事故樹分析課件

事故樹分析

王平治1事故樹分析的基本概念

事故樹分析(FaultTreeAnalysis，簡稱FTA)是安全系統(tǒng)工程中常用的一種分析方法。1961年，美國貝爾電話研究所的維森(H．A·Watson)首創(chuàng)了FTA并應(yīng)用于研究民兵式導(dǎo)彈發(fā)射控制系統(tǒng)的安全性評(píng)價(jià)中，用它來預(yù)測導(dǎo)彈發(fā)射的隨機(jī)故障概率。接著美國波音飛機(jī)公司的哈斯?fàn)?Hassle)等人對(duì)這個(gè)方法又作了重大改進(jìn)，并采用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助分析和計(jì)算。1974年，美國原子能委員會(huì)應(yīng)用FTA對(duì)商用核電站進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，發(fā)表了拉斯姆遜報(bào)告(RasmussenReport)，引起世界各國的關(guān)注。目前事故樹分析法已從宇航、核工業(yè)進(jìn)入一般電子、電力、化工、機(jī)械、交通等領(lǐng)域，它可以進(jìn)行故障診斷、分析系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，指導(dǎo)系統(tǒng)的安全運(yùn)行和維修，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

事故樹分析（FTA）是一種演繹推理法，這種方法把系統(tǒng)可能發(fā)生的某種事故與導(dǎo)致事故發(fā)生的各種原因之間的邏輯關(guān)系用一種稱為事故樹的樹形圖表示，通過對(duì)事故樹的定性與定量分析，找出事故發(fā)生的主要原因，為確定安全對(duì)策提供可靠依據(jù)，以達(dá)到預(yù)測與預(yù)防事故發(fā)生的目的，F(xiàn)TA法具有以下特點(diǎn)：

看56頁圖3-5

：油庫燃爆事故樹圖(1)事故樹分析是一種圖形演繹方法，是事故事件在一定條件下的邏輯推理方法。它可以圍繞某特定的事故作層層深入的分析，因而在清晰的事故樹圖形下，表達(dá)了系統(tǒng)內(nèi)各事件間的內(nèi)在聯(lián)系，并指出單元故障與系統(tǒng)事故之間的邏輯關(guān)系，便于找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。

(2)FTA具有很大的靈活性，不僅可以分析某些單元故障對(duì)系統(tǒng)的影響，還可以對(duì)導(dǎo)致系統(tǒng)事故的特殊原因如人為因素、環(huán)境的影響進(jìn)行分析。

(3)進(jìn)行FTA的過程，是一個(gè)對(duì)系統(tǒng)更深入認(rèn)識(shí)的過程，它要求分析人員把握系統(tǒng)內(nèi)各要素間的內(nèi)在聯(lián)系，弄清各種潛在因素對(duì)事故發(fā)生影響的途徑和程度，因而許多問題在分析的過程中就被發(fā)現(xiàn)和解決了，從而提高了系統(tǒng)的安全性。

(4)利用事故樹模型可以定量計(jì)算復(fù)雜系統(tǒng)發(fā)生事故的概率，為改善和評(píng)價(jià)系統(tǒng)安全性提供了定量依據(jù)。第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

2.1

邏輯代數(shù)基礎(chǔ)

2.1.3邏輯代數(shù)的公理、定理和規(guī)則

邏輯代數(shù)系統(tǒng)有它的公理系統(tǒng)，公理系統(tǒng)不需要證明。邏輯代數(shù)系統(tǒng)的公理為邏輯代數(shù)的定理提供證明的依據(jù)。公理和定理也為邏輯代數(shù)證明提供演繹的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。1、公理系統(tǒng)公理1

0-1律

對(duì)于任意的邏輯變量A，有

A+0=A A?1=A A+1=1 A?0=0公理2 互補(bǔ)律

對(duì)于任意的邏輯變量A，存在唯一的A,使得

A+A=1 AA=0公理3 交換律

對(duì)于任意的邏輯變量A和B，有

A+B=B+A AB=BA第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

2.1

邏輯代數(shù)基礎(chǔ)公理4 結(jié)合律

對(duì)于任意的邏輯變量A、B和C，有

(A+B)+C=A+(B+C)(AB)C=A(BC)公理5 分配律

對(duì)于任意的邏輯變量A、B和C，有

A+(BC)=(A+B)(A+C)

A(B+C)=AB+AC2、基本定理 根據(jù)邏輯代數(shù)的公理，推導(dǎo)出邏輯代數(shù)的基本定理。 定理1 0+0=0 1+0=1

0+1=1 1+1=1

0·0=0 1·0=0

0·1=0 1·1=1第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)

3、邏輯代數(shù)的重要規(guī)則：

邏輯代數(shù)有三條重要規(guī)則，它們是代入規(guī)則、反演規(guī)則和對(duì)偶規(guī)則。這三條規(guī)則常常使用在邏輯表達(dá)式的運(yùn)算和變換中。1)邏輯函數(shù)的相等

如果兩個(gè)邏輯函數(shù)：

F1=f1(A1,A2,…，An),

F2=f2(A1,A2,…,An)

對(duì)于邏輯變量A1，A2，……An的任何一組取值，分別代入到邏輯函數(shù)F1、F2中去。邏輯函數(shù)F1、F2如果都同時(shí)為“0”或者同時(shí)為“1”，則稱邏輯函數(shù)F1與F2相等。2）代入規(guī)則

