事故树分析方法详解
事故树分析详解
第一节事故树分析概述一、事故树分析的基本概念事故树分析 (Fault Tree Analysis,简称FTA) 是安全系统工程中常用的一种分析方法。
1961年,美国贝尔电话研究所的维森 (H.A.Watson)首创了FTA 并应用于研究民兵式导弹发射控制系统的安全性评价中,用它来预测导弹发射的随机故障概率。
接着,美国波音飞机公司的哈斯尔 (Hassle) 等人对这个方法又作了重大改进,并采用电子计算机进行辅助分析和计算。
1974 年,美国原子能委员会应用FTA对商用核电站进行了风险评价,发表了拉斯姆逊报告 (Rasmussen Report),引起世界各国的关注。
目前事故树分析法已从宇航、核工业进入一般电子、电力、化工、机械、交通等领域,它可以进行故障诊断、分析系统的薄弱环节,指导系统的安全运行和维修,实现系统的优化设计。
事故树分析 (FTA) 是一种演绎推理法,这种方法把系统可能发生的某种事故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系用一种称为事故树的树形图表示,通过对事故树的定性与定量分析,找出事故发生的主要原因,为确定安全对策提供可靠依据,以达到预测与预防事故发生的目的。
FTA法具有以下特点:(1) 事故树分析是一种图形演绎方法,是事故事件在一定条件下的逻辑推理方法。
它可以围绕某特定的事故作层层深入的分析,因而在清晰的事故树图形下,表达系统内各事件间的内在联系,并指出单元故障与系统事故之间的逻辑关系,便于找出系统的薄弱环节。
(2) FTA具有很大的灵活性,不仅可以分析某些单元故障对系统的影响,还可以对导致系统事故的特殊原因如人为因素、环境影响进行分析。
(3) 进行FTA的过程,是一个对系统更深入认识的过程,它要求分析人员把握系统内各要素间的内在联系,弄清各种潜在因素对事故发生影响的途径和程度,因而许多问题在分析的过程中就被发现和解决了,从而提高了系统的安全性(4) 利用事故树模型可以定量计算复杂系统发生事故的概率,为改善和评价系统安全性提供了定量依据。
事故树分析法的名词解释
事故树分析法的名词解释事故树分析法，又称事故构效分析（Fault Tree Analysis, FTA），是一种用于系统故障分析和风险评估的工程技术方法。
它通过将系统故障的可能性和影响进行逻辑分析，从而识别和评估故障产生的根本原因，以及采取控制措施的必要性。
在事故树分析法中，故障以“事件”来表示，事件之间的关系则用逻辑门（如与门、或门、非门等）进行逻辑连接。
通过构建逻辑关系，可以形成一个树状结构的分析模型，称之为“事故树”。
事故树分析法的基本步骤如下：1.确定分析目标：确定要分析的系统、过程或事件，明确分析的目标和范围。
2.构建事故树：根据分析目标，逐级分解，将可能导致系统故障或事故的事件进行逻辑连接，形成事故树的结构。
事故树的顶端是所关注的系统故障或事故，底端是导致该故障或事故的基本事件。
3.定义事件概率：对于每个基本事件，需要评估其发生的概率或频率。
这通常通过统计数据、历史记录或专家经验进行估计。
4.定义逻辑关系：在事故树中的事件之间建立准确的逻辑关系，如与门表示两个事件同时发生，或门表示两个事件中至少一个发生，非门表示一个事件不发生。
5.计算故障概率：根据事故树的逻辑关系和基本事件的概率，可以计算系统故障或事故的概率。
6.分析结果评估：根据故障概率和重要性，评估系统中不同事件的风险程度。
从而确定哪些事件是主要风险，需要采取控制措施进行干预和管理。
事故树分析法的应用范围广泛，可用于各种工程系统的故障分析和风险评估。
例如，核电站、航空航天、铁路运输、化工工艺等领域。
通过事故树分析可以发现潜在的故障模式和影响因素，为系统的安全性提供科学依据，指导工程设计和管理决策。
然而，事故树分析法也存在一些限制和挑战。
首先，对于复杂系统的分析，需要考虑的事件众多，计算和评估的复杂性较高。
其次，事件概率的估计常常受到数据的不准确性和不完整性的影响。
此外，事故树分析法只能分析已知的故障模式，不能预测新的故障模式的出现。
事故树分析方法
交通事故
