机舱火灾事故中人为因素的研究

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第25卷 第2期大连海事大学学报Vol.25,No.2

1999年5月JournalofDalianMaritimeUniversityMay,1999

文章编号:100627736(1999)0220045204

机舱火灾事故中人为因素的研究Ξ

张春来,吴兆麟(大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连 116026)

摘要:讨论了如何利用危险评估技术来分析由人为失误和硬件失效引发的机舱失火这种危险,通过对导致

顶事件发生的人为因素事件的定性和定量分析,提出了降低火灾危险发生概率的方法.

关键词:人为因素;机舱失火;故障树

分类号:U698 文献标识码:A

故障树分析法是可靠性所有分析方法中最主要且最常用的一种方法,特别适用于大型复杂系统的可靠性分析.该方法在国内外许多领域的应用均取得了可喜的成果,但大多数的研究都是在忽略人为因素的前提下进行的,存在片面性.

本文在综合考虑人为失误和硬件失效的基础上,通过建立机舱失火故障树探讨和研究了人为因素对顶事件的发生所产生的影响,进而提出通过建立完善的管理体制、有效的技术分类规则,以及相应的船舶检验规定来避免事故的发生.

1 故障树的建立1.1 顶事件的选择顶事件是系统不希望发生的事件,其选择依据应考虑致命的、高度可能的主要事件.从船舶安全可靠运行的角度来看,“机舱发生火灾故障”为可能发生且较为值得关注的不希望发生的事故,这里选择“机舱发生火灾故障”作为建立故障树的顶事件.

1.2 边界条件及假设合理确定边界条件,以便确定故障树的范围.这包括确定系统的初始状态,确定可以忽略不计的小概率事件,确定在一定条件下的必然事件等,基本故障事件通常可以分为三类:

(1)由人为因素引起的事件(如违章进行电气焊);(2)由系统硬件引起的事件(如报警系统

失效);(3)由系统环境引起的事件(如碰撞等).作者在分析中主要考虑由人为因素和系统硬件引起的基本故障事件.假设所分析系统的各组成部分存在两种状态,即只有正常工作状

Ξ收稿日期:1999201205

基金来源:国家教委高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(9519102)作者简介:张春来(1962~),男,讲师图1 机舱失火故障树 注:x12未采取措施;x22监测报警系统失效;x32吸烟;

x42电气焊;x52其他人为火源;x62废弃污油;x7

2设

备或管道泄露燃油;x82排风系统失效;x92电气系统发生短路;x102电气系统产生电弧或电火花;x112电气设备绝缘被击穿;x122正常运转设备产生的热表面;x132大功率灯;x142过电流引起的设备或线路过热;x152其他原因产生的热表面

态及故障状态;假设各组成部分的基本故障事件是相互独立的,并忽略由系统环境和不可抗力引起的事件.

1.3 故障树的建立采用手工建树的方法,由顶事件出发循序渐进地寻找每一层事件发生的所有可能的原因,并一直分解到基本的底事件为止,则得到图1的故障树.

2 危险评估2.1 定性分析定性分析的任务就是求出故障树的全部最小割集.因为全部最小割集反映系统的全部故障模式,所以全部最小割集的集合又称之为系统的故障谱.通过对故障谱的分析,可以找出系统的薄弱环节,提高系统的可靠性与安全性.利用富塞尔方法求得“机舱失火故障树”的最小割集为:

{x1,x3,x6,x8};{x1,x4,x6,x8};{x1,x5,x6,x8};{x1,x3,x7,x8};{x1,x4,x7,x8};{x1,x5,x7,x8};{x2,x3,x6,x8};{x2,x4,x6,x8};{x2,

x5,x6,x8};{x2,x3,x7,x8};{x2,x4,x7,x8};{x2,x5,x7,x8};{x1,x6,x8,x9};{x1,x6,x8,x10};

{x1,x6,x8,x11};{x1,x6,x8,x12};{x1,x6,x8,x13};{x1,x6,x8,x14};{x1,x6,x8,x15};{x1,x7,x8,x9};{x1,x7,x8,x10};{x1,x7,x8,x11};{x1,x7,x8,x12};{x1,x7,x8,x13};{x1,x7,x8,x14};

{x1,x7,x8,x15};{x2,x6,x8,x9};{x2,x6,x8,x10};{x2,x6,x8,x11};{x2,x6,x8,x12};{x2,x6,x8,x13};{x2,x6,x8,x14};{x2,x6,x8,x15};{x2,x7,x8,x9};{x2,x7,x8,x10};{x2,x7,x8,x11};{x2,

x7,x8,x12};{x2,x7,x8,x13};{x2,x7,x8,x14};{x2,x7,x8,x15}.

