1、事故樹分析方法在建筑物火災人員傷亡中的應用伍愛友講師王從陸肖國清（湖南科技大學能源與安全工程學院）學科分類與代碼： !#$%#資助項目： 湖南省教育廳資助 （#&(%） 。【摘要】筆者在分析建筑物火災發生并引起人員傷亡的基礎之上， 通過系統安全工程的事故樹分析方法， 綜合考慮事故發生的全面過程， 建立了建筑物火災引起人員傷亡的事故樹圖， 從最小割集、 最小徑集、 結構重要度三方面， 闡述了導致建筑物火災引起人員傷亡的主要原因， 從各因素的主次性方面著重對事故底部事件進行排序分級以及比較分析， 找出了事故預防的關鍵途徑。實例分析表明， 事故樹分析方法能對導致建筑物火災引起人員傷害事故的各種因素及
2、邏輯關系做出全面的闡述， 并為建筑物火災的預防以及最大限度地減少人員傷亡， 提供了切實可信的參考依據。【關鍵詞】建筑物火災； 事故樹分析； 最小割集； 事故樹圖!#$%&$() (* +&,# -./ !)$1 $) 2&1,� (* 3,$#4$)5 +$./)* +,-./0， 12340525)+67 &/89-:0;,89（6%7(# (* 8)/.50 9 6&*/0 8)5$)/.$)5，:,)&) ;)$,$#4$)5 *$./ &)4 %&1,� ./1,#/4，7/ *&,# ./ &)$1 %7&. (* %&1,� ./1,#/4$) ,$#4
3、$)5 *$./ $1 /1&#$17/4 ,1$)5 7/ *&,# ./ &)$1 (* 101/? 1&*/0 /)5$)/.$)5 %()1$4/.$)5 7/ &#.(,)4 %(,.1/ (* 7/ (%,./)%/ (* 7/ *$./A -7/ ?&B(. %&,1&$() (* 7/ %&1,� $) ,$#4$)5 *$./ $1 4/1%.$/4 0 ?$)$?,? %, 1/， ?$)$?,? %&#$/. &11/?#&5/1 &)4 7/ $?(.&)%/ (* 1.,%,./A -7/ C/0 .(,/ (* &%$4/) ./0 &11&0$)5 &
4、)4 %(?&.$)5 7/ 1/D,/)%/ (*&%(.1 E$7 7/ /?7&1$1 () &1/?/) /,$#4$)5 *$./ #(5$%�， &)4 .(#/ ./*/.&#/ %.$/.$& *(. ./,$#4$)5 *$./&)4 ./4,%$() (* %&1,� ( & ?$)$?,?AF2. G/5B：3,$#4$)5 *$./+&,# ./ &)$1G$)$?,? %, 1/27&. (* *&,# ./H引言隨著經濟建設的迅猛發展， 城市規模的不斷擴大， 現代社會中的建筑物結構越來越復雜， 功能亦日趨繁多， 為了滿足不同的要求而進行的結構設計和室
5、內裝潢， 更加加重了建筑物火災的危險性。一旦發生火災， 可能會迅速蔓延， 造成人員傷亡和重大的經濟損失。因此， 認真研究火災發生機理， 最大限度地減小傷亡事故， 是每位消防工作者和安全工作者面臨的課題。然而， 人們在對傷亡事故的研究中， 往往只注重某些單一的環節， 對事故的分析僅僅限于查清事故原因， 從而采取相應措施， 預防事故再次發生， 這種傳統的事后找原因的方法， 只能發現表層顯形的原因， 不能顯現事故的全部過程， 也很難有效預防事故悲劇的重演H， I。因此， 要以系統、 綜合的觀點， 需要運用系統安全工程的方法對各類事故進行系統安全的分析， 著眼于事故的整個過程， 才能找出事故的本質原因
6、。事故樹分析方法是安全系統工程中進行系統安全分析的核心， 是安全評價的基礎。它應用數理邏輯方法， 從一個可能的事故開始， 一層一層逐步尋找引起事故發生的觸發事件、 直接原因和間接原因， 并分析種種事故原因之間的相互邏輯關系， 是一種演繹分析方法J。在建筑物火災事故重大危險源評價過程中， 事故樹法發揮了重要作用， 它不僅能對導致建筑物火災引起人員傷害事故的各種因素及邏輯關系第 H K 卷 第 K 期I L L K 年 K 月中國安全科學學報27$)&6&*/06%$/)%/M(,.)&#N(# A HK O( A K! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
