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安全系统工程：第 111–120 页

安全系统工程 课堂笔记
逻辑门符号
• 与门：所有输入端都必须发生，输出才发生
• 或门：至少有一个输入端发生，输出就发生
• 条件与门：输入事件不仅同时发生，还必须满足特定条件，输出才发生
• 条件或门：至少有一个输入发生，且满足条件 V 时，输出才发生
• 表决门：当输入事件数量 M ≤ N 时，输出事件发生
– M=1 时相当于或门（只要有一个发生）
– M=N 时相当于与门（所有都发生）
• 异或门：仅当单个输入事件发生时，输出事件才发生（不同时发生）
• 禁门：当条件事件发生时，输入事件的发生才导致输出事件的发生
• 转移符号：从三角形图形中转移，再导出三角形，用于简化重复结构
例
爆炸极限：爆炸发生必须达到爆炸极限，即存在火源和油气聚集两个条件同时
满足。氧气瓶超压爆炸：只要存在气体或热源（如火源或太阳暴晒） ，就可能达
到其强度极限。
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安全系统工程 课堂笔记
事故树编制的原则
• 选择顶上事件要遵循基本原则，坚持” 一棵树到底”，不能太笼统
• 顶上事件描述应具体，如 ”LPG 储罐爆炸” 或” 氧气瓶超压爆炸”，而非” 过程火
灾” 或” 化工厂爆炸” 等宽泛表述
• 确定边界条件时，应合理设定标准
• 既要考虑发生频率高且后果严重的事故，也要关注频率低但后果严重、以及后
果不严重但频率高的事故
• 准确描述事件非常重要，表述不能模糊不清
注意
表述准确性示例：说” 应急管理基础薄弱” 与” 应急管理基础仍显薄弱 ” 含义不
同。前者暗示五年内几乎没有采取措施，后者则承认不足的同时强调已取得的
进步。对他人的工作不能全盘否定，表述上要准确。
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安全系统工程 课堂笔记
事故树编制的注意事项
• 逻辑门的简化：用演绎方法编制，可能一开始不完全正确，需经讨论后修改完
善
• 保持门的完整性：不允许门和门之间直接相连，必须有一个基本事件
• 事故树编制是否完善，直接影响定性定量分析的准确性，关系到事故处理的成
败
• 需要设计人员、操作人员和可靠性分析人员的参与，需要一定专业知识
• 事故调查小组会指派专业人士进行调查
定性分析与定量分析
• 定性分析：不考虑基本事件发生的概率，只关注事件发生与否
– 求解最小割集和最小径集
– 计算各个基本事件的结构重要度
– 确定哪些事件对顶事件影响最大、哪些最小
• 定量分析：从量化角度分析每个基本事件对顶事件的影响程度
– 引入轻重缓急和优先级概念进行控制
– 为安全措施提供依据，是经济合理的选择
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安全系统工程 课堂笔记
最小割集与化简
• 最小割集：导致顶事件发生的最少基本事件的集合
• 化简方法：利用布尔代数进行逻辑运算
• 化简示例：若 M1、M2 中包含了 X1、X2、X3，则 M1·X1·X2·X3 不再需要，
可简化
• 当基本事件数量较多时，不能一一列举，需通过布尔代数化简
注意
给出的四个数字 （基本事件组合） 并非最简形式。 若是最简形式， 就不会出现”X1
发生而 X2、X3 未发生时顶事件是否发生不确定” 的情况。 化简后， 某些基本事
件（如 X2）可能被吸收消除。
布尔代数基础
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• 逻辑运算与传统计算方式不同
• 逻辑值：0 和 1
• 基本运算规则：
