新方法建立可靠度再分配量化模型

在系统安全理论中,确定各基本事件的可靠度以实现所给定的系统安全目标值问题一直没有得到很好解决。武汉科技大学安全与环境工程系杨静、向晓东教授等将町靠性分配理论与故障树分析法相结合,提出了2个层次可靠度分配法：最小割集之间采取可靠度再分配法,对构成最小割集的各个基本事件之间采取等分配法,从而建立系统中各单元可靠度再分配量化模型。研究表明,运用该模型可准确、简便地计算出各单元的可靠度,使系统存给定的同标值条件下达到安全性优化。     

可靠性理论在公共安全领域的应用研究

对公共安全体系从系统可靠性的视角,综合运用可靠性方面的知识,构建公共安全系统混联模型;进而将可靠性分配理论与故障树分析方法相结合,根据系统安全目标的要求,确定混联系统的第一层次各单元事件的可靠性目标值,对构成各单元的各个下属单元采取最小工作量可靠度分配方法,从而建立系统中各单元可靠度再分配量化模型。通过建筑物火灾引起人员伤亡事故实例,详述系统各单元可靠性分配的计算过程。研究表明,可靠性理论可以成功地应用到公共安全领域;使系统在给定的目标值条件下达到系统的安全性优化,实现了公共安全保障效能,减小灾害损失。     

可靠性理论在建筑施工安全领域的应用研究

针对建筑施工安全管理体系,从系统可靠性的视角,综合运用可靠性方面的知识,构建了建筑施工安全管理系统混联模型。在此基础上,将可靠性分配理论与故障树分析方法相结合,根据系统安全目标的要求,确定混联系统的第一层次各单元事件的可靠性目标值,对构成各单元的各个下属单元采取最小工作量可靠度分配方法,以此类推,从而建立系统中各单元可靠度再分配量化模型。为便于应用,通过建筑施工过程中常见的脚手架坠落实例,详述系统各单元可靠性分配的计算过程。研究表明,可靠性理论可以成功地应用到建筑施工安全领域;使系统在给定的目标值条件下达到系统的安全性优化,从而实现建筑施工安全保障效能,减小事故损失。     

基于可靠性理论的城市应急管理评价研究

鉴于目前城市应急管理评价研究大都没有从系统可靠性的视角进行分析,提出一种基于可靠性理论的城市应急管理评价模式。从系统可靠性的基本观点出发,解析城市应急管理体系的功能构成,在此基础上,结合故障树法构建城市应急管理系统可靠性模型,并运用可靠性分配理论,实现了系统内各单元可靠度的量化再分配。以某市为例,详述该市应急管理可靠性评价及可靠度再分配的计算过程。研究表明,可靠性理论能够成功应用到城市应急管理评价之中,并能在给定的目标值条件下实现系统内各单元的可靠度优化。     

基于最小径集的系统故障概率分配方法研究

为准确、快捷地解决在复杂系统中的可靠性分配问题,在基于最小割集的可靠性分配方法的基础上建立了基于最小径集的系统故障概率分配模型.该模型的分配思想不是对系统所有的单元都进行分配,而是选择最有可能导致系统发生故障的单元进行分配.最小径集分配法只需对最小径集中的基本事件直接进行分配计算,从而大幅度减少了中间计算工作量.它的另一个突出优点是‘能提供多个可选择的分配方案,因为每一个最小径集都代表1种分配方案.根据安全系统工程的优化思想,提出了不可靠度分配方案的选择原则:在基本事件数相同的最小径集中选择概率较大的最小径集;在概率接近的最小径集中选基本事件数较少的最小径集.对于最小径集中基本事件的分配,根据概率重要度来分配是合理的,因为重要度越大的基本事件对系统的影响就越大,分配的概率就应该越小.通过矿井火灾事故树的举例,进一步描述了基于最小径集的系统故障概率分配方法的定量计算过程.研究表明,基于最小径集的系统故障概率分配法是工作量最小的分配方法,还可以进行分配方案的比较选择.     