任何一個(gè)含有邏輯變量A的邏輯等式，如果將所有出現(xiàn)邏輯變量A的地方都用一個(gè)邏輯函數(shù)F代入，則該邏輯等式仍然成立，這個(gè)規(guī)則稱為代入規(guī)則。第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)2.1.5邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式

在邏輯函數(shù)的“與項(xiàng)”或者“或項(xiàng)”中，有些邏輯變量的個(gè)數(shù)與邏輯函數(shù)的變量個(gè)數(shù)相同，有些缺少其中的某些變量。另外在“與項(xiàng)”、“或項(xiàng)”中有些邏輯變量全部以原變量出現(xiàn)，有些全部以反變量出現(xiàn)，還有一些以原變量和反變量混合出現(xiàn)。

邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式是在邏輯函數(shù)表達(dá)式中全部的“與項(xiàng)”用“小項(xiàng)”組成。邏輯函數(shù)的另一種標(biāo)準(zhǔn)形式是在邏輯函數(shù)中全部的“或項(xiàng)”用“大項(xiàng)”組成。在邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)中，邏輯函數(shù)時(shí)常用小項(xiàng)或者大項(xiàng)表示。

另外，邏輯函數(shù)有時(shí)也需要用小項(xiàng)或者大項(xiàng)表示。下面分別介紹小項(xiàng)與大項(xiàng)的概念，以及用小項(xiàng)或者大項(xiàng)表示的邏輯函數(shù)，即邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式。第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)

1.小項(xiàng)的定義和性質(zhì)

一個(gè)有n個(gè)變量的邏輯函數(shù)F，它的一個(gè)“與項(xiàng)”包含有n個(gè)變量，每個(gè)變量以原變量或者反變量的形式出現(xiàn)在這個(gè)“與項(xiàng)”中，且僅出現(xiàn)一次，則這個(gè)“與項(xiàng)”稱為該邏輯函數(shù)F的一個(gè)小項(xiàng)。

一個(gè)邏輯函數(shù)完全用小項(xiàng)表示，則稱該邏輯函數(shù)是小項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)形式。第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)2.1.6邏輯函數(shù)表達(dá)式的轉(zhuǎn)換

邏輯函數(shù)表達(dá)式的轉(zhuǎn)換是把邏輯函數(shù)表達(dá)式的基本形式轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)形式。轉(zhuǎn)換方法是采用邏輯代數(shù)方法。在轉(zhuǎn)換中使用邏輯代數(shù)中的公理、定理和規(guī)則。1.“積之和”表達(dá)式轉(zhuǎn)換成小項(xiàng)表達(dá)式

“積之和”表達(dá)式轉(zhuǎn)換成用小項(xiàng)表示的標(biāo)準(zhǔn)形式，首先要將被轉(zhuǎn)換的邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換成“積之和”表達(dá)式。然后，在“積之和”表達(dá)式中使用X=X(Y+Y)，用以擴(kuò)充被轉(zhuǎn)換表達(dá)式中每一個(gè)“與項(xiàng)”中缺少的邏輯變量，使得每一個(gè)“與項(xiàng)”是小項(xiàng)。式中的X是某個(gè)“與項(xiàng)”中已有的邏輯變量，Y是擴(kuò)充的邏輯變量。在擴(kuò)充中如果有相同的小項(xiàng)產(chǎn)生出來，進(jìn)行合并。被轉(zhuǎn)換的表達(dá)式就是用小項(xiàng)表示的標(biāo)準(zhǔn)形式。第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)

如果被轉(zhuǎn)換的邏輯函數(shù)是“和之積”表達(dá)式，則需要首先把“和之積”表達(dá)式轉(zhuǎn)換成“積之和”表達(dá)式，然后再使用上述方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。2.“和之積”表達(dá)式轉(zhuǎn)換成大項(xiàng)表達(dá)式

“和之積”表達(dá)式轉(zhuǎn)換成大項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)形式，首先要將被轉(zhuǎn)換的邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換成“和之積”表達(dá)式，然后在“和之積”表達(dá)式中使用X=(X+Y)(X+Y)，用以擴(kuò)充被轉(zhuǎn)換表達(dá)式中的每一個(gè)“和之積”項(xiàng)中缺少的邏輯變量，使得每一個(gè)“和之積”是大項(xiàng)。式中X是某個(gè)“和之積”項(xiàng)中已有的變量，Y是擴(kuò)充的邏輯變量。在擴(kuò)充中如果有相同大項(xiàng)產(chǎn)生進(jìn)行合并。被轉(zhuǎn)換的表達(dá)式就是用大項(xiàng)表示的標(biāo)準(zhǔn)形式。第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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2.2邏輯函數(shù)的化簡

如前所述，一個(gè)邏輯函數(shù)的表達(dá)式有不同的形式。由于一個(gè)邏輯函數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)邏輯電路，邏輯函數(shù)表達(dá)式的形式不同，它們所代表的邏輯電路的結(jié)構(gòu)就不相同，但是在功能上又是相同的。邏輯函數(shù)表達(dá)式的形式越簡單，它所對(duì)應(yīng)的邏輯電路就越簡單。這是邏輯電路設(shè)計(jì)中要考慮的問題。為了減少邏輯電路的復(fù)雜性，降低成本，對(duì)邏輯函數(shù)表達(dá)式存在化簡的問題。邏輯函數(shù)的化簡是去掉表達(dá)式中多余的“與項(xiàng)”或者是“或項(xiàng)”，求得最簡的邏輯函數(shù)。所謂最簡的邏輯函數(shù)，一是邏輯函數(shù)表達(dá)式中的“與項(xiàng)”、“或項(xiàng)”個(gè)數(shù)最少，二是“與項(xiàng)”、“或項(xiàng)”中的邏輯變量的個(gè)數(shù)最少。