事故树分析可以帮助我们了解 交通事故发生的因果关系，并 制定安全行车的指导原则。
施工现场事故
通过事故树分析，可以识别施 工现场事故的主要风险因素， 并提出防范措施。
事故树的优缺点
优点
帮助识别事故发生的主要原因和关键环节， 指导防范措施的制定。
缺点
对于复杂系统，事故树分析可能过于复杂和 繁琐，需要大量的数据和专业知识。
事故树的构成要素
1 基本事件
事故树的叶节点，代表事故发生的直接原因。
2 逻辑门
逻辑门用于组合和描述基本事件之间的逻辑关系。
3 顺序与与门
顺序与门表示事件之间的顺序关系，而与门表示事件之间的并行关系。
事故树的建立步骤
1
识别基本事件
2
通过分Байду номын сангаас系统和过程，确定可能导致
事故的基本事件。
3
评估路径和概率
4
事故树分析方法
事故树分析是一种系统化的方法，主要用于分析和评估事故的发生原因和影 响，并为预防事故提供指导。在这个演示中，我们将探讨事故树的定义、构 成要素、建立步骤、案例分析、优缺点以及与风险评估的关系和应用。
事故树的定义和作用
事故树是一种图形化的分析工具，用于通过逻辑关系来描述事故的因果关系 和可能发生的路径。它帮助我们识别可能导致事故的基本事件和可能的故障 模式，从而帮助我们确定事故防范和应对措施。
事故树和风险评估的关系
事故树和风险评估是相互关联的工具，可以相互补充和支持。事故树分析可以帮助识别风险因素和事故 发生的路径，而风险评估可以评估事故发生的概率和可能性。
事故树在工程和管理中的应用
1 工程设计
事故树分析可以在设计阶段帮助识别潜在的风险因素，指导设计决策。
事故树分析法
基本原理
1 逻辑关系
事故树分析法通过逻辑关系将顶事件、中间事件和基本事件连接起来，形成一棵树状结 构。
2 事件概率
通过计算各个事件的概率，可以评估事故发生的可能性。
3 传递性
事故树分析法通过传递性原理，将事件之间的关系进行传递和推导，以确定事故的最终 原因。
步骤
1
确定顶事件
明确要研究的事故事件，并将其作为起点。
局限
依赖数据和专家判断，可能存在主观性和不确定性。
实例分析
化工厂事故
通过事故树分析法，发现人员疏 忽、设备故障和安全规程不完善 是事故的主要原因。
交通事故
事故树分析显示，驾驶员疲劳、 车辆故障和道路不良是导致交通 事故的关键因素。
建筑工地事故
通过事故树分析法，揭示了缺乏 安全培训、施工材料缺陷和管理 不善等因素造成的事故。
结论和展望
事故树分析法是一种有效的风险评估工具，它可以帮助组织提前识别潜在风 险，并制定相应的预防措施。未来，随着数据分析和模型优化的发展，事故 树分析法将进一步完善和应用于更多领域。
事故树分析法
事故树分析法是一种用于分析和评估事故风险的方法。它通过构建事故树来 了解事故发生的原因和影响，进而制定有效的预防和应对策略。
定义
1 事故树分析法是什么？
它是一种系统的风险分析工具，用于识别事故发生的潜在原因和后果。
2 为什么使用事故树分析法？
它能够帮助组织了解风险源、制定预防措施以及评估事故的可能性和后果。
2
绘制事故树
根据事故事件的因果关系，绘制事故树结构。
3
确定事件概率
通过数据分析和专家评估，确定各个事件的概率值。
应用领域
航空领域
事故树分析法
2.选好顶上事件：建造事故树首先要选定一个顶 上事件，即系统不希望发生的故障事件。选好顶上 事件有利于使整个系统故障分析相互联系起来。
一般考虑的事件有： 对安全构成威胁的事件—造成人身伤亡、或导致设 备财产重大损失（火灾、爆炸、中毒、严重后果）； 妨碍完成任务的事件—系统停工或丧失大部分功能； 严重影响经济效益的事件—通讯线路中断、交通停 顿等妨碍提高直接受益的因素。
A BAB
•事故树分析法
❖ 四、逻辑代数运算的重要规则 ❖ 1.代入规则：任何一个含有变量A的等式，如果将所有出
现A的位置都代之以一个逻辑函数F，则等式仍然成立。 ❖ A(B+C)=AB+BC 将C=C+D代入 ❖ 原式=AB+AC+AD ❖ 2.对偶规则 设F是一个逻辑函数，若将F中所有的“＋”换为“·”， “·”
因尚不明确的事件：二表示二次事件，即不是本系统的事 故原因事件，而是来自系统之外的原因事件。
矩形符号
园形符•事号故树分析法 菱形符号
