事件树分析(ETA)解析课件

1、1 引 言事件树分析（Event Tree Analysis，ETA）法是一种逻辑的演绎法，它在给定一个初因事件的情况下，分析此初因事件可能导致的各种事件序列的结果，从而定性与定量的评价了系统的特性，并帮助分析人员以获得正确的决策。 由于事件序列是以图形表示，并且呈扇状，故得名事件树。 第1页，共56页。 一起事故的发生，是许多原因事件相继发生的结果，其中，一些事件的发生是以另一些事件首先发生为条件的，而一事件的出现，又会引起另一些事件的出现。 在事件发生的顺序上，存在着因果的逻辑关系。 事件树分析法是一种时序逻辑的事故分析方法，它以初始事件为起点，按照事故的发展顺序，分成阶段，一步一步地进行

2、分析，每一事件可能的后续事件只能取完全对立的两种状态（成功或失败，正常或故障，安全或危险等）之一的原则，逐步向结果方面发展，直到达到系统故障或事故为止。 事件树分析法既可以定性地了解整个事件的动态变化过程，又可以定量计算出各阶段的概率，最终了解事故发展过程中各种状态的发生概率。 第2页，共56页。第3页，共56页。 2事件树分析的目的 任何事故都是一个多环节事件发展变化过程的结果，通常将事件树分析常称为事故过程分析。其实质利用逻辑思维的初步规律和逻辑思维的形式，分析事故形成过程。其目的有以下四大方面：1）能够判断出事故发生与否，以便采取直观的安全方式；2）能够指出消除事故的根本措施，改进系统的

3、安全状况；3）从宏观角度分析系统可能发生的事故，掌握系统中事故发生的规律；4）可以找出最严重的事故后果，为确定顶上事件提供依据。 第4页，共56页。 3事件树分析过程 事件树分析通常包括六步： 1）确定初始事件（可能引发感兴趣事故的初始事件） 2）识别能消除初始事件的安全设计功能 3）编制事件树 4）描述导致事故序列情况 5）确定事故顺序的最小割集 6） 编制分析结果第5页，共56页。3.1 初始事件的识别初始事件的选定是事件树分析的重要一环，初始事件应当是系统故障、设备故障、 人为失误或者工艺异常， 这主要取决于安全系统或操作人员对初始事件的反应。如果所选定的初始事件能直接导致一个具体事故，

4、事件树就能较好地确定事故的原因。第6页，共56页。在事件树分析的绝大多数应用中，初始事件是预想的， 初始事件是事故在未发生时，其发展过程中的危害事件或危险事件，如机器故障、设备损坏、能量外逸或失控、人的误动作等。可以用两种方法确定初始事件： 根据系统设计、系统危险性评价、系统运行经验或事故经验等确定；根据系统重大故障或事故树分析，从其中间事件或基本事件中选择。第7页，共56页。3.2初始事件的安全功能 系统中包含许多安全功能，在初始事件发生时起到消除或减轻其影响以维持系统的安全运行。对初始事件做出响应的安全功能，可被看成为防止初始事件造成后果的预防措施。第8页，共56页。常见的安全功能措施通常

5、包括：（1）系统自动对初始事件的作出响应（包括自动停车系统）；（2）当初始事件发生时，报警器向操作者发出警报；（3）操作工按设计要求或规定的操作规程对报警做出响应；（4）启动冷却系统、压力释放系统，以减轻事故的严重程度；（5）设计对初始事件的影响起限制作用的围堤或封闭方法（局限或屏蔽措施）。第9页，共56页。3.3 编制事件树 事件树展开的是事件序列，由初始事件开始，再对控制系统和安全系统如何响应进行处理，其结果是明确地确定出由初始事件引起的事件。从初始事件开始，按事件发展过程自左向右绘制事件树，用树枝代表事件发展途径。第10页，共56页。首先考察初始事件一旦发生时最先起作用的安全功能，把可以

6、发挥功能的状态画在上面的分枝，不能发挥功能的状态画在下面的分枝。然后依次考察各种安全功能的两种可能状态，把发挥功能的状态（又称成功状态）画在上面的分枝，把不能发挥功能的状态（又称失败状态）画在下面的分枝，直到到达系统故障或事故为止。 第11页，共56页。编制事件树的第一步，是写出初始事件和用于分析的安全功能（措施），初始事件列在左边，安全功能（措施）写在顶部（格内）。图1表示出了常见事件树的第一步。初始事件后面的下边一条线，代表初始事件发生后，虽然采取安全功能（措施），事故仍继续发展的那一支（路）。第12页，共56页。图1 编制事件树的第一步第13页，共56页。下一步是评价安全功能（措施）。通

