第四章 事故分析方法

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对有n个基本事件构成的事故树，n个基本事件两种状 态的组合Baidu Nhomakorabea为2n个。把其中一个事件Xi作为变化对象（从 0变到1），其他基本事件的状态保持不变的对照组共有 2n-i个。在这些对照组中属于第二种情况（Φ(1i,x) Φ(0i,x)＝1）所占的比例既是Xi事件的结构重要系数， 用(i)表示，可以用下式求得：
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4．两个基本事件出现在基本事件个数不等的若干个最小
割（径）集中，其结构重要系数依下列情况而定： （1）若他们在最小割（径）集中重复出现的次数相等， 则在少事件最小割（径）集中出现的基本事件结构重要系 数大
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（2）若它们在少事件最小割（径）集中出现次数少，在多 事件最小割（径）集中出现次数多，以及其他更为复杂的 情况，可用下列近似判别式计算：
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4.3 故障假设/安全检查表分析
1.分析方法
故障假设/安全检查表分析（What-If/Safety Checklist Analysis）是将故障假设与安全检查 表分析两种分析方法组合在一起的分析方法，由 熟悉工艺过程的人员所组成的分析组来进行。 故障假设/安全检查表分析方法可用于各种类 型的工艺过程或者是项目发展的各个阶段。一般 用于分析主要的事故情况及其可能后果，是一种 粗略的在较大层面上的分析。
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5.基本事件的结构重要度分析
结构重要度分析，就是不考虑基本事件发生 的概率的多少，仅从事故树结构上分析各基本事 件的发生对顶上事件发生的影响程度。
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结构重要系数的求取方法
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上述三种情况，只有第二种情况是基本事件 Xi发生，顶上事件也发生，这说明Xi事件对事故 发生起着重要作用，这种情况越多，Xi的重要性 就越大。
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4.2 事件树分析（ETA）
事件树分析（Event Tree Analysis，缩写ETA）是一 种从原因推论结果的（归纳的）系统安全分析方法，它按 事故发展的时间顺序由初始事件出发，按每一事件的后继 事件只能取完全对立的两种状态（成功或失败、正常或故 障、安全或事故等）之一的原则，逐步向事故方面发展， 直至分析出可能发生的事故或故障为止，从而展示事故或 故障发生的原因和条件。通过事件树分析，可以看出系统 的变化过程，从而查明系统可能发生的事故和找出预防事 故发生的途径。
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举 例
此事故树有5个基本事件，按 照二进制列出所有基本事件两种状 态的组合数，共有25＝32个，这些 组合列于表4-2。为便于对照，将 32组分成左右两部分各占16组，然 后根据事故树图或最小割集确定 Φ(0i,x)和Φ(1i,x)的值，以0和1 两种状态表示。 由表可见，Xi在左半部的状态 值都为0，右半部都为1，右半部和 左半部对应找出Φ(1i,x) Φ(0i,x) ＝1的组合，共有7个， 因此，基本事件Xi的结构重要系数
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事故调查
与
分析技术
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第4章 事故分析方法
4.1 4.2 事故树分析（FTA）
事件树分析（ETA）
4.3 故障假设/安全检查表分析 4.4
4.5 失效模式与影响分析 原因-结果分析法
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教学要求
基本要求： 掌握事故树、事件树、安全检查表、失效模式与 影响分析等常见的事故分析方法。 重 点： 事故的定性分析与定量分析。 难 点： 定量分析
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2.事故树的编制
一事故树的符号
表4-1 事故树符号一览表
种 类
符
号
名
称
意
义
顶上事件 或中间原 因事件 事 件 符 号
表示由许多其他事件相互作用而引起的事件。这些事件都可 进一步往下分析，处在事故树的顶端或中间
基本事件
