交通安全分析方法详解及习题介绍

交通安全分析方法
交通安全分析是使用系统工程的原理和方法，辨别、分析交通系统中存在的危险因素，并根据实际需要对其进行定性、定量描述的技术方法。

其目的是为了保证系统安全运行，查明系统中的危险因素，以便采取相应措施控制危险。

交通安全评价也称危险性评价或风险评价，它是以实现系统安全为目的，应用安全系统工程原理和工程技术方法，对系统中固有或潜在的危险因素进行定性和定量分析，得出系统发生危险的可能性及其后果严重程度的评价，通过与评价标准的比较得出系统的危险程度，提出改进措施，以寻求最低事故率、最少的损失和最优的安全投资。

交通安全分析及评价的内容：
①与系统有关的事故结果或各种危险因素统计分析
②危险因素识别及重要度分析
③安全防护措施作用效果分析
④系统整体安全性评价（可能性、严重性、风险等）
⑤系统各影响因素安全性评价
⑥事故或安全隐患易发点段识别分析
4.1 统计图表分析方法
统计图表分析法，就是利用统计图表对交通事故数据进行整理和并进行粗略的原因分析，这也是交通圈管理与分析中长用的方法。

由于一系列交通交通数据可以从图中直观的看出，所以从图表中看出造成结果的初步原因。

统计图表分析方法是一个综合的体系，它有比重图、趋势图、直方图、圆图法、排列图法。

4.1.1 比重图
比重图是一种表示事物构成情况的平面图形，它能在图上直观的反映出事物各种构成所占的比例。

更具体来说，仅排列在工作表的一列或一行中的数据可以绘制到饼图中。

饼图显示一个数据系列（数据系列：在图表中绘制的相关数据点，这些数据源自数据表的行或列。

图表中的每个数据系列具有唯一的颜色或图案并且在图表的图例中表示。

可以在图表中绘制一个或多个数据系列。

饼图只有一个数据系列。

）中各项的大小与各项总和的比例。

饼图中的数据点显示为整个饼图的百分比。

比重图在交通安全领域中的应用非常广泛，特别是在交通事故方面它能够直观、方便的反映出交通事故各方面的数据，例如，下面是2004年各种驾驶员类型的事故死亡构成如图4.1所示。

图4.1 2004年我国各种驾驶员类型的事故死亡构成
4.1.2 趋势图
4.1.3 直方图
直方图又称质量分布图。

是一种统计报告图，由一系列高度不等的纵向条纹或线段表示数据分布的情况。

一般用横轴表示数据类型，纵轴表示分布情况，用直方图可以解析出资料的规则性。

在制作直方图时，牵涉统计学的概念，首先要对资料进行分组，因此如何合理分组是其中的关键问题。

按组距相等的原则进行的两个关键数位是分组数和组距。

直方图是交通安全分析中常用的统计图表，它的横坐标表示需要分析的各种因素，高度表示这种因素指标的数值，它可以直观、形象地表示出各种因素对交通事故的影响程度。

下图4.3是我国1986~1998年道路交通事故万车死亡率.
图4.3 我国1986~1998年道路交通事故万车死亡率
4.1.4 圆图法
原图法是指在一个圆形图中，把要分析的项目中的各项因素，按比例画出来，即整
个圆为360。

为100%，180。

为50%，以此类推，这样画在一个圆内便可以比较直观地看
出各种因素所占的比例，其主要形式如图4.4所示。

图4.4 道路交通事故原因分析图
4.1.5 排列图法
排列图法又叫主次因素分析图或巴雷特图，它由两个纵坐标、一个横坐标、若干个直方图形和一条曲线组成。

其中左边的纵坐标表示频数，右边的纵坐标表示累计频率（0~100%），横坐标表示影响事物的各种因素。

若干个直方图形分别表示事物影响因素的项目，直方图形的高度则表示影响因素的大小程度，按主次因素顺序由左向右排列，起主次因素可以分为三类：累积频率在0%~80%的因素，称为A 类因素，即主要因素；累积频率在80%~90%的因素称为B 类次要因素；累积频率在90%~100%的因素称为C 类次要因素，其中曲线表示各影响因素大小的累计百分数。