共计40组,当这些最小割集任何一个发生时,顶事件就必然发生,这有助于我们掌握事故发生的规律,可为预防事故的发生提供全面而可靠的信息,并根据这些信息采取积极有效的预防措施,杜绝或减少事故的发生.

2.2 定量分析定量分析的意义在于利用故障树这一逻辑图形作为模型估计顶事件发生的概率;可以对系统的可靠性、安全性进行评价;求解每个底事件的发生对促成顶事件发生的重要程度,

为采取相应的措施提供理论依据.在本文中由于底事件较多,为能方便地比较各底事件在故障树中的重要性,特别是人为因素的影响程度,仅对结构重要度进行分析.用最小割集求解底事件阶次重要度I

Υ

(i)的计算公式为

IΥ(i)=D2i∈kj

2

2rj-1

式中,i为基本事件的序数(i=1,2,3…,n);j为最小割集的序数(j=1,2,3…,k);D为最小割集的序数,D=1󰃗Nk,Nk为最小割集数;r为基本事件所在最小割集的阶数.经计算得

64大连海事大学学报25卷 IΥ(1)=IΥ(2)=IΥ(6)=IΥ

(7)=0.067

IΥ(3)=IΥ(4)=IΥ(5)=IΥ(9)=IΥ(10)=IΥ(11)=IΥ

(12)

=IΥ(13)=IΥ(14)=IΥ(15)=0.017

(8)=0.133

排列顺序为IΥ(8)>IΥ(1)=IΥ(2)=IΥ(6)=IΥ(7)>IΥ(3)=IΥ(4)=IΥ(5)=IΥ(9)=IΥ

(10)

=I

Υ(11)=IΥ(12)=IΥ(13)=IΥ(14)=IΥ(15)IΥ

3 引发顶事件发生的人为因素分析

3.1 人为因素的概念及分类人为因素是指与人类特性有关的科学事实的主体.它包括但不限于人员挑选、培训原则及其在人为因素工程领域中的应用、人的动作评估、工作辅助手段和生命支持等.人为因素造成的使系统发生故障或机能不良的事件,违背设计和操作规程的大错误行为,称为人为失误.

目前国际上通常把人为失误分为五个方面,即:(1)技术方面(包括:设计、人类工程学、制造󰃗结构、安装、认证、保养、修理、改装、更新);(2)人员状况方面(包括:任职资格、船员人数、船员组成、个人文化背景、工作语言、医疗状况);(3)培训方面(包括:基本安全培训、熟练程度、技能、扩充安全培训、个人陆地培训);(4)管理方面(包括:政策、安全意识、动机、责任、主管权力、工作计划、意外事故计划、应急措施、工作手册、指导书、工作方法、检查清单);

(5)工作环境󰃗工作条件方面(包括:有毒物质、工作场所的人员防护方法、伤害、工作时间、

休息时间、疲劳、生存条件、人机界面).

3.2 机舱火灾事故中的人为因素分析在机舱火灾事故中,依据上述分类原则,把引发顶事件发生的15个基本事件中的人为因素归纳在表1中,其中y1为技术方面;y2为人员状况方面;y3为培训方面;y4为管理方面;

y5

为工作环境󰃗工作条件方面;1为有关系;0为无关系.

表1 基本事件与人为因素的关系表基本事件人为失误y1y2y3y4y

5

x1

易燃物未专门处理10010

x2

报警系统失效10111

x3

吸烟00111

x4

电气焊00111

x5

撞击摩擦产生明火00111

x6

污油处理10110

x7

燃油泄露10010

x8

通风失效10010

x9

电气短路11010

x10

电气火花10110

x11

绝缘破坏11110

x12

设备发热10000

x13

灯泡发热10000

x14

过流发热11110

x15

其他过热10000

74 2期张春来等:机舱火灾事故中人为因素中的研究