7、常，只考虑两种可能：安全措施成功还是失败。假设初始事件已经发生，分析人员须确定所采用的安全措施成功或失败的判定标准；接着判断如果安全措施成功或失败了，对事故的发生有什么影响。如果对事故有影响，则事件树要分成两支，分别代表安全措施成功和安全措施失败，一般把成功一支放在上面，失败一支放在下面。第14页，共56页。如果该安全措施对事故的发生没有什么影响，则不需分叉（分支），可进行下一项安全措施。用字母标明成功的安全措施（如A,B,C,D），用字母上面加一横代表失败的安全措施（如A,B,C,D）。如设第一个安全措施对事故发生有影响，则在节点处分叉（分支），表示于图2第15页，共56页。图2 第一安全措

8、施的展开第16页，共56页。 展开事件树的每一个分叉（节点）都会产生新的事故，都必须对每一项安全功能（措施）依次进行评价。当评价某一事故支（路）的安全功能（措施）时，必须假定本支（路）前面的安全功能（措施）成功或失败已经发生过了，如当评价第二项安全功能时。（图3 ）。第17页，共56页。图3 事件树中第二安全措施的展开第18页，共56页。例中，因为（上面第一支）第一项安全功能（措施）是成功的，所以上面那一支需要有分叉点（节点），而第二安全功能（措施）仍可能对事故发生产生影响。如果第一项安全功能（措施）失败了，则下面那一支（路）中第二项安全功能（措施）就不会有机会（再去）影响事故的发生了，故而下

9、面那一支（路）可直接进入第三项安全功能（措施）的处理（评价）。第19页，共56页。 图4 示出了我们所举例子的完整事件树。最上面那一支（路），对第三项安全功能（措施）没有分叉点（节点），这是因为本系统的设计中，如果第一、第二两项安全功能是成功的，就不需要第三项安全功能（措施）有分叉点（节点），这是因为它对事故的出现没有影响。 第20页，共56页。图4 事件树编制第21页，共56页。3.4 所得事故序列结果的说明 事件树分析的下一步骤是对各事件序列结果进行解释（说明）。应说明由初始事件引起的一系列结果，其中某一序列或多个序列有可能表示安全恢复到正常状态或有序地停车。从安全角度看，其重要意义在于得

10、到所关心的事故后果。第22页，共56页。3.5 确定事故序列最小割集 可以使用故障树分析对事件树事故序列加以分析，以便确定其最小割集。每一事故序列都由一系列安全系统失败组成，并以“与门”逻辑与初始事件相关。这样，每一事故序列都可以被看作是由“事故序列（结果）”作为顶上事件的故障树，并用“与门”将初始事件和一系列安全系统失败（故障）与“事故序列（结果）”（顶上事件）相连接。 第23页，共56页。 例如，图5 是一个故障树，它是由图4 中的事件树中的某这一事故序列转换而来的（即代表了图4 事件树的某事故序列）。通常，初始事件或安全系统的故障逻辑是很复杂的。分析人员要建造各个系统故障的独立故障树，而

11、且要使用原事件树去确定（定义）各个能导致所关心后果的组成部分，然后才能把它（事件树）转换成故障树。分析人员可用标准定性方法（求解最小割集）来求解这些事故序列故障树，以求得他们的最小割集。第24页，共56页。图5 故障树图第25页，共56页。3.6编制评价结果 事件树的最后一步是将分析研究的结果汇总，分析人员应对初始事件、一系列的假想和事件树模式等进行详尽的分析，并列出事故的最小割集。可列出讨论的不同事故后果和从事件树分析得到的建议措施。第26页，共56页。4 事件树的定性分析 事件树画好之后的工作，就是找出发生事故的途径和类型以及预防事故的对策。 找出事故连锁 事件树的各分枝代表初始事件一旦发

12、生其可能的发展途径。其中，最终导致事故的途径即为事故连锁。 一般地，导致系统事故的途径有很多，即有许多事故连锁。 事故连锁中包含的初始事件和安全功能故障的后续事件之间具有“逻辑与”的关系，显然，事故连锁越多，系统越危险；事故连锁中事件树越少，系统越危险。第27页，共56页。 找出预防事故的途径 事件树中最终达到安全的途径指导我们如何采取措施预防事故。在达到安全的途径中，发挥安全功能的事件构成事件树的成功连锁。如果能保证这些安全功能发挥作用，则可以防止事故。 一般地，事件树中包含的成功连锁可能有多个，即可以通过若干途径来防止事故发生。显然，成功连锁越多，系统越安全，成功连锁中事件树越少，系统越安

