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一级消防工程师《技术实务》考点知识讲解:定量分析方法

佚名  2019-05-22 15:09:21  网络

一、事件树分析法

事件树分析法的作用

(1)事后用事件树分析事故原因,十分方便明确。

(2)相较于其他方法,事件树在对安全管理方面的重大问题进行决策时,具备更多的优势。

(3)当积累了大量事故资料时,可通过计算机模拟,提高事件树对事故预测的有效性。

(4)事件树的分析资料除了作为一种直观的安全教育资料之外,更有助于推测类似事故的预防对策。

(5)部分事故及不安全因素可以通过事前预测,来估计事故的可能后果,以寻求最经济的预防手段和解决方法。

件树的编制程序

1.确定初始事件初始事件是事故在未发生时,其发展过程中的危害事件或危险事件,可以用2种方法确定初始事件:①根据系统设计、系统危险性评价、系统运行经验或事故经验等确定;②根据系统重大故障或事故树分析,从其中间事件或初始事件中选择。

2.判定安全功能系统中包含许多安全功能,在初始事件发生时消除或减轻其影响以维持系统安全运行。

3.绘制事件树

(1)从初始事件开始,按事件发展过程自左向右绘制事件树,用树枝代表事件发展途径。

(2)首先考察初始事件一旦发生时最先起作用的安全功能,把可以发挥功能的状态画在上面的分枝,不能发挥功能的状态画在下面的分枝。

(3)然后依次考察各种安全功能的两种可能状态,把发挥功能的状态(又称成功状态)画在上面的分枝,把不能发挥功能的状态(又称失败状态)画在下面的分枝,直到到达系统故障或事故为止。

4.简化事件树在绘制事件树的过程中,可能会遇到一些与初始事件或与事故无关的安全功能,或者其功能关系相互矛盾、不协调的情况,需用工程知识和系统设计的知识予以辨别,然后从树枝中去掉,即构成简化的事件树。

事件树的定性分析

1.确定事故联锁

事件树的各分枝代表初始事件一旦发生其可能的发展途径。其中,最终导致事故的途径即为事故联锁。事故联锁越多,系统越危险;事故联锁中事件树越少,系统越危险。

2.确定预防事故的途径

事件树中最终达到安全的途径指导我们如何采取措施预防事故。在达到安全的途径中,发挥安全功能的事件构成事件树的成功连锁。如果能保证这些安全功能发挥作用,则可以防止事故。成功联锁越多,系统越安全,成功联锁中事件树越少,系统越安全。

事件树的定量分析

(1)各发展途径概率的确定。各发展途径的概率等于自初始事件开始的各事件发生概率的乘积。

(2)事故发生概率的确定。事件树定量分析中,事故发生概率等于导致事故的各发展途径的概率和。

(3)事故预防措施的制定。事件树分析把事故的发生发展过程表述得清楚而有条理,对设计事故预防方案,制定事故预防措施提供了有力的依据。

案例分析

在铁路旅客运输中是严禁旅客携带易燃品上车的,以确保旅客运输安全。但有的旅客违反规定携带易燃品,进站时未查出,将其带上火车,这就可能引起火灾事故,造成人员伤亡和财物损失;但处理得当,也可以避免火灾事故的发生。

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二、事故树分析法

(一)基本概念

事故树分析法是具体运用运筹学原理对事故原因和结果进行逻辑分析的方法。事故树分析法先从事故开始,逐层次向下演绎,将全部出现的事件,用逻辑关系连成整体,将能导致事故的各种因素及相互关系,做出全面、系统、简明和形象的描述。

(二)事故树的符号及其意义

逻辑门及其符号

逻辑门是连接各事件并表示其逻辑关系的符号。(1)与门。与门连接表示输入事件B1、B2同时发生的情况下,输出事件A才会发生的连接关系。在有若干输入事件时,也是如此。(2)或门。或门连接表示输入事件B1或B2中,任何一个事件发生都可以使事件A发生。在有若干输入事件时,也是如此。(3)非门。非门表示输出事件是输入事件的对立事件。

转移符号

当事故树规模很大或整个事故树中多处包含有相同的部分树图时,为了简化整个树图,便可用转入和转出符号,以标出向何处转出和从何处转入。包括转出符号和转入符号。

(三)事故树的定性分析

割集和最小割集

在事故树中,我们把引起顶事件发生的基本事件的集合称为割集,也称截集或截止集。一个事故树中的割集一般不止一个,在这些割集中,凡不包含其他割集的,叫作最小割集。最小割集是引起顶事件发生的充分必要条件。求最小割集的常用方法有布尔代数法、行列法、矩阵法等,如下以布尔代数法说明求最小割集的过程。

任何一个事故树都可以用布尔函数来描述。化简布尔函数,其最简析取标准式中每个最小项所属变元构成的集合,便是最小割集。若最简析取标准式中含有m个最小项,则该事故树有m个最小割集。根据布尔代数的性质,可把任何布尔函数化为析取和合取2种标准形式。

