安全人机工程第6章Word格式.docx
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4300.8
668529
运输事故
1326
1414.9
322102
运输事故所占比例
47.65%
32.9%
48.18
综上所述，在井下运输人-机-环境系统中，机械设备故障是导致运输事故的一个重要因素。
因此，分析机械设备故障原因，并采取相应的控制措施，可以有效地减少事故的发生，提高运输系统的安全性，进而提高全矿的安全性。
6.2井下运输机械设备故障模式
故障模式就是故障出现的状态，也就是故障的表现形式。
一般可从五个方面来考虑：
（1）运行过程中的故障；
（2）过早地启动；
（3）规定时间不能启动；
（4）规定时间不能停车；
（5）运行能力降级、超量或受阻。
根据对井下运输事故资料的统计分析，可以归纳出每个子系统的机械设备故障模式。
6.2.1胶带输送机运输故障模式
胶带输送机运输的故障模式如图6-1所示。
6.2.2轨道运输故障模式
轨道运输的故障模式如图6-2所示。
6.2.3工作面刮板运输故障模式
工作面刮板输送机运输的故障模式如图6-3所示。
6.3井下运输事故的事件树分析
6.3.1概述
事件树是于1965年前后发展起来的“决策树”，它是一种将系统内各元素按其状态（如成功或失败）进行分支，最后直至系统状态输出为止的水平放置树状图。
它建立在概率论和运筹学的基础之上。
1972年以前，事件树分析法主要用于管理工作中进行决策，1972年以后，开始应用于安全方面的事故分析。
在事故发展的过程中出现的事件有两种可能的发展途径，其发生的形《虽然具有很大的随机性，但最终以事故发生或不发生为结果。
因此，若能掌握可能导致事故发生的事件链的时序和发展结果，对事故的分析、预测及预防均具有较大的意义。
事件树分析法（EventTreeAnalysis，简称ETA）是一种时序逻辑的事故分析方法，它是按照事故的发展顺序，分成阶段，一步一步地进行分析，每一步都从成功和失败两种可能后果考虑，直到最终结果为止，所分析的情况用水平树枝状图表示，故叫事件树。
事件树分析法是安全系统工程中重要的分析方法之一，它既可以定性地了解整个事故的动态变化过程，又可以定量地计算出各阶段的概率，最终了解事故的各种状态的发生概率。
ETA着眼于事故的起因事件或诱因事件进入系统时，与此相关联发生的机械设备各部分、作业施工各阶段中的安全机能的不良状态会对后续的一系列机能维持的成败造成怎样的影响，确定应采取的程序，根据这一程序把系统分成在保持安全机能方面的成功与失败，展开成树枝状，在失败的各分支上假定发生的故障、事故的种类，分别确定它们的发生概率，由此求得最终的事故种类和发生概率。
在安全管理上用ETA对重大问题进行决策时，更是其它方法所不能代替的。
1974年美国耗资300万美元对核电站进行风险评价项目中，事件树分析法起了重要的作用。
现在许多国家形成了标准化的分析方法。
6.3.2ETA分析的理论依据及程序
6.3.2.1事件树分析的理论依据
事件树分析的理论基础是系统工程决策论。
决策论中的一种决策方法是用决策树进行决策的，而事件树分析则是从决策树引伸而来的分析方法，即决策树用在安全分析时便称之为事件树。
事件树分析最初用于可靠性分析，它是用元件的可靠性表示系统可靠性的系统分析方法之一。
系统中每个元件都存在具有与不具有某种规定功能的两种可能。
元件正常，说明其具有某种规定功能；
元件失效（故障）说明其丧失某种规定功能。
把元件正常状态记为成功，其状态值为1，把失效状态记为失败，其状态值为e。
按照系统的构成状况，顺序分析各元件成功、失败的两种可能，将成功作为上分支，将失败作为下分支，不断延续分析，直到最后一个元件，形成一个水平放置的树形图。
最后根据事件树图进行定性分析和定量计算[18]。
（1）确定系统及其构成要素，也就是明确所要分析的对象和范围，找出系统的组成要素，以便展开分析。
（2）分析各要素的因果关系及成功与失败的两种状态。
（3）从系统的起始状态和诱因事件开始，按照系统构成要素的排列顺序，从左至右逐步编制与展开事件树。
（4）根据需要，可算出各结点的成功与失败的概率值，进行定量计算，求出因失败造成事故的发生概率。
6.3.3井下运输系统机械设备故障的ETA分析
井下运输系统包括胶带运输子系统、轨道运输子系统和工作面刮板运输子系统。
对不同的子系统而言，其发生故障的途径和概率各不相同，下面分别对三个子系统建立事件树并进行定性和定量地分析。
6.3.3.1胶带运输子系统
由胶带运输子系统的主要构成部件[17]和故障原因分析，建立如图6-4所示的事件树图。
表6-2事件树图中事件符号对照表
代号
事件名称
发生概率
A1
传动装置正常
0.99659
A0
传动装置故障
0.00341
B1
拉紧装置正常
0.99336
B0
拉紧装置故障
0.00664
C1
托辊托架正常
0.98556
C0
托辊托架故障
0.01444
D1
胶带正常