對(duì)邏輯函數(shù)化簡目前使用最多的方法是代數(shù)化簡法和卡諾圖化簡法，下面分別進(jìn)行介紹。第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)

2.2.1代數(shù)化簡法

使用代數(shù)化簡邏輯函數(shù)，需要熟記和靈活運(yùn)用邏輯代數(shù)中的公理、定理和規(guī)則。采用代數(shù)化簡邏輯函數(shù)的過程無一定的規(guī)律可循，化簡過程中每一步的進(jìn)展取決于對(duì)公理、定理和規(guī)則熟練使用的程度。1.“積之和”表達(dá)式的化簡；下面歸納了幾種化簡“積之和”表達(dá)式的方法，可以在邏輯函數(shù)化簡中參考。第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)

3.卡諾圖化簡原理

使用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)，關(guān)鍵是如何把卡諾圖中的小項(xiàng)，即填“1”的方格進(jìn)行化簡，直到把邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換成最簡的“與–或”表達(dá)式。因此，在卡諾圖上對(duì)邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡是找出一種方法對(duì)卡諾圖中的小項(xiàng)進(jìn)行化簡。對(duì)卡諾圖中小項(xiàng)進(jìn)行化簡使用到前面介紹的小方格相鄰的概念。

下面以三變量（A，B，C）為例說明卡諾圖化簡的原理。第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)5.卡諾圖化簡邏輯函數(shù)舉例

例2-7用卡諾圖將邏輯函數(shù)F（A,B,C,D）=∑m(0,3,5,6,7,9,11,13,15)化簡為最簡“積之和”表達(dá)式。

解：第1步，畫出該邏輯函數(shù)的卡諾圖，把邏輯函數(shù)表示在卡諾圖上，如圖2-13所示。第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)

第2步，根據(jù)圖2-13把盡量滿足相鄰關(guān)系的2m個(gè)小方格作為一個(gè)卡諾圈。該邏輯函數(shù)有5個(gè)卡諾圈，它們都是質(zhì)蘊(yùn)涵項(xiàng)。然后檢查每一個(gè)質(zhì)蘊(yùn)涵項(xiàng)是不是首要蘊(yùn)涵項(xiàng)。對(duì)于①是首要蘊(yùn)涵項(xiàng)。對(duì)于②，它有一個(gè)m3不被③④覆蓋，因此②是首要蘊(yùn)涵項(xiàng)。對(duì)于③它有一個(gè)m6不被任何其他的質(zhì)蘊(yùn)涵項(xiàng)覆蓋，因此③是首要蘊(yùn)涵項(xiàng)。同理④⑤也是首要蘊(yùn)涵項(xiàng)。因此，所求的最簡邏輯函數(shù)為第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)例2-8用卡諾將圖邏輯函數(shù)F（A，B，C，D）=

∑m(0,2,4,10,11,14,15)化簡為最簡“積之和”表達(dá)式。

解：第1步，畫出該函數(shù)的卡諾圖，把邏輯函數(shù)表示在卡諾圖上，如圖2-14所示。第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)例2-9使用卡諾圖將邏輯函數(shù)F（A，B，C，D）=∏M（0，2，4，6，9，12，14）化簡為“和之積”形式的最簡邏輯函數(shù)。

解：這是一個(gè)用大項(xiàng)表示的邏輯函數(shù)。對(duì)于一個(gè)用大項(xiàng)表示的邏輯函數(shù)，它化簡的結(jié)果應(yīng)當(dāng)是最簡“和之積”式。為了在卡諾圖上把用大項(xiàng)表示的邏輯函數(shù)化簡成最簡“和之積”式，首先把用大項(xiàng)表示的邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換成用小項(xiàng)表示，即F（A,B,C,D）=∑m(1,3,5,7,8,10,11,13,15)，將其表示在卡諾圖中，如圖2-15所示。然后在卡諾圖上對(duì)填“0”的小方格進(jìn)行化簡，求出最簡反函數(shù)F。再對(duì)最簡反函數(shù)F使用反演規(guī)則，得到由“和之積”形式的最簡邏輯函數(shù)。第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

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邏輯代數(shù)基礎(chǔ)第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

本章小結(jié)

1、本章介紹了布爾代數(shù)基礎(chǔ)。并從應(yīng)用的角度介紹了布爾代數(shù)。

2、本章介紹了如下幾個(gè)基本概念

1)邏輯代數(shù)的構(gòu)成，它包括邏輯變量集，“與”、“或”、“非”3種最基本的邏輯運(yùn)算，邏輯常量“0”和“1”。

2)使用邏輯電路介紹邏輯代數(shù)的定義。邏輯電路的輸入端對(duì)應(yīng)邏輯代數(shù)中的輸入邏輯變量，邏輯電路的輸出端對(duì)應(yīng)邏輯代數(shù)中的輸出邏輯變量，也就是邏輯函數(shù)。一個(gè)邏輯電路可以用邏輯函數(shù)表示出來。反之，一個(gè)邏輯函數(shù)代表一個(gè)相應(yīng)的邏輯電路。第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

3）介紹了邏輯代數(shù)的公理、定理和規(guī)則。這些公理、定理和規(guī)則用于演繹某個(gè)邏輯代數(shù)表達(dá)式。由于根據(jù)邏輯代數(shù)表達(dá)式可以畫出相應(yīng)的邏輯電路，因此引申出一個(gè)邏輯代數(shù)表達(dá)式不是唯一的形式，它所相應(yīng)的邏輯電路也不是唯一的結(jié)構(gòu)。