7、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !G&0 I L L K做出全面闡述， 而且還可以利用該方法， 根據事故的發生、 發展過程， 找出行之有效的預防措施， 防止該類事故的發生， 為安全評價提供科學、 可信的參考依據。!事故樹分析原理!#事故樹分析方法所謂事故樹， 就是從結果到原因描繪事故發生的有向邏輯樹。該事故樹遵循邏輯分析原則 （即從結果分析原因的原則） ， 相關事件 （節點） 之間用邏輯門連接。利用事故樹對事故進行預測的方法稱為事故樹分析， 被用于分析的事故樹也叫
8、事故樹圖。!事故樹分析中涉及的公式（!）基本事件結構重要度：!（!）!#$ !%$式中， 事故樹包含的最小割集數目；# 包含第 ! 個基本事件的最小割集數目；%$ 包含第 ! 個基本事件的第 $ 個最小割集中基本事件的數目。（#）基本事件概率重要度：!& （!）& （）!式中， & （） 為事故樹的概率函數；! 第 ! 個基本事件的發生概率。（$）頂上事件發生概率：若事件 (!（! ! % )） 是一個二值變量， 其取值為(! （事件 (!發生）& （事件 (!不發生）則事件樹的結構函數可以定義為（(）! （頂上事件發生）&（頂上事件不發生）式中， * （(!， (#， ， ()） 是基本事件
9、函數。將那些使（(） ! 的所有狀態全部組合的函數之和稱之為頂上事件發生的概率， 用公式表示：#!（(）)! !(!（! !）! (!式中，)! ! 頂上事件發生的概率；+ ) 個基本事件的概率積；! 第 ! 個基本事件發生的概率。$事故樹分析方法的應用實例$#事故樹的確立從建筑物火災事故機理來看， 火災發生與逃生失敗是建筑物火災引起人員傷亡的主要影響因素， 而逃生失敗與火災發生又是由多個因素綜合影響制約的結果。根據前面的基本原理， 可以作出建筑物火災引起人員傷亡事故樹圖， 如下圖所示( % )， 并對其進行定性與定量分析。建筑物火災引起人員傷亡事故樹$*# # # # # # # # # #
10、 # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # #第五期伍愛友等： 事故樹分析方法在建筑物火災人員傷亡中的應用由事故樹可知， 造成促使該事件發生的初始原因有! 個， 分別用 #$， #!， #， ， #!來表示， 這些原因即為事故隱患。在眾多情況下， 并不是每個初始原因都同時發生。只有當某些初始條件發生時， 就可以使頂上事件發生， 這些集合稱為割集， 即導致頂上事件發生的集合。如果割集內所包含的初始原因對頂上事件的發生充分必要， 或者說引
11、起頂上事件發生的最起碼的基本事件的集合， 則稱為最小割集。應用布爾代數簡化， 就可以得出最小割集。根據布爾代數簡化，得到共有%& 組割集， 整理結果列于下表中。不難看出， 這%& 組都是最小割集。同樣， 也可求出該事故樹的 % 個最小徑集， 也列于下表。建筑物火災性與定量分析計算結果表最小割集!， (， )， $!)*， !$， +， $!*!*， !$， )， $! ， !$， )， $!+ %， !$， +， $!* %， !$， )， $!* ， !， )， $!, &， !$， +， $!* &， !$， )， $!% ， (， +， $!( *， !$， ,， $!*% *， !，
12、)， $!& ， (， ,， $!$ %， !$， ,， $!*& %， !， )， $!) !， !$， )， $! &， !$， ,， $!*) &， !， )， $!+ ， !$， +， $! !， !， +， $!*+ *， (， +， $!, ， !$， ,， $!* !， !， ,， $!*, %， (， +， $!( !， !， )， $!% *， !， +， $!*( &， (， +， $!$ ， !， +， $!& %， !， +， $!%$ *， (， ,， $! ， !， ,， $!) &， !， +， $!%! %， (， ,， $! !， (， +， $!+ *， !