13、全。 由于事件树反映了事件之间的时间顺序，所以应该尽可能地从最先发挥功能的安全功能着手。 第28页，共56页。5 事件树的定量分析 事件树定量分析是指根据每一事件的发生概率，计算各种途径的事故发生概率，比较各个途径概率值的大小，作出事故发生可能性序列，确定最易发生事故的途 径。 一般地，当各事件之间相互统计独立时，其定量分析比较简单。当事件之间相互统计不独立时（如共同原因故障，顺序运行等），则定量分析变得非常复杂。这 里仅讨论前一种情况。 第29页，共56页。（1）各发展途径的概率 各发展途径的概率等于自初始事件开始的各事件发生概率的乘积。 （2）事故发生概率 事件树定量分析中，事故发生概率等

14、于导致事故的各发展途径的概率和。 定量分析要有事件概率数据作为计算的依据，而且事件过程的状态又是多种多样的，一般都因缺少概率数据而不能实现定量分析。 第30页，共56页。6 事故预防 事件树分析把事故的发生发展过程表述得清楚而有条理，对设计事故预防方案，制定事故预防措施提供了有力的依据。 从事件树上可以看出，最后的事故是一系列危害和危险的发展结果，如果中断这种发展过程就可以避免事故发生。 因此，在事故发展过程的各阶段，应采取各种可能措施，控制事件的可能性状态，减少危害状态出现概率，增大安全状态出现概率，把事件发展过程引向安全的发展途径。第31页，共56页。 采取在事件不同发展阶段阻截事件向危险

15、状态转化的措施，最好在事件发展前期过程实现，从而产生阻截多种事故发生的效果。 但有时因为技术经济等原因无法控制，这时就要在事件发展后期过程采取控制措施。显然，要在各条事件发展途径上都采取措施才行。第32页，共56页。定量计算就是计算每个分支发生的概率。为了计算这些分支的概率，首先必须确定每个因素的概率。如果各个因素的可靠度已知，根据事件树就可求得系统的可靠度。如（见后面例题）：串连系统A、B、C的概率分别为RA、RB、RC则系统的概率Rs Rs=RARBRC系统的失败概率，即不可靠度Fs=1- Rs并联系统的概率（见后面例题）：Rs=RARB+RA1-RB RC事件树分析的定量计算：第33页，

16、共56页。原料输送系统示意图泵A阀B阀C事件树分析举例：第34页，共56页。启动信号泵A正常（1）泵A失效（0）阀B正常（1）阀B失效（0）阀C正常（1）阀C失效（0）爆炸事故（0）爆炸事故（10）爆炸事故（110）系统正常（111）事件树分析举例-原料输送系统事件树第35页，共56页。若各元件的可靠度（Ri）已知，求取系统的可靠度（Rs）和不可靠度（Fs），RA=0.95(FA=0.05)，RB=0.9(FB=0.1),RC=0.9(FC=0.1)，则可求出系统的可靠度Rs和不可靠度Fs 。 系统正常运行为（111）状态，所以系统可靠度Rs为（111）状态时的概率，即是三事件的积事件概率：

17、Ps=PAPBPC=0.950.90.9=0.7695 而系统失效概率,即不可靠度为:Fs=1-Rs =1-0.7695=0.2305第36页，共56页。ABC 例2、如下图所示，系统为一个泵和二个阀门并联的简单系统，试绘出其事件树图并求其成功及失败概率(A、B、C的可靠度分别为0.95、0.9、0.9)。 第37页，共56页。启动信号泵A正常（1）泵A失效（0）阀B正常（1）阀B失效（0）阀C失效（0）系统正常（101）爆炸事故（100）爆炸事故（0）系统正常（11）阀C正常（1）第38页，共56页。 解： 系统正常运行为（11）和（101）状态，所以系统可靠度Rs为：Rs=RARB+RAF