这条曲线称为巴雷特曲线。

这种排列图可以根据分析目的的不同而改变横坐标中因素，但是分析所采用的因素不宜过多，要列出主要因素，去掉从属因素，以便于突出主要矛盾。

61.150.446.1
38.333.432.230.227.2
24.322.520.417.517.3
010
20
3040506070
死亡率（%）
图4.5 巴雷特图
4.2 因果分析图法
因果分析图法是通过因果图表现出来，因果图又称特性要因图、鱼刺图或石川图，它是1953年在日本川琦制铁公司，由质量管理专家石川馨最早使用的，是为了寻找产生某种质量问题的原因，发动大家谈看法，做分析，将群众的意见反映在一张图上，就是因果图。

用此图分析产生问题的原因，便于集思广益。

因为这种图反映的因果关系直观、醒目、条例分明。

按事物之间的因果关系，知因测果或倒果查因，因果预测分析是整个预测分析的基础，可以使复杂的原因系统化、条块化，而且直观、逻辑性强，因果关系明确，便于把主要原因弄清楚。

当将因果分析图法应用于交通安全领域时，运输过程安全与否是交通参与者、运载工具、运输线路等多方面因素综合作用的结果，这些因素与交通安全的关系相当复杂，他们彼此之间也存在这错综复杂的关系。

当分析发生交通事故的原因时，可以将各种可能的事故原因进行归纳分析，用简明的文字和线条表现出来，如图4.6所示，
图4-6 因果分析图
在图4-6中，“结果”表示不安全问题，事故类型；主干是一条长箭头，表示某一事故现象；长箭头两边有若干“枝干”、“要因”，表示与该事故现象有直接关系的各种因素，它是综合分析和归纳的结果；“中原因”则表示与要因直接有关的因素，一次类推便可以把事故的各种大小原因客观地、全面地找出来。

另外，在应用因果分析图对交通事故原因进行分析时，要从大到小、从粗到细，寻根究底，直到能具体采取措施为止。

4.3 安全检查表分析法
安全检查表法（Safety Checklist Analysis，缩写SCA）是依据相关的标准、规范，对工程、系统中已知的危险类别、设计缺陷以及与一般工艺设备、操作、管理有关的潜在危险性和有害性进行判别检查。

适用于工程、系统的各个阶段，是系统安全工程的一种最基础、最简便、广泛应用的系统危险性评价方法。

安全检查表是为系统地发现运输工具、运输线路、车站、车间、班组、工序或机器、设备、装置、环境以及各种操作管理和组织措施中的不安全因素而事先拟好的问题清单。

它根据系统工程分解和综合的原理，事先把检查对象加以剖析，把大系统分割成若干个小的子系统，然后确定检查项目，查出不安全因素所在，以正面提问的方式，将检查项目按系统或子系统的顺序编制成表，以便进行检查和避免漏检查。

4.3.1 安全检查和安全检查表
安全检查是运营中常规、例行的安全管理工作是及时发现不安全状态及不安全行为的有效途径，也是消除事故隐患、防止事故发生的重要手段。

安全检查表是进行安全检查、发现潜在危险、督促各项安全法规、制度、标准实施的一个较为有效的工具。

它是安全系统中最基本、最初步的一种形式。

是为系统地发现运输工具、运输路线、港、站、车间、班组、工序或机器、设备、装置、环境以及各种操作管理和组织措施中的不安全因素而事先拟好的问题清单。

交通安全表的基本格式如下表：
交通安全表不是简单的对所问题的罗列，而是通过分析、筛选、简化，发现问题、查找问题的一种工具。

它针对性强，富有实效，对分析系统的安全状况有较好的指导作用，因而得到了广泛应用。

4.3.2 安全检查表的内容及要求
1、安全检查表的项目及要求
安全检查表的检查项目，应列出所有可能导致事故发生的因素或状态，即要求所列检查项目系统、全面、完善。