4）邏輯函數(shù)表達(dá)式的標(biāo)準(zhǔn)形式，小項(xiàng)與大項(xiàng)的定義和性質(zhì)。邏輯函數(shù)表達(dá)式的標(biāo)準(zhǔn)形式以及它們相互轉(zhuǎn)換的方法。第2章布爾代數(shù)基礎(chǔ)

3、

邏輯函數(shù)代數(shù)化簡法。該方法要求熟練運(yùn)用邏輯代數(shù)的公理、定理和規(guī)則。4、卡諾圖化簡法。介紹了二、三、四、五個(gè)變量卡諾圖的構(gòu)成。邏輯函數(shù)在卡諾圖上的表示。在介紹卡諾圖化簡邏輯函數(shù)的基礎(chǔ)上，給出了n個(gè)變量的邏輯函數(shù)采用卡諾圖化簡的原理。介紹了蘊(yùn)涵項(xiàng)、質(zhì)蘊(yùn)涵項(xiàng)和首要蘊(yùn)涵項(xiàng)。得到一個(gè)邏輯函數(shù)所有的首要蘊(yùn)涵項(xiàng)，構(gòu)成了最簡邏輯函數(shù)。事故樹分析是根據(jù)系統(tǒng)可能發(fā)生的事故或已經(jīng)發(fā)生的事故所提供的信息，去尋找同事故發(fā)生有關(guān)的原因，從而采取有效的防范措施，防止事故發(fā)生。這種分析方法一般可按下述步驟進(jìn)行。分析人員在具體分析某一系統(tǒng)時(shí)可根據(jù)需要和實(shí)際條件選取其中若干步驟。事故樹分析步驟(l)準(zhǔn)備階段

a確定所要分析的系統(tǒng)在分析過程中，合理地處理好所要分析系統(tǒng)與外界環(huán)境及其邊界條件，確定所要分析系統(tǒng)的范圍，明確影響系統(tǒng)安全的主要因素。b熟悉系統(tǒng)這是事故樹分析的基礎(chǔ)和依據(jù)。對(duì)于已經(jīng)確定的系統(tǒng)進(jìn)行深入的調(diào)查研究，收集系統(tǒng)的有關(guān)資料與數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能、工藝流程、運(yùn)行條件、事故類型、維修情況、環(huán)境因素等。

c調(diào)查系統(tǒng)發(fā)生的事故。收集、調(diào)查所分析系統(tǒng)曾經(jīng)發(fā)生過的事故和將來有可能發(fā)生的事故，同時(shí)還要收集、調(diào)查本單位與外單位、國內(nèi)與國外同類系統(tǒng)曾發(fā)生的所有事故。(2)事故樹的編制a.確定事故樹的頂事件確定頂事件是指確定所要分析的對(duì)象事件。根據(jù)事故調(diào)查報(bào)告分析其損失大小和事故頻率，選擇易于發(fā)生且后果嚴(yán)重的事故作為事故的頂事件。b.調(diào)查與頂事件有關(guān)的所有原因事件從人、機(jī)、環(huán)境和信息等方面調(diào)查與事故樹頂事件有關(guān)的所有事故原因，確定事故原因并進(jìn)行影響分析。c.編制事故樹把事故樹頂事件與引起頂事件的原因事件，采用一些規(guī)定的符號(hào)，按照一定的邏輯關(guān)系，繪制反映因果關(guān)系的樹形圖。(3)事故樹定性分析

事故樹定性分析主要是按事故樹結(jié)構(gòu)，求取事故樹的最小割集或最小徑集，以及基本事件的結(jié)構(gòu)重要度，根據(jù)定性分析的結(jié)果，確定預(yù)防事故的安全保障措施。(4)事故樹定量分析

事故樹定量分析主要是根據(jù)引起事故發(fā)生的各基本事件的發(fā)生概率，計(jì)算事故樹頂事件發(fā)生的概率；計(jì)算各基本事件的概率重要度和關(guān)鍵重要度．根據(jù)定量分析的結(jié)果以及事故發(fā)生以后可能造成的危害，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，以確定安全投資方向，(5)事故樹分析的結(jié)果總結(jié)與應(yīng)用必須及時(shí)對(duì)事故樹分析的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)、總結(jié)，提出改進(jìn)建議，整理、儲(chǔ)存事故樹定性和定量分析的全部資料與數(shù)據(jù)，并注重綜合利用各種安全分析的資料，為系統(tǒng)安全性評(píng)價(jià)與安全性設(shè)計(jì)提供依據(jù)。目前已經(jīng)開發(fā)了多種功能的軟件包（如美國的SETS和德國的RISA）進(jìn)行FTA的定性與定量分析，有些FTA軟件已經(jīng)通用和商品化。事故樹的符號(hào)及其意義

事故樹采用的符號(hào)包括三大類：事件符號(hào)邏輯門符號(hào)轉(zhuǎn)移符號(hào)(1)事件及事件符號(hào)

在事故樹分析中各種非正常狀態(tài)或不正常情況皆稱事故事件，各種完好狀態(tài)或正常情況皆稱成功事件，兩者均簡稱為事件，事故樹中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都表示是一個(gè)事件。a.結(jié)果事件

