交通運(yùn)輸安全工程第講

從以下四條途徑來改善系統(tǒng)的安全性：

第一頁，共四十八頁。(1)減少最小割集數(shù)，首先應(yīng)消除那些含基本事件最少的割集。(2)增加割集中的基本事件數(shù)，首先應(yīng)給含基本事件少、又不能清除的割集增加基本事件。(3)增加新的最小徑集，可以設(shè)法將原有含基本事件較多的徑集分成兩個或多個徑集。(4)減少徑集中的基本事件數(shù)，首先應(yīng)著眼于減少含基本事件多的徑集。第二頁，共四十八頁。事故樹定性分析總結(jié)：最小割集與最小徑集在事故預(yù)測中的作用是不同的：最小割集可以預(yù)示出系統(tǒng)發(fā)生事故的途徑；而最小徑集卻可以提供消滅頂上事件最經(jīng)濟(jì)、最省事的方案。事故樹中或門越多，得到的最小割集就越多，系統(tǒng)也就越不安全。事故樹中與門越多，得到的最小割集的個數(shù)就較少，系統(tǒng)的安全性就越高。第三頁，共四十八頁。事故樹定量分析一、定量分析的目的1、在給定基本事件發(fā)生概率的情況下，求出頂上事件發(fā)生的概率，然后根據(jù)所得結(jié)果與預(yù)定的目標(biāo)值進(jìn)行比較。如果計算值超出了目標(biāo)值，就應(yīng)采取必要的系統(tǒng)改進(jìn)措施，使其降至目標(biāo)值以下。2、計算每個基本事件對頂上事件發(fā)生概率的影響程度，以便更切合實際地確定各基本事件對預(yù)防事故發(fā)生的重要性，更清楚地認(rèn)識到要改進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)重點從何處著手。第四頁，共四十八頁。二、頂上事件發(fā)生概率的計算

1、狀態(tài)枚舉法對頂上事件狀態(tài)φ(X)=1的所有基本事件的狀態(tài)組合，求各個基本事件狀態(tài)(Xi=1或0)的概率積之和，用公式表達(dá)為：式中：P——頂上事件發(fā)生概率函數(shù)；

φ(X)——頂上事件狀態(tài)值，φ(X)=1或φ(X)=0；

——求n個基本事件的概率積；

Xi——第i個基本事件的狀態(tài)值，Xi=0或Xi=1；

pi——第i個基本事件的發(fā)生概率。第五頁，共四十八頁。

以右側(cè)事故樹為例，利用上式求頂上事件T的發(fā)生概率。（設(shè)X1，X2，X3均為獨(dú)立事件，其概率均為0.1）第六頁，共四十八頁。

=1×p11(1-p1)0×p20(1-p2)1×p31(1-p3)0+1×p11(1-p1)0×p21(1-p2)0×p30(1-p3)1+1×p11(1-p1)0×p21(1-p2)0×p31(1-p3)0=p1(1-p2)p3+p1p2(1-p3)+p1p2p3=0.1×0.9×0.1+0.1×0.1×0.9+0.1×0.1×0.1=0.009+0.009+0.001=0.019第七頁，共四十八頁。2、求各基本事件概率和（最小割集法）

仍以上例中事故樹為例，先求其最小割集。第八頁，共四十八頁。

用最小割集表示的等效圖如右圖所示。這樣，可以把其看作是由兩個事件E1、E2組成的事故樹。按照求概率和的計算公式，E1+E2的概率為：第九頁，共四十八頁。

因為兩個最小割集中都有X1，利用此式直接代入進(jìn)行概率計算，必然造成重復(fù)計算X1的發(fā)生概率。因此，要將上式展開，消去其中重復(fù)的概率因子，否則將出現(xiàn)錯誤的結(jié)果。第十頁，共四十八頁。3、頂上事件發(fā)生概率的近似計算

實際上，即使精確算出的結(jié)果也未必十分準(zhǔn)確，這是因為：(1)憑經(jīng)驗給出的各種機(jī)械部件的故障率本身就是一種估計值，肯定存在誤差。(2)各種機(jī)械部件的運(yùn)行條件(滿負(fù)荷或非滿負(fù)荷運(yùn)行)、運(yùn)行環(huán)境(溫度、濕度、粉塵、腐蝕等)各不相同，它們必然影響著故障率的變化。(3)人的失誤率受多種因素影響，如心理、生理、訓(xùn)練情況、環(huán)境因素等，這是一個經(jīng)常變化、伸縮性很大的數(shù)據(jù)。第十一頁，共四十八頁。

