1、交通安全分析第第1节节 交通安全分析交通安全分析(事故树分析事故树分析)一、事故树分析概述一、事故树分析概述 (一)事故树分析法的产生与发展 事故树分析(Fault Tree Analysis，简称FTA)是安全系统工程的重要分析方法之一，它能对各种系统的危险性进行辨识和评价，不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潜在原因。(二)事故树的基本概念 n“树”的分析技术是属于系统工程的图论范畴。 n图论中的图是指由若干个点及连接这些点的连线组成的图形。图中的点称为节点，线称为边或弧。节点表示个体事物，边表示事物之间的某种特定的关系。n一个图中，若任何两点之间至少有一条边则称这个图是连
2、通图。若图中某一点、边顺序衔接，序列中始点和终点重合，则称之为圈(或回路)。 n树就是一个无圈(或无回路)的连通图。定义： 事故树是以发生的事故为顶上事件，以不同层次的原因事件为结点，结点间用逻辑符号和输入、输出线连接形成的树状模型。 事故树分析法的特点：事故树分析法的特点：n可围绕特定事故进行层层深入分析，能表述系统内各事可围绕特定事故进行层层深入分析，能表述系统内各事件间的内在联系，并指出单元故障与系统事故间的逻辑件间的内在联系，并指出单元故障与系统事故间的逻辑关系，便于找出系统的薄弱环节；关系，便于找出系统的薄弱环节；n灵活性大，不仅可以分析单元故障对系统的影响，还可灵活性大，不仅可以分
3、析单元故障对系统的影响，还可以对导致事故的特殊原因进行分析（如人的因素，环境以对导致事故的特殊原因进行分析（如人的因素，环境因素）；因素）；n有利于分析各种潜在因素对事故发生影响的途径和程度，有利于分析各种潜在因素对事故发生影响的途径和程度，提高了系统的安全性；提高了系统的安全性；n利用事故树模型可以定量计算复杂系统发生事故的概率，利用事故树模型可以定量计算复杂系统发生事故的概率，为改善和评价系统的安全性提供了定量依据。为改善和评价系统的安全性提供了定量依据。(三)事故树的符号及其意义 事故树是由各种符号和其连接的逻辑门组成的。 1事件符号 (1)矩形符号(见右图)。n用它表示顶上事件或中间事
4、件。将事件扼要记入矩形框内。 (2)圆形符号(见右图)。n它表示基本(原因)事件，可以是人的差错，也可以是设备、机械故障、环境因素等。(3)屋形符号(见右图)。n它表示正常事件，是系统在正常状态下发生的正常事件。 (4)菱形符号(见右图)。n它表示省略事件，即表示事前不能分析，或者没有再分析下去的必要的事件。 2、逻辑门符号 它是连接各个事件，并表示逻辑关系的符号。其中主要有：与门、或门、条件与门、条件或门以及限制门。 (1)与门符号 它表示输入事件B1、B2同时发生的情况下，输出事件A才会发生的连接关系。二者缺一不可，表现为逻辑积的关系。见右图。 (2)或门符号 它表示输入事件B1或B2中，
5、任何一个事件发生都可以使事件A发生，表现为逻辑和的关系。见右图。 (3)条件与门符号 它表示B1、B2同时发生，A并不见得发生，只有在满足条件的情况下，A才会发生，相当于三个输入事件的与门，即21BBA(4)条件或门符号 它表示B1或B2任何一个事件发生时，还必须满足条件，才有输出事件A发生。将条件记入六边形内，如右所示。(5)限制门符号 它是逻辑上的一种修正符号，即输入事件发生且满足条件时，才产生输出事件。条件写在椭圆形符号内，如右图所示。 3、转移符号 转出和转入符号，用以标出向何处转出和从何处转入。(1)转出符号 它表示向其他部分转出，内记入向何处转出的标记，如右图所示。 (2)转入符号
6、 它表示从其他部分转入，内记入从何处转入的标记，如右图示。 二、事故树的编制二、事故树的编制(一)事故树的分析程序1、熟悉系统 要求要确实了解系统情况，包括工作程序、各种重要参数、作业情况。必要时画出工艺流程图和布置图。2、调查事故 要求在过去事故实例、有关事故统计基础上，尽量广泛地调查所能预想到的事故，即包括已发生的事故和可能发生的事故。3、确定顶上事件 所谓顶上事件，就是所要分析的对象事件。分析系统发生事故的损失和频率大小，从中找出后果严重、且较容易发生的事故，作为分析的顶上事件。 4、确定目标 根据以往的事故记录和同类系统的事故资料，进行统计分析，求出事故发生的概率(或频率)，然后根据这
7、一事故的严重程度，确定所要控制的事故发生概率的目标值。5、调查原因事件 调查与事故有关的所有原因事件和各种因素，包括设备故障、机械故障、操作者的失误、管理和指挥错误、环境因素等等。 6、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。7、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。 8、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，并进行概率重要度和临界重要度分析。9、提出安全改进方案(分析结果评价)(1)当事故发生概率超过预定的目标值时，要研究降低事