結(jié)果事件是由其他事件或事件組合所導(dǎo)致的事件，它總是位于某個(gè)邏輯門的輸出端。用矩形符號(hào)表示結(jié)果事件，如圖3-1a所示。結(jié)果事件分為頂事件和中間事件。頂事件頂事件是事故樹分析中所關(guān)心的結(jié)果事件，位于事故樹的頂端，它總是所討論事故樹中邏輯門的輸出事件而不是輸入事件，即系統(tǒng)可能發(fā)生的或?qū)嶋H已經(jīng)發(fā)生的事故結(jié)果。中間事件中間事件是位于事故樹頂事件和底事件之間的結(jié)果事件。它既是某個(gè)邏輯門的輸出事件，又是其他邏輯門的輸入事件。b.底事件底事件是導(dǎo)致其它事件的原因事件，位于事故樹的底部，它總是某個(gè)邏輯門的輸入事件而不是輸出事件。底事件又分為基本原因事件和省略事件?；驹蚴录硎緦?dǎo)致頂事件發(fā)生的最基本的或不能再向下分析的原因或缺陷事件。用圖3-1b中的圓形符號(hào)表示。省略事件它表示沒有必要進(jìn)一步向下分析或其原因不明確的原因事件。另外，省略事件還表示二次事件，即不是本系統(tǒng)的原因事件，而是來自系統(tǒng)之外的原因事件。用3-1c中的菱形符號(hào)表示。c.特殊事件特殊事件是指在事故樹分析中需要表明其特殊性或引起注意的事件。特殊事件又分為開關(guān)事件和條件事件。開關(guān)事件開關(guān)事件又稱正常事件，它是在正常工作條件下必然發(fā)生或必然不發(fā)生的事件。用圖3-1d中房形符號(hào)表示。條件事件條件事件是限制邏輯門開啟的事件，用圖3-1e中橢圓形符號(hào)表示。邏輯門及其符號(hào)邏輯門是連接各事件并表示其邏輯關(guān)系的符號(hào)。

與門與門可以連接數(shù)個(gè)輸入事件E1、E2，…，En和一個(gè)輸出事件E，表示僅當(dāng)所有輸入事件都發(fā)生時(shí)，輸出事件E才發(fā)生的邏輯關(guān)系。與門符號(hào)如圖3-2a所示?；蜷T

或門可以連接數(shù)個(gè)輸入事件E1，E2，…，En和一個(gè)輸出事件E，表示至少一個(gè)輸入事件發(fā)生時(shí)，輸出事件E就發(fā)生?；蜷T符號(hào)如圖3-2b所示。非門

非門表示輸出事件是輸入事件的對(duì)立事件。非門符號(hào)如圖3-2c所示。特殊門表決門表決門表示僅當(dāng)輸入事件有m（m≤n）個(gè)或m個(gè)以上事件同時(shí)發(fā)生時(shí)，輸出事件才發(fā)生。表決門符號(hào)如圖3-3a所示。顯然，或門和與門都是表決門的特例?；蜷T是m=1時(shí)的表決門；與門是m=n時(shí)的表決門。異或門異或門表示僅當(dāng)單個(gè)輸入事件發(fā)生時(shí)，輸出事件才發(fā)生。異或門符號(hào)如圖3-3b所示。特殊門禁門表示僅當(dāng)條件事件發(fā)生時(shí)，輸入事件的發(fā)生方導(dǎo)致輸出事件的發(fā)生。禁門符號(hào)如圖3-3c所示。條件與門表示輸入事件不僅同時(shí)發(fā)生，而且還必須滿足條件A，才會(huì)有輸出事件發(fā)生。條件與門符號(hào)如圖3-3d所示。特殊門條件或門表示輸入事件中至少有一個(gè)發(fā)生，在滿足條件A的情況下，輸出事件才發(fā)生。條件或門符號(hào)如圖3-3e所示。轉(zhuǎn)移符號(hào)轉(zhuǎn)移符號(hào)如圖3-4所示。轉(zhuǎn)移符號(hào)的作用是表示部分事故樹圖的轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出。當(dāng)事故樹規(guī)模很大或整個(gè)事故樹中多處包含有相同的部分樹圖時(shí)，為了簡化整個(gè)樹圖，便可用轉(zhuǎn)入(圖3-4a)和轉(zhuǎn)出符號(hào)(圖3-4b）。事故樹的編制事故樹編制是FTA中最基本、最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。編制工作一般應(yīng)有系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員、操作人員與可靠性分析人員組成編制小組，經(jīng)過反復(fù)研究，不斷深入，才能趨于完善。通過編制過程能使小組人員深入了解系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，這是編制事故樹的首要目的；事故樹的編制是否完善直接影響到定性分析與定量分析的結(jié)果是否正確，關(guān)系到運(yùn)用FTA的成敗，所以及時(shí)進(jìn)行編制實(shí)踐中有效的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)是非常重要的。編制方法一般分為兩類，一類是人工編制，另一類是計(jì)算機(jī)輔助編制。

