事件树分析(ETA)

• 图4 示出了我们所举例子的完整事件树。 最上面那一支（路），对第三项安全功能 （措施）没有分叉点（节点），这是因为 本系的设计中，如果第一、第二两项安全 功能是成功的，就不需要第三项安全功能 （措施）有分叉点（节点），这是因为它 对事故的出现没有影响。
图4 事件树编制
3.4 所得事故序列结果的说明
行人过 马路
没有车辆来往
车辆过后再过
有车
留有充足时间
车前穿过
未留充
措施有效
司机采取 急制动或
避让措施
措施无效
足时间 司机未采取措施
后果
顺利通过 顺利通过 顺利通过 冒险通过
车祸
车祸
1、事件树分析的作用：
（1）ETA是动态的分析过程，因此通过ETA可以看 出系统的变化过程。查明系统中各构成要素对导致 事故发生的作用及其相互关系，从而判别事故发生 的可能途径及其危害性。
和不可靠度Fs 。
系统正常运行为（111）状态，所以系统可靠度Rs为（111）
状态时的概率，即是三事件的积事件概率：
Ps=PA·PB·PC=0.95×0.9×0.9=0.7695
而系统失效概率,即不可靠度为:Fs =1-Rs =1-
0.7695=0.2305
例2、如下图所示，系统为一个泵和二个阀门并联的简单系 统，试绘出其事件树图并求其成功及失败概率(A、B、C的可 靠度分别为0.95、0.9、0.9)。 B A
（2）由于事件树分析时，在事件树只有两种可能的 状态：成功、失败而不考虑其一局部或具体的故障 情节。因此可以快速推断和找出系统的事故，并能 之处避免事故发生的途径，便于改进系统的安全状 态。
（3）根据系统中各个要素事件的故障概率，可以概 略计算出不希望事件的发生概率；
（4）找出最严重的事故后果，为事故树分析确定顶 上事件提供依据；
（5）也可对已发生的事故进行原因分析。
❖ 说明
目的：评价初始事件发展为事故的过程及后果 适用范围：设计时找出适用的安全装置，操作时发
现设备故障及误操作导致事故 使用方法：各事件发展阶段均有成功和失败两种可
能，由初始事件经过各事件、阶段一直分析出 事件、发展的最后各种结果 资料准备：有关初始事件和各种安全措施的知识 人力、时间：2－4人组成小组，分析小型单元几个 初始事件需3－6天，大型复杂单元需2－4周 效果：定性和定量，找出初始事件发展的各种结果， 分析其严重性可在各发展阶段采取措施使之朝 成功方向发展
如（见后面例题）：串连系统A、B、C的概率分别为RA、RB、 RC 则系统的概率Rs Rs=RA·RB·RC 系统的失败概率，即不可靠度Fs=1- Rs 并联系统的概率（见后面例题）：Rs=RA·RB+RA·[1-RB] ·RC
事件树分析举例：
原
料
输
送
系
统
示
意
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
泵A
图
阀C 阀B
事件树分析举例--原料输送系统事件树 阀C正常（1）
• 系统自动对初始事件的作出响应（包括自动停车 系统）；
• 当初始事件发生时， 报警器向操作者发出警报； • 操作工按设计要求或规定的操作规程对报警做出
响应； • 启动冷却系统、压力释放系统，以减轻事故的严
重程度； • 设计对初始事件的影响起限制作用的围堤或封闭
方法。
3.3 编制事件树
• 事件树展开的是事故序列，由初始事件开始， 再对控制系统和安全系统如何响应进行处理， 其结果是明确地确定出由初始事件引起的事 故。
考研真题：
某储罐装有可燃物质，火灾过程为：可燃物质泄露，火源着 火，报警灭火，人员脱离。设储罐附近存在火源的概率为 F(A)=0.1；可燃物遇火源着火的概率为F(B)=0.6；报警器正 确报警的概率为R(C)=0.9；在报警器成功报警的情况下，灭 火成功的概率R(D1)=0.8，灭火未成功使人员脱离的概率 R(E1)=0.5；在报警器未成功报警的情况下，成功灭火的概 率为：R(D2)=0.5，灭火未成功使人员成功脱离的概率为 R(E2)=0.3。规定灭火未成功且人员也未成功脱离的情况视 为系统失败；发生泄露但没有火源的情况视为安全，其他情 况定性为事故。试求：
• 如果所选定的初始事件能直接导致一个具体事故， 事件树就能较好地确定事故的原因。