事故树中最基本的原因事件，不能继续往下分析，处在事故 树的底端
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2．仅出现在同一个最小割（径）集中的所有基本 事件结构重要系数相等；
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3．仅出现在基本事件个数相等的若干个最小割 （径）集中的各基本事件结构重要系数依出现次 数而定，即出现次数少，其结构重要系数小；出 现次数多，其结构重要系数大；出现次数相等， 其结构重要系数相等。
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4.1 事故树分析（FTA）
1.方法概述
事故树分析（ Fault Tree Analysis ，缩 写FTA）又称故障树分析，是从结果到原因找 出与灾害有关的各种因素之间因果关系和逻 辑关系的分析法。
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它具有以下几个优点：
1、由于事故树分析法是采用演绎方法分析事故的因果关 系，能详细找出系统各种固有的潜在的危险因素，为安全 设计、制定安全技术措施和安全管理要点提供了依据。 2、能简洁、形象地表示出事故和各种原因之间因果关系 及逻辑关系。 3、在事故树分析中，顶上事件可以是已经发生的事故， 也可以是预想的事故。通过分析，找出原因，采取对策加 以控制，从而起到预测、预防事故的作用。 4、可以用于定性分析，求出危险因素（原因）对事故影 响的大小；也可用于定量分析，由各危险因素（原因）的 概率计算出事故发生的概率，从数量上说明是否能满足预 定目标值的要求，从而采取对策措施的重点和轻、重、缓、 急顺序。
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2.分析步骤
1、分析准备 2、构建一系列的故障假设问题和项目 3、使用安全检查表进行补充 4、分析每个问题和项目 5、编制分析结果文件
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5、可选择最感兴趣的事故作为顶上事件进行分析。这和 事件树不同，因为事件树是由一个故障开始的，而引起的 事故不一定是使用者最感兴趣的。 6、分析人员必须非常熟悉对象系统，具有丰富的实践经 验，能准确和熟练地应用分析方法。往往出现不同分析人 员编制的事故树和分析结果不同的现象。 7、复杂系统的事故树往往很庞大，分析、计算的工作量 大。 8、进行定量分析时，必须知道事故树中各事件的故障数 据；若这些数据不准确，定量分析就不可能进行。
二、结构重要度分析
因为x27是单事件最小径集，所以Iϕ (27)最大。x22， x23同在一个最小径集中；x24，x25，x26同在一个最小径 集中，x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7同在8个最小径集中； x8，x9，x10，x11同在4个最小径集中；x12，x13，x14同 在4个最小径集中；x17，x18，x19，x20同在4个最小径集 中。
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简化事故树
事故树编制完成后，需要应用数学方法对事故树 中在不同位臵重复的基本事件进行简化处理，然 后才能进行定性、定量分析，否则就可能造成分 析的错误。 常用的简化事故树方法有布尔代数法和行列法。
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3.事故树定性分析
1 2 3
最小割集
最小径集
计算事故树顶上事件（事故）的发生概率。其计算过 程采用下面方式分步进行。具体做法是： 1、收集树中各基本事件的发生概率； 2、下面基本事件开始计算每一个逻辑门输出事件的 发生概率； 3、将计算过的逻辑门输出事件的概率，代入它上面 的逻辑门，计算其输出概率，依次上推，直达顶部事件， 最终求出的即为该事故发生概率。
基本事件 结构重要 度分析
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最小割集
在事故树中凡能导致顶上事件发生的基本事件的集合 称作割集；割集中全部基本事件均发生时，则顶上事件一 定发生。
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4个最小割集表达了顶上事故T发生的4种模式；以为 例，若X3、X5两个基本事件同时发生，则X3使B1、B2均发 生，X5导致B3发生，B1、B2、B3同时发生则A2发生，故T 发生。其余模式的物理意义类同。
由于缺乏资料不能进一步展开或不愿继续分析而有意省略的 事件，也处在事故树的底部。 正常情况下应该发生的事件。位于事故树的底部
省略事件
正常事件
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与门