– 0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=1（逻辑或）
– 逻辑与、逻辑或（不是” 陈” 或” 交”，而是逻辑乘和逻辑加）
• 逻辑运算使事故树分析变得简单
油库静电火灾爆炸事故树案例
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安全系统工程 课堂笔记
• 顶上事件：油库静电火灾爆炸
• 发生条件：静电火花 + 油气达到爆炸极限（可燃浓度）
• 静电火花的产生原因：
– 人体放电（人体与化学品摩擦、作业中与导体接触）
– 油液流速过高（高速抽水产生静电）
– 接地不良（接地电阻超标、接地线损坏）
– 静电积聚
• 油气存在的正常事件：油库中无明火，管理严格
• 通风不良是基本事件
• 油库储存的油品包括汽油、 煤油、 柴油、 原油、 松节油等， 对周边人员和设施构
成安全威胁
例
油罐抽油不能简单抽干：油罐有低液位和低低液位报警。低低液位时不能继续
抽， 否则真空度过高会导致油罐瘪掉。 解决方法是在油罐中加水， 使油浮起， 只
抽取上部的油。
注意
水射流与空气混合产生静电：水从水龙头喷出形成水射流时，与空气中气体混
合物接触，因摩擦产生静电，可能导致蒸汽爆炸。杂质含量越高，爆炸风险越
大。
生产车间燃烧爆炸事故
• 甲类生产车间（易燃易爆火灾危险场所）易发生燃烧爆炸事故
• 典型案例：LPG 气瓶火灾爆炸事故
• 钢瓶内液化气泄漏导致爆炸（LPG 泄漏燃爆） ，钢瓶放置在室内（如厨房）非常
危险且常见
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作业内容
• 并联和串联情况的事故树分析
• 钢瓶内液化气泄漏导致的爆炸（LPG 泄漏燃爆）事故树编制
• 油库静电火灾爆炸事故树编制
事故调查与原因分析
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安全系统工程 课堂笔记
• 调查事故主要分析可能的原因
• 分析方法：经验、技术、量化模拟
• 参考同类事故：本单位、同行业、国内外类似事故
• 国内外有公开的事故数据库可供查询 （法国、 美国、 欧盟/英国等） ， 约六七个事
故资料可供参考
• 需确定并熟悉分析系统： 工艺流程、 设计构架、 设计条件、 管理状况、 控制系统
及安全措施
多灾种耦合风险研究
• 考虑不被考虑的因素：导线故障、飓风、龙卷风等灾害
• 考虑过多会使情况复杂、结果不准确、针对性不强
• 欧洲专门机构资助多灾种耦合风险研究，具有系统性和灾难性特征
• 典型案例：日本地震引发海啸，导致核电站泄漏
例
早茶店火灾案例：使用液体燃料（柴油或煤油）储存在地下 2 楼，通过泵抽取
至地上 3 楼灶头。液体燃料比重较小，渗透到各灶头燃烧。若燃料含二甲醚等
成分，橡胶密封件过期会渗漏引发火灾。传统早餐店使用小气瓶加热，推车移
动时发生爆炸。
注意
逃生方向：火灾时人员跑反方向是因为没有考虑清楚。应往有路的方向跑，若
被困应靠近窗户并倒下。这体现了安全素养的重要性。
安全管理的实践与素养
• 安全管理效果好的企业：岗位责任、直线责任明确，考核到位
• 安全管理人员待遇相对较高，招聘专业人才（如安全总监）
• 许多安全问题依赖于人的素养和精神
• 学习安全知识后必须到现场实践，用心发现细节，才能勇敢面对并解决问题
新业态的安全挑战
• 低空经济：存在系统安全约束，需要研究
• 氢能产业： 液氢需达到零下253 度以下的低温， 不仅对人危险， 对所有生物都有
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安全系统工程 课堂笔记
危险
• 锂电池安全状况已有所改善
• 这些新业态存在技术性挑战，需要深入研究
10 月 20 日
课程要求与作业制度
• 作业成绩取最好的三次成绩
