水电站起重作业人机系统的可靠性分析

1、水电站起重作业人机系统的可靠性分析陆建浙【摘要】应用人机工程学理论及可靠性理论，分析了水电站起重作业人员操作、起重设备对起重作业可靠性的影响，建立了有关的数学模型。根据模型分析计算，既能提高起重作业效率，也能提高人员操作可靠性，有利于起重作业的安全高效生产。【关键词】水电站 起重作业人机系统 可靠性分析1前言在水电站的建设和维修过程中，起重作业是一种十分频繁的生产作业。在起重作业人机系统中，随着安全生产目标值的日益提高，起重机的可靠性和人员操作可靠性已成为影响起重作业安全生产的最主要的因素之一。为此，有必要对起重作业人机系统的可靠性进行详细的分析。影响人员操作可靠性因素众多且随机变化，因此人的

2、可靠性是不稳定的。人的可靠度计算也是很困难的。通常可以在大量现场观测统计的基础上进行计算。同时，起重作业人员操作可靠性与作业时间、起重机运行速度、工作频度、危险性、生理心理条件等相关。要提高人员操作可靠性，实现起重作业的安全高效生产，亦可通过调整诸多相关条件进行。起重机的可靠性与起重机各组成机构、电气系统、液压系统、吊具等各系统的可靠性有关。2作业人员的可靠性分析计算2.1作业人员的基本可靠度在起重作业系统中，不因人体差错发生功能降低和故障时人的成功概率，称为人的基本可靠度，用r表示。人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式计算： rr1r2r3    &

3、#160;                                          (1) 式中:r1输入可靠度，考虑感知信号及其意义，时有的观察失误等； r2判断可靠度，考虑在进

4、行判断时失误，含不明确信号理解错误； r3输出可靠度，考虑输出信息时运动器官执行失误，如按错开关。2.2输入、判断、输出等可靠度的计算方法在起重作业时间内需要不连续地观察和作业，因此起重作业属于间歇性作业。对间歇性作业一般采用失败动作的次数来描述可靠度，其计算公式为： r(i)1- p(nN)                         

5、60;         (2) 式中：N总动作次数； n失败动作次数； p概率符号。2.3输入、判断、输出可靠度的计算值在外部环境是理想状态下的可靠度数值（r1、r2、r3）如表1所示。表1 可靠度计算值作业类别内 容r1r2r3简 单变量60.99950.99990.99950.99990.999一 般变量100.99900.99950.99900.99950.995复 杂变量100.9900.9990.9900.9990.9902.4人的作业可靠度考虑了外部环境因素的人的可靠度Rh为： Rh1blb2b3b4b5(1r)

6、         (3) 式中：b1作业时间系数； b2作业操作频率系数； b3作业危险度系数； b4作业生理和心理条件系数； b5作业环境条件系数； (1-r)作业的基本失效概率或基本不可靠度。2.4人的作业可靠度计算中各种系数的确定式(3)中系数b1b5可根据表2所列的范围来确定：表2 可靠度Rh的系数系 数作业时间系数b1操作频率系数b2危险度系数b3生理心理条件系数b4环境条件系数b51.0宽余时间充分适当人身安全良好良好1.03.0宽余时间不充分连续进行有人身危险不好不好3.010.0无宽余时间极少进行可

7、造成重大恶性事故非常不好非常不好2.5起重机司机作业可靠度和起重工作业可靠度就起重作业而言，起重机司机和起重工的工作环境有所不同，其中存在着工作空间、照明条件、风速大小、噪声大小、空气污染等不同因素的影响。作业者在不同的环境中劳动，造成的疲劳程度，操作失误率不同，故其操作可靠性也就不同。一般的讲，起重机司机作业可靠度明显高于起重工作业可靠度。3 起重机的可靠性分析计算起重机的构造多种多样，其各个机构组成又有差别。因此，各机构的可靠度计算方法由于机构的组成的差异也有所不同。其计算方法可以参考有关手册进行，本文不再赘述。起重机各机构组成一个串联系统，其可靠度可以用下式计算或由统计结果计算来确定：R

8、m=RhRrRlRaRcReRt (4)式中: Rh起重机起升机构的可靠度； Rr起重机小车运行机构（或回转机构）的可靠度；Rl起重机大车运行机构的可靠度；Ra起重机变幅机构的可靠度；Rc起重机结构的可靠度；Re起重机电气系统（或液压系统）的可靠度；Rt起重机吊具的可靠度。需要说明的是，在某个特定的起重机中，有可能没有某一机构，也可能比上述多某些机构。处理的方法是：如果缺少某一机构，则该机构的可靠度可以设定为1；如果增加了某一机构，则在式(4)中增加相乘该机构的可靠度Rn。4 起重作业人机系统的可靠性分析计算起重作业人机系统组成的串联系统的可靠度可按下式表达：RsRh1Rh2Rm &

9、#160;  (5)式中: Rs人机系统可靠度； Rh1起重机司机的操作可靠度；Rh2起重工的操作可靠度；Rm机器设备可靠度5 提高起重作业人机系统的可靠度的途径通过上述分析，可以方便地计算出起重作业人机系统的可靠度，同时也揭示了影响人机系统可靠度的诸多因素。如果改善外部条件，如适当的作业时间和操作频率、培养工作人员的生理心理素质、注重气候环境条件、定期的认真检修和完善起重机各种保护装置以增加起重机的可靠度等等，都可以显著提高起重作业人机系统的可靠度。6 结语本文分析了起重作业人员的操作可靠度和起重机可靠度，提出了水电站起重作业人机系统的可靠度计算方法，具有一定的理论价值和现实意义。实践表明：在起重作业中