靠性理论48
34、1 1、可靠度函数、可靠度函数 在一定的使用条件下，可靠度是时间的函数。设在一定的使用条件下，可靠度是时间的函数。设可靠度为可靠度为 ，不可靠度为，不可靠度为 ，则有，则有 ( )R t( )F t( )( )1R tF t( )( )( )dF tdR tf tdtdt 可靠性理论49 式中：式中： 故障（或失效）故障（或失效），表，表示在时刻示在时刻t t后的一个单位时间内，系统故障时间与使后的一个单位时间内，系统故障时间与使用时间之比。用时间之比。( )f t0( )( )tF tf t dt( )( )tR tf t dt可靠性理论50 2 2、故障率曲线、故障率曲线 在实际使用过程中
35、的设备设施，如不进行预防性在实际使用过程中的设备设施，如不进行预防性维修或对于不可修复的设备，其故障率随时间而维修或对于不可修复的设备，其故障率随时间而变化。变化。可靠性理论5152 （1 1）早期故障期）早期故障期 早期故障期的故障率，由极高值很快地降下来。这个早期故障期的故障率，由极高值很快地降下来。这个高的故障率主要是由于零件加工和部件装配等方面不高的故障率主要是由于零件加工和部件装配等方面不当引起的。当引起的。 （2 2）偶然故障期）偶然故障期 偶然故障期的故障率降到很低而进入稳定的状态，其偶然故障期的故障率降到很低而进入稳定的状态，其故障率可视为常量。这个时期是零件的正常使用期。故障
36、率可视为常量。这个时期是零件的正常使用期。在这个时期中发生的故障都是因为偶然原因引起的。在这个时期中发生的故障都是因为偶然原因引起的。 （3 3）耗损故障期）耗损故障期 耗损故障期是设备经历上述两个时期的使用后，由于耗损故障期是设备经历上述两个时期的使用后，由于材料的疲劳、磨损等原因，使零件发生裂纹、尺寸的材料的疲劳、磨损等原因，使零件发生裂纹、尺寸的永久改变。间隙增大、冲击加剧、噪音增大等后果，永久改变。间隙增大、冲击加剧、噪音增大等后果，而使故障率急剧地增大。而使故障率急剧地增大。可靠性理论53 机电产品在整个运转过程中，都会经历这三个不机电产品在整个运转过程中，都会经历这三个不同的故障率
37、阶段。加强预防维修，尽可能避免偶同的故障率阶段。加强预防维修，尽可能避免偶然因素的影响，就可延长使用期。然因素的影响，就可延长使用期。可靠性理论54 三、三、 系统可靠度系统可靠度 设备设施及运营系统都是由许多零（元）件、组件及部件等组合而成的，它们通过相互作用而实现联系，以完成一定的功能。由此可见，系统可靠度是建立在系统中各个零（元）部件之间的作用关系和这些零（元）部件本身可靠度的基础上的。 系统可分为贮备系统、非贮备系统和复杂系统。其中，贮备系统又可分为工作贮备（也称热贮备，在贮备期间部件有可能失效，而且可以立即更换掉故障部件，并取而代之）与非工作贮备（也称冷贮备，在贮备期间部件不会发生失
38、效或失效率很小）。可靠性理论55非贮备系统非贮备系统串联系统串联系统非工作贮备非工作贮备并联系统并联系统混联系统混联系统表决系统表决系统工作贮备工作贮备贮备系统贮备系统复杂系统复杂系统可靠性理论56 1 1、串联系统、串联系统 组成系统的所有单元中，任一单元故障就会导致整个系统发生故障；或者说只有当系统中所有单元都正常工作时，系统才能正常工作的系统称为串联系统。R1R2R3Rn可靠性理论57 从规划管理角度考虑，要提高串联系统的可靠度，就应： 提高各单元可靠度； 尽可能减少串联单元数目； 等效地缩短任务时间。可靠性理论58 2 2、并联系统、并联系统 并联系统属于工作贮备系统。由各单元组成的并
39、联系统具有如下特征：系统中只要有一个单元正常工作，系统就能正常工作；只有系统中所有单元都失效，系统才失效。R1R2R3Rn可靠性理论59可靠性理论60 3 3、混合系统、混合系统 实际系统多为串并联的组合，称为混合系统。在这种情况下，可以先把每一组成单元（串联与并联）的可靠度求出，转换成单纯的串联或并联系统，然后求出系统的可靠度。R1R2R3R4R1R2R3RnR5可靠性理论61 4 4、表决系统、表决系统 表决系统的特征是：系统中的表决系统的特征是：系统中的n n个单元中，至少个单元中，至少要有要有k k（ ）个单元正常工作，系统才能正）个单元正常工作，系统才能正常工作，也称为常工作，也称为
