基于马尔可夫的地面控制井下安全阀可靠性评估

为保障地面控制井下安全阀系统的安全运行，防止系统发生故障，建立了井下安全阀可修复系统的马尔可夫模型；针对系统设备构成复杂及共因故障等问题，基于β因子模型描述共因失效，同时将模型划分为3个独立模块，通过克罗内克积方法合并，评估系统可靠性；参照OREDA可靠性数据，定量求解井下安全阀系统可用度、可靠度以及稳态指标，研究模型中状态转移概率对系统稳态可用度的影响。研究结果表明:井下安全阀系统的可用度随时间增长而迅速到达稳态值；系统检修周期应小于2.5 a；根据可靠性分析结果，运营方应考虑系统经济与可靠性间的博弈关系，合理优化系统冗余结构与维修周期管理，防止井下安全阀系统失效。     

基于FMEA的自动扶梯故障模式危害度研究

本文采用FMEA方法对自动扶梯各系统及部件的失效模式及故障原因进行了分析,建立了自动扶梯驱动主机、梯级链、导轨系统、扶手带等关键部件故障树模型,提出了重要部件故障危害度评估方法,研究了基于RCM的自动扶梯维护与检验技术,有利于实现自动扶梯科学维修,降低事故发生频率,对提高设备使用安全可靠性和智能运维管理能力具有参考作用。     

基于ISO 26262的甲醇/柴油喷射控制系统功能安全概念开发

为提高甲醇/柴油双燃料发动机的安全性和可靠性,基于ISO 26262功能安全标准,定义甲醇/柴油喷射控制系统相关项,分析系统结构和功能;参照DFMEA分析方法,构造出相关项失效模型,得到系统功能失效导致的整车级危害;分析在最坏潜在事故场景下,危害事件的严重度、暴露率、可控性等级,得到汽车安全完整性等级,确立安全目标;提出系统功能安全要求,根据分解规则,将功能安全要求分配到系统各要素当中去,确立安全机制;在Isograph软件中搭建FTA故障树模型,评估系统硬件随机失效指标与安全目标一致性,验证功能安全概念。结果表明:利用功能安全概念更新系统架构,评估各个要素失效率和安全机制诊断覆盖率后,系统随机硬件失效指标为9.405E-09/h,符合ASILD等级安全要求。     

GO法进行有共因失效系统可靠性分析的新算法研究

共因失效可能使系统的可靠性大大降低,是系统可靠性分析中的重点和难点。GO法可以对含共因失效的系统进行可靠性分析。为了选取已有算法合适的参数,更为了提高有多个共因失效组系统的GO法可靠性分析效率,进行了相关研究。对关键参数公式进行了理论分析,并就几个算例系统进行了计算试验;对已有算法进行了深入研究,为了改进已有算法对共因失效组逐个处理,提出了将共因失效组中的部件均由本组等效共因失效部件代替的新算法。进而,应用分组法和新算法对一个简单示例系统和外电源备用系统进行了共因失效分析。给出了对已有算法参数选取的建议;通过对比可知分组法与新算法计算结果相近。通过对已有算法参数的合理化选取,可以提高计算结果的准确度;新算法可对所有共因失效组一次性处理,是共因失效分析的有效方法。     

功能安全技术与应用知识讲座第七讲安全相关系统失效控制方法论

在安全相关系统中,如何解决随机硬件失效的安全隐患问题,主要可采取以下6种方法: 第一,使用带有可靠性数据的零件、部件、组件构建安全相关系统.日前,市场上已经有安全组件可供选购,如安全PLC(安全可编程系统,指的是在自身或外围元器件或执行机构出现故障时,依然能正确响应并及时切断输出的可编程系统)、安全控制器、安全的现场总线(安全的工业通信网络)等.     