房形符号
2.逻辑门符号
A
A
A
A
A
·
B1 B2 与门符号
+
B1 B2 或门符号
·a
B1 B2 条件与门符号
+a B1 B2 条件或门符号
a
B 限制门符号
事故树的逻辑门符号
➢ 熟悉系统。它是事故树分析的基础和依据。 ➢ 调查系统发生的事故。
2.事故树的编制
确定事故树的顶上事件：顶上事件是不希望发生的事件、易 于发生且后果严重的事件。
调查与顶上事件有关的所有原因事件。
编制事故树。
•事故树分析法
3.事故树定性分析：
事故树分析方法详解
事故树分析方法详解事故树分析是一种用于分析和了解事故发生的原因、路径和后果的方法。
它将事故视为一棵从根节点到叶子节点的树，通过构建逻辑关系并定量评估各个节点的概率和影响程度，可以帮助人们识别潜在的风险因素和采取相应的措施来预防和应对事故的发生。
1.确定事故树的目标：首先需要明确事故树分析的目标是什么，例如确定一些特定事件的发生概率或者推导出事故的最终后果。
2.构建逻辑关系：根据分析目标，构建一棵从根节点到叶子节点的逻辑关系树。
根节点代表事故的发生，而叶子节点则表示事故的最终结果。
通过逻辑门（如与门、或门和非门）和事件的组合，可以描述事故发生的各种可能性。
与门表示多个事件同时发生，或门表示多个事件至少发生一个，非门表示一些事件不发生。
3.定义事件的概率：对于每个事件节点，需要对其概率进行评估。
可以通过历史数据、专家评估、模型计算等方式获得。
4.确定事件的概率：通过向下传递逻辑关系，计算每个节点的概率。
对于与门，将各个事件的概率相乘；对于或门，将各个事件的概率相加。
5.确定最终结果的概率：通过计算叶子节点的概率，可以确定事故的最终结果的发生概率。
6.评估影响程度：除了概率，事故树分析还需要考虑各个节点的影响程度。
可以通过定量评估或者专家判断来确定，通常使用数值表示。
7.分析结果和改进措施：根据事故树分析的结果，可以识别出潜在的风险和薄弱环节，并采取相应的改进和控制措施来预防事故的发生。
事故树分析方法的优点是能够系统地、逻辑性地分析事故的原因和路径，帮助人们深入了解事故的发生机理。
同时，它可以将事故的概率和影响程度定量化，从而提供决策依据。
然而，事故树分析方法也有一些局限性，如构建事故树需要大量的数据和专业知识，且可能存在不确定性。
此外，事故树分析通常只考虑了单一事故发生的路径，没有考虑多路径同时发生的情况。
总之，事故树分析是一种有效的事故预防和管理工具，通过构建逻辑关系和定量评估，可以帮助人们全面了解事故发生的原因、路径和后果，为事故预防和应急管理提供科学支持。
事故树分析方法
核实： 核实假设的真假。通过对频率和可能性的判断，对假设评分选出最优先的假设，使用正确的(AND, OR)的符号。 继续进行假设的选定，核实，评分。 确定根本原因： 只有在找到系统的根本原因后才可停止。 整理 WHY TREE（原因树）并用ＦＴＡ（事故树）重新确认分析的正确性． 事故的改正和预防措施
五、假设问题的思考:
变化 (CHANGE) 一种改变行为或改变环境因素。可以用动词来引导。举例如下： 为什么？因为操作员启动了送料泵 为什么？因为原料从阀门泄漏 条件 (CONDITION) 条件是一种被动的因素，事物的状态或持续的过程。 为什么？因为门开着 为什么？因为泵停着 遗误 (FAULT) 遗误是指如果该行为发生的话，就可以防止事件的发生。 为什么？因为安全阀没有打开 为什么？因为操作员及时报告
二、描述、定义故障
和一般的RCFA和6 SIGMA项目不同，安全、健康和环境的事故的调查由事故本身触发。故障的定义也比较清楚。但先花多一些时间讨论故障，有共同的理解。 故障可以定义为（例）： 某设备损坏造成紧急停车 承包人工人从高处跌落受伤 某成品仓库着火 某化学品泄漏
FAILURE
三、介绍 WHY TREE 的方法
WHY TREE
向小组展示一个WHY TREE 的例子并介绍这是怎样建立的。 也有助于 WHY TREE 领导人复习一下该方法。
可采用 1~5 评分的衡量方法
1
=高频率或可能性
2
=中等频率或可能性
3
=低频率或或可能性
4
=极低频率或可能性
5