检查的项目越全面彻底，漏掉的不安全隐患就越少，系统的安全性就越高。

2、安全检查表采用的方式
安全检查表一般采用正面提问的方式，要求发文明确，回答清楚，并以“是”或“否”来回答，并且在每个问题后面设改善措施栏，方便能将改善措施简要的填写在此栏内。

每个
检查表均需注明检查时间、检查者、直接负责人等，以便分清责任。

3、检查依据
为了使检查表中提出的问题有科学根据，在进行安全检查表编制前要对与此相关的规章制度、规范标准中的要求进行全面、系统的查阅，分别简要列出他们的名称和所在章节，附于每项提问后面，以便于查对。

4.3.3 安全检查表的分类
安全检查表的类型繁多，分类的方式各部相同，绝大多数是按用途分类的。

一般而言，常用类型有以下几种：
1、设计审查用安全检查表
如果在设计时能够设法把不安全因素消除掉，则可以取得事半共倍的效果。

因此，在设计之前，应为设计人员提供相应的安全检查表。

表中还应列出应该遵循的有关规程、标准。

这样既可以扩大设计者的知识面，而且能使他们乐于采纳这些标准中所列的数据要求，避免与安全人员意见不同时发生争议。

设计人员事先参照安全检查表进行设计，比设计完成后在参照检查表修改要省事得多。

2、运输设备、机械装置、设施定期安全检查表
由于交通运输系统是庞大的社会—技术系统，部门复杂、设备繁多，所以应该按客运、货运、车辆、电力、房建等部门，根据各自的设备情况，制定相应的安全检查表，供日常巡回检查或定期检查时使用。

3、车间、工段及岗位用安全检查表
用于车间、工段及岗位进行定期和预防性安全检查，重点放在人身、设备、作业过程等不安全行为和不安全状态方面。

4、消防用安全检查表
交通运输部门的货场、仓库、油库及飞机、船舶等要害部位，防止火灾发生是一个十分重要的问题。

5、专业性安全检查表
这种检查表由专业机构或职能部门编制或使用，主要用于进行定期的安全检查或季节性检查，如对电气设备、锅炉及压力容器、特殊装置与设施等的专业性检查。

4.3.4 安全检查表的编制
1、安全检查表的编制方法
在实际的交通分析应用中，交通安全检查表的编制一般采用检验法和分析法：
（1）检验法
找熟悉被检查对象的人员和具有实践经验的人员，以三结合的方式（个人、工程技术人员、管理人员相结合）组成一个小组。

依据人、物、环境的具体情况和以往积累的实践经验及有关统计数据，按照规程、规章制度等文件的要求，编制安全检查表。

不过其检查项目较多、繁杂，比较耗费人力、物力、工作效率比较低，而且检查的方式落后，在实际应用过程中会存在较大误差，使用效果没有分析法好。

（2）分析法
根据已经编制的事故树、事件树的分析、评价结果来编制安全检查表。

其编制的安全检查表，经过事故树、事件树的定性、定量分析来确定检查项目，因而检查表较为精简和全面。

检查的项目不多，而且每一个检查项目都是保证系统安全的关键。

因此，分析法是以后发展的主流方向。

2、安全检查表的的编制步骤：
（1）确定被检查对象，组织有关人员；
（2）熟悉被分析的系统；
（3）调查不安全因素；
（4）搜集与系统有关的规范、标准、制度等；
（5）明确规定的安全要求
（6）根据具体情况和要求确定编制方法，编制安全检查表；
（7）通过反复使用，不断修改，补充完善；
（8）现场检查评价；
（9）编写评价结果分析。

4.3.5 主要特点和应注意的问题
1、特点
安全检查表是进行系统安全分析的基础，也是安全检查中行之有效的基本方法，具有以下主要特点：
①检查表的编制系统全面，可全面查找危险、有害因素，避免了传统安全检查中易遗漏、疏忽的弊端。