表示B1、B2两个事件同时发生（输入）时，A事件 都可能发生（输出）
或门 逻 辑 门 符 号
表示B1或B2任一事件单独发生（输入）时，A事件 都可能发生（输出） 表示B1、B2两个事件同时发生（输入）时，还必 须满足条件a，A事件才发生（输出）
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最小径集
在事故树中凡是不能导致顶上事件发生的最低 限度的基本事件的集合，称作最小径集。在最小径 集中，去掉任何一个基本事件，便不能保证一定不 发生事故。因此最小径集表达了系统的安全性。
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4.事故树定量分析
定量分析是在求出各基本事件发生概率的情 况下，计算顶上事件的发生概率，求出概率重要 度和临界重要度。
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编制事故树
1．顶上事件放在最上端，将其所有直接原因事件（中间 事件）列在第二层，并用逻辑门连接上下层事件（输出、 输入事件）；再将第二层各事件的所有原因事件写在对应 事件的下面（第三层），用适当的逻辑门把第二、三层事 件连接起来；如此层层向下，直至找出全部基本事件（或 根据需要分析到必要的事件）为止，从而构成一株完整的 事故树。 2．完成每个逻辑门的全部出入事件后再去分析其他逻辑 门的输入事件。两个逻辑门不能直接连接，必须通过中间 事件连接
基本事件X1与X2比较，X1出现2 次，但所在的两个最小径集都含 有2个基本事件，X2出现3次，所 在的3个最小径集都含有3个基本 事件，根据这个原则判断
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应用示例
油库燃爆事故树
一、 求 最 小 割 径 集
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表示B1或B2任一事件单独发生（输入）时，还必 须满足条件a，A事件才发生（输出） 表示B事件发生（输入）且满足条件a时，A事件 才能发生（输出）
条件与 门
条件或 门 限制门
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转 移 符 号
转入符 号
表示在别处的部分树，由该处转入（在三角形内 标出从何处转入）
转出符 号
表示这部分树由此处转移至他处（在三角形内标 出向何处转移）
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分析步骤
1.确定初始事件 2.判定安全功能 3.发展事件树和简化事件树 4.分析事件树 （1）找出事故连锁和最小割集 （2）找出预防事故的途径 5.事件树的定量分析 （1）各发展途径的概率 （2）事故发生的概率
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例如，图4-6所示事件树中各发展途径的概率计算如下：
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应用示例
露天矿断钩跑车事故的事件树分析。
某露天矿铁路运输过程中，一列上坡行驶的列车的尾车连 接器的钩舌断裂，沿坡道下滑；由于调车员没有及时采取 制止车辆下滑的措施，车速不断增加；当尾车滑行到135 站时，该站运转员误将尾车放行到上线；尾车进入上线后 继续滑行，经过117站时，该站运转员惊慌失措，导致尾 车与前方检修车相撞，造成多人伤亡事故。 选择断钩跑车为初始事件，针对该初始事件有三种安全功 能（调车员采取制动措施、135站运转员将尾车放行入安 全线、117站运转员将尾车放行入安全线）。由初始事件 开始发展事件树，得出图4-7所示的事件树。
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表4-2 基本事件与顶上事件状态值
基本事件X2在表中左 右两侧，其状态值都 分成上下两部分，每 部分8组，在同一侧 上下部分对照找出 Φ(1i,x) -Φ(0i,x) ＝1的组合，只有1个， 故
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四条原则 用最小割集或最小径集似判断结构重要系数 的方法也有几种，这里只介绍其中一种，就是用 四条原则来判断，这四条原则是： 1．单事件最小割（径）集中基本事件结构重要系 数最大；
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事故树分析的基本步骤
1、熟悉分析系统 2、确定分析对象系统和要分析的对象事件（顶上事件） 3、确定分析的边界 4、确定系统事故发生概率、事故损失的安全目标值。 5、调查原因事件 6、确定不予考虑的事件 7、确定分析的深度 8、编制事故树 9、定性分析 10、定量分析 11、结论