• 在事件树分析的绝大多数应用中，初始事件是预 想的， 装置设计包括装置、防护围栏或工艺方法， 其是用来对初始事件作出反应并降低或消除初始 事件的影响。
3.2初始事件的安全功能
• 确定安全功能设计以减弱初始事件影响。初始事 件做出响应的安全功能，可被看成为防止初始事 件造成后果的预防措施。安全功能措施通常包括：
或者Fs =1-Rs =1-0.9405=0.0595
题目：试绘制行人过马路事件树 。（山东科技大学2008年真题）
提示：确定起始事件——行人过马路，过马路的状态——有没有 车子，有车子的话是在车前过还是车后过，车前过的话有没有 充裕的时间逃避，司机有没有采取措施…考虑每种状态造成的 后果——是顺利通过，还是涉险通过还是发生车祸。
• 通常，初始事件或安全系统的故障逻辑是 很复杂的。分析人员要建造各个系统故障 的独立故障树，而且要使用原事件树去确 定（定义）各个能导致所关心后果的组成 部分，然后才能把它（事件树）转换成故 障树。分析人员可用标准定性方法（求解 最小割集）来求解这些事故序列故障树， 以求得他们的最小割集。
图5 故障树图
• 如图所示系统由一个水泵和三个阀门串并联而成，且已知A、 B、C、D的可靠度分别为qA＝0.95, qB＝qC＝qD＝0.9,
• 试绘制出该系统的事件树图； • 求出成功和失败的概率； • 叙述成功启动的过程。
考研真题：
如图是某反应炉加套的冷却系统。当正常冷却水突然断水 （如管道损坏）而造成系统失水，这时失水信号检测器D探 得失水信号，将启动备用水泵P1和P2.如果两台备用泵均启 动成功，则系统成功，记为(S)；若只有其中一台泵启动成功， 则系统是50%的部分成功，记为（P）；两台泵均停则系统 失败，记为（F）。试建造事件树，若所有元件的成功概率都 是0.99，试算出每个系统输出的概率。
• 事件树分析的下一步骤是对各事故序列结 果进行解释（说明）。
• 应说明由初始事件引起的一系列结果，其 中某一序列或多个序列有可能表示安全回 复到正常状态或有序地停车。
• 从安全角度看，其重要意义在于得到所关 心的事故后果。
3.5 确定事故序列最小割集
• 可以使用故障树分析对事件树事故序列加 以分析，以便确定其最小割集。
• 由于事件序列是以图形表示，并且呈扇状，故 得名事件树。
初因事件 系统 1
系统 2 事件序列
成功 S1
成功 S2 失败 F2
IS1S2
I
IS1F2
失败 F1
成功 S2
IF1S2
失败 F2
IF1F2
图6.1-1 事件树分叉示意图
2事件树分析的目的
• 任何事故都是一个多环节事件发展变化过程的结果， 通常将事件树分析常称为事故过程分析。其实质利 用逻辑思维的初步规律和逻辑思维的形式，分析事 故形成过程。
阀B正常（1）
泵A正常（1）
阀C失效（0）
启动信号
阀B失效（0）
泵A失效（0）
系统正常（111）
爆炸事故（110） 爆炸事故（10） 爆炸事故（0）
若各元件的可靠度（Ri）已知，求取系统的可靠度（Rs）和
不可靠度（Fs），RA=0.95(FA=0.05)， RB=0.9(FB=0.1),RC=0.9(FC=0.1)，则可求出系统的可靠度Rs
始事件） • 2）识别能消除初发事件的安全设计功能； • 3）编制事件树 • 4）描述导致事故顺序情况； • 5）确定事故顺序的最小割集 • 6） 编制分析结果
3.1 初始事件的识别
• 确定初始事件 初始事件的选定是事件树分析的重 要一环，初始事件应当是系统故障、设备故障、 人为失误或者工艺异常， 这主要取决于安全系统 或操作人员对初始事件的反应。
1 引言
• 事件树也是一种决策树，但是它的结果仅仅依 赖于系统的内在客观规律，而不是象在决策树 中取决于决策者的主观控制的影响。
• 事件树分析（Event Tree Analysis）法是一 种逻辑的演绎法，它在给定一个初因事件的情 况下，分析此初因事件可能导致的各种事件序 列的结果，从而定性与定量的评价了系统的特 性，并帮助分析人员以获得正确的决策，
• 其目的有以下四大方面： • 1）能够判断出事故发生与否，以便采取直观的安
全方式； • 2）能够指出消除事故的根本措施，改进系统的安
全状况； • 3）从宏观角度分析系统可能发生事故，掌握系统
中事故发生的规律； • 4）可以找出最严重的事故后果，为确定顶上时间