②检查表中体现了法规、标准的要求，使检查工作法规化、规范化。

③针对不同的检查对象和检查目的，可编制不同的检查表，应用灵活广泛。

④检查表简明易懂，易于掌握，检查人员按表逐项检查，操作方便可用，能弥补其知识和经验不足的缺陷。

⑤编制安全检查表的工作量及难度较大，检查表的质量受制于编制者的知识水平及经验积累。

2、应该注意的问题
（1）编制安全检查表的过程，实质是理论知识、实践经验系统化的过程，一个高水平的安全检查表需要专业技术的全面性、多学科的综合性和对实际经验的统一性。

为此，应组织技术人员、管理人员、操作人员和安全人员深入现场共同编制。

（2）按查隐患要求列出的检查项目应齐全、具体、明确，突出重点，抓住要害。

为了避免重复，尽可能将同类性质的问题列在一起，系统的列出问题或状态。

另外应规定检查方法，并有合格标准。

防止检查表笼统化，行政化。

（3）各类检查表都有其适用对象，各有侧重，是不宜通用的。

（4）危险性部位应详细检查，确保一切隐患在可能发生事故之前就被发现。

（5）编制安全检查表应将安全系统工程中的事故树分析、事件树分析、预先危险性分析和可操作性研究等方法进行综合。

4.4 事故树分析法
4.1 事故树分析的基本概念及特点
事故树分析（Fault Tree Analysis，简称FTA）方法起源于故障树分析（简称FTA），是安全系统工程的重要分析方法之一，它是运用逻辑推理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。

事故树分析是一种演绎推理法，这种方法把系统可能发生的某种事故与导致事
故发生的各种原因之间的逻辑关系用一种称为事故树的树形图表示，通过对事故树
的定性与定量分析，找出事故发生的主要原因，为确定安全对策提供可靠依据，达
到预测与预防事故发生的目的。

