采用改进FRAM模型方法的管道爆裂事故分析

近年来,主蒸汽管道爆管事故频发,为了找出管道爆裂事故的致因路径,有效预防和控制此类事故发生,以某重大蒸汽管道裂爆事故为例,采用时间和事件序列图(Sequentially Timed Events Plotting, STEP)技术和蒙特卡罗模拟方法对功能共振分析法(Functional Resonance Analysis Method, FRAM)进行改进,进行事故致因分析并建立屏障措施。结果表明,改进后的FRAM模型可以全面识别功能信息并且定量确定FRAM模型中各功能的变化及耦合关系,减少功能性能变化及潜在耦合变化分析的主观性,找出系统发生共振的功能及失效连接。最后,根据失效连接制定相应屏障措施来预防此类事故的发生。     

Tropos-FRAM法在道路客运事故分析中的应用

为深入探究道路旅客运输事故致因,预防事故发生,运用功能共振分析法(FRAM)中的功能模块替换Tropos目标风险框架中的任务节点,提出Tropos-FRAM事故分析方法;采用该方法构建Tropos-FRAM失效功能—事件网络,并分析事故,根据分析结果建立Tropos处理层;以"8·10"特别重大道路交通事故实例验证该方法。结果表明:Tropos-FRAM能弥补原有FRAM模型的不足,从源头深入探究参与者功能模块失效、功能连接失效原因,从而提出更有效的事故预防方法。     

基于FRAM的铁路危险品运输事故演化机制研究

为预防铁路危险品运输事故,基于功能共振分析法(FRAM)分析铁路危险品运输系统风险-事故演化机制,进而研究对应控制方法。在建立铁路危险品运输系统风险-事故演化层级网络的基础上,将影响FRAM中输入、前提等属性的风险因素分为人、设施设备、货物、环境和管理5大类;以华东某站氰化钠泄漏事故为例进行研究,结果表明:匿报危险品种类、违规包装和检查人员失职3个功能模块导致各自功能模块内部变化,并引起功能模块的不正常振荡,通过非线性、动态性耦合作用和功能连接传递,使功能模块间发生非线性耦合共振,导致运输危险品与卸载危险品2个模块之间的连接断裂并超越系统风险-事故临界阈值,宏观层级结构发生阶跃式突变,最终导致事故。     

基于半定量的FRAM道路危险品运输事故分析方法研究*

为弥补事故分析法在道路危险品运输事故致因研究方面的缺失,解决传统事故分析方法分析结果不全面、防控措施不具体且针对性较差的问题,引入半定量功能共振事故模型（FRAM）,通过定量化功能上下游耦合变异性,阐述事故发生机理同时,找到系统关键功能和关键链路,制定防控措施重点监控。结果表明:基于半定量的FRAM道路危险品运输事故分析方法能够更快、更准确地找出事故发生的关键功能和关键链路,制定针对性防控措施,有效提高道路危险品运输系统安全性。研究结果可为道路事故分析提供参考。     

基于FRAM的动土作业坍塌事故案例分析

为了解动土作业事故发生的根原因,有效降低事故发生率,采用功能共振分析法(FRAM)研究动土作业中的坍塌事故演化机制,并以长沙某公司天然气管道施工项目“11.11”一般坍塌事故为例,对动土作业的功能耦合过程进行定性分析,确定影响作业的主要失效链接。结果显示:培训教育落实不力是引起功能改变的主要来源之一;人员防护、施工检查、技术交底等功能的不正常震荡及非线性的耦合共振,影响多项失效功能链接。FRAM可为动土作业过程中的事故致因分析提供技术支持,未来可进一步研究定量分析。     

基于模糊推理的FRAM事故定量分析方法研究

为有效克服FRAM事故分析中无法进行定量分析的缺陷，提出结合模糊推理技术的Fuzzy FRAM模型。此改进模型基于FRAM识别系统运行状态；依据功能输出要素的时间/精度属性利用Matlab构建2阶模糊推理系统量化功能输出质量；根据通用性能条件(CPC)及功能输入耦合端口构建功能评价体系，针对评价体系中存在的不确定性信息融合及建模问题，采用模糊证据推理技术，通过模糊信度结构建立、数据处理、信息融合测度后获得功能的风险指数;以既有铁路危险品运输事故为例，验证方法的可行性。结果表明:Fuzzy FRAM模型的评估结果较为精确，是FRAM分析方法的有效补充。     

基于FRAM-AHP法的公务航空飞行事故分析

为了有效分析公务航空飞行事故的主要原因,利用改进后的功能共振事故模型(FRAM)对公务航空飞行事故进行系统和量化分析。建立了功能共振事故模型,通过层次分析法(AHP)对功能模块上游功能输出和下游功能输入端的表型进行量化分析,根据权重来识别上下游主要的表型,从而找到功能模块间的失效连接,确定事故主要原因。利用该模型对某公务航空飞行事故进行分析,确定了导致事故的主要原因为公务机场保障能力不足、机组疏忽大意、飞行部教学训练大纲缺失、飞行部QAR译码能力不足、机务航前检查不足、机组起飞决策不当等。研究表明,FRAM-AHP法可以为公务航空飞行事故进一步分析提供技术支持。     