人工編制(1)編制事故樹的規(guī)則事故樹的編制過程，是一個(gè)嚴(yán)密的邏輯推理過程，應(yīng)遵循以下規(guī)則：a.確定頂事件應(yīng)優(yōu)先考慮風(fēng)險(xiǎn)大的事故事件.能否正確選擇頂事件，直接關(guān)系到分析結(jié)果，是事故樹分析的關(guān)鍵。在系統(tǒng)危險(xiǎn)分析的結(jié)果中，不希望發(fā)生的事件遠(yuǎn)不止一個(gè)。但是，應(yīng)當(dāng)把易于發(fā)生且后果嚴(yán)重的事件優(yōu)先作為分析的對(duì)象，即頂事件，也可以把發(fā)生頻率不高但后果很嚴(yán)重、以及后果雖不嚴(yán)重但發(fā)生非常頻繁的事故作為頂事件。人工編制(1)編制事故樹的規(guī)則b.合理確定邊界條件在確定了頂事件后，為了不致使事故樹過于繁瑣、龐大，應(yīng)明確規(guī)定被分析系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的界面，并作一些必要的合理的假設(shè)。c.保持門的完整性，不允許門門直接相連事故樹編制時(shí)應(yīng)逐級(jí)進(jìn)行，不允許跳躍，任何一個(gè)邏輯門的輸出都必須有一個(gè)結(jié)果事件，不允許不經(jīng)過結(jié)果事件而將門與門直接相連，否則，將很難保證邏輯關(guān)系的準(zhǔn)確性。人工編制(1)編制事故樹的規(guī)則d.確切描述頂事件明確地給出頂事件的定義，即確切地描述出事故的狀態(tài)，什么時(shí)候在何種條件下發(fā)生。e.編制過程及編成后，需注意及時(shí)進(jìn)行合理的簡化。人工編制(2)編制事故樹的方法人工編制的常用方法為演繹法，它是通過人的思考去分析頂事件是怎樣發(fā)生的。演繹法編制時(shí)首先確定系統(tǒng)的頂事件，找出直接導(dǎo)致頂事件發(fā)生的各種可能因素或因素的組合即中間事件。在頂事件與其緊連的中間事件之間，根據(jù)其邏輯關(guān)系相應(yīng)地畫上邏輯門。然后再對(duì)每個(gè)中間事件進(jìn)行類似的分析，找出其直接原因，逐級(jí)向下演繹，直到不能分析的基本事件為止。這樣就可得到用基本事件符號(hào)表示的事故樹。計(jì)算機(jī)輔助編制

由于系統(tǒng)的復(fù)雜性使系統(tǒng)所含部件愈來愈多，使人工編制事故樹的費(fèi)時(shí)費(fèi)力問題日益突出，必須采用相應(yīng)的程序，由計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行。計(jì)算機(jī)輔助編制是借助于計(jì)算機(jī)程序在已有系統(tǒng)部件模式分析的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)的事故過程進(jìn)行編輯，從而達(dá)到在一定范圍內(nèi)迅速準(zhǔn)確地自動(dòng)編制事故樹的目的。計(jì)算機(jī)編制的主要缺點(diǎn)是分析人員不能通過分析系統(tǒng)而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行透徹了解。目前計(jì)算機(jī)編制的應(yīng)用還有一定困難，主要是目前還沒有規(guī)范化系統(tǒng)化的算法。計(jì)算機(jī)輔助編制

計(jì)算機(jī)輔助編制主要可分為兩類。一類是1973年Fussell提出的合成法（STM-SyntheticTreeMethod），主要用于解決電路系統(tǒng)的事故樹編制問題；另一類是由Apostolakis等人提出的判定表法(DT-DecisionTable)。編制舉例[例3-1]用演繹法編制“油庫燃爆”事故樹油庫燃燒并爆炸是危害性極大的事故，因而可以將“油庫燃爆”事故作為事故樹的頂事件并編制其事故樹。[例3-1]用演繹法編制“油庫燃爆”事故樹

編制事故樹從頂事件開始，逐級(jí)分析導(dǎo)致頂事件發(fā)生的中間事件和基本事件，按照邏輯關(guān)系，用邏輯門符號(hào)連接上下層事件。例如，“油氣達(dá)到可燃濃度”與存在“火源”兩個(gè)中間事件同時(shí)存在并且達(dá)到爆炸極限時(shí)，頂事件才能發(fā)生，因而兩個(gè)中間事件與頂事件之間用與門連接起來，“達(dá)到爆炸極限”可以作為“與門”的條件記入橢圓內(nèi)。

[例3-1]用演繹法編制“油庫燃爆”事故樹

“油氣泄漏”和“庫內(nèi)通風(fēng)不良”是使油氣達(dá)到可燃濃度缺一不可的先決條件，因而也用與門連接。[例3-1]用演繹法編制“油庫燃爆”事故樹

而任一種火源、任一種油氣泄漏方式或任一種通風(fēng)不良原因都是上方事件發(fā)生的條件，因此，上下層事件必須用或門連接。以此逐級(jí)向下演繹成如圖3-5所示的事故樹。[例3-1]用演繹法編制“油庫燃爆”事故樹

