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《安全系统工程》课程设计指导书一、设计目的和任务设计目的：（1）掌握事故树编制的方法、步骤和事故树分析的基本程序；（2）掌握事故树定性、定量分析；（3）掌握安全评价原理和方法；（4）了解矿井主要灾害（瓦斯爆炸、火灾和顶板事故等）的形成过程及影响因素；（5）根据事故树分析和安全评价结果提出相应措施。课程设计主要任务是了解矿井主要灾害事故的危害后果，事故的成因分析，包括直接原因与间接原因。根据事故原因编制事故树。对所编制的事故树进行定性定量分析。根据分析结果制定防止事故发生的技术措施。具体任务见课程设计任务书。二、基本内容与要求设计的基本内容：1、事故分析（1）事故危害严重性分析及机理；（2）事故发生原因调查，包括直接原因和间接原因；（3）事故树的编制；（4）事故树的定性分析；（5）事故树的定量分析；（6）事故预防措施制定。2、安全评价（1）确定安全评价的类型（安全预评价、安全验收评价和安全现状评价）；（2）危险有害因素识别与分析；（3）评价方法选取与评价单元划分；（4）定性定量评价；（5）制定安全技术措施。根据评价结果或结论，提出针对性的措施，并撰写课程设计说明书。设计要求：（1）课程设计原则上每组完成一个设计题目，组内人员一起商量，既可以单独完成，也可以组内人员协作完成；（2）一般要求学生每天上午在指定的教室进行设计，指导教师在教室指导。下午学生可以到图书馆等地方收集资料；（3）巩固和加深学生对专业基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力；（4）培养学生根据课题需要选学参考书籍，查阅手册、图表和文献资料的自学能力。通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析并解决问题的方法；（5）了解与课题有关的工程技术规范，能按照设计任务书的要求，完成设计任务，编写设计说明书，正确地反映设计的成果，正确地绘制技术图纸等；（6）培养严肃、认真的工作作风和科学态度。通过课程设计实践，帮助学生逐步建立正确的生产观点、经济观点和全局观点；（7）提高学生的安全意识和学法守法的自觉性，加强对安全法律法规的理解；（8）设计说明书必须手写，严禁打印。三、设计资料及有关规定课程设计需要的主要资料见第九部分参考材料，前两本资料是学生学过的教材，第三、四本资料可以在图书馆中借阅。四、课程设计的步骤和方法设计成果材料中主要包括事故树图及设计说明书和安全评价说明书。事故树分析设计说明书中至少应包括如下内容：1、事故危害性分析。事故造成的危害后果、严重程度。2、事故原因分析，包括所有可能造成事故的直接原因、间接原因和基础原因。并把这些原因进行归类。3、事故树编制，按照事故树编制的原则进行事故树的编制，绘制出事故树图，图中要有顶事件、中间事件和基本原因事件，并按层次排列。连接符号正确，符合实际情况。进行简化的地方要另行文字说明。事故树编制方法：人工编制事故树的常用方法为演绎法，它是通过人的思考去分析顶事件是怎样发生的。演绎法编制时首先确定系统的顶事件，找出直接导致顶事件发生的各种可能因素或因素的组合即中间事件。在顶事件与其紧连的中间事件之间，根据其逻辑关系相应地画上逻辑门。然后再对每个中间事件进行类似的分析，找出其直接原因，逐级向下演绎，直到不能分析的基本事件为止。这样就可得到用基本事件符号表示的事故树。事故树编制步骤如下：(1)确定事故树的顶事件。确定顶事件是指确定所要分析的对象事件。根据事故调查报告分析其损失大小和事故频率，选择易于发生且后果严重的事故作为事故的顶事件；(2)调查与顶事件有关的所有原因事件。从人、机、环境和信息等方面调查与事故树顶事件有关的所有事故原因，确定事故原因并进行影响分析；(3)编制事故树。采用一些规定的符号，按照一定的逻辑关系，把事故树顶事件与引起顶事件的原因事件，绘制成反映因果关系的树形图。4、事故树定性分析。用布尔代数法或行列法求出事故树的最小割集和最小径集，并根据事故树结构求出各基本事件的结构重要度，进行结构重要度排序。（1）行列法求最小割集和最小径集用行列法求最小割集理论依据是：“与门”使割集容量增加，而不增加割集的数量；“或门”使割集的数量增加，而不增加割集的容量。这种方法是从顶上事件开始，用下一层事件代替上一层事件，把“与门”连接的事件，按行横向排列；把“或门”连接的事件，按列纵横向摆开。这样，逐层向下，直至各基本事件，列出若干行，最后利用布尔代数化简。化简结果，就得出若干最小割集。