基于感知机的故障树最小割集算法

在人工神经元网络原理的基础上,提出了一种计算复杂系统最小割集的方法。该方法根据逻辑“与”和“或”门具有线性可分割的特点,选用了基于M-P模型算法的感知机网络作为计算模型,理论推导出故障树中的逻辑关系与感知机模型中神经网络基本单元之间的转换规则,利用该规则可将所建故障树转化成便于编程求解的由神经网络基本单元组成的神经网络树。实例计算结果表明,感知机网络模型适合表达故障树中的逻辑关系,神经网络树所反映的基本事件与顶事件之间的映射关系便于编程求解,并可快速准确地获得复杂系统故障树的最小割集。     

求事故树最小割集的二进制编排法

在事故树的定性和定量分析中,最小割集占有非常重要的地位。目前,求最小割集的方法很多,如福赛尔(Fussell)法等。本文介绍的是二进制编排法求最小割集,它在计算机的高速内存贮器中进行布尔代数处理,可以迅速并有效地计算出含有多个基本事件的大型事故树的最小割集。一、二进制编排法的步骤 1.用正整数1、2、……、N重新标记基本事件,其中N是事故树基本事件的总数。 2.从事故树最下面一层的逻辑门开始,用基本事件表示各个门的割集,然后将割集转换成二进制行。割集中某一基本事件的号码就等价于二进制行的一个位置。 3.按逻辑门的类型进行割集组合,并消除超集,逐渐推进到事故树最上面的一个     

基于单元特性的通风系统可靠性分配方法研究

通风系统可靠性分配是优化矿井通风系统可靠性设计、保障安全生产和日常管理的一项重要指标。在系统可靠性设计过程中 ,如何根据具有一定冗余度的通风系统进行可靠性指标的分配或再分配 ,是现场通风安全技术管理人员面临的一个重要课题。笔者以可靠性工程理论为指导 ,针对矿井通风系统时变、可修的特点 ,分别从基于单元相对易损度、基于单元重要复杂度以及基于单元故障频率角度对矿井通风系统可靠性进行了再分配方法研究 ,并以矿用主通风机系统为实例 ,进行了应用分析和验证。实践证明 ,采用上述分配方法的最终分配结果均接近期望的目标值 ,且满足不低于目标值的要求。该分配方法的研究 ,可为矿井通风系统可靠性优化设计提供一条新的研究思路。     

基于事故树的飞机雷击风险防范措施研究

对于飞机雷击的风险,运用事故树模型的分析方法,建立飞机雷击事件事故树模型,综合考虑飞机雷击事件发生的全过程。通过建立飞机雷击事件事故树模型,阐述引起飞机雷击的主要原因,同时得到最小割集、最小径集,运用公式计算出基本事件的结构重要度。当飞机雷击事件发生后,根据组成最小割集的基本事件,找出造成飞机雷击事件发生的根本原因,运用最小割集方法来制定预防飞机雷击事件发生的方案。同理,根据最小径集中基本事件都不发生时雷击事件不会发生来制定预防飞机雷击事件发生的方案。根据结构重要度的排序,找出预防飞机雷击事件发生的关键途径,提出了预防的方案,方案可以作为相关工作人员的工作手册或者检查单。飞机雷击事件树模型系统直观地展示了引起飞机雷击事件发生的各基本事件的逻辑关系,为降低飞机雷击事件的发生提供了高效的方法。     

事故树分析法在预防自动取款机犯罪活动中的应用

笔者将事故树分析法(FTA)运用到银行领域,预防作案人利用自动取款机(ATM)进行犯罪活动,定性分析其犯罪活动发生的过程,导出引起犯罪活动发生的基本原因事件;建立了相应的事故树图;得出了最小割集、最小径集,比较了各基本原因事件的割集重要系数。最后结合各基本原因事件,从人-机-环系统的角度出发(用户和银行方面、ATM自身设计、环境布置),为银行ATM系统安全性能方面的改善,控制犯罪活动的发生提出一些应对措施。     