13、， ,， $!% &， (， ,， $!* !， (， ,， $!, %， !， ,， $!%* *， (， )， $!% !， !$， +， $!( &， !， ,， $!% %， (， )， $!& !， !$， ,， $!*$ !， (， )， $!%& &， (， )， $最小徑集#! $ ； # )， +， , ； #* (， !$， ! ； #% !， ， *， %， &基本事件結構重要度!（$）-!（)）!（+）!（,）!（(）!（!$）-!（!）!（）!（*）!（%）!（&）頂上事件發生概率$ $%!#實例結果分析（!）由事故樹可知， 或門個數多而與門個數少。根據或門定義， 只
14、要有任意一個基本事件發生就有輸出， 而與門表示只有全部基本事件發生時才有輸出。所以， 從與門和或門的數量比例來看， 可知該系統的危險性是比較大的。（）任一割集就是造成系統分流短路的分支集合。事故樹中有幾個最小割集， 頂上事件發生就有幾種可能； 最小割集越多， 系統就越危險， 最小割集反映了系統的危險性。最小割集中基本事件數越多， 事故就越難發生； 反之， 基本事件數越少， 事故發生就較容易+。從分析計算可以看出， 由于該實例的最小割集有 %& 組， 表明導致事故發生共有 %& 種途徑。可以看出， 大多數基本事件只是省略事件， 如消防不力、動用明火、 熱量積蓄這些事件又包括許多基本事件， 所以實
15、際上造成該事件的可能性很大， 事故樹分析中， 最小割集有如下兩種用途：第一， 在進行建筑物火災人員傷亡事故分析時， 人們可以從 !開始， 依據 !提示的， (， )， $ 四個基本事件逐一檢查、 核實和分析， 就可以確定事故是不是由 !所造成的， 這樣就可以檢查出基本原因。第二， 可以利用最小割集來制定預防事故發生的措施。由最小割集定義可知， 當每一割集中的全部基本事件同時發生時， 則頂上事件就發生。因此， 人們若對第 !&個割集中的基本事件發生條件破壞一個， 則該割集失去了造成事故的危險。（*）從最小徑集來看， 它是使頂上事件不發生的各基本事件不發生的基本組合。在同一事故樹中， 不包含其他徑
16、集的徑集稱為最小徑集， 如果徑集中任意去掉一個基本事件后就不再是徑集， 那么該徑集就是最小徑集， 所以， 最小徑集是保證頂事件不發生的充分必要條件,。在事故樹中， 如果最小割集比較多而最小徑集比較少， 則用最小徑集來分析更方便。如 “建筑物火災引起人員傷亡” 事故樹中， 其中最小割集%& 個， 最小徑集 % 個， 因而用最小徑集來分析則比較方便。#!$ 表明 $不發生， 頂上事件就不發生， 在分析 #!不發生時， 其他不管。也就是說， 若在火災發生前期將人有效地疏散出去， 即人已不在現場， 即使火災發生， 也可以避免人員傷亡。（%）結構重要度分析， 是從事故樹結構上分析各基本事件的重要程度。即
17、在不考慮各基本事件的發生概率的情況下， 分析各基本事件對頂上事件發生所產生的影響程度。基本事件結構重要度越大， 它對頂上事件的影響就越大， 反之亦然。從上表結構重要度一欄中， 可以看到不同的基本事件%(中國安全科學學報./01232456738051859:;12=第!&卷$&! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !年在系統中結構重要度是不同的。如 !基本事件的結構重要度最大， 說明在事故樹