对延续性故障而言，5，3，1，0 分值指现象发生的频率
6
对突发性故障而言，5，3，1，0分值指现象发生的可能性
事故树分析方法事故树分析方法
缺陷树形图，逻辑图等，简称FTA。它是从一 个可能的事故开始，一层一层地逐步寻找引起 事故的触发事件、直接原因、间接原因，直到 基本事件。并分析这些事件原因之间的相互逻 辑关系，用逻辑树图把这些原因以及它们的逻 辑关系表示出来。事故树分析是一种逻辑演绎 分析方法，即从结果分析原因的分析方法，它 是系统安全工程中的一个重要分析方法。
最小割集的概念
所以割集，指的是导致顶上事件发生的 基本事件的集合，也就是说，事故树中， 一组基本事件能够引起顶上事件发生， 这组基本事件就称为割集。 最小割集就是导致顶上事件发生的最起 码的基本事件的集合。
最小径集的概念
径集：某些基本事件的集合不发生，则 顶上事件也不发生，把这组基本的集合 称为径集。 最小径集：使顶上事件故树分析的特点：
1、能详细描述事故原因及其相互之间 的逻辑关系； 2、便于发现系统中 存 在的潜在危险； 3、便于寻找控制事故的要点； 4、便于进行数理逻辑运算和定量计算。
事故树的符号其意义
1、矩形符号：矩形符号表示顶上事件或中间事件，即需 要往下分 析事件的事件。 2、圆形符号：圆形符号表示基本原因事件，不能再往下 分析的事件，一般表示缺陷事件。 3、房形符号：表示非缺陷事件，是系统正常状态上发生 的正常事 4、菱形符号：菱形符号表示两种意义，一是表示省略事 件，即因资料不足不能分析，或没有必要分析下去以 及其原因明确时，可用省略符号；二是表示二次事件， 例如井下瓦斯爆炸是因雷电产生的火花作为火源引起 的就是二次事件。
逻辑门符号
4、条件或门：条件或门表示输入事件B1、B2至 少一个发生，但必须满足条件a的情况下，输 出事件A才发生。即：A=（B1+B2）·a 5、限制门：限制门的连接关系表示当输入事件B 发生时，如果满足条件a，输出事件A才发生， 否则就没有输出。限制门与上述几种门的不同 之处就是输入事件只有一个。即A = B·a
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作 业1
• 一斜井提升系统，为防止跑车事故，在矿车下端安 装安装了阻车叉，在斜井里安装了人工启动捞车器。 当提升钢丝绳断裂时，阻车叉插入轨道枕木下阻止 矿车下滑。当阻车叉失效时，人员启动捞车器拦住 矿车可。燃设粉钢尘丝颗绳粒断裂概率为10-4，阻车叉与失气效混概合率爆 为10-3，捞车器失效概率为10-3，人员操作炸 捞车器 失误概率为10-2。画出引起跑车事故的事件树，计 算跑车事故发生概率。
作业2
911事件中，恐怖分子从带武器进入飞机，到劫机成功 （不成功恐怖分子将被抓获，飞机人员安全），然后在地 面雷达的监控下改变飞行方向（如果被雷达发现将被迫降 或击落），撞下世贸大厦。整个过程可以简化为带武器通 过安全检查并登机a→在飞机上劫机b→改变飞机飞行方向 c →撞世贸大厦d。试画出整个过程的事件树，并理论上 计算（1）撞击世贸大厦成功的概率，（2）劫机成功但撞 击不成功的概率，假设事件abcd成功发生的概率为0.2、 0.6、0.5、0.6
中间事件是位于顶事件和基本事件之间的结果事件。
一、事故树的建造
1、事故树的符号
• 事件符号
基本事件符号，不能再往下分析的事件；
正常事件符号，正常情况下存在的事件；
省略事件，不能或不需要向下分析的事件，有 时候表示的是系统之外的原因事件。 条件事件是限制逻辑门开启的事件。
A
•
+
逻
B1 B2
辑
A
门 符
• 美国贝尔电话实验室——维森（H.A.Watson） • 民兵式导弹发射控制系统的可靠性分析 • 分析事故原因和评价事故风险
方法特点 • 演绎方法 • 全面、简洁、形象直观 • 定性评价和定量评价
目的：找出事故发生的基本原因和基本原因组合 适用范围：分析事故或设想事故 使用方法：由顶上事件用逻辑推导逐步推出基本原因事件 资料准备：有关生产工艺及设备性能资料，故障率数据 人力、时间：专业人员组成小组，一个小型单元需时一天 效果：可定性及定量，能发现事先未估计到的原因事件
异或门，表示仅当单个输入事件发生时， 输出事件才发生。
