火災(zāi)事故樹分析方法

火災(zāi)事故樹分析方法

事故樹分析方法是系統(tǒng)安全工程中最常用的分析方法之一，是一種由事故樹演繹推理事故過程和原因的評(píng)估方法，本節(jié)主要介紹該方法的基本概念和定性、定量分析的一般流程，更詳細(xì)的計(jì)算分析過程可參考相關(guān)文獻(xiàn)。

一、事故樹分析法的基本概念

事故樹分析是一種演繹推理法。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)。

事故樹評(píng)估方法是具體運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)原理對(duì)事故原因和結(jié)果進(jìn)行邏輯分析的方法。事故樹分析方法先從事故開始，逐層次向下演繹，將全部出現(xiàn)的事件用邏輯關(guān)系聯(lián)成整體，對(duì)能導(dǎo)致事故的各種因素及相互關(guān)系，作出全面、系統(tǒng)、簡(jiǎn)明和形象的描述。

對(duì)于火災(zāi)事故，可通過事故樹分析，經(jīng)過中間聯(lián)系環(huán)節(jié)，將潛在原因和最終事故聯(lián)系起來。這樣可以調(diào)查事故原因，為采取整改措施提供依據(jù)。通過對(duì)原因的邏輯分析，可以分清導(dǎo)致事故原因的主次，這樣控制住有限的幾個(gè)關(guān)鍵原因，就能有效地防止重大火災(zāi)事故發(fā)生，提高管理的有效性，節(jié)約人力、物力。

二、事故樹的符號(hào)及其意義

事故樹采用的符號(hào)包括事件符號(hào)、邏輯門符號(hào)和轉(zhuǎn)移符號(hào)三大類。

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(jiǎn)稱為事件。事故樹中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都表示一個(gè)事件。

（1）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。

（2）底事件。底事件是導(dǎo)致其他事件的原因事件，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，用圓形符號(hào)表示。

（3）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，用菱形符號(hào)表示。

2.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)。

（1）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。

（2）或門?；蜷T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。

（3）非門。非門表示輸出事件是輸入事件的對(duì)立事件。

3.轉(zhuǎn)移符號(hào)

當(dāng)事故樹規(guī)模很大或整個(gè)事故樹中多處包含有相通的部分樹圖時(shí)，為了簡(jiǎn)化整個(gè)樹圖，便可用轉(zhuǎn)出和轉(zhuǎn)入符號(hào)，以標(biāo)出向何處轉(zhuǎn)出和從何處轉(zhuǎn)入。

(1)轉(zhuǎn)出符號(hào)。它表示向其他部分轉(zhuǎn)出，△內(nèi)記入向何處轉(zhuǎn)出的標(biāo)記。

(2)轉(zhuǎn)入符號(hào)。它表示從其他部分轉(zhuǎn)入，△內(nèi)記入從何處轉(zhuǎn)入的標(biāo)記。

有重復(fù)基本事件的割集,N2表示不含重復(fù)基本事件的割集,N’表示全部最小割集。其步驟為：

1）求出N,若事故樹沒有重復(fù)的基本事件,則N/=N。

2）檢查全部割集,將N分成N1和N2兩組。

3）化簡(jiǎn)含有重復(fù)基本事件的割集N1為最小割集N1/。

4）N/=N1/∪N2。

最小割集在事故樹分析中起著非常重要的作用,歸納起來有三個(gè)方面：

（1）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。

（2）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。

（3）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。

（二）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。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。

求最小徑集的方法一般采用對(duì)偶樹法。根據(jù)對(duì)偶原理,成功樹頂事件發(fā)生,就是其對(duì)偶樹(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對(duì)偶的成功樹,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?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,并將全部事件變成事件補(bǔ)的形式,這樣便可得到與原事故樹對(duì)偶的成功樹。

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)在以下兩個(gè)方面:

（1）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?每一個(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。

（2）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。

四、事故樹的定量分析

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。

（一）系統(tǒng)的單元故障概率

目前,許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家都建立了故障率數(shù)據(jù)庫,用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和檢索,使用非常方便,為系統(tǒng)安全和可靠性分析提供了良好的條件。我國已有少數(shù)行業(yè)開始進(jìn)行建庫工作,但數(shù)據(jù)還相當(dāng)缺乏。

（二）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。人的失誤通常是指作業(yè)者實(shí)際完成的功能與系統(tǒng)所要求的功能之間的偏差。人的失誤概率通常是指作業(yè)者在一定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成某項(xiàng)規(guī)定功能時(shí)出現(xiàn)偏差或失誤的概率,它表示人的失誤的可能性大小,因此,人的失誤概率也就是人的不可靠度。一般根據(jù)人的不可靠度與人的可靠度互補(bǔ)的規(guī)則,獲得人的失誤概率。

（三）頂事件的發(fā)生概率

事故樹定量分析,是在已知基本事件發(fā)生概率的前提條件下,定量地計(jì)算出在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生事故的可能