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可以证明,Ai和Bi分别是事故树的割集和径集。如果定义析取标准式的布尔项之和Ai中各项之间不存在包含关系,即其中任意一项基本事件布尔积不被其他基本事件布尔积所包含,则该析取标准式为最简析取标准式,那么Ai为结构函数f的最小割集。同理,可以直接利用最简合取标准式求取事故树的最小径集。用布尔代数法计算最小割集,通常分三个步骤进行。第一步,建立事故树的布尔表达式。第二步,将布尔表达式化为析取标准式。第三步,化析取标准式为最简析取标准式。化简最普通的方法是,当求出割集后,对所有割集逐个进行比较,使之满足最简析取标准式的条件。但当割集的个数及割集中的基本事件个数较多时,这种方法不但费时,而且效率低。所以常用素数法或分离重复事件法进行化简。

(1)素数法将每一个割集中的基本事件用一个素数表示,该割集用所属基本事件对应的素数的乘积表示,则一个事故树若有N个割集,就对应有N个数。把这N个数按数值从小到大排列,按以下顺序求最小割集:①素数表示的割集是最小割集,与该素数成倍的数所表示的割集不是最小割集。

②在N个割集中去掉上面确定的最小割集和非最小割集后,再找素数乘积的最小数,该数表示的割集为最小割集,与该最小数成倍的数所表示的割集不是最小割集。③重复上述步骤,直至在N个割集中找到N1个最小割集(N1≠0,N1≤N)和N2个非最小割集(0≤N2≤N-N1),且N1+N2=N为止.

(2)分离重复事件法基本根据是,若某一事故树中无重复的基本事件,则求出的割集为最小割集。若树中有重复的基本事件,则不含重复基本事件的割集就是最小割集,仅对含有重复基本事件的割集化简即可。这里用N表示事故树的全部割集,N1表示含有重复基本事件的割集,N2表示不含重复基本事件的割集,N′表示全部最小割集。其步骤为:①求出N,若事故树没有重复的基本事件,则N′=N。②检查全部割集,将N分成N1和N2两组。③化简含有重复基本事件的割集N1为最小割集N1′。④N′=N1′∪N2。最小割集在事故树分析中起着非常重要的作用,归纳起来有3个方面:(1)表示系统的危险性。

(2)表示顶事件发生的原因组合。

(3)为降低系统的危险性提出控制方向和预防措施。

径集与最小径集

在事故树中,当所有基本事件都不发生时,顶事件肯定不会发生。然而,顶事件不发生常常并不要求所有基本事件都不发生,而只要某些基本事件不发生顶事件就不会发生。这些不发生的基本事件的集合称为径集,也称通集或路集。在同一事故树中,不包含其他径集的径集称为最小径集。最小径集是保证顶事件不发生的充分必要条件。求最小径集的方法一般采用对偶树法。根据对偶原理,成功树顶事件发生,就是其对偶树(事故树)顶事件不发生。将事故树变为成功树的方法是,将原事故树中的逻辑或门改成逻辑与门,将逻辑与门改成逻辑或门,并将全部事件变成事件补的形式,这样便可得到与原事故树对偶的成功树。最小径集在事故树分析中的作用与最小割集同样重要,主要表现在以下两个方面:①表示系统的安全性;②选取确保系统安全的最佳方案

(四)事故树的定量分析

系统的单元故障概率

目前,许多发达国家都建立了故障率数据库,用计算机存储和检索,使用非常方便,为系统安全和可靠性分析提供了良好的条件。我国已有少数行业开始进行建库工作,但数据还相当缺乏。

人为失误概率

人为失误概率通常是指作业者在一定条件下和规定时间内完成某项规定功能时出现偏差或失误的概率,它表示人的失误的可能性大小,因此,人为失误概率也就是人的不可靠度。一般根据人的不可靠度与人的可靠度互补的规则,获得人的失误概率。

顶事件的发生概率

事故树定量分析是在已知基本事件发生概率的前提条件下,定量地计算出在一定时间内发生事故的可能性大小。如果事故树中不含有重复的或相同的基本事件,各基本事件又都是相互独立的,顶事件发生概率可根据事故树的结构,用下列公式求得。

用“与门”连接的顶事件的发生概率为:

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三、基于抵御和破坏能力的建筑火灾风险评价

基于抵御和破坏能力的建筑火灾风险评价

1.抵御和破坏能力风险分析方法抵御和破坏能力风险分析方法也被称作能力和脆弱型风险评价方法,国际公共安全评估框架存在能力与脆弱性评估2个构面,基于能力与脆弱性视角的国际公共安全评估框架,可归纳为3大类:

(1)单纯评估脆弱性的框架,如DRI等。

(2)单纯评估能力的框架,如COOP等。

(3)综合评估能力与脆弱性两方面的框架,如DRMI等。

2.建筑火灾风险判定用线性加权模型分别计算破坏力量和抵御力量的分值:

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1.抵御和破坏能力风险分析方法抵御和破坏能力风险分析方法也被称作能力和脆弱型风险评价方法,国际公共安全评估框架存在能力与脆弱性评估2个构面,基于能力与脆弱性视角的国际公共安全评估框架,可归纳为3大类:(1)单纯评估脆弱性的框架,如DRI等。(2)单纯评估能力的框架,如COOP等。(3)综合评估能力与脆弱性两方面的框架,如DRMI等。

2.建筑火灾风险判定用线性加权模型分别计算破坏力量和抵御力量的分值:

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