• 不认真、不交作业、不重视平时任务的同学，平时成绩可能照顾不到
• 提醒大家重视课堂练习，提前准备好白纸等工具
• 尽量不要坐到最后一排，保持课堂认真态度
• 第二学期为小班教学，人员构成相对固定，需重视团队协作
事故树分析（FTA）的基本概念
• 事故树分析是一种演绎方法，从结果到原因进行分析
• 既可用于定性分析，也可用于定量分析
• 将因果关系和逻辑关系用图形（倒置树形）表示出来
• 分析过程中涉及的主要程序：如何准确设计、构建、分析到什么程度
• 需要掌握的基本概念：偏差、意图、目的、引导词
• 对于复杂系统，需要明确分析人员构成、背景知识要求，以及如何判断和分析
定义
事故树分析（Fault Tree Analysis, FTA ）是从结果到原因，用图形表示导致与灾
害事故有关的各种因素之间的因果和逻辑关系的一种分析方法。
事故树分析的目的
• 通过对系统进行定性定量分析，找出顶上事件发生的路径
• 明确典型事件发生的原因、逻辑和因果关系
• 确定系统中需要重点关注的基本要素
• 有效控制风险的两个方面：
– 发生的可能性（在预防方面作用显著）
– 发生可能引起的后果
• 目标是达到优化的最佳状态，而非无穷尽地降低风险
注意
风险控制不是无限度的。技术达不到或经济达不到时，需要权衡是否冒这个风
险。例如有人以房产做抵押贷款，一旦杠杆失衡，后果严重 ——这就是风险观
念的体现。
事故树分析的特点
• 可能发生的事故（顶上事件）放在树的顶部
• 中间设计基本设备（中间事件）
• 基本事件是相对的，不是绝对的——分析到某一程度即可停止，但实际还可继
续细分
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安全系统工程 课堂笔记
例
油罐车在高速公路高架桥上着火事故：
• 第一层次：可燃物
• 第二层次：助燃物
• 第三层次：法兰连接处断裂导致泄漏
• 翻车导致法兰破坏进一步分析： 转弯时超速→ 车速过快 → 可能原因包括路
面摩擦小（雨天） 、司机主观因素、刹车故障等，说明基本事件还可继续细
分。
事故树分析的优点
• 详细找出系统各种固有的危险因素，为安全设计、安全技术措施、安全教育提
供依据
• 简洁形象地表示出因果关系和逻辑关系
• 通过分析原因来控制顶上事件
• 具有预防预测功能：即使事件尚未发生，也可预想并检查是否有相应措施
• 可对感兴趣的事件进行顶上事件分析
• 可进行定量分析，确定各种危险因素对系统影响的大小
• 若已知各基本事件发生概率，可计算顶上事件发生的概率
事故树分析的缺点
• 需要分析人员经验非常丰富、对系统非常熟悉
• 系统复杂时，定量分析和定性分析都比较困难（现在计算机一般可实现）
• 基本事件发生的概率有时难以准确掌握，影响计算结果
注意
事故树分析最大的缺点是：对分析人员的经验要求高，且基本事件发生概率难
以准确获取，这会影响定量计算的准确性。
事故树分析的基本程序
• 基本程序分为两个阶段，共五个步骤：
1. 确定顶上事件：选择可能性较大或后果较严重的事件
• 需收集同行业、本单位、国内外的类似事故资料
• 例如：危险品运输车需考虑司机、路线、时间、装载量、车辆状况、押运等
条件
2. 确定边界条件：明确分析范围
3. 定义要明确：顶上事件的定义必须清晰具体
• 例如：“加氢反应器温度过高” 比” 化工厂爆炸” 更明确
4. 调查事故原因：分析导致顶上事件的各种原因
5. 确定分析深度：根据分解程度决定
• 例如：生产系统 → 电气设备 → 继电器/马达/开关 → 马达内部故障
例
确定顶上事件时需考虑可能性与后果：
• 高空坠落（脚手架上）
• 物体打击（建筑工地吊杆操作）
• 这些事件发生的可能性较大或后果严重，应作为重点分析对象
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