第四章-交通安全分析与评价

第四章交通安全分析与评价§4交通安全分析和评价§4.1交通安全分析§4.2交通安全评价4.1.1概述4.1.2交通安全分析方法4.1交通安全分析一、概述（一）交通安全分析的内容（二）交通安全分析方法的分类（三）交通安全分析方法的特点及适用范围（四）交通安全分析方法的选择§4.1.1概述4.1交通安全分析（一）交通安全分析的内容交通安全分析是从安全角度对交通系统中的危险因素进行分析，主要分析导致系统故障或事故的各种因素及其相关关系，通常包括如下六个内容：1、可能出现的初始的、诱发的及直接引起事故的各种危险因素；2、与系统有关的环境条件、设备、人员及其它有关因素3、能够利用适当的设备、规程、工艺或材料控制或根除某种特殊危险因素的措施4.1交通安全分析§4.1.1概述4、危险因素的控制措施及实施这些措施的方法5、不能根除的危险因素失去或减少控制可能出现的后果6、对危险因素一旦失去控制，为防止伤害和损害的安全防护措施4.1交通安全分析§4.1.1概述（二）交通安全分析方法的分类安全分析方法有许多种，在危险因素辨识中得到广泛应用的安全分析方法主要有以下几种：1、事故树分析法2、因果分析图3、统计图表分析4、安全检查表5、预先危险性分析6、故障模式及影响分析7、危险性和可操作性研究4.1交通安全分析§4.1.1概述这些方法可以按实行分析过程的相对时间进行分类，也可按分析的对象、内容进行分类。1、按数理方法，可分为定性分析和定量分析2、按逻辑方法，可分为归纳分析和演绎分析安全检查表、预先危险性分析、故障模式及影响分析、危险性和可操作性研究等属于归纳分析的范畴；是从原因推论结果的方法。事件树分析、事故树分析则属于演绎分析的范畴，是从结果推论原因的方法。4.1交通安全分析§4.1.1概述（三）交通安全分析方法的特点及适用范围各种安全分析方法都是根据危险性的分析、预测以及特定的评价需要而研究开发的，因此，它们都有各自的特点和一定的适用范围。1、事故树分析：不希望事件（顶事件）开始，找出引起顶事件的各种失效的事件及其组合。最适用于找出各种失效事件之间的关系，即寻找系统失效的可能方式。本法可包含人、环境和部件之间相互作业等因素，加上简明、形象化的特点，是安全系统工程的主要分析方法。2、因果分析图：将引发事故的重要因素分层（枝）加以分析，分层（枝）的多少取决于安全分析的广度和深度要求，分析结果可供编制安全检查表和事故树用。方法简单，用途广泛，但难以揭示各因素之间的组合关系。4.1交通安全分析§4.1.1概述3、统计图表分析：是一种定量分析方法，适用于对系统发生事故情况进行统计分析，便于找出事故发生规律。4、安全检查表：按照一定方式（检查表）检查设计、系统和工艺过程，查出危险性所在。方法简单，用途广泛，没有任何限制。5、预先危险性分析4.1交通安全分析§4.1.1概述6、致命度分析8、故障模式及影响分析9、危险性和可操作性研究10、原因—后果分析11、共同原因分析4.1交通安全分析§4.1.1概述（四）交通安全分析方法的选择在进行交通安全分析方法选择时应根据实际情况，并考虑如下四个问题：1、分析的目的：交通安全分析的最终目的是辨识危险源，但在实际工作中要达到一些具体目的，由于每种方法都有其自身的特点和局限性，并非处处通用。使用中有时要综合应用多种方法，以取长补短或相互比较，验证分析结果的正确性。2、资料的影响：资料收集的多少、详细程度、内容的新旧等，都会对选择系统安全分析方法有着至关重要的影响。4.1交通安全分析§4.1.1概述3、系统的特点：要针对被分析系统的特点选择安全分析方法。对于复杂和规模大的系统，由于需要的工作量和时间较多，应先用较简捷的方法进行筛选，然后根据分析的详细程度选择相应的分析方法。4、系统的危险性：当系统的危险性较高时，通常采用系统、严格、预测性的方法，如故障类型和影响分析、事件树分析、事故树分析等方法。当危险性较低时，一般采用经验的、不太详细的分析方法，如安全检查表法等。