基于DEMATEL-ISM的城市地下综合管廊火灾事故影响因素研究

针对城市地下综合管廊火灾事故的复杂性和不确定,基于人、机、环境、管理、信息5个方面的事故致因因素,考虑事故因素之间的交互与耦合作用,通过德尔菲法确定了城市地下综合管廊火灾事故的影响指标体系,提取了18个影响因素;采用实验室决策分析法找出了关键事故致因因素,在此基础上,利用解释结构模型法划分事故因素间的层次结构,构建城市地下综合管廊燃气舱火灾事故影响因素的多级递阶结构模型。结果表明:城市地下综合管廊火灾事故是近邻致因、过度致因和本质致因因素共同作用的结果,控制较低层级的影响因素是避免系统全面崩溃的有效途径。     

集成DEMATEL-ISM的古建筑火灾致因因素评价

为深入了解古建筑火灾事故致因因素,提高古建筑消防安全管理水平,基于事故致因理论,采用德尔菲法从人员、古建筑消防系统、古建筑防火能力、安全管理与环境五个方面确定18个古建筑火灾致因因素,并建立古建筑火灾事故评价指标体系。同时运用实验室决策分析法(DEMATEL)构建矩阵对古建筑火灾致因因素进行分析。一方面,通过原因度定量结果对古建筑火灾致因因素的属性进行分类,确定其属于火灾原因因素还是结果因素;另一方面,通过中心度指标评价古建筑火灾各个致因因素的重要程度。进而利用解释结构模型(ISM)将致因因素进行层级划分,构建5层3阶的多级递阶模型,分析致因因素间的耦合和交互关系。结果表明,古建筑火灾事故的发生是近邻原因、过渡原因及本质原因共同作用的结果,并针对这三方面确定古建筑火灾事故重点管控方向。同时,在古建筑消防安全管理中,应重点关注中心度较大的致因因素。     

融合N-K模型的复杂网络架桥机施工安全风险因素分析

为识别导致架桥机施工时发生安全事故的关键致因和链路,提出一种融合N-K模型的复杂网络架桥机施工安全事故风险因素分析法。首先,建立2000—2022年期间的架桥机事故案例库,分析事故致因,将架桥机施工安全事故风险因素归纳为4个一级风险因素和24个二级风险因素;然后,以事故类型和二级风险因素为节点,以致因关联为边,建立架桥机施工安全事故致因复杂网络模型,计算风险因素节点的亲近中心度和中介中心度;最后,建立N-K模型耦合分析一级风险因素,利用耦合交互信息值优化复杂网络风险因素节点的中心度,通过风险因素可达性分析和全局主路径分析,分别得到导致架桥机事故的7个关键致因和7条关键链路。结果表明：施工单位管理不到位、安全生产检查不充分2项管理因素的亲近中心度和中介中心度值较高。监理单位失职→施工单位管理不到位→安全生产检查不充分关键链路风险最大,针对这些关键风险因素和链路在架桥机施工过程中应重点管控。采用融合N-K模型的复杂网络分析得到的架桥机施工安全关键致因和链路与事故调查结论一致,准确实现了架桥机施工安全事故风险辨识。     

功能共振事故模型在可控飞行撞地事故分析中的应用

介绍了功能共振理论,说明了事故发生机理,描述了功能单位,介绍了一般性能条件和功能性能波动状态,以及功能共振事故模型分析步骤。利用功能共振事故模型对可控飞行撞地事故进行了分析,识别描述了功能单位,建立了功能网络;根据一般性能条件评价了各个功能单位性能波动状态,在评价结果基础上分析了各个功能单位性能波动状态,确定了＂管制员发出下降指令＂和＂输入导航点信息＂两个随机状态功能单位;进一步分析了功能共振和失效功能连接,以及影响功能共振的功能因素,建立了功能共振失效网络,确定了＂管制员发出下降指令＂、＂输入导航点信息＂、＂保持下降航路＂、＂到达指定导航点＂四个功能共振单位;最后识别出了波动障碍,并制定了＂调整飞行管理系统导航点信息显示方式＂等多个性能监测措施管理可控飞行撞地功能性能波动。     

Conceptual compression discussion on a multi-linear (FTA) and systematic (FRAM) method in an offshore operation’s accident modeling

Risk assessment can be classified into two broad categories: traditional and modern. This paper is aimed at contrasting the functional resonance analysis method (FRAM) as a modern approach with the fault tree analysis (FTA) as a traditional method, regarding assessing the risks of a complex system. Applied methodology by which the risk assessment is carried out, is presented in each approach. Also, FRAM network is executed with regard to nonlinear interaction of human and organizational levels to assess the safety of technological systems. The methodology is implemented for lifting structures deep offshore. The main finding of this paper is that the combined application of FTA and FRAM during risk assessment, could provide complementary perspectives and may contribute to a more comprehensive understanding of an incident. Finally, it is shown that coupling a FRAM network with a suitable quantitative method will result in a plausible outcome for a predefined accident scenario.     