用行列法计算事故树最小径集，与计算事故树最小割集的方法类似。其方法仍是从顶上事件开始，按顺序用逻辑门的输人事件代替其输出事件。代换过程中凡用与门连接的输入事件，按列排列；用或门连接的输入事件，按行排列，直至顶上事件全部为基本事件代替为止。最后得到的每一行基本元素的集合，都是事故树的径集。根据最小径集的定义，将径集化为不包含其他径集的集合，即可得到最小径集。（2）布尔代数法求最小割集和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，建立事故树的布尔表达式。一般从事故树的顶事件开始，用下一层事件代替上一层事件，直至顶事件被所有基本事件代替为止；第二，将布尔表达式化为析取标准式；第三，化析取标准式为最简析取标准式。布尔代数法求最小径集。将事故树的布尔代数式化简成最简合取标准式，式中最大项便是最小径集。若最简合取标准式中含有m个最大项，则该事故树便有m个最小径集。该方法的计算与计算最小割集的方法类似。（3）成功树法求最小径集根据对偶原理，成功树顶事件发生，就是其对偶树(事故树)顶事件不发生。因此，求事故树最小径集的方法是，首先将事故树变换成其对偶的成功树，然后求出成功树的最小割集，即是所求事故树的最小径集。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，并将全部事件符号加上“′”，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。（4）由割集（径集）求最小割集（径集）的方法由割集（径集）求最小割集（径集）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)个非最小割集(0≤N2≤N-N1)，且Nl+N2=N为止。(2)分离重复事件法。该法是1986年由法国学者利姆尼斯(N.Limnios)和齐安尼(R.Ziani)提出的。其基本根据是，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。5、事故树定量分析。如果能查到相关的事故中的基本原因事件的发生概率，要进行事故树的定量分析，求出顶事件的发生概率以及临界重要度、概率重要度等参数。6、制定事故防范措施。根据以上分析结果，制定相应的事故防范措施，制定的措施要与分析结果相对应，不能照抄或照搬一些现成的措施。7、结论。五、课设时数的安排课程设计时数安排见第七部分时间安排。六、设计成果要求设计完成后要提供的成果为课程设计说明书和相关图纸（主要包括所编制的事故树图）。设计说明书要包括第四部分所列内容。图纸可以单独放置，也可以附到设计说明书内。七、时间安排依照教学计划安排，课程设计时间为：1周。1、事故树分析（1）事故发生原因调查：根据任务书要求分析的事故，查阅有关资料，调查该类事故发生的原因，包括直接原因、间接原因以及基础原因，分析所有可能的情况。（0.5天）（2）事故树编制：根据以上调查分析的结果，按照事故树编制的原则编制事故树，并对所编制的事故树进行适当的简化。（2天）（3）事故树定性分析：根据简化后的事故树，求出事故树的最小割集、最小径集以及结构重要重要度（1天）（4）事故树定量分析：如果条件具备（有相关基本原因事件的发生概率数据时）进行事故树的定量分析。（0.5天）（5）根据分析结果制定事故预防的技术措施。（0.5天）（6）资料整理及撰写课程设计说明书。（0.5天）2、安全评价（1）确定安全评价的类型。（0.5天）（2）危险有害因素识别与分析。（1天）（3）评价方法选取与评价单元划分。（0.5天）（4）定性定量评价。（2天）（5）制定安全技术措施，撰写说明书。（1天）八、考核方法课程设计的成绩根据学生在课程设计期间的态度和课程设计说明书的质量综合评定。抄袭的设计报告者将按不及格处理。考核成绩按优、良、中、及格和不及格五个等级打分（使用百分制参照：优：90-100，良：80-89，中：70-79，及格：60-69，不及格：60以下）。九、参考资料1、林柏泉，张景林．安全系统工程．北京：中国劳动社会保障出版社，20072、张国枢．矿井通风与安全．徐州：中国矿业大学出版社，20083、沈斐敏．安全系统工程理论与应用．北京：煤炭工业出版社，20014、王捷帆，李文俊．中国煤矿事故暨专家点评集（上、下册）．北京：煤炭工业出版社，20015、中国就业培训技术指导中心、中国安全生产协会组织编写《安全评价师（第2版）》（国家职业资格三级），中国劳动社会保障出版社，2010指导书编写人：朱建芳指导书编写时间：2013年1月