近似算法是利用最小割集計算頂上事件發(fā)生概率的公式得到的。一般情況下，可以假定所有基本事件都是統(tǒng)計獨(dú)立的，因而每個割集也是統(tǒng)計獨(dú)立的。第十二頁，共四十八頁。

設(shè)有某事故樹的最小割集等效樹如右圖所示，頂上事件與割集的邏輯關(guān)系為：T=k1+k2+…+km第十三頁，共四十八頁。

頂上事件T發(fā)生的概率為P，割集k1、k2、…、km的發(fā)生概率分別為pk1、pk2、…、pkm，由獨(dú)立事件和的概率與積的概率計算公式分別得：P(k1+k2+…+km)=1-(1-pk1)(1-pk2)…(1-pkm)=(pk1+pk2+…+pkm)-(pk1pk2+pk1pk3+…+pkm-1pkm)+(pk1pk2pk3+…+pkm-2pkm-1pkm)-…+(-1)m-1pk1pk2…pkm

只取第一個小括號中的項，將其余的二次項，三次項等全都舍棄，則得頂上事件發(fā)生概率近似公式：

P≈pk1+pk2+…+pkm

這樣，頂上事件發(fā)生概率近似等于各最小割集發(fā)生概率之和。第十四頁，共四十八頁。例：用近似公式計算頂上事件發(fā)生概率。

基本事件Xl，X2，X3的發(fā)生概率分別為p1=p2=p3=0.1，用近似公式計算頂上事件發(fā)生概率：P=pk1+pk2=p1p2+p1p3=0.1*0.1+0.1*0.1=0.02第十五頁，共四十八頁。

直接用原事故樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)求頂上事件發(fā)生概率：因T=X1(X2+X3)，則

P’=p1[1-(1-p2)(1-p3)]=0.1×[1-(1-0.1)(1-0.1)]=0.019P與P’相比，相差0.001。因此，在計算頂上事件發(fā)生的概率時，按簡化后的等效圖計算才是正確的。第十六頁，共四十八頁。三、概率重要度分析

結(jié)構(gòu)重要度分析是從事故樹的結(jié)構(gòu)上，分析各基本事件的重要程度。如果進(jìn)一步考慮基本事件發(fā)生概率的變化會給頂上事件發(fā)生概率以多大影響，就要分析基本事件的概率重要度。利用頂上事件發(fā)生概率P函數(shù)是一個多重線性函數(shù)這一性質(zhì)，對自變量pi求一次偏導(dǎo)數(shù)，就可得出該基本事件的概率重要度系數(shù)：第十七頁，共四十八頁。例題：設(shè)事故樹最小割集為{X1，X3}、{X1，X5}、{X3，X4}{X2，X4，X5}。各基本事件概率分別為：p1=0.01，p2=0.02，p3=0.03，p4=0.04，p5=0.05，求各基本事件概率重要度系數(shù)。第十八頁，共四十八頁。解：頂上事件發(fā)生概率P用近似方法計算:P=pk1+pk2+pk3+pk4=p1p3+p1p5+p3p4+p2p4p5=0.01×0.03+0.01×0.05+0.03×0.04+0.02×0.04×0.05=0.002第十九頁，共四十八頁。各個基本事件的概率重要度系數(shù)為：第二十頁，共四十八頁。從概率重要度系數(shù)的算法可以看出這樣的事實：一個基本事件的概率重要度如何，并不取決于它本身的概率值大小，而是與它所在最小割集中其他基本事件的概率積的大小及它在各個最小割集中重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)有關(guān)。第二十一頁，共四十八頁。四、臨界重要度分析

一般情況，減少概率大的基本事件的概率要比減少概率小的容易，而概率重要度系數(shù)并未反映這一事實。臨界重要度系數(shù)Ci則是從敏感度和概率雙重角度衡量各基本事件的重要程度，其定義式為：臨界重要度系數(shù)Ci與概率重要度系數(shù)的關(guān)系是：第二十二頁，共四十八頁。如上例中，已得到的事故樹頂上事件概率為0.002。各基本事件的概率重要度系數(shù)分別為：

IP(1)=O.O8，IP(2)=0.002，IP(3)=0.05，IP(4)=0.031，IP(5)=0.0108。則各基本事件的臨界重要度系數(shù)為：第二十三頁，共四十八頁。