18、BRC=RARB+RA（1-RB）RC=0.95*0.9+0.95*(1-0.9)*0.9 =0.855+0.0855=0.9405 而系统失效概率,即为(100)和(0)状态，所以Fs =FA+RAFBFC=0.05+0.95*0.1*0.1=0.0595或者Fs =1-Rs =1-0.9405=0.0595 第39页，共56页。题目：试绘制行人过马路事件树 。提示：确定起始事件行人过马路，过马路的状态有没有车子，有车子的话是在车前过还是车后过，车前过的话有没有充裕的时间逃避，司机有没有采取措施考虑每种状态造成的后果是顺利通过，还是涉险通过还是发生车祸。第40页，共56页。顺利通过行人过马路

19、没有车辆来往有车车辆过后再过车前穿过留有充足时间未留充足时间司机采取急制动或避让措施措施有效措施无效司机未采取措施后 果顺利通过顺利通过冒险通过车祸车祸第41页，共56页。1、事件树分析的作用：（1）ETA是动态的分析过程，因此通过ETA可以看出系统的变化过程。查明系统中各构成要素对导致事故发生的作用及其相互关系，从而判别事故发生的可能途径及其危害性。（2）由于事件树分析时，在事件树只有两种可能的状态：成功、失败而不考虑其一局部或具体的故障情节。因此可以快速推断和找出系统的事故，并能之处避免事故发生的途径，便于改进系统的安全状态。（3）根据系统中各个要素事件的故障概率，可以概略计算出不希望事件

20、的发生概率；（4）找出最严重的事故后果，为事故树分析确定顶上事件提供依据；（5）也可对已发生的事故进行原因分析。第42页，共56页。练习题：1、原料输送系统示意图见图go，求ETAgo。第43页，共56页。原料输送系统示意图第44页，共56页。原料输送系统事件树第45页，共56页。练习：某日，某企业工人甲上班，欲从仓库乘升降机到二楼，因不懂开机，请教在场的生产组长乙，乙教甲开机，仓管员丙随机上楼。升降机开至二楼时，操作开关失灵，升降机无法停下继续上升过五楼。由于升降机无起升限位开关，致使吊钩到极限位置不能停止，甲从升降机中跳出，被坠落的升降机与栏杆剪切导致身亡，请以事件树进行分析。第46页，共

21、56页。本事故的发展形成过程主要取决于以下几个状态的成败：（1）是否有起升限位开关；（2）是否有人违章强行运行带故障升降机；（3）生产组长是否出面制止；（4）仓管员是否出面制止；（5）操纵开关是否失灵；（6）升降机内的人员状态。以上6种状态，都存在肯定与否定的回答，根据各状态的成功与失败和时序，作出该事件树图。go第47页，共56页。升降机乘人起重伤害事故事件树分析图第48页，共56页。如图所示系统由一个水泵和三个阀门串并联而成，且已知A、B、C、D的可靠度分别为qA0.95, qBqCqD0.9,试绘制出该系统的事件树图； 求出成功和失败的概率； 叙述成功启动的过程。 第49页，共56页。考

22、研真题：如图是某反应炉加套的冷却系统。当正常冷却水突然断水（如管道损坏）而造成系统失水，这时失水信号检测器D探得失水信号，将启动备用水泵P1和P2.如果两台备用泵均启动成功，则系统成功，记为(S)；若只有其中一台泵启动成功，则系统是50%的部分成功，记为（P）；两台泵均停则系统失败，记为（F）。试建造事件树，若所有元件的成功概率都是0.99，试算出每个系统输出的概率。 第50页，共56页。考研真题：某储罐装有可燃物质，火灾过程为：可燃物质泄露，火源着火，报警灭火，人员脱离。设储罐附近存在火源的概率为F(A)=0.1；可燃物遇火源着火的概率为F(B)=0.6；报警器正确报警的概率为R(C)=0.

23、9；在报警器成功报警的情况下，灭火成功的概率R(D1)=0.8，灭火未成功使人员脱离的概率R(E1)=0.5；在报警器未成功报警的情况下，成功灭火的概率为：R(D2)=0.5，灭火未成功使人员成功脱离的概率为R(E2)=0.3。规定灭火未成功且人员也未成功脱离的情况视为系统失败；发生泄露但没有火源的情况视为安全，其他情况定性为事故。试求： （1）绘制事件树图； （2）计算各种情况对应的概率。第51页，共56页。考研真题（中国矿大2008）：第52页，共56页。反应器冷冻盐水流量减少事件树分析 某反应器系统如图所示。该反应是放热的，为此在反应器的夹套内通入冷冻盐水以移走反应热。如果冷冻盐水流量减少，会使反应器温度升高，反应速度加快，以致反应失控。在反应器上安装有温度测量控制系统，并与冷冻盐水入口阀门联结，根据温度控制冷冻盐