事故树是一种逻辑分析过程，从事故结果到事故原因来描绘事故发生的有向逻辑树，它能对系统的危险性进行分析和评价，对事故定性分析和定量分析。

故障树分析具有应用范围广、形象化的特点，充分体现了安全系统工程的系统性、准确性和预测性，并可以用计算机程序实现。

4.2 事故树符号及意义
1.事件符号
顶事件:就是所要分析的事件，一般把有可能发生的事故或者已经发生的事故作为顶事件。

用字母T来表示。

中间事件:是指在系统中造成顶事件发生的事件，用字母A (i)表示。

底层事件:底层事件指故障树中最下面一层的事件，主要包括基本事件、省略事件和屋形事件，这三种底层事件统一使用字母X (i)表示。

基本事件:它是系统中最为基本的一个事件，表示产生故障的最根本原因，并且已经不能继续往下分析的事件，用圆形符号表示。

省略事件:表示不需要继续往下分析的事件，可以用省略事件来表示驾驶员的失误等事件，用菱形符号表示。

屋形事件:表示正常的事件，系统在正常状态下必定要发生的事件，而认为是不需要修正的故障，用屋形符号表示。

2.逻辑门符号
与门”、“优先与门”、“限制门”、“排斥或门”等，所有的这些门都可以最终转
化为“与门”和“或门”，本文中所使用的主要是“与门”和“或门”。

或门:表示所连接的事件X1, X2,… ,X n中只要有一个发生，或门所在的事件就会发生。

布尔代数表示为:A=X1+X2+…+X n。

与门:表示所连接的事件X1, X2, X n同时发生时，或门所在的事件才会发生。

布尔代数表示为:A=X1*X2*…*X n。

图事故树的符号及含义
3）非门：表示输出事件是输出事件的对立事件。

非门符号如图c所示。

4）特殊门
①条件与门。

表示输入事件不仅同时发生，而且必须满足条件A，才会有输出事件发生，条件与门符号如图所示。

②调价或门。

表示输入事件中至少有一个发生，在满足条件A的情况下，输出事件才发生，条件或门符号如图所示。

3、转移符号
当事故规模很大或整个事故树中多处包含有相同的部分树图时，为了简化整个树图，便可用转出和转入符号，以标出向何处转出和从何处转入。

（1）转出符号，表示向其他部分转出，三角形内记入向何处转出的标记，如图所示。

（2）转入符号，表示从其他部分转入，三角形内记入从何处转入的标记，如图所示。

4.3 事故树分析步骤
事故树分析虽然根据对象系统的性质、分析目的的不同，分析的程序也不同。

但是，一般都有下面的十个基本程序。

有时，使用者还可根据实际需要和要求，来确定分析程序。

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。

事故树分析的基本步骤可以概括为：调查事故、确定顶上事件、确定目标、调查原因事画出、事故树、定性分析、计算顶上事件发生概率、进行比较、定量分析以及利用最小径集，找出根除事故的可能性，从中选出最佳方案。