因此就得到一個按臨界重要度系數(shù)的大小排列的各基本事件重要程度的順序：

C3>C4>C1>C5>C2

而概率重要度系數(shù)的排序是：

與概率重要度相比，基本事件X1的重要程度下降了，這是因為它的發(fā)生概率最低?；臼录3的最重要，這不僅因為它的敏感度最大，而且它本身的概率值也較大。第二十四頁，共四十八頁。小結(jié)：三種重要度系數(shù)中，結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)從事故樹結(jié)構(gòu)上反映基本事件的重要程度。概率重要度系數(shù)反映基本事件概率的增減對頂上事件發(fā)生概率影響的敏感程度。臨界重要度系數(shù)從敏感度和自身發(fā)生概率大小雙重角度反映基本事件的重要程度。結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)反映了某一基本事件在事故樹結(jié)構(gòu)中所占的地位，而臨界重要度系數(shù)從結(jié)構(gòu)和概率上反映了改善某一基本事件的難易程度，概率重要度系數(shù)則起著一種過渡作用，是計算兩種重要度系數(shù)的基礎(chǔ)。第二十五頁，共四十八頁。可以按這三種重要度系數(shù)安排采取措施的先后順序，也可按三種重要度順序分別編制相應(yīng)的安全檢查表，以保證既有重點、又能全面檢查的目的。在三種檢查表中，只有通過臨界重要度分析產(chǎn)生的檢查表，才能真正反映事故樹的本質(zhì)，也更具有實際意義。第二十六頁，共四十八頁。第2節(jié)交通安全系統(tǒng)評價一、安全系統(tǒng)評價概述（一）安全評價的含義安全評價（SafetyAssessment，簡稱SA）就是根據(jù)各種已知條件，事先對系統(tǒng)進(jìn)行一番評價，判斷發(fā)生事故的可能性以及事故造成的損失，以采取相應(yīng)措施消除和減低危險性。第二十七頁，共四十八頁。交通安全系統(tǒng)評價是以實現(xiàn)交通安全為目的，按照系統(tǒng)科學(xué)的方法，對交通系統(tǒng)中的危險因素進(jìn)行預(yù)先的識別、分析和評價，確認(rèn)交通系統(tǒng)存在的危險性，并根據(jù)其形成事故的風(fēng)險大小，采取相應(yīng)的安全措施，以達(dá)到安全的全過程。第二十八頁，共四十八頁。（二）安全評價的目的

安全評價要達(dá)到的目的包括如下幾個方面：

(1)對所評價的系統(tǒng)潛在事故進(jìn)行定性、定量分析和預(yù)測，建立使系統(tǒng)安全的最優(yōu)方案。

(2)系統(tǒng)地從計劃、設(shè)計、制造和運(yùn)行等過程中考慮安全技術(shù)和安全管理問題，找出生產(chǎn)過程中潛在的危險因素，并提出相應(yīng)的安全措施。

(3)評價設(shè)備、設(shè)施或系統(tǒng)的設(shè)計是否使收益與危險達(dá)到最合理的平衡。第二十九頁，共四十八頁。(4)在設(shè)備、設(shè)施或系統(tǒng)進(jìn)行試驗或使用之前，對潛在的危險進(jìn)行評價，以便考核己判定的危險事件是否消除或控制在規(guī)定的可接受水平。(5)評價設(shè)備、設(shè)施或系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中的安全性是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的規(guī)定，實現(xiàn)安全技術(shù)與安全管理的標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)化。第三十頁，共四十八頁。（三）安全評價的作用

1、分析事故發(fā)生的機(jī)理；2、辨識各種危險源及其演變規(guī)律；3、判別各種危險之間的關(guān)系；4、估計可能發(fā)生的后果；5、為防范措施提供依據(jù)。第三十一頁，共四十八頁。（四）安全評價的內(nèi)容及程序

1、安全評價的內(nèi)容安全評價的內(nèi)容主要包含危險性確認(rèn)和危險性評價兩個部分。(1)危險性辨識：全面、徹底地找出系統(tǒng)中所存在的危險源，并關(guān)注它們在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的變化;然后將這些危險源定量化，明確它們的發(fā)生概率及其事故后果的嚴(yán)重度。

(2)危險性評價：根據(jù)危險的影響范圍與社會公認(rèn)的安全指標(biāo)迸行比較，最后還要確認(rèn)危險性是否排除或減少。第三十二頁，共四十八頁。安全評價的內(nèi)容：第三十三頁，共四十八頁。2、安全評價的程序