基于FMEA与ELECTRE-Ⅲ的CTCS-3风险评估研究

为提升中国列车运行控制系统-3(CTCS-3)的可靠性,建立一个种新的基于失效模式与影响分析(FMEA)与消去与转换法-Ⅲ(ELECTRE-Ⅲ)的风险评估模型。首先利用直觉模糊数(IFNs)刻画不确定评估信息,利用ELECTRE-Ⅲ构造不同潜在失效模式(PFMs)间的级别高于关系,进而将PFMs的风险水平排序;然后进行案例分析,并与传统FMEA方法、加权平均集结算子、多准则妥协解排序法(VIKOR)、逼近理想解排序法(TOPSIS)等方法对比。结果表明:基于FMEA与ELECTRE-Ⅲ的CTCS-3的安全评估模型的稳健性较强,并能有效克服指标间异质性的影响。     

铁路信号PES安全性定量分析的研究

铁路信号中的可编程电子系统 (PES)是一种安全相关系统。这类系统更注重失效 -安全 ,而不仅仅是可靠性或可用性。基于系统的可靠性分析方法 ,给出了一种安全性定量分析方法。通过把失效率划分为一些独立的部分 ,据其各自失效率的影响 ,利用 Markov模型可同时分析系统的可靠性和安全性。笔者根据铁路信号 PES常用的 2 oo2 D(附加诊断的二取二 )容错结构给出了方法应用的实例     

基于风险的报警优先级量化设定方法研究

当前主流报警优先级设定方法操作性不佳，在进行装置报警系统优化时由于考虑维度少而无法较好优化报警系统优先级，针对该问题，建立了基于风险的报警优先级设定新方法。将标定的风险图法应用于报警优先级设定，假定某报警不存在，对出现危险情况的频率、后果严重度、可用时间、避免事故后果的可能性等进行标定，并对危险状况出现频率与可用时间进行矩阵分析，将结果运用于风险图中；针对某柴油加氢装置报警系统，应用该方法进行了报警优先级优化。结果表明:基于风险的报警优先级量化设定方法能够有效应用于优化装置报警优先级；经该方法优化的各级报警，数量分布更接近EEMUA的推荐值；对于“在所考虑的报警不存在时每年发生事故的次数”因素，研究给出3个不同的档次供企业选择，实践中，企业可结合自身可接受标准，作进一步完善。     

由欧洲高校安全学科发展看安全工程专业属性

为了解我国安全工程专业学科建设与国际上的差异,更好地建设我国安全工程专业,以英国Aston大学和荷兰Delft理工大学为例,采用文献综述的方法梳理欧洲高校安全学科的产生背景与发展状况,从时间-逻辑-知识等3个维度构建安全工程专业属性的霍尔三维模型。研究表明:欧洲高校安全工程专业的产生源于安全监管机制由企业被动合规管理向基于目标设定的自主管理的转变;安全工程专业是一个超越各类行业技术之上而将其系统整合的独立专业。     

考虑人因可靠性的安全仪表功能SIL验证方法研究

油气站场一般设置有紧急停车系统（ESD）等存在操作员介入的非常规安全仪表功能（SIF），为解决已有的安全完整性等级（SIL）评估方法不能针对此类SIF进行功能安全评价的情况。对存在操作员介入的非常规SIF进行研究，将其中的人为因素细分为观察、决策和执行3个阶段；根据各类人因可靠性分析方法优缺点，筛选CREAM和HCR方法分别分析紧急情景环境和应急响应时间对非常规SIF人因失效概率的影响，建立考虑人因可靠性的SIL验证模型；基于此模型选取某输油站典型SIF开展SIL评估，分析人因失效对SIF整体可靠性的影响水平，并提出改善措施。结果表明:将操作员应急响应过程中的人因失效概率引入传统的SIL验证模型中，可实现对非常规SIF的功能安全评价；人因失效对非常规SIF具有显著影响，筛选的人因可靠性模型可准确计算人因失效概率。     