一种主动功能约束视域下的复杂系统事故预防模型

复杂系统事故发生模式具有多样性、不确定性的特点。传统的被动式、以失效因果分析为导向的事故预防模型虽然能够较为有效地防止或者减少同类事故的发生,但无法预防未发生过的新事故,因此并不适用于事故模式多样的复杂系统的事故预防。为了更加系统、全面地降低复杂系统的事故风险,需从更加主动的、前瞻性的视角分析如何使系统保持正常的功能。根据控制系统中的功能约束原理,并以功能分解与共振分析模型(ACAT/FRAM)为建模工具,提出一种主动功能约束视域下的复杂系统事故预防模型。该模型通过将复杂系统进行功能分解与抽象,以闭环控制关系对功能进行耦合关联,得到复杂系统要素的正常功能约束结构。基于该模型的事故预防机制在于保证系统各要素以及要素间的正常功能,据此可制定面向多种事故模式的事故预防措施。     

工程系统一体化安全风险模型研究

借鉴功能模拟原理,利用目标树-成功树-主逻辑图(GTST-MLD)框架,提出了一个一体化安全风险模型。该模型对关联于工程系统安全特性的目标、功能、结构、行为等因素予以综合,提供了从多层次研究解决安全问题的模型基础,克服了基于事件树/故障树模型的概率风险评估等传统方法而分别对系统结构、行为、事件进行研究的问题,支持实现在更高的系统功能层面上对系统安全性的分析研究。通过研究该模型在安全风险评估、事故因果关联分析、潜在交互作用鉴别中的应用,表明研究成果为解决复杂工程系统安全问题提供了新的分析手段。     

基于数据挖掘的化工生产事故致因主题抽取

为充分挖掘化工生产事故数据中的有效信息和潜在规律,提高对化工事故认知水平,针对某化工集团2010—2016年共1 578起事故数据,利用社会网络分析等方法揭示事故要素间的关联关系;运用潜在狄利克雷分配（LDA）模型进行事故聚类,并抽取到5个事故致因主题。研究结果表明:LDA主题模型等数据挖掘技术能有效挖掘大量事故数据中的潜在信息;5个事故致因主题中,4个涉及到人因或组织层面的缺陷;员工注意力不集中和现场风险管理不足这2个致因主题间具有较强相关性;员工注意力不集中、现场风险管理不足以及设备问题是导致事故发生的主要原因。     

基于改进YOLOX的变电站工人防护设备检测研究

为解决电气工人防护设备检测问题,通过改进YOLOX算法,提出检测工作人员防护设备的模型。首先在预测部分改进损失函数,为解决损失函数计算存在的缺陷,对IOU损失的计算方法进行改进,根据防护设备任务特性,通过调整各种类型损失函数的权重,增加对模型误判的惩罚,对模型进行优化;其次在算法主干网络中引入CBAM注意力模块提高神经网络对工人防护设备的感知能力;最后在算法Neck部分,将UpSample结构用于多尺度特征融合,加强网络的细节表达能力,从而提升对小目标困难样本的检测精度。研究结果表明：改进后的YOLOX模型平均精度均值达到87.24%,与已有YOLOX模型相比提升2.46%,具备有效性,适用于变电站工人防护设备检测。研究结果可为电气工人提供更高的防护装备检测精度。     

基于复杂网络的内河船舶碰撞事故致因分析

为了探明内河船舶碰撞事故致因内在联系,基于船舶碰撞事故调查报告,从人-机-环-管视角构建事故致因复杂网络模型。运用“2-4”模型从人-机-环-管视角识别和提取事故致因,采用事故树方法分析调查报告中碰撞事故过程,提取内河船舶碰撞事故致因链,利用复杂网络理论融合多事故致因链,构建包括36个节点、123条边在内的事故致因网络,计算致因网络拓扑特征参数,定量分析内河船舶碰撞事故致因之间相互作用。研究结果表明：疏忽瞭望、错误估计碰撞危险、安全管理不到位、船员不适任、船与船通信信息不足、未及时行动是内河船舶碰撞事故的关键致因。同时,内河船舶碰撞致因网络是1个无标度网络,且具有小世界特性,表明事故致因之间连锁效应明显,管控上述关键致因可有效预防碰撞事故。研究结果可为预防内河船舶碰撞事故、提高内河航运管理水平提供参考。     

STAMP模型在危化品道路运输事故分析中的应用研究

为保障危化品道路运输行车安全，基于STAMP模型构建危化品道路运输的分层安全控制结构，将安全问题看作是控制问题，并将系统工程思想融入事故预防中。在此基础上，引入沪昆高速湖南邵阳段“7.19”特别重大道路交通危化品爆燃事故并对其进行实证分析，从物理层、基础层、运营层及监管层动态分析导致事故发生的控制缺失。结果表明:基于STAMP模型的安全分析方法不仅可考虑由组件失效引起的事故，还可发现组件之间的组织问题及决策背景，并对事故致因做出更为详细的解释，为类似事故的分析和预防提供思路与参考。