谈事故树分析法在建筑施工安全评价中的应用

文章编号:1009-6825(2008)17-0011-02谈事故树分析法在建筑施工安全评价中的应用收稿日期:2008-02-27作者简介:万　健(1981-),男,四川建筑职业技术学院硕士研究生,四川德阳　618000林文剑(1971-),男,高级工程师,副教授,四川建筑职业技术学院,四川德阳　618000万　健　林文剑摘　要:阐述了事故树分析法的基本概念,探讨了事故树的定性分析和定量分析,通过具体实例,对脚手架坠落死亡应用事故树进行了分析,其分析结果可用于指导预防此类事故的发生,还可用于进行该事故树的定量分析,进行定量控制,从而达到最佳安全状态。

关键词:事故树分析,建筑施工,安全评价中图分类号:T U714文献标识码:A 0　引言现在建筑施工安全评价基本上采用的是安全检查表法,该方法虽然容易理解、便于掌握,但只能作定性分析,不能量化危险度,也无法描述事故原因与事故发生之间的逻辑关系。

事故树分析法(Fault T ree Analysis ,F TA )又称故障树分析法,是以人们对从结果推断可能原因的思维方法为基础而发展起来的一整套分析方法。

事故树分析法是从特定的重大或较大事故(或事件)开始,层层分析其发生的原因,直到原因事件不能再分解为止。

一般是将特定的事故和各层原因(危险因素)之间用逻辑门符号连接起来,得到形象、简洁的表达其逻辑关系(或称因果关系)的逻辑图形,称其为事故树,然后通过对事故树简化、计算达到对事故分析和评价的目的。

通过这种分析可以经济、便捷地寻找到事故防范办法,既能做到安全评价的微观指导,又可检查出系统中是否设有可靠的防患于未然的保护措施。

1　事故树分析法的应用1.1　事故树定性分析定性分析包括求最小割集、最小径集和基本事件结构重要度分析。

具体如下:1)最小割集及其求法。

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。

最小割集是能导致顶上事件发生最低限度的基本事件的集合(即割集中任一基本事件不发生,顶上事件就不会发生)。

对于已经化简的事故树,可将事故树结构函数式展开,所得各项即为各最小割集;对于尚未化简的事故树,结构函数式展开后的各项,尚需用布尔代数运算法则(如吸收律、狄摩根律等)进行处理,方可得到最小割集。

2)最小径集(又称最小通集)。

在事故树中凡是不能导致顶上事件发生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。

最小径集的求法是将事故树转化为对偶的成功树,求成功树的最小割集即事故树的最小径集。

3)结构重要度。

结构重要度分析是从事故树结构上分析各基本事件的重要程度。

即在假定各基本事件发生概率都相等的情况下,分析各基本事件发生对顶上事件发生所产生的影响程度。

结构重要度分析可采用两种方法:a .求结构重要度系数;b .利用最小割集或最小径集判断重要度。

前者精确,但繁琐;后者简单,但不够精确。

按下面公式计算结构重要度系数,根据计算结果确定出结构重要度的次序:I φ(i )=∑X i ∈Kj12n -1。

式中:I φ(i )———基本事件X i 重要度系数近似判断值;K j ———包含X i 的割集(径集);n ———X i 所在最小割集(径集)中基本事件的总数。

利用最小割集或最小径集排列结构重要度顺序时的原则如下:a .低阶最小割集中的基本事件结构重要度大于高阶最小割集中的基本事件结构重要度。

例:由3个最小割集组成{x 1},{x 2,x 3},{x 4,x 5,x 6}(它们分别是1,2,3阶),其中I φ(1)>I φ(2)>I φ(3)。

b .在阶数相同的最小割集中,出现次数相同的所有基本事件结构重要度相等。

例:{x 1,x 2},{x 3,x 4,x 5},{x 6,x 7}中I φ(1)=I φ(2)=I φ(6)=I φ(7)>I φ(3)=I φ(4)=I φ(5)。

c .出现在阶数相同的最小割集中的两个基本事件的比较:在不同最小割集中出现次数多的基本事件,其结构重要度大于出现次数少的。

例:{x 1,x 3},{x 2,x 3},{x 1,x 4},{x 2,x 5},{x 1,x 5}中的x 1在不同的1阶割集中共出现3次,x 2仅出现2次,则I φ(1)>I φ(2)。

d .几个最小割集间不含共同元素,低阶中的基本事件结构重要度大于高阶最小割集中的基本事件结构重要度。

例:{x 1},{x 2},{x 3,x 4,x 5},{x 6,x 7}中I φ(1)=I φ(2)>I φ(6)=I φ(7)>I φ(3)=I φ(4)=I φ(5)。

1.2　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。

此时应确定基本事件的概率重要度、临界重要度,它们与结构重要度一起属于事故树重要度分析的三种基本手段。

具体做法是:收集树中各基本事件的发生概率;由最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;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,依此上推,直达顶部事件,最终求出的即为该事故的发生概率。

1)概率重要度。

指的是基本事件概率变化引起顶上事件发生概率的变化程度。

由于顶上事件发生概率函数g 是一个多重线性函数,只要对自变量q i 求一次偏导,就可得到该基本事件的概率重要度系数,即:·11· 第34卷第17期2008年6月 山西建筑S HANXI ARCHITECT URE Vol .34No .17Jun .　2008DOI :10.13719/j .cn ki .cn14-1279/tu .2008.17.082I g (i )=gq i。