0.95590
D0
胶带故障
0.04410
E1
信号装置正常
0.98667
E0
信号故障
0.01333
F1
启动
0.95000
F0
信号装置故障
0.05000
G1
有人接触胶带
0.01800
G0
0.98200
H1
安全保护装置正常
H0
无人接触胶带
I1
闪避成功
0.92700
I0
安全保护装置故障
0.07300
该事件树图输出系统所对应的输出状态见表6-3
表6-3系统输出状态及其发生概率对照表
系统输出状态
S1
未发生伤害事故
0.0000497
S6
系统故障
0.0124322
S2
发生伤害事故
0.0000039
S7
0.0430274
S3
0.0156821
S8
0.0142952
S4
系统正常
0.8584712
S9
0.0066174
S5
0.0460109
S10
0.0034100
6.3.3.1.1定性分析
由事件树图可知，若传动装置故障，则胶带运输子系统不能启动，系统发生故障，否则取决于拉紧装置是否正常；
若拉紧装置故障，则不能产生传动力矩，不能正常运输，否则取决于胶带输送机的托辊、托架是否正常；
若托辊或托架故障，则胶带不能承载，系统不能正常运输，否则取决于胶带是否正常；
若胶带发生故障，则系统不能正常运输，否则取决于信号装置是否正常；
若信号装置故障，则系统处于故障状态，不能正常运输，否则取决于胶带输送机能否启动；
若胶带输送机由于某些原因不能启动，则系统处于故障状态，否则取决于是否有人接触胶带；
若无人接触胶带，则系统可正常运输，系统处于正常状态，否则取决于安全保护装置是否正常；
若安全保护装置正常，则不会发生伤人事故，但会对系统正常运输带来影响，若安全保护装置故障，则取决于接触胶带的人能否成功闪避；
若闪避成功，则不会发生伤人事故，否则将会发生伤人事故。
由系统输出状态和上述分析可知，只有系统输出状态为S4时，系统才能正常运输，处于正常状态；
系统输出状态为S2时，将发生伤人事故；
系统输出状态为S1或S3时，虽未发生伤人事故，但会对系统正常运输带来一定的影响；
其它输出状态S5～S10。
均为故障状态，系统不能正常运输。
综上所述，要防止伤人事故的发生，最根本的措施是人不要接触胶带，其次是胶带的安全保护装置要处于正常状态。
只要从这两个方面加强管理，就可以避免发生伤人事故。
从系统正常运输的角度来看，只有保证传动装置、拉紧装置、托辊与托架、胶带正常的情况下，且能正常启动时，系统才能正常运输。
这需要加强对胶带输送机部件的检修和维护，使其处于正常工作状态，只有这样，系统才能处于正常状态。
6.3.3.1.2定量分析
由可靠度的定义知，对于一个运输系统、运输环节或各部件等在规定的条件下和预定的时间内完成其规定功能的概率称为它们的可靠度。
简言之，可靠度是部件等工作直到时刻，无故障的概率。
所以，可靠度用以时间t为随机变量的分布函数R（t）表示。
对于相继出现的许多随机“质点”来说形成了一个随机质点“流”。
由概率论得知，满足下列条件的流称为泊松流：
在某一时间间隔内出现的随机质点个数只与时间间隔的大小有关，而与时间的起点无关；
在若干个不相交的时间间隔内出现的随机质点个数是独立的（这一时间间隔内出现的随机质点个数与前一个时间间隔内出现的随机质点个数无关，也不影响下一个时间间隔内将会出现的随机质点的个数）；
在充分小的时间间隔内最多出现一个随机质点：
在有限时间区间（t，t+Δt）内只出现有穷多个随机质点[14]。
对矿井运输系统的分析可知，运输系统及其组成环节或设备工作时，接连出现的故障形成的故障流满足泊松流的条件，即故障流为泊松流。
因此，故障流的分布为泊松分布。
于是有：
（6-1）
式中：
t—时间；
—故障率；
k—在时间间隔t内的平均故障次数。
Pk（t）的意义是在时间间隔t内发生k次故障的概率。
由可靠度的定义知，在时间间隔t内一次故障也不发生的概率就是时间间隔t内的可靠度。
则（6-1）中的t=0便得到运输系统及其组成环节或设备（部件等）的可靠度函数为：
（6-2）
根据对平顶山一矿1996、1997年的统计数据，各事件的发生概率见表6-2所示。
则系统输出状态的发生概率分别为：
（见表6-3）
由系统输出状态及发生概率可知，胶带伤人事故发生的概率很小，而且只要杜绝井下工人违章接触胶带，就不会发生胶带伤人事故。
胶带正常运输的概率为0.8584，要提高系统正常运输的概率，必须：
①提高传动装置的可靠度，降低其发生故障的概率；
②提高拉紧装置正常的概率，降低其发生故障的概率；
③提高托辊、托架的可靠性，尤其是托辊数量大，而且又易于发生不转动的故障，使滚动摩擦变为滑动摩擦，增加了摩擦阻力，容易造成胶带的损坏，影响系统正常运输：
④提高胶带的可靠性，逐步采用性能较好的胶带，增加单机长度，减少井下胶带输送机的数量，减少转载次数和管理人员，以有效提高系统的可靠性，同时应注意加强对胶带的检修
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