4.1交通安全分析§4.1.1概述在使用交通安全分析方法时应注意：①使用现有分析方法不能生搬硬套，必要时应进行改进或简化；②不能局限于已有分析方法的应用，而应从系统原理出发，开发新的交通安全分析方法。4.1交通安全分析§4.1.1概述（1）事故树分析事故树分析的基本概念事故树分析步骤事故树的符号及其意义事故树的编制事故树定性分析事故树的定量分析基本事件的重要度分析事故树分析§4.1.2交通安全分析方法事故树分析的基本概念事故树分析（FTA,FaultTreeAnalysis）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。事故树分析的基本概念§4.1.2交通安全分析方法事故树分析的基本概念事故树分析步骤1、准备阶段(1)确定所要分析的系统(2)熟悉系统(3)调查系统发生的事故2、事故树的编制(1)确定事故树的顶事件(2)调查与顶事件有关的所有原因事件(3)编制事故树3、事故树定性分析4、事故树定量分析5、事故树分析的结果总结与应用§4.1.2交通安全分析方法事故案例2019年7月15日下午3时34分，上海地铁一号线站台上，一名男乘客上车时未能挤进车厢，被夹在屏蔽门和已开动列车之间，被挤压撕裂，最后坠落隧道当场死亡。上海地铁运营有限公司表示，当时，列车蜂鸣器与屏蔽门灯光已经发出警示，列车即将开动。在这种情况下，这名乘客仍强行上车，由于车内拥挤，他未能挤进车厢。这时，屏蔽门已经关闭，列车正常启动，这名男子遂被挤压坠落隧道。事故树分析§4.1.2交通安全分析方法案例图片事发现场的两扇屏蔽门上还留有斑斑血迹。(图片来自：新华网转《上海商报》)§4.1.2交通安全分析方法案例图片(图片来自：新华网转《上海商报》)事故树分析的过程调查事故熟悉系统确定顶上事件绘制事故树确定事故树定性分析定量分析制定防止事故措施分析原因事件确定系统目标事故树分析的程序§4.1.2交通安全分析方法TA1A2x1x2x1x3事故树举例§4.1.2交通安全分析方法事故树是由各种事件符号和与其相连接的逻辑门组成的。各种事件是树的节点，逻辑门则是表示一个节点与其它节点连接性质的符号。事件符号矩形符号：表示顶上事件或中间事件，也就是要往下分的事件。圆形符号：表示基本原因事件，即最基本的、不需往下分析的事件。§4.1.2交通安全分析方法事故树的符号及其意义屋形符号：表示正常事件，即系统在正常状态下发挥正常功能的事件。菱形符号：表示省略事件，即表示事前不能分析、或者没有再分析下去的事件事故树的符号及其意义§4.1.2交通安全分析方法与门表示输入事件B1、B2同时发生时，输出事件A才发生挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤AB1B2事故树的符号及其意义§4.1.2交通安全分析方法或门表示输入事件B1、B2中，任何一个事件发生都可以使事件A才发生。AB1B2挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤事故树的符号及其意义§4.1.2交通安全分析方法条件与门表示输入事件B1、B2不仅同时发生时，而且还必须满足条件C,才会有输出事件A发生。CAB1B2挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤事故树的符号及其意义§4.1.2交通安全分析方法事故树的符号及其意义条件或门表示输入事件B1、B2至少一个发生，在满足条件C的情况下,输出事件A才发生。