A
+ 不同时发生
B1 B2 … Bn
• 转移符号
转入符号，表示在别处的部分树，由该处 转入（在三角形内标出从何处转入）；
转出符号，表示这部分树由此处转移至他 处（在三角形内标出向何处转移）。
2、事故树的编制规则
事故树的编制过程是一个严密的逻辑推理过程，应 遵循以下规则： •确定顶事件应优先考虑风险大的事故事件； •确定边界条件的规则； •循序渐进的规则； •不允许门与门直接相连的规则。
恐怖分子带 武器通过安 检并登机
0.2
事件树定量分析
在飞机上 劫机成功
0.6
在雷达监 控下改变 飞行方向
0.5
0.5 被雷达 发现
撞世贸大 厦成功
0.6
撞击 成功
撞世贸大 厦失败
0.4
撞击 失败
飞机迫降或 击落
0.4 劫机失败
恐怖分子被抓获，飞机人员安全
P1 0.2 0.6 0.5 0.6 0.036 P2 0.2 0.6 0.5 0.2 0.6 0.5 0.4 0.084
a
条件与门，表示B1、B2两个 事件同时发生（输入）时，还 必须满足条件a，A事件才发 生（输出）；
a
禁门，表示B事件发生（输入
B
）且满足条件a时，A事件才
能发生（输出）。
A
m/n
B1 B2 … Bn
表决门，表示 仅当n个输入事件中有m个 （m≤n）或m个以上事件同时发生时，输 出事件才发生。或门是m=1的表决门，与 门是m=n时的表决门。
三、事故树分析的程序
熟悉系统
确定顶上事件
收集系统资料
建造事故树
修改简化事故树
调查事故 调查原因事件
定性分析
定量分析
制定安全措施第二部分事故树建造 及其数学描述第16页
一、事故树的建造
1、事故树的符号
• 事件符号
顶上事件、中间事件符号，需要进一步往下 分析的事件；
顶上事件也叫顶事件，是事故树分析中所关心的结果 事件，即所要分析的事故，位于事故树的顶端，1个事故 树只有1个顶事件。
• 如图所示系统由一个水泵和三个阀门串并联而成，且已知A、 B、C、D的可靠度分别为qA＝0.95, qB＝qC＝qD＝0.9,
• 试绘制出该系统的事件树图； • 求出成功和失败的概率； • 叙述成功启动的过程。
考研真题：
如图是某反应炉加套的冷却系统。当正常冷却水突然断水 （如管道损坏）而造成系统失水，这时失水信号检测器D探 得失水信号，将启动备用水泵P1和P2.如果两台备用泵均启 动成功，则系统成功，记为(S)；若只有其中一台泵启动成功， 则系统是50%的部分成功，记为（P）；两台泵均停则系统 失败，记为（F）。试建造事件树，若所有元件的成功概率都 是0.99，试算出每个系统输出的概率。
作业点评
存在的问题： • 中间原因事件不明确; • 没有结果事件; • 事件树分支上端表示成功，下端表示失败; • 事件树有人写成上下结构; • 用是否表示的事件树，上端的原因事件应描述为成功事件，
然后，是或成功写在事件树分支的上端; • 设备功能正常算成功，失效，算是失败; • 缺少最初原因事件.
第二章第七节 事故树分析方法 FTA
第一部分 概述 第二部分 事故树的建造及其数学描述 第三部分 事故树的定性分析 第四部分 事故树的定量分析 第五部分 课堂练习
第9页
第一部分
概述
第10页
一、名称
FTA
• Fault Tree Analysis
事故树分析 故障树分析 失效树分析
第11页
二、方法由来及特点
钢丝绳断裂 10-4
事件树定量分析
阻车叉阻止 矿车下滑
1-10-3
10-3 阻车叉失效
阻车 成功
人员成功启 动捞车器
1-10-2
捞车器成 功捞车
1-10-3
捞车 成功
10-3
跑车事故
捞车器捞
车失败
10-2
人员启动捞 车器失败
跑车事故
P 104 103 [(1102 ) 103 102 ]
·
号
B1 B2
B
~
B
非门，表示输 出事件是输入 事件的对立事 件。
或门，表示B1或B2任一事件单独发生（输 入）时，A事件都可以发生（输出）； 与门，表示B1、B2两个事件同时发生（输 入）时，A事件才能发生（输出）；
+
A
B1 B2
A
·
B1 B2 A
a
条件或门，表示B1或B2任一事 件单独发生（输入）时，还必 须满足条件a，A事件才发生 （输出）；