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。     

A new approach to quantitative assessment of reliability of passive systems

The objective of this paper is to show how probabilistic reliability can be assessed for complex systems in the absence of statistical data on their operating experience, based on performance evaluation of the dominant underlying physical processes. The approach is to distinguish between functional and performance probabilities when dealing with the quantification of the overall probability of a system to perform a given function in a given period of time (reliability). In the case of systems where sufficient statistical operating experience data are available, one can focus the quantitative evaluation entirely on the assessment of the functional probability for a given active item (e.g. a pump) by assuming that the specification, layout, construction and installation is such that the item is providing the assigned performance, e.g. in the form of generating the required flow rate. This is how traditional probabilistic safety assessments (PSAs) focus the reliability analysis for the various safety features on the calculation of values for the availability per demand. In contrast, for various systems relevant in advanced technical applications, such as passive safety features in innovative reactor designs, it is essential to evaluate both functional and performance probabilities explicitly and combine the two probabilities later on. This is of course due to the strong reliance of passive safety systems on inherent physical principles. In practice, this means that, for example, in case of a passive cooling system based on natural circulation of a given medium, one has to evaluate and to assess the probability to have a medium condition and a flow rate such that a cladding temperature, represented by a probability distribution, can be hold at a required level. A practical example of this method is given for the case of the reliability assessment of a residual passive heat removal system. General conclusions are drawn regarding reliability estimation of complex, interconnected systems in the absence of statistical performance data, such as for infrastructures.     

基于双剪屈服条件的输油管道腐蚀剩余强度可靠性研究

提出基于双剪屈服塑性极限条件的管道可靠性爆破压力可靠度模型,在基于剩余强度可靠性理论基础上,着重分析随机参数,即腐蚀深度、腐蚀长度和运行压力的分布情况,通过经典可靠性计算方法、JC法将非正态分布转化成标准正态分布,从而建立起基于双剪屈服条件的管道腐蚀可靠性计算模型。通过提取现场实验数据进行验算,其结果表明:双剪屈服强度理论算得的爆破压力更接近实验结果,该方法降低API579的保守性,大大提高了可靠性的计算精度。     

两端截尾概率分布下围岩可靠度研究

岩体工程的安全性设计通常采用可靠度和可靠指标进行设计,可靠度计算中的随机变量参数通常取-∞到+∞,而岩体参数是不可能为负或者无穷大的。为此,借助理论分布,提出了两端截尾概率分布下围岩可靠度计算的应力—强度干涉模型。并利用该干涉模型建立了参数为正态分布下的可靠度计算公式。应用该方法对康家湾铅锌金矿一巷道围岩进行了可靠度计算。实例表明:两端截尾概率分布的取值更加符合岩体力学参数的实际取值,同时可靠度也相应提高,模拟次数减少,收敛速度加快。从而为矿体围岩的安全性设计提供理论依据。     

基于集值统计-灰色模糊的航道通航环境安全评价

鉴于航道通航环境安全评价的模糊性和随机性,结合集值统计法和灰色模糊理论,建立航道通航环境安全评价模型。在综合分析航道通航环境安全影响因素的基础上,建立了由自然环境、航道条件、交通环境3类一级指标及12项二级指标所组成的航道通航环境安全评价指标体系。该模型利用集值统计确定各个评价指标的权重;通过确定评价样本矩阵,实现对航道通航环境场景的初步构建;利用灰色模糊综合评价法,量化评估航道通航环境安全等级。以广东坭洲头航道为例进行实例分析,结果表明,基于集值统计和灰色模糊理论的安全评价方法计算简单,评价结果客观、准确,便于实际应用。     

基于蒙特卡洛方法的油气井管柱可靠性评估*

为提高油气井管柱服役的安全性,采用数据统计与可靠性理论评估油气井管柱可靠性。首先,识别影响管柱外载及其参数的变量,构建油气井管柱安全极限状态方程;然后,采集模型变量数据,确定变量分布与参数,形成油气井管柱可靠性数值模型;最后,通过蒙特卡洛方法计算影响管柱可靠性的关键变量和不同置信度水平下管柱剩余强度分布及安全系数取值。结果表明:目标区域油气井管柱剩余强度符合正态分布,得到不同置信度水平下管柱的可靠度,管柱的安全系数取值范围可满足管柱安全设计要求,所构建的方法可为实际生产中油气井井筒管柱安全评价提供技术支撑。     

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     

公路桥梁施工总体安全风险评估方法研究

为有效控制公路桥梁施工安全风险,提出一种可量化的公路桥梁施工安全风险评估方法。先构建我国公路桥梁施工总体安全风险评估指标体系,并基于蒙特卡洛抽样技术,运用k-s法对该评估指标体系总体分布进行有效检验。在此基础上,在给定的置信区间下对总体安全风险等级阈值进行界定划分,并通过实例进行验证。研究结果表明:该评估方法具有方便、实用、可靠性强的特点。