為了不使事故樹太復(fù)雜，樹中引用了省略事件：“作業(yè)中與導(dǎo)體接近”、“避雷器設(shè)計(jì)缺陷”和“油罐密封不良”。

事故樹定性分析事故樹定性分析，是根據(jù)事故樹求取其最小割集或最小徑集，確定頂事件發(fā)生的事故模式、原因及其對(duì)頂事件的影響程度，為經(jīng)濟(jì)有效地采取預(yù)防對(duì)策和控制措施，防止同類事故發(fā)生提供科學(xué)依據(jù)。最小割集（1）割集和最小割集(2)求最小割集的方法[例3-3]用布爾代數(shù)法求圖3-12所示事故樹的最小割集。練習(xí)（1）割集和最小割集事故樹頂事件發(fā)生與否是由構(gòu)成事故樹的各種基本事件的狀態(tài)決定的。很顯然，所有基本事件都發(fā)生時(shí)，頂事件肯定發(fā)生。然而，在大多數(shù)情況下，并不是所有基本事件都發(fā)生時(shí)頂事件才發(fā)生，而只要某些基本事件發(fā)生就可導(dǎo)致頂事件發(fā)生。在事故樹中，我們把引起頂事件發(fā)生的基本事件的集合稱為割集，也稱截集或截止集。一個(gè)事故樹中的割集一般不止一個(gè)，在這些割集中，凡不包含其他割集的，叫做最小割集。換言之，如果割集中任意去掉一個(gè)基本事件后就不是割集，那么這樣的割集就是最小割集。所以，最小割集是引起頂事件發(fā)生的充分必要條件?！5X5X1X2G1G2G4G3X3X4TX5X3···(2)求最小割集的方法簡單的事故樹，可以直接觀察出它的最小割集。但是，對(duì)一般的事故樹來說，就不易做到，對(duì)于大型復(fù)雜的事故樹來說，就更難了。這時(shí)，就需要借助于某些算法，并需要應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。求最小割集的常用方法有：布爾代數(shù)法、行列法，矩陣法等。

布爾代數(shù)法

任何一個(gè)事故樹都可以用布爾函數(shù)來描述?；啿紶柡瘮?shù)，其最簡析取標(biāo)準(zhǔn)式中每個(gè)最小項(xiàng)所屬變?cè)獦?gòu)成的集合，便是最小割集。若最簡析取標(biāo)準(zhǔn)式中含有m個(gè)最小項(xiàng)，則該事故樹有m個(gè)最小割集。根據(jù)布爾代數(shù)的性質(zhì)，可把任何布爾函數(shù)化為析取和合取兩種標(biāo)準(zhǔn)形式。析取標(biāo)準(zhǔn)形式為合取標(biāo)準(zhǔn)形式為

用布爾代數(shù)法計(jì)算最小割集，通常分三個(gè)步驟進(jìn)行：

第一，建立事故樹的布爾表達(dá)式。一般從事故樹的頂事件開始，用下一層事件代替上一層事件，直至頂事件被所有基本事件代替為止。第二，將布爾表達(dá)式化為析取標(biāo)準(zhǔn)式。第三，化析取標(biāo)準(zhǔn)式為最簡析取標(biāo)準(zhǔn)式。第四，最簡析取標(biāo)準(zhǔn)式中的每個(gè)與項(xiàng)為最小割集[例3-3]用布爾代數(shù)法求圖3-12所示事故樹的最小割集。（1）寫出事故樹的布爾表達(dá)式（2）化布爾表達(dá)式為析取標(biāo)準(zhǔn)式（3）求最簡析取標(biāo)準(zhǔn)式

板書講解以上各步驟根據(jù)最小割集的定義，原事故樹可以化簡為一個(gè)新的等效事故樹+E1

E2

·TE3

·X1X5X4X1X2X3X4·練習(xí)求76頁事故樹圖3-20和圖3-21的最小割集最小徑集

(1)徑集與最小徑集在事故樹中，當(dāng)所有基本事件都不發(fā)生時(shí)，頂事件肯定不會(huì)發(fā)生。然而，頂事件不發(fā)生常常并不要求所有基本事件都不發(fā)生，而只要某些基本事件不發(fā)生頂事件就不會(huì)發(fā)生。這些不發(fā)生的基本事件的集合稱為徑集，也稱通集或路集

最小徑集在同一事故樹中，不包含其他徑集的徑集稱為最小徑集。如果徑集中任意去掉一個(gè)基本事件后就不再是徑集，那么該徑集就是最小徑集。所以，最小徑集是保證頂事件不發(fā)生的充分必要條件。最小徑集(2)求最小徑集的方法a.反演樹法

b.布爾代數(shù)法a.反演樹法根據(jù)反演規(guī)則，成功樹頂事件發(fā)生，就是其反演樹(事故樹)頂事件不發(fā)生。因此，求事故樹最小徑集的方法是，首先將事故樹變換成其反演的成功樹，然后求出成功樹的最小割集，即是所求事故樹的最小徑集。將事故樹變?yōu)槌晒涞姆椒ㄊ牵?/p>

將原事故樹中的邏輯或門改成邏輯與門，將邏輯與門改成邏輯或門，并將全部事件符號(hào)加上“非號(hào)”，變成事件補(bǔ)的形式，這樣便可得到與原事故樹反演的成功樹。

用反演樹法求圖3-12事故樹的最小徑集

板書講解：以45頁圖3-12事故樹為例（投影100）b.布爾代數(shù)法將事故樹的布爾代數(shù)式化簡成最簡合取標(biāo)準(zhǔn)式，式中最大項(xiàng)便是最小徑集。若最簡合取標(biāo)準(zhǔn)式中含有m個(gè)最大項(xiàng)，則該事故樹便有m個(gè)最小徑集。

用布爾代數(shù)法求圖3-12事故樹的最小徑集板書講解：以45頁圖3-12事故樹為例（投影100）注意：

1、分配律：A+BC=(A+B)(A+C)2、吸收定理：A(A+B)=A練習(xí)求76頁事故樹圖3-20和圖3-21的最小徑集最小割集和最小徑集在事故樹分析中的作用

(1)最小割集在事故樹分析中的作用最小割集在事故樹分析中起著非常重要的作用，歸納起來有以下四個(gè)方面：a.表示系統(tǒng)的危險(xiǎn)性

最小割集的定義明確指出，每一個(gè)最小割集都表示頂事件發(fā)生的一種可能，事故樹中有幾個(gè)最小割集，頂事件發(fā)生就有幾種可能。從這個(gè)意義上講，最小割集越多，說明系統(tǒng)的危險(xiǎn)性越大。b.表示頂事件發(fā)生的原因組合