1、事故树的编制
事故树编制是FTA中最基本、最关键的环节。

编制工作一般应由系统设计人员、操作人员和可靠性分析人员组成的编制小组来完成。

通过编制过程能使小组人员深入了解系统，发现系统中的薄弱环节，这是编制事故树的首要目的。

事故树的编制是否完善直接影响到定性分析与定量分析的结果是否正确，关系到应用FTA的成败。

所以，事故树编制必须经过编制小组成员反复研究，不断深入，并充分利用实践中有效的经验总结。

1）编制事故树的规则
事故树的编制过程是一个严密的逻辑推理过程，应遵循以下规则：
①确定顶事件应优先考虑风险大的事故事件。

能否正确选择顶事件，直接关系到分析结果，是事故树分析的关键。

在系统危险分析的结果中，不希望发生的时间远不止一个。

但是，应当发生频率高且后果严重的事件优先作为分析的对象，即顶事件；也可以把发生频率不高但后果严重以及后果虽不严重但发生非常频繁的事故作为顶事件。

②合理确定边界条件。

在确定了顶事件后，为了不使事故树过于繁琐、庞大，应明确规定被分析系统与其他系统的界面，并作一些必要的合理的假设。

③保持门的完整性，不允许门与门直接相连。

事故树编制时应逐级进行，不允许跳跃，
任何一个逻辑门的输出都必须有一个结果事件，不允许不经过结果事件而将门与门直接相连，否则，将很难保证逻辑关系的准确性。

④确切描述顶事件。

明确地给出顶事件的定义，即确切地描述出事故的状态，什么时候在何种条件下发生。

⑤编制过程中及编成后，需及时进行合理的简化。

2）编制事故树的方法
编制事故树的常用方法为演绎法，通过人的思考去分析顶事件是怎样发生的。

即首先确定系统的顶事件，找出直接导致顶事件发生的各种可能因素或因素的组合即中间事件。

在顶事件与其紧连的中间事件之间，根据其逻辑关系相应地画出逻辑门。

然后再对每个中间事件进行类似的分析，找出其直接原因，逐级向下演绎，直到不能分析的基本事件为止。

这就可得到用基本事件符号表示的事故树。

2、事故树定性分析
1、最小割集
1）割集和最小割集
事故树顶事件发生与否是由构成事故树的各种基本事件的状态决定的。

很显然，所有基本事件都发生时，顶事件肯定发生。

然而，在大多数情况下，并不是所有基本事件都发生时顶事件才发生，而只要某些基本事件发生就可能导致顶级事件发生。

在事故树分析中把引起顶事件发生的基本事件的几何称为割集，也称截集或截止集。

一个事故树中的割集一般不止一个，在这些割集中，凡不包括其他割集的，叫做最小割集。

换言之，如果割集中任意去掉一个基本事件后就不是割集，那么这样的割集就是最小割集。

所以最小割集是引起顶事件发生的充分必要条件。

2）最小割集求解
如果构建的故障树模型中所有基本事件全部发生，顶事件必然发生。

但现实中不会出现所有基本事件同时发生的现象。

若有某些基本事件同时发生，顶事件就发生，则把这些同时发生就能够导致顶事件发生的最低数目的基本事件组合称为最小割集。

最小割集可以用来表征系统的危险程度，每个最小割集都是顶上事件发生的一种可能途径。

最小割集的数目越多，危险性越大。

最小割集的主要作用有以下几点: 表示顶事件的发生原因。

事故发生必然是某个最小割集中的基本事件同时发生的结果。

求出故障树的全部最小割集，就可以掌握事故发生的各种可能性。

每个最小割集代表了一种事故模式。

根据最小割集集合发现故障树系统中的最薄弱环节，判断出最危险的情况。

同时，最小割集中的基本事件个数越少，其事故发生的危险性越大。

判断重要度，计算顶事件的发生概率。

可以根据最小割集判断基本事件的结构重要度。

同时，利用结构重要度来计算事故发生概率。

布尔代数的相关运算法则
对建立的故障树模型做定性和定量分析时,需要计算模型的结构重要度以及顶事件发生概率,计算时所采用的算法就是布尔代数运算。

布尔代数属于符号逻辑的分支,其最大的优点是使复杂问题简单化,因为布尔代数采用逻辑运算,只有0、1两值,即是或非、真或假、对或错、发生或不发生、安全或不安全等。

布尔代数中的运算包括布尔加“”、布尔乘“”和求补集“”,,布尔代数的主要运算法则见表。

布尔代数的主要运算法则
2、最小径集分析
1）径集与最小径集
在事故树种，当所有基本事件都不放声时，顶事件肯定不会发生，然而，顶事件不发生常常并不要求所有基本事件都不发生，而只要某些事件不发生顶事件就不会发生。

这些不发生的基本事件的集合称为径集，也称通集或路集。

在同一事故树中，不包括其他径集的径集称为最小径集。

如果径集体中任意去掉一个基本事件后就不再是径集，那么该径集就是最小径集。

所以，最小径集体是保证顶事件不发生的充分必要条件。

2）最小径集的求法
根据对偶原理，成功树顶事件发生，就是对偶树（事故树）顶事件不发生。

因此，求事故树最小径集的方法是，首先将事故树变换成其对偶的成功树，然后求出成功树的最小割集，即事故树的最小径集。

将事故树变成成功树的方法，就是将原来事故树中的逻辑与门改成逻辑或门，将逻辑或门改成逻辑与门，并将全部事件符号加上“’”，变成事件补的形式，这样便可得到与原事故树对偶的成功树，如图。

所示。

3）最小割集和最小径集在事故树分析中的作用
（1）最小割集体在事故树分析中的作用
其在事故树分析中起的作用可以概括为以下四方面：
①表示系统的危险性。

②表明顶事件发生的原因组合。

③为降低系统的危险性提出控制方向和预防措施。

④利用最小割集可以判定事故树中基本事件的结构重要度和方便地计算顶事件发生的概率。

（2）最小径集在事故树分析中的作用
最小径集在事故树分析中的作用最小割集同样重要，主要表现在以下几个方面：
①表示系统的安全性
②选取确保系统安全性的最佳方案
③利用最小径集同样可以判断事故树中基本事件的结构重要度和计算顶事件发生的概
率
（3）系统薄弱环节预测
事故树经布尔代数化简之后，可以得到最小割集和最小径集。

根据最小割集和最小径集的性质，就可以对系统安全的薄弱环节进行预测。

也可以从以下四条途径来改善系统的安全性：
①减少最小割集，首先应消除那些包含基本事件最少的割集；
②增加割集中的基本事件，首先应给汉基本事件少、又不能清除的割集增加基本事件；
③增加新的最小径集，也可以设法将原有含基本事件较多的径集分为两个或多个；
④减少径集中的基本事件树，首先着眼于减少含基本事件多的径集。