40、 系统系统1kn/k nR1R2Rn/k n可靠性理论62 5 5、非工作贮备系统（冷贮备）、非工作贮备系统（冷贮备） 考虑n=2时的贮备系统，一台部件工作，另一台部件备用。假定备用期间不失效并且开关是理想的，根据复合事件概率的计算方法，可得系统的可靠度.可靠性理论63 6 6、复杂系统、复杂系统 有些系统中，各单元之间并不能简单归纳为上述哪一类系统模型，它是一种网络结构的可靠性问题，这类系统即复杂系统。 计算复杂系统的可靠度可用布尔真值表法、结构函数法、最小路集法、概率分解法、联络矩阵法等等。ABCDE可靠性理论64 四、交通参与人的可靠性四、交通参与人的可靠性 参与人在交通运输安全系统的可
41、靠性中起着重要的作用，因为各种交通系统都是由人这个环节使之相互联系的。为了使可靠性分析有意义，必须考虑交通参与人的可靠性因素。 参与人的可靠性定义为：参与人在系统使用的任何阶段，在规定的最小时间限度内（假定时间要求是给定的）成功地完成一项任务的概率。 在安全系统规划管理中，遵循参与人因素的原则能有效地提高交通系统可靠性。另一方面，诸如仔细地挑选和培训有关人员等也有助于提高参与人的可靠性。可靠性理论65 1 1、应力、应力 应力是影响交通参与人行为及其可靠性的一个重要因素。显然，一个承受过重应力的人会有较高的可能性造成失误。根据研究表明，人的工作效率与应力（或忧虑）之间有如图所示的关系。可靠性理
42、论66可靠性理论67 （1 1）职业应力）职业应力 职业应力可分为以下四种类型：类型I：与工作负荷有关。在超负荷工作的情况下，要求超过了个人满足要求的能力；同样，在低负荷工作的情况下，一个人完成的工作调动不起积极性。低负荷工作的例子有：不需要动脑筋；没有发挥个人专长和技能的机会；重复性工作。类型：与职业变动有关。职业改变破坏了个人行为上的、心理上的和认识上的功能模式。类型：与职业上受到挫折有关。当工作不能满足预先的目标时，会导致这种情况。如缺乏联系、分工不明确、官僚主义、缺乏职业准则等。类型：其它可能的职业性环境因素，如振动、噪声、高温、光线太暗或太亮、不好的人际关系等。可靠性理论68 （2
43、2）以施工建设人员的应力特征为例）以施工建设人员的应力特征为例 人都有一定的局限性，当执行某一具体任务时，若超过这些限度，差错发生概率就会上升。为了使人的差错减到最小，管理者应密切配合，在项目设计阶段应考虑到人员的能力限度和特征。操作人员可能受到的应力特征是：反馈给建设人员的信息不充分，不能确定其工作正确与否；要求项目建设人员迅速地对两个或两个以上的显示值做出比较；建设人员要在很短时间内做出判断；要求建设人员延长监控时间；为了完成一项任务，所要做的步骤很多；有一个以上的显示值难以辨认；要求同时高速完成一个以上的控制；要求建设人员高速完成操作步骤；要求根据不同来源收集到的数据做出应变。可靠性理论
44、69 （3 3）个人的应力因素）个人的应力因素 个人应力因素是指一般人可能因某种原因造成了心理压力而引起的应力。这些因素中有些是在一个人的一生中遇到的实际问题。如：必须与性格难以捉摸的人在一起工作；不喜欢做现在的工作或事情；与配偶或子女有矛盾；严重的经济困难造成心理上的压力；在工作中有可能成为编外人员；在工作中得到晋升的机会很少；缺乏完成现在工作的能力；健康欠佳；时间上要求很紧的工作；为了按期完成工作，不得不加班干；上级提出过多的工作要求；做一项凭自己的能力和经验不屑去做的工作等。可靠性理论70 2 2、人的差错（失误）、人的差错（失误） 人的差错是指人在执行规定任务时发生失误（或做了禁止的动
