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。     

可靠性分配理论在系统安全目标实现中的应用

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。笔者将可靠性分配理论与故障树分析方法相结合,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。为便于应用,通过实例,详述系统各单元可靠性分配的计算过程。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,使系统在给定的目标值条件下达到系统的安全性优化。     

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。     

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。     

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。     

关于城市公共安全可持续发展理论的初步研究

针对城市公共安全的复杂性与动态性 ,创造性地将可持续发展理论应用到城市公共安全研究中 ,概述城市公共安全可持续发展系统的基本组成 ,结合实际进行系统的结构特征分析 ;运用可靠度理论 ,探讨了系统可持续发展指标的量化及其模型建立 ;以Logistic修正模型为例 ,提出了系统评价预测研究的方法论 ,共同构建城市公共安全可持续发展理论的基本框架。为城市公共安全的进一步研究提供理论依据。     

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.     

基于时变失效的桥式起重机结构可靠性分析

为提高我国起重机产品的安全可靠性水平,用时变可靠性理论分析桥式起重机金属结构。以桥式起重机金属结构为研究对象,时变可靠性理论为基础,研究桥式起重机金属结构的载荷时变可靠性模型和抗力时变可靠性模型,建立桥式起重机金属结构失效状态的时变可靠性数学模型。通过工程算例分析,揭示金属结构抗力随时间衰减与否对可靠度与失效概率的影响,得到不同金属结构抗力衰减系数下桥式起重机主梁金属结构可靠度和失效概率。探索桥式起重机金属结构时变可靠性安全评估方法。对比金属结构抗力衰减系数分别为0.000 2和0.000 3时的分析结果,发现金属结构系统的可靠性随金属结构抗力衰减系数的增加而降低。     

垂直升降式立体车库的安全可靠性分析与设计

为保障垂直升降式立体车库运行的安全可靠性,对其进行分析与设计。首先分析立体车库的结构和安全功能,将整个车库分为6个子系统。采用可靠性预计方法分析系统现有可靠度。根据整个系统的需求可靠度,选用基于故障率权重分配法,对各子系统进行可靠性分配,从而得出子系统的需求可靠度。通过案例验证该方法的可行性。对立体车库系统进行可靠性研究,重点介绍提高控制系统和传动系统可靠性的方法。从子系统的角度进行安全可靠性分析与设计,有助于设计者细化可靠性需求,并节省设计时间。     

桥式起重机主梁结构多源不确定性混合可靠性分析

为了预测桥式起重机金属结构的可靠度,采用凸模型非概率研究桥式起重机的可靠性,在只知道不确定参量的界限而不知其分布情况的条件下,即可求得各功能函数的可靠度。针对起重机金属结构中存在的不确定性因素并不单一,且是随机性、模糊性和非概率不确定性共同作用的结果,首先基于凸模型计算单一变量的结构可靠度;然后基于主梁结构的加工尺寸、起重量、材料边界条件等不确定性,建立了以主梁金属结构强度、刚度、整体稳定性失效模式的凸模型非概率可靠性分析模型,通过混合可靠性模型求和计算,得到主梁结构的混合可靠度。该模型更加切合实际,从而推导出一种桥式起重机主梁金属结构的混合可靠性计算方法,也建立了一些适用于复杂工程问题的结构可靠性分析方法;最后基于凸模型,针对工程实际中大量存在的"未知但有界"参数的结构可靠性分析问题,通过数值算例验证该混合模型的有效性和实用性,对现有某型号桥式起重机主梁金属结构工况进行了混合模型可靠性分析,结果表明,该可靠性模型意义明确,对模糊信息的处理也比较合理,可作为混合可靠性计算方法的一种补充,用该方法得到的桥式起重机强度、刚度、稳定性混合模型可靠度符合实际情况。     