基于多目标优化的危险化学品运输模式探讨

近年来,危险化学品在运输过程中的事故越来越多,危害也越来越大,人们关于运输的安全意识也越来越强烈。本文介绍了多目标遗传算法、多目标优化、多目标进化以及他们之间的关系,并将多目标优化问题与危险化学品运输紧密联系起来,建立基于多目标优化的危险化学品运输模式。通过对危化品公路运输的问题描述以及约束条件（包括运输人员、押送人员、运输车辆、监督部门等等）的确定,把该问题转化成为拥有多目标的数学模型,最后利用网格法对危险化学品运输多目标优化进行求解,把多目标问题转化成为多个相互联系的2目标问题,通过减少目标函数边界的方法进行优化。通过这样求解的多目标问题,能够保证运输路径最短、费用最低、安全性最佳,为危险化学品运输安全提供技术支撑。     

基于RPN-BN的平台-隔水管系统遇内波风险分析

为保障内孤立波作用下的深水半潜式钻井平台-隔水管系统的安全，同时解决海洋平台系统设备失效数据的缺失问题，提出1种风险优先系数（RPN）与贝叶斯（BN）结合的定量风险分析方法。首先，基于故障树和安全屏障方法，建立平台-隔水管系统Bow tie模型和贝叶斯风险演化模型；其次，根据贝叶斯推断和风险优先系数中的事故发生频度估计，得到平台-隔水管系统失效事故的发生概率；最后，通过贝叶斯网络的逆向推理能力辨识内孤立波作用下引起平台-隔水管系统失效的主要风险节点，实现对平台-隔水管系统失效事故的定量风险分析。结果表明:RPN-BN法可应用于平台-隔水管系统遇内波的定量风险分析；加强对平台漂移量的控制，提高动力定位系统控制设备的可靠性可有效抵御内波对系统造成的影响。     

海底油气管道腐蚀失效风险预警方法研究

为保障海底油气管道的安全运行,提高失效事故防控能力,针对海底油气管道腐蚀穿孔和破裂等2种失效模式,提出基于风险的管道腐蚀失效预警方法。基于结构可靠性理论,建立管道腐蚀穿孔和破裂失效的极限状态方程,并采用蒙特卡罗法求其解,预测管道失效概率;通过设定管道腐蚀失效风险预警等级,确定预警警度,得出管道关键失效年份,并据此发布预警信息。结果表明:随服役时间增长,管道腐蚀失效概率将发生突变并迅速增大;在管道关键失效时间节点和概率突变年份,管道运营者应密切关注管道的安全状况,并采取必要的管制措施。     

机械系统的风险概率与经济性安全评价方法研究与应用

针对机械事故频发,为预防和控制事故,依据安全评价发展方向,结合安全系统工程、模糊可靠性理论、人因可靠性技术和安全经济学,从人-机-环3方面分析风险评价因素,建立符合客观实际的风险评价模型,提出包括人为因素、机械设备和环境在内的基本事件失效概率估算方法;以安全经济学的角度将事故严重度量化为风险经济损失,根据每个风险因素的风险概率和风险经济损失来选择风险评价项目,通过检查评价项目状况,最终得出系统风险度,从而形成关于机械系统的定量风险概率与经济性安全评价方法。并给出起重机大车运行机构的工程示例,验证该方法的正确性和可行性。     

电站锅炉承压部件失效模式分析

为了将故障模式影响和危害性分析FMECA(Failure Mode Effects and Criticality Analysis,FMECA)与故障树分析FTA(Fault Tree Analysis,FTA)故障模式失效理论引入电站锅炉承压部件安全工程评定领域,建立了以电站锅炉承压部件失效模式分析的正向FTF(FMECA To FTA,FTF)分析模型,对电站锅炉承压部件进行模糊FMECA综合评价。分析了电站锅炉承压部件的失效机理和多因素影响,确定了承压设备的评价因素集合和模糊评价矩阵,以及各级指标因素权重分配的规则,并对电站锅炉承压部件失效的综合评判矩阵模型进行一级评价。采用模糊综合评价的危害度分析CA(Criticality Analysis,CA)结果提供底事件概率并开展定性、定量FTA,以此对电站锅炉承压部件系统失效的发生概率、危害严重程度进行故障模式分析,选择电站锅炉承压部件的故障模式作为顶事件建立事故树,采用Bow-tie模型对电站锅炉蒸汽管道、给水管道、省煤器管、过热器及再热器管、水冷壁管、高温集箱、减温器、锅筒、启动分离器9类主要承压部件失效进行定性和定量分析。结果表明,通过正向FTF法将Bowtie模型引入风险致因并与危害后果相关联,对FMECA进行了系统全面的补充,从而进一步推进了该方法在电站锅炉承压部件系统安全可靠性及失效模式分析中的应用。     