45、作），可能导致预定行为中断或引起人员伤亡和财产损坏。人的差错对系统产生的影响随不同的系统而不同，造成的后果也是不一样的。 人的差错的发生有各种不同原因，大多数人差错发生的原因是基于这样一个事实，即人可以用各种不同方式去做各种不同的事情。可靠性理论71 人差错的原因主要包括：在工作的环境中光线不合适；操作人员由于培训上的不足而没有达到一定的技能，因而造成失误；系统设计太差，质量不好；工作环境不良（温度太高、高噪声等）；设计不合理；工作人员的空间太挤；目标不明确；操作规程有错误；管理太差；任务太复杂；信息和语言交流上太差，等。可靠性理论72 （1）人的差错分类 人的差错一般可按以下几种形式分类。按
46、信息处理过程分类：未正确提供、传递信息。识别、确认错误。记忆、判断错误。操作、动作错误。按执行任务性质分类设计错误 操作错误决策错误 检验错误可靠性理论73哈默的人为差错分类疏忽性：对困难作出不正确的决策；执行性：不能实现所需的功能；多余性：完成一项不该完成的操作；次序性：执行操作时，发生次序差错；时间性：时间掌握不严，对意外事件反应迟钝，不能意识到的风险情况。可靠性理论74 （2 2）人的故障模式）人的故障模式 人的差错的发生有各种不同的原因，诸如信息提供、识别、判断、操作等一个或多个人的活动都可涉及人的差错。这些差错归纳起来为人的故障模式。人的故障模式未履行职责错误地履行职责执行职责不全面
47、执行职能时间不对按错误程序执行职能执行未赋予的份外职能可靠性理论75(3) 人的差错人的差错概率估计概率估计 人的差错概率是对人行为的基本量度。典型人的差错概率序号操作说明人的差错概率12345678910111213141516171819图表记录仪读数模拟仪表读数读图表不正确地理解指示灯上的指示在高度紧张情况下将控制器拧错了方向把控制器转错了方向（没有违反群体习惯）拧上插接件阀门关闭不正在一组仅靠标签识别的相同控制器中选错了标签阅读技术说明书确定多位置电气开关的位置安装垫圈安装鱼形夹固定螺母、螺钉和销子准备书面规程中疏忽了一项或书写错了一项分析真空管失真分析锈蚀和腐蚀分析凹陷、裂纹和划伤分
48、析缓变电压和电平0.0060.0030.010.0010.50.00050.010.0020.0030.0080.0040.0040.0040.0030.0030.0040.0040.0030.04可靠性理论76 人的差错概率受多种因素的影响，如操作的紧迫程度、单调性、不安全感、设备状况、人的生理状况、心理素质、教育训练程度、社会影响和环境因素等。因此，具体进行人的可靠性分析非常复杂，一般要根据操作的内容、环境等因素进行修正，在决定这些修正系数时带有很大的经验性和主观性。 人们在处理或执行任何一次任务时，例如操作人员在操纵使用设备、装置或物料时，都有一个对任务（情况）的识别（输入）、判断和行动
49、（输出）三个过程，在这三个过程中都有发生差错的可能性。就某一行动而言，作业者的基本可靠度为123RR R R1R与输入有关的可靠度；2R与判断有关的可靠度；3R与输出有关的可靠度。可靠性理论77可靠性理论78 由于受作业条件、作业者自身因素及作业环境的影响，作业者的基本可靠度还会降低。例如，有研究表明，人的舒适温度一般是1922，当人在作业时，环境温度若超过27，人的失误概率就会上升约40。因此，还需要用修正系数k加以修正，从而得到作业者单个动作的失误概率为：(1)qkR可靠性理论79修正系数影响因素及取值范围符号项目内容取值范围作业时间系数作业时间有充足的富裕时间没有充足的富裕时间完全没有富
50、裕时间1.01.03.03.010操作频率系数操作频率频率适当连续操作很少操作1.01.03.03.010危险状况系数危险情况即使误操作也安全误操作时危险性大误操作时有产生重大灾害的危险1.01.03.03.010生理、心理条件系数生理、心理条件综合条件（教育、训练、健康状况、疲劳、愿望等）较好综合条件不好综合条件很差1.01.03.03.010环境条件系数环境条件综合条件较好综合条件不好综合条件很差1.01.03.03.010可靠性理论80 3、人的可靠性分析方法、人的可靠性分析方法 影响人失误的因素很复杂，很多专家、学者对此做过专门研究，提出了不少关于人失误的概率估算方法，但都不很完善。现