提供依据。
3事件树分析过程
• 事件树分析通常包括六步： • 1）确定初始事件（可能引发感兴趣事故的初
• 例中，因为（上面第一支）第一项安全功 能（措施）是成功的，所以上面那一支需 要有分叉点（节点），而第二安全功能 （措施）仍可能对事故发生产生影响。
• 如果第一项安全功能（措施）失败了，则 下面那一支（路）中第二项安全功能（措 施）就不会有机会（再去）影响事故的发 生了，故而下面那一支（路）可直接进入 第三项安全功能（措施）的处理（评价）。
3.6编制评价结果
• 事件树的最后一步是将分析研究的结果汇 总，分析人员应对初始事件、一系列的假 想和事件树模式等进行详尽的分析，并列 出事故的最小割集。可列出讨论的不同事 故后果和从事件树分析得到的建议措施。
事件树分析的定量计算：
定量计算就是计算每个分支发生的概率。为了计算这些分支 的概率，首先必须确定每个因素的概率。如果各个因素的可靠 度已知，根据事件树就可求得系统的可靠度。
❖ ETA注意事项：
一、注意事项 １、应适当地选定起因事件
在选择时，重点应放在对系统的安全影响最大、发生频率 最高的事件上。
２、逻辑思维要首尾一贯，无矛盾，有根据。 ３、要注意人的不安全因素，否则会得错误结果。 ETA的优点 １、简单易懂，启发性强； ２、逻辑严密，判断准确，能找出事故发展规律； ３、可以定性，也可以定量分析。
• 展开事件树的每一个分叉（节点）都会创 生新的事故，都必须对每一项安全功能 （措施）依次进行评价。
• 当评价某一事故支（路）的安全功能（措 施）时，必须假定本支（路）前面的安全 功能（措施）成功或失败已经发生过了， 这一点可在我们所举的例子（当评价第二 项安全功能时）看出来。（图3 ）。
图3 事件树中第二安全措施的展开
图1 编制事件树的第一步
• 下一步是评价安全功能（措施）。
• 通常，只考虑两种可能：安全措施成功还 是失败。
• 假设初始事件已经发生，分析人员须确定 所采用的安全措施成功或失败的派定标准；
• 接着判断如果安全措施成功或失败了，对 事故的发生有什么影响。
• 如果对事故有影响，则事件树要分成两支， 分别代表安全措施成功和安全措施失败， 一般把成功一支放在上面，失败一支放在 下面。
• 每一事故序列都由一系列安全系统失败组 成，并以“与门”逻辑与初始事件相关。
• 这样，每一事故序列都可以被看作是由 “事故序列（结果）”作为顶上事件的故 障树，并用“与门”将初始事件和一系列 安全系统失败（故障）与“事故序列（结 果）”（顶上事件）相连接。
• 例如，图5 是一个故障树，它是由图4 中的 事件树中的某这一事故序列转换而来的 （即代表了图4 事件树的某事故序列）。
• 如果该安全措施对事故的发生没有什么影 响，则不需分叉（分支），可进行下一项 安全措施。
• 用字母标明成功的安全措施（如A,B,C,D）， 用字母上面加一横代表失败的安全措施 （如A,B,C,D）。
• 就我们这个例子来说，设第一个安全措施 对事故发生有影响，则在节点处分叉（分 支），示于图2
图2 第一安全措施的展开
• 分析人员按事件顺序列出安全功能（措施） 的动作，虽然许多时候事件可能是同时发生 的。
• 在估计安全系统对异常状况的响应时，分析 人员应仔细地考虑正常工艺控制对异常状况 的响应这一因素。
• 编制事件树的第一步，是写出初始事件和 用于分析的安全功能（措施），初始事件 列在左边，安全功能（措施）写在顶部 （格内）。图1示出了常见事件树的第一步。 初始事件后面的下边一条线，代表初始事 件发生后，虽然采取安全功能（措施）， 事故仍继续发展的那一支（路）。
C
阀B正常（1）
系统正常（11）
泵A正常（1）
启动信号
阀B失效（0）
阀C正常（1） 系统正常（101）
泵A失效（0）
阀C失效（0） 爆炸事故（100） 爆炸事故（0）
解：
系统正常运行为（11）和（101）状态，所以系统可靠度Rs 为： Rs=RA·RB+RA·FBRC=RA·RB+RA·（1-RB） RC=0.95*0.9+0.95*(1-0.9)*0.9 )=0.855+0.0855=0.9405 而系统失效概率,即为(100)和(0)状态，所以Fs =FA+RA·FBFC=0.05+0.95*0.1*0.1=0.0595