大型体育文化馆消防性能化设计

为合理设计地下多层体育馆的防排烟系统,提高体育馆防火安全性,采用计算流体力学方法和消防性能化分析,结合建筑的使用用途和特点,设定典型火灾场景开展数值仿真,针对该类体育文化馆消防设计方案中建筑防火分区面积超过规范限值要求的情况,研究优化后消防设计方案能否满足消防安全目标,并验证该方案的可靠性。结果表明：优化后各火灾场景下的防排烟系统可维持人员相对安全的水平,并有一定的安全余量,可达到国家防火技术标准的同等水平。     

多阶段马尔科夫模型及其在SIS安全评估中的应用

为综合分析检验测试因素对安全仪表系统(SIS)安全评估的影响,基于多阶段马尔科夫模型,提出一种SIS安全评估方法。首先,基于多指标优化方法确定检验测试策略,并构建运行期的马尔科夫状态转移模型以及涉及测试自身引起失效概率和非理想检验测试率的检验测试模型;然后,融合马尔科夫状态转移模型和检验测试模型得到多阶段马尔科夫模型;最后,将该模型应用于某循环流化床(CFB)锅炉压力保护系统的安全等级评估中。结果表明,多阶段马尔科夫模型能够综合考虑检验测试自身引起失效概率和非理想检验测试率对SIS失效率的影响;检验测试因素对SIS的安全性有较大影响,因此不容忽略。     

基于交通流时间序列和层次聚类的应急航路划设

在地面管制单位服务能力完全丧失的紧急情况下,应急航路是保证一定数量航空器能够在失能空域中继续运行的重要手段之一。通过分析繁忙航路点的交通流时间序列特性,以相似交通流模式为依据,研究应急航路的划设方法。以此为基础,根据北京区域管制中心的实际航班运行数据,在简化的航路网中,基于欧氏距离的相似性度量,对不同航路点的时间序列进行层次聚类,通过设定距离阈值,并结合航路连接方式、冲突点等综合因素,划设北京某管制空域的应急航路,以保证少量航班在空域失能状态下继续安全运行,减小地面空管单位的管制压力。     

机械安全性评估方法研究

针对目前机械安全和机械安全性概念模糊不清的问题,阐述机械安全、机械安全性及可靠性相关概念的区别,并进一步分析现有的机械安全性定性、定量及其他评估方法各自的优缺点,并最终得出结论:目前机械安全性定性评价主观性较强、定量评价部件多态性、非单调性、共因失效问题没有解决以及部件关键度计算过程复杂、不利于工程人员直接应用。针对存在的问题,最后给出了机械安全性定性评估模型和定量评估模型的设计方案。     

桥式起重机结构可靠性失效准则与剩余寿命评估准则

针对确定可靠性失效准则和剩余寿命评估准则时,未与起重机结构实际相结合的特点,笔者将机电类特种设备钢结构系统的可靠性分析失效准则与结构剩余寿命评估准则有机的统一起来,以桥式起重机结构系统为研究对象,确定了桥式起重机钢结构系统的具体失效准则,即从静强度、疲劳强度、刚度、整体稳定性、局部稳定性以及最大失效路径长度等多方面进行评价。通过对桥式起重机起重量摄动引起刚度失效比重变化结果对比,验证了结果的正确性。该方法可为起重机可靠性与剩余寿命评估做好前期准备,为机电类特种设备安全评估方法提供一条新理论新思路。