CAB1B2挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤挤§4.1.2交通安全分析方法事故树分析的数学基础结合律(A+B)+C=A+(B+C)(AB)C=A(BC)交换律A+B=B+AAB=BA分配律A(B+C)=AB+ACA+(BC)=(A+B)(A+C)等幂律A+A=AAA=A吸收率A+AB=AA(A+B)=A互补律A+A’=AA’=重叠律A+A’B=A+B=B+B’A布尔代数及运算规律§4.1.2交通安全分析方法事故树分析的数学基础布尔代数及运算规律德摩根定律(A+B)’=A’B’(AB)’=A’+B’消元律AB+AB’=A(A+B)(A+B’)=A§4.1.2交通安全分析方法事故树定量分析利用布尔代数简化事故树设顶上事件为T，基本事件x1,x2,x3，若其发生概率分别为：q1=q2=q3=0.1，试求顶上事件的发生概率。T=A1A2=x1x2(x1+x3)q=q1q2(q1+q3))=0.0002TA1A2x1x2x1x3§4.1.2交通安全分析方法事故树定量分析T=A1A2=x1x2(x1+x3)=x1x2x1+x1x2x3(分配律)=x1x1x2+x1x2x3(交换律)=x1x2+x1x2x3(等幂律)=x1x2(吸收律)q=q1q2=0.01如果x1、x2发生，则不管x3是否发生，顶上事件都必然发生，然而，当x3发生时，要使顶上事件发生，必须要有x1、x2发生做条件，因此，x3是多余的。T的发生仅依靠x1和x2。§4.1.2交通安全分析方法事故树定性分析事故树定性分析分析事故树的割集与最小割集、径集与最小径集、最小割集和最小径集在事故树分析中的作用。割集与最小割集在事故树分析中，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，凡不包含其它割集的，叫做最小割集。换言之，如果割集中任意去掉一个基本事件后就不是割集，那么这样的割集就是最小割集。最小割集是引起顶事件发生的充分必要条件。割集——最小割集——危险。§4.1.2交通安全分析方法事故树定性分析最小割集概念：导致顶端事件发生的不包含其他割集的基本事件集合。布尔代数化简法的逻辑代数运算的法则很多，有的和代数运算法则一致，有的不一致。主要有：交换律、结合律、分配律、等幂律、吸收律等。根据求得的最小割集，可画出事故树的等效树。§4.1.2交通安全分析方法求事故树的割集、最小割集TA1B1x1x2x4A2B2x1x3B3x4x5x6事故树定性分析最小割集的求法——布尔代数法按事故树的结构，由顶端事件开始，由上至下逐次用下一层事件代替上一层事件，写出该事故树以基本事件表示的布尔代数公式。T=A1+B1=x1A1x2+x4(B3+x6)=x1(x1+x3)x2+x4(x4x5+x6)运用布尔代数运算规则，对上式进行简化，求出最小割集。T=x1x2+x4x5+x4x6最小割集的求法——布尔代数法TA1B1x1x2x4A2B2x1x3B3x4x5x6最小割集等效事故树TK1K3x1x2K2x4x5x4x6事故树的等效树原事故树最小径集概念：不引起顶端事件发生的最低限度的基本事件的集合。最小径集的求法：将事故树中的与门改为或门，或门改为与门。求安全树的最小割集。AA’x1x2X1'x2'Ax1x2aA’a'x1'x2'事故树定性分析径集与最小径集这些在事故树中，使顶事件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，不包含其它径集的径集称为最小径集。如果径集中任意去掉一个基本事件后就不再是径集，那么该径集就是最小径集。所以，最小径集是保证顶事件不发生的充分必要条件。根据对偶原理，事故树的对偶树是成功树，成功树是顶事件不发生的树。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，即是事故树的最小径集。将事故树变为成功树的方法，就是将原来事故树中的逻辑与门改成逻辑或门，将逻辑或门改为逻辑与门，便可得到与原事故树对偶的成功树。事故树定性分析§4.1.2交通安全分析方法将安全树布尔代数简约的结果再变换为事故树，得最小径集。Ax1x2bA’b'x1'x2'Ab'bBB’A’