(1)資料收集和研究；(2)危險因素辨識與分析；(3)確定評價方法，實施安全評價；(4)確定措施與對策。第三十四頁，共四十八頁。（五）安全評價的原則

1、系統(tǒng)性2、綜合性3、科學(xué)性4、適用性第三十五頁，共四十八頁。二、安全檢查表評價法根據(jù)經(jīng)驗或系統(tǒng)分析的結(jié)果，把評價項目自身及周圍環(huán)境的潛在危險集中起來，列成檢查項目的清單，評價時依照清單，逐項檢查和評定。第三十六頁，共四十八頁。1、逐項賦值法

針對安全檢查表的每一項檢查內(nèi)容，按其重要程度不同，由專家討論賦予一定的分值。單項檢查完全合格者得滿分，部分合格者按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)給分，完全不合格者記零分。這樣逐項逐條檢查評分，最后累計所有各項得分，就得到系統(tǒng)評價總分。根據(jù)實際評價得分多少，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定確定系統(tǒng)總體安全等級的高低。第三十七頁，共四十八頁。2、加權(quán)平均法

該評價計值方法是把企業(yè)的安全評價按專業(yè)分成若干評價表，所有評價表不管評價條款多少，均按統(tǒng)一記分體系分別評價記分，（如10分制或100分制等），并按照各評價表的內(nèi)容對總體安全評價的重要程度，分別賦予權(quán)重系數(shù)(各評價表權(quán)重系數(shù)之和為1)。按各評價表評價所得的分值，分別乘以各自的權(quán)重系數(shù)并求和，就可得到企業(yè)安全評價的結(jié)果值。第三十八頁，共四十八頁。加權(quán)平均計算方法：式中m——安全評價的結(jié)果值；

mi——按某一評價表評價的實際測量值；

ki——按某一評價表實際測量值的相應(yīng)權(quán)重系數(shù)；

n——評價表個數(shù)。按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的分?jǐn)?shù)界限，就可確定企業(yè)在安全評價中取得的安全等級。第三十九頁，共四十八頁。例：

某車站勞動安全檢查表按評價范圍給出5個檢查表，分別是：車間安全生產(chǎn)管理檢查表、安全教育與宣傳檢查表、安全工作應(yīng)知應(yīng)會檢查表、作業(yè)場所情況檢查表、安全生產(chǎn)檢查和推廣安全生產(chǎn)管理新技術(shù)檢查表。5個檢查表均采用100分制計分，各檢查表得分的權(quán)重系數(shù)分別為：0.25，0.15，0.35，0.15，0.1，即：

k1=0.25，k2=0.15，k3=0.35，k4=0.15，k5=0.1第四十頁，共四十八頁。

按以上5個檢查表評價該車站的實際得分分別為：85，90，75，65，80，即

m1=85，m2=90，m3=75，m4=65，m5=80

則該站勞動安全評價值為：第四十一頁，共四十八頁。3、單項定性加權(quán)計分法

該評價計量方法是把安全檢查表的所有檢查評價項目都視為同等重要。評價時，對檢查表中的幾個檢查項目分別給以“優(yōu)”、“良”、“可”、“差”，“可靠”、“基本可靠”、“基本不可靠”、“不可靠”等定性等級的評價，同時賦予不同定性等級以相應(yīng)的權(quán)重值，累計求和，得實際評價值。第四十二頁，共四十八頁。具體計算方法：式中S——實際評價值；

n——評價等級數(shù)，

wi——評價等級的權(quán)重；

ki——取得某一評價等級的項數(shù)和。第四十三頁，共四十八頁。例：

評價某一鐵路局安全狀況所用的安全檢查表共120項，按“優(yōu)”、“良”、“可”、“差”評價各項。四種等級的權(quán)重分別為w1=4，w2=3，w3=2，w4=1。評價結(jié)果為：56項為“優(yōu)”，30項為“良”，24項為“可”，10項為“差”，即k1=56，k2=30，k3=24，k4=10。因此，該鐵路局的安全評價值為：第四十四頁，共四十八頁。

對于這種評價計分情況，其最高目標(biāo)值，即120項評價結(jié)果均為“優(yōu)”時的評價值為：

Smax=4×120=480

最低目標(biāo)值，即120項評價結(jié)果均