2)临界重要度。

它是从敏感度和自身发生概率的双重角度衡量各基本事件的重要度标准。

其定义为:I G (i )= ln g ln q i = g gq iq i 。

它与概率重要度的关系为:I G (i )=q igI g (i )。

2　事故树应用实例某电梯公寓工程发生了一起施工人员从脚手架坠落的死亡事故,“高空坠落”是建筑施工中最常见的伤亡事故,几乎占死亡事故近一半,以下就以此事件做了事故树分析。

1)人员从脚手架坠落的事故树。

人员从脚手架坠落的事故树见图1。

2)事故树最小割集分析。

割集是导致顶上事件发生的基本事件的集合,割集中引起顶上事件发生的充分必要的基本事件的集合为最小割集。

它表明这些基本事件发生(不论其他事件发生或不发生)都会引起顶上事件发生,反映系统的危险性。

一个最小割集对应着事故发生的一种模式。

利用布尔代数,根据事故树求最小割集:T =A 5·X 8=(A 1+A 2)·A 4·X 8=(X 1+X 2+X 3+X 4)·(X 5+X 6)·X 7·X 8=X 1X 5X 7X 8+X 1X 6X 7X 8+X 2X 5X 7X 8+X 2X 6X 7X 8+X 3X 5X 7X 8+X 3X 6X 7X 8+X 4X 5X 7X 8+X 4X 6X 7X 8。

该故障树的最小割集为:{X 1,X 5,X 7,X 8},{X 1,X 6,X 7,X 8},{X 2,X 5,X 7,X 8},{X 2,X 6,X 7,X 8},{X 3,X 5,X 7,X 8},{X 3,X 6,X 7,X 8},{X 4,X 5,X 7,X 8},{X 4,X 6,X 7,X 8}。

通过最小割集判断结构重要度:I (7)=I (8)>I (5)=I (6)>I (1)=I (2)=I (3)=I (4)。

通过以上分析,造成从脚手架坠落死亡事故原因的大小依次为:无安全网防护;工人身体重心超出脚手架;在脚手架上滑倒;身体失去平衡;忘记佩戴安全带;移动时取下安全带;安全带折断;挂安全带的支撑物破坏。

3)事故树最小径集分析。

求事故树最小径集的方法是利用它与最小割集的对偶性,将事故树中的与门换成或门、或门换成与门,中间事件和基本事件的发生改为不发生,即A ′i 和X ′i 。

这样,便得到了事故的对偶树,即成功树,成功树是表示顶上事件不发生的逻辑关系图。

求出成功树的最小割集,就是原事故树的最小径集。

T ′=A ′5+X ′8=A ′3+A ′4+X ′8=A ′1A ′2+X ′7+X ′5X ′6+X ′8=X ′1X ′2X ′3X ′4+X ′7+X ′5X ′6+X ′8。

最小径集为:{X ′1,X ′2,X ′3,X ′4},{X ′5,X ′6},{X ′7};{X ′8}。

结构重要度为I (7)=I (8)>I (5)=I (6)>I (1)=I (2)=I (3)=I (4)。

成功树结构重要度顺序指示各事件的重要地位,结构重要度排在前面的事件是最有效预防该事故发生的措施,它是系统安全的关键所在,也就是安全技术措施和安全管理的重点内容,应优先采用,即可起到预防事故发生的目的。

在本例中,中间有安全网、身体重心不超出脚手架、佩戴安全带等都是防止事故发生的有效措施。

实际工程情况也证明,采取这些措施后,高空坠落的死亡事故将会大大降低。

3　结语事故树分析方法是进行事故分析有效的工具。

可以找到引起事故发生因素及其相互之间的关系,可以发现事故发生的模式及预防事故发生的最佳方法。

文中主要对脚手架坠落死亡应用事故树进行了分析,其分析结果可用于指导预防此类事故的发生,还可进一步进行该事故树的定量分析,进行定量控制,达到最佳安全状态。

此外事故树的定性、定量分析都有事故树分析软件,对于大型的事故树系统,可借助软件求解其分析结果。

参考文献:[1]　国家安全生产监督管理总局.安全评价(上册)[M ].第3版.北京:煤炭工业出版社,2005.[2]　章昌顺,郝永梅.事故树分析技术在三峡工程的应用[J ].劳动保护科学技术,2002(4):67-68.[3]　陈勇刚,田水承,孙　斌.基于事故树分析法安全评价指标的确定[J ].陕西煤炭,2003(3):45-48.[4]　索丰平,王苏芳.事故树分析应用研究[J ].山西建筑,2007,33(20):214-215.Discussion accident tree analysis methodapplication in the building construction safety appraisementWAN Jian LIN Wen -jianA bstract :T he basic concepts of accident tree analysis method w ere introduced ,the quantitative and qualitative analysis of accident tree werediscussed .T hrough the specific examples ,the scaffolding falling death was analy zed using the accident tree .T he analysis results can be used to g uide prevention such accident o ccurrence and also can qualitative analysis and quantitative control ,so as to reach the best safety status .Key words :accident tree analysis ,architecture construction ,safety appraisement·12·第34卷第17期2008年6月 山西建筑 。