18、結構上對頂上事件的發生起重要作用， 結構重要度也是制定預防措施的一個依據。（）制定預防措施的判定原則。通過對上圖事故樹的定性分析可知， 建筑物火災引起人員傷亡最小割集最多 # 個，最小徑集 # 個， 即導致建筑物火災引起人員傷亡的可能性有# 種， 可見建筑物火災造成人員傷亡是很容易發生的。但只要能采取 # 個徑集中的任何一個， 事故就可以避免。（$）從最小割集考慮， 在基本事件發生概率未知的情況下， 制定有效的預防措施和參考概率重要度的大小， 同時可參考結構重要度， 但以概率重要度為主。在事故樹分析中，如果基本事件發生的概率已知， 則分析過程應在定性分析的基礎上升到定性分析。!結論通過以上分析
19、， 可以看到事故樹分析具有以下功能及特點：（%）最小割集既表示了系統的危險性， 也表示了頂事件發生的原因組合， 它為降低系統的危險性提供了控制方向和預防措施， 也可以利用其判定事故樹中基本事件的結構重要度和方便地計算頂事件發生的概率； 最小徑集在事故樹分析中表示了系統的安全性， 是選取確保系統安全的最佳方案，同時利用最小徑集同樣可以判定事故樹中基本事件的結構重要度和計算頂事件發生的概率。（&）事故樹分析方法應用于建筑物火災引起人員傷亡事故的分析中， 既能對導致建筑物火災引起人員傷害事故的各種因素及邏輯關系做出全面的闡述， 又可以對事故的發生進行全面系統的分析， 為避免建筑物火災引起人員傷亡提供
20、切實可行的參考依據， 與此同時， 通過事故樹分析和編制， 使人們能全面了解事故樹的要點， 不僅可以開闊安全管理人員的思路， 也是安全教育的最好手段。（）利用上面分析， 不僅可以對建筑物火災事故， 而且可以對交通、 礦井等其他災害事故進行分析， 從而制定具體的預防措施， 供現場參考使用。（收稿： &!# 年 %! 月； 作者地址： 湖南省湘潭市； 湖南科技大學能源與安全工程學院； 郵編： #%&!%）參 考 文 獻%伍愛友， 肖國清， 蔡康旭(建筑物火災危險性的模糊評價 ) (火災科學， &!#， % （&） ： * + %!&伍愛友， 肖國清， 蔡康旭(基于模糊識別的建筑物火災危險性評價方法
21、) (中國安全科學學報， &!#， %# （） ： ,& + ,張甫仁， 景國勛(礦山重大危險源評價及瓦斯事故傷害模型建立的若干研究 ) (工業安全與環保， &!&， &- （%） ： #& + #肖國清， 伍愛友(建筑物火災疏散中人行為失誤的分析與預測研究 ) (湘潭礦業學院學報， &!， %- （#） ： & + &-肖國清， 陳寶智(建筑物火災中人行為的可靠性模型 ) (東北大學學報 （自然科學版） ， &!&，（） ： #% + #,$李志憲， 楊漫紅， 周心權(建筑物火災風險評價技術初探 ) (中國安全科學學報， &!&， %& （&） ： ! + #,張景林， 崔國璋(安全系統工程 . (北京： 煤炭工業出版社， &!&-景國勛， 賈智偉， 段振偉等(最小割集在系統安全分析方法中的應用 ) (中國安全科學學報， &!#， %# （） ： * + %!&*! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第五期伍愛友等： 事故樹分析方法在建筑物火災人員傷亡中的應用
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