8、故发生概率的所有可能途径，可从最小割集着手，从中选出最佳方案。(2)利用最小径集，找出根除事故的可能性，从中选出最佳方案。(3)求各基本原因事件的临界重要度系数，从而对需要治理的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，以求加强人为控制。 事故树分析程序框图如下图所示： 确定顶上事件确定系统目标绘制事故树分析结果评价定性分析搜集系统资料定量分析(二)事故树编制过程 1、确定顶上事件n顶上事件就是所要分析的事故。n根据事故的严重程度和发生概率确定要分析的顶上事件，将其扼要地填写在矩形框内。 2、调查或分析造成顶上事件的各种原因n原因事件可以是机械故障、人的因素或环境原因等。3、画事
9、故树 用相应事件符号和适当的逻辑门把原因事件从上到下分层连接起来，层层向下，直到最基本的原因事件，就构成一个事故树。4、认真审定事故树 画成的事故树图是逻辑模型事件的表达。要求各个事件之间的逻辑关系应相当严密、合理。(三)事故树编制实例 三、利用布尔代数化简事故树三、利用布尔代数化简事故树(一)布尔代数有关基本知识 1、集合的概念n具有某种共同属性的事物的全体叫做集合。集合中的事物叫做元素。 n包含一切元素的集合称为全集，用符号表示；不包含任何元素的集合称为空集，用符号表示。n集合的包含关系可用文氏图进行图解。2、布尔代数的基本知识(1)逻辑运算n逻辑运算的对象是命题。n命题是具有判断性的语言
10、。成立的命题叫做真命题，其真值等于1：不成立的命题叫做假命题，其真值等于0。n这里的真值“1”和“0”并不是数字，而是表示两个对立事物的符号。 逻辑代数也可进行运算，其基本运算有三种，即逻辑加、逻辑乘、逻辑非。逻辑加n给定两个命题A、B，对它们进行逻辑运算后构成的新命题为S，若A、B两者有一个成立或同时成立，S就成立；否则S不成立。则这种A、B间的逻辑运算叫做逻辑加，也叫“或”运算。构成的新命题S，叫做A、B的逻辑和。记作AUBS或记作A+B=S，均读作“A加B”。n逻辑加相当于集合运算中的“并集”。 逻辑乘n给定两个命题A、B，对它们进行逻辑运算后构成新的命题P。若A、B同时成立，P就成立，
11、否则P不成立。则这种A、B间的逻辑运算，叫做逻辑乘，也叫“与”运算。构成的新命题P叫做A、B的逻辑积。记作ABP，或记作ABP，也可记作AB=P，均读作“A乘B”。n逻辑乘相当于集合运算中的“交集” 。逻辑非n给定一个命题A，对它进行逻辑运算后，构成新的命题为F，若A成立，F就不成立；若A不成立，F就成立。这种对A所进行的逻辑运算，叫做命题A的逻辑非，构成的新命题F叫做命题A的逻辑非。A的逻辑非记作“ ”，读作“A非”。n逻辑非相当于集合运算的求“补集”。A(2)逻辑运算的法则n定理1 =A (对合律) n定理2 A+B=B+A，AB=BA (交换律)n定理3 A+(B+C)；(A+B)+C，
12、A(BC)=(AB)C (结合律)n定理4 A+BC=(A+B)(A+C)，A(B+C)=AB+AC (分配律)n定理5 A+AA，AA=A (等幂律)n推论 A+A+A=A，AAA=AAn定理6 A+ =1，A =0n定理7 A+0=A，A1An定理8 A+11，A00 n定理9 A+AB=A，A(A+B)=A (吸收律) 在事故树分析中“A+ABA”、“A+A=A”和“AA=A”几个法则用得较多。 AA(二)概率和与概率积1相互独立事件 一个事件发生与否不受其他事件的发生与否的影响。 假定有A、B、C、N个事件，其中每一个事件发生与否都不受其他事件发生与否的影响，则称A、B、C、N为独立事
13、件。 2相互排斥事件 不能同时发生的事件。 一个事件发生，其他事件必然不发生。它们之间互相排斥，互不相容。假定有A、B、C、N个事件，A发生时，B、C、N必然不发生；B发生时，A、C、N事件必须不发生。 3相容事件 一个事件发生与否受其他事件的约束。即在其他事件发生的条件下才发生的事件。 设A、B两事件，B事件只有在A事件发生的情况下才发生，反之亦然，则A、B事件称为相容事件。nn个独立事件和的概率，其计算公式是： P(A+B+C+N)=1-1-P(A)1-P(B)1-P(C)1-P(N) 式中 P-独立事件的概率。nn个独立事件积的概率，其计算公式是： P(ABCN)=P(A)P(B)P(C)P(N) (三)利用布尔代数化简事故树 在事故树编制完成之后，为了准确计算顶上事件发生的概率，需要化简事故树，消除多余事件，特别是在事故树的不同位置存在同一基本事件时，必须利用布尔代数进行整理，然后才能计算顶上事件的发生概率，否则就会造成定性分析或定量分析的错误。 化简事故树举例：该事故树的结构函数为：T=Al+A2 =X1X2+(X3+B) =X1X2+X3+(X1X3) =X1X2+X3 (根据A+AB=A) 所以，原事故树的等效图为：事故树等效图：感谢聆听！