事故樹頂事件發(fā)生，必然是某個(gè)最小割集中基本事件同時(shí)發(fā)生的結(jié)果。一旦發(fā)生事故，就可以方便地知道所有可能發(fā)生事故的途徑，并可以逐步排除非本次事故的最小割集，而較快地查出本次事故的最小割集，這就是導(dǎo)致本次事故的基本事件的組合。顯而易見，掌握了最小割集，對(duì)于掌握事故的發(fā)生規(guī)律，調(diào)查事故發(fā)生的原因有很大的幫助。c.為降低系統(tǒng)的危險(xiǎn)性提出控制方向和預(yù)防措施

每個(gè)最小割集都代表了一種事故模式。由事故樹的最小割集可以直觀地判斷哪種事故模式最危險(xiǎn)，哪種次之，哪種可以忽略，以及如何采取措施使事故發(fā)生概率下降。

若某事故樹有三個(gè)最小割集，如果不考慮每個(gè)基本事件發(fā)生的概率，或者假定各基本事件發(fā)生的概率相同，則只含一個(gè)基本事件的最小割集比含有兩個(gè)基本事件的最小割集容易發(fā)生；含有兩個(gè)基本事件的最小割集比含有五個(gè)基本事件的最小割集容易發(fā)生。依此類推，少事件的最小割集比多事件的最小割集容易發(fā)生。由于單個(gè)事件的最小割集只要一個(gè)基本事件發(fā)生，頂事件就會(huì)發(fā)生，兩個(gè)事件的最小割集必須兩個(gè)基本事件同時(shí)發(fā)生，才能引起頂事件發(fā)生。這樣，兩個(gè)基本事件組成的最小割集發(fā)生的概率比一個(gè)基本事件組成的最小割集發(fā)生的概率要小得多，而五個(gè)基本事件組成的最小割集發(fā)生的可能性相比之下可以忽略。由此可見，為了降低系統(tǒng)的危險(xiǎn)性，對(duì)含基本事件少的最小割集應(yīng)優(yōu)先考慮采取安全措施。d.利用最小割集可以判定事故樹中基本事件的結(jié)構(gòu)重要度和方便地計(jì)算頂事件發(fā)生的概率。(2)最小徑集在事故樹分析中的作用最小徑集在事故樹分析中的作用與最小割集同樣重要，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：a.表示系統(tǒng)的安全性b.選取確保系統(tǒng)安全的最佳方案c.利用最小徑集同樣可以判定事故樹中基本事件的結(jié)構(gòu)重要度和計(jì)算頂事件發(fā)生的概率。a.表示系統(tǒng)的安全性

最小徑集表明，一個(gè)最小徑集中所包含的基本事件都不發(fā)生，就可防止頂事件發(fā)生?？梢姡恳粋€(gè)最小徑集都是保證事故樹頂事件不發(fā)生的條件，是采取預(yù)防措施，防止發(fā)生事故的一種途徑。從這個(gè)意義上來說，最小徑集表示了系統(tǒng)的安全性。b.選取確保系統(tǒng)安全的最佳方案

每一個(gè)最小徑集都是防止頂事件發(fā)生的一個(gè)方案，可以根據(jù)最小徑集中所包含的基本事件個(gè)數(shù)的多少，技術(shù)上的難易程度，耗費(fèi)的時(shí)間以及投入的資金數(shù)量，來選擇最經(jīng)濟(jì)、最有效地控制事故的方案。c.利用最小徑集同樣可以判定事故樹中基本事件的結(jié)構(gòu)重要度和計(jì)算頂事件發(fā)生的概率在事故樹分析中，根據(jù)不同的具體情況，有時(shí)應(yīng)用最小徑集更為方便。就某個(gè)系統(tǒng)而言，如果事故樹中與門多，則其最小割集的數(shù)量就少，定性分析最好從最小割集人手。反之，如果事故樹中或門多，則其最小徑集的數(shù)量就少，此時(shí)定性分析最好從最小徑集入手，從而可以得到更為經(jīng)濟(jì)、有效的結(jié)果。事故樹定量分析事故樹的定量分析首先是確定基本事件的發(fā)生概率，然后求出事故樹頂事件的發(fā)生概率。求出頂事件的發(fā)生概率之后，可與系統(tǒng)安全目標(biāo)值進(jìn)行比較和評(píng)價(jià)，當(dāng)計(jì)算值超過目標(biāo)值時(shí)，就需要采取防范措施，使其降至安全目標(biāo)值以下。

基本事件的發(fā)生概率

基本事件的發(fā)生概率包括系統(tǒng)的單元(部件或元件)故障概率及人的失誤概率等，在工程上計(jì)算時(shí)，往往用基本事件發(fā)生的頻率來代替其概率值。(1)系統(tǒng)的單元故障概率在工程實(shí)踐中可以通過系統(tǒng)長期的運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)其正常工作時(shí)間、修復(fù)時(shí)間及故障發(fā)生次數(shù)等原始數(shù)據(jù)，就可近似求得系統(tǒng)的單元故障概率。表3-10列出了若干單元、部件的故障率數(shù)據(jù)。（2）人的失誤概率人的失誤是另一種基本事件，系統(tǒng)運(yùn)行中人的失誤是導(dǎo)致事故發(fā)生的一個(gè)重要原因。人的失誤通