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。     

基于Petri网的铁路车站安全防护系统建模及可靠性分析

采用单一的随机Petri网对车站线路结构、列车运行过程及车站防护系统建模,基于欧洲电工标准委员会定义的安全目标,确定车站安全防护系统的可靠性需求。对无防护系统的列车入站进行建模和分析,然后基于防护系统功能及可靠性特性,结合列车入站动态特性,对防护系统的功能和可靠性进行建模,并根据安全目标与车站事故率之间的数学关系进行系统的安全分析和可用性分析。其结果表明,车站防护系统的可靠性与乘客的个人风险存在着定量的关系,从而可以依据个人风险的标准来确定防护系统可靠性需求。     

基于改进贝叶斯神经网络的航空公司安全敏感性分析

针对当下航空公司安全质量管理体系(Quality Management System,SQMS)中风险识别与可靠性改进的问题,提出了基于区间数学改进的贝叶斯神经网络的灵敏度分析方法。利用区间数学理论分析贝叶斯神经网络中各指标与整体安全质量状况的扰动关系,实现指标灵敏度分析。通过东方航空公司的实例分析,发现在对指标进行人工干预时组合指标干预效果较好,且安全管理体系实施后指标的灵敏度有明显向好的方向变化的趋势。     

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。     

Optimization of gas detector placement considering scenario probability and detector reliability in oil refinery installation

Gas detection system is a critical layer of protection in process safety. Leak scenario probability and detector reliability are two key factors in the optimization of gas detector placement. However, they are easily neglected in previous studies, which may lead to an inaccurate evaluation of the optimization solutions. In this study, a stochastic programming (SP) optimization method is proposed considering these two factors. In order to quantitatively represent the probability of leak scenarios, a complete accident scenario set (CASS) is built combining leak sources and wind fields. Then, the computational fluid dynamics (CFD) method is adopted for consequence modeling of gas dispersion. The Markov model is developed to predict the detector reliability. With the objective of minimal cumulative detection time (MCDT), the SP formulation considering scenario probability and detector reliability (MCDT-SPR) is proposed. By introducing the particle swarm optimization (PSO) algorithm, the optimization formulations can be solved. A case study is investigated on a diesel hydrogenation refining unit. Results validate this approach is promising to improve the detection efficiency. This method is more practical and matching with the actual industrial environment, where the leak scenarios and the detector reliability can change dynamically in real process setting.     

基于网络流理论的矿井通风网络可靠性研究

矿井通风网络是通风系统的重要组成部分,对其进行可靠性研究具有非常重要的意义。针对矿井通风网络系统的自身属性,结合网络流理论建立了通风网络可靠性评价模型。对各风路的风量进行动态实时监测,并运用统计学方法分析了风网中风流的变化趋势及风量分布规律,得到了通风系统中任一风路风量的分布密度函数,进而推导出各风路的可靠性指标值。运用简化的邻接终点矩阵法求解通风网络最小路集并基于MATLAB编程实现此算法。提出了一种简化的不交化最小路集算法:对于任一长度为m-1的最小路,只需在其中添加n-m+1条该最小路中不出现的分支的逆,就可直接获得不交化结果,其余最小路采用BDD算法进行不交化运算。通过以上方法可量化分析通风网络的可靠性。最后通过实例解算检验其可行性。     

石化生产装置安全现状模糊综合评价方法研究

根据石油化工生产装置安全评价存在的模糊性和随机性的特点,在建立涵盖安全管理、工艺过程、作业环境、人员素质、生产设备和安全教育等一级指标的安全现状综合评价指标体系的基础上,运用模糊数学综合评判理论,采用基于信息论中熵概念计算指标权重的方法,提出了安全现状二级模糊综合评价方法。在组织专家对评价指标打分和确定模糊等级的基础上,应用该方法对某顺丁橡胶生产装置安全现状进行了综合评价,得出其安全状况为“较好”;并分析了指标体系中一级指标的状况,为制定安全对策措施提供了指导。该方法对于提高石油化工生产装置安全现状综合评价的客观性和准确性具有理论意义和实用价值。