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1、安全生产单元风险分析与控制,西南交通大学安全技术中心 柴 俭 13908052559,1.1 案例,生产单元风险,2010年6月29日16时45分，深圳东部华侨城“太空迷航”娱乐项目发生安全事故，造成6人死亡，10人受伤，其中重伤5人。初步查明设施发生事故的基本过程：12个座舱在运行中，第5号座舱因支撑系统失稳与活动站台发生碰撞坠地，随后的4号、3号、2号座舱相继与坠地的5号座舱碰撞并失稳。接着3个失稳的座舱又与活动站台发生碰撞造成不同程度损坏，由此导致部分座舱内游客伤亡。,事故的孕育过程,产权单位：东部华侨城设计单位：总装设计院制造单位：九华游乐设备制造有限公司检测单位：国家质检总局的特种设
2、备检测研究院大事记：2009年4月20日，特种院发验收合格证书；2009年5月1日，东部华侨城对外营业；2010年3月，特种院最近一期定期年度检验；2010年6月21日，盐田监管分局进行安全检查；2010年6月29日，发生事故。,太空失超重加速度“1.5g-2.0g”一般民航起飞1.5g左右2.0g可造成人的休克。在这种状态太空舱受到到巨大的动载荷的作用。香港的梁声工程师，在2009年9月25日来太空城想体验太空状态，但是在他登机前看了设备状况后，退票了。为什么呢？他认为该设备处于极其不安全状态。并用英文向管理处写了说明和建议。,主要有两大设计缺陷点：1顶部由一个不宜拆除的U型锁扣紧路轨及飞行
3、舱，U型锁只有3cm,体积很小，与庞大的太空舱体极不相称。不足以承担12个太空舱的作用，在高速状态下有一颗螺丝甩掉就可能造成太空舱脱落；2太空舱没有自动停车系统，一旦一个舱脱落就会撞向其它舱。,1商业运行前，按国际惯例应由第三方机构对游戏进行测试，得出相关参数后才进行商业运行。2在我国安全危险性较大的设备、场所等“我们往往陷入只遵守和满足了政府最低安全规范即可的错误认识。3迪士尼之所以几十年没有人员伤亡事故，除了高额赔偿也是重要的约束手段外。最重要的是他们进行最小风险设计与管理。4一般性赔偿与惩罚性赔偿，将在我国开始实施。,1.2 引申观点,在安全系统中有一般安全系统，有危险性大的系统。在危险
4、性大系统中又有安全苛求系统。在安全苛求系统中有很多危险控制因素，有的因素都是生命攸关的因素。有的因素是非生命攸关的因素。因此，在选择安全性措施时有严格的优先次序和技术限定。,1.3 风险控制的一般原则,控制风险及危险因素的措施原则,1 最小风险设计:首先在设计上消除危险源，采用“故障-安全”技术，并证实危险因素发生的可能性低于可承受的水平。2 设计上未实现最小风险设计：则采取永久性的、自动的或其他安全防护装置，并应证实装置的有效性。装置的定期检查对检查环节的缺陷，做出反应,3采用安全报警装置：设计和安全装置不能消除的已判定可能危险因素。采用报警装置对检测出的危险状况向有关人员发出有效的报警信号
5、。4设计不能消除危险因素，安全防护与报警装置也不能满足安全性要求，只能依靠人来弥补不足部分，应制定专门的运用、维护、规程和进行培训。通过人力辨别和控制。,20世纪30年代，化工生产过程中的火灾、爆炸及毒气泄漏等重大事故不断发生，风险技术在美国得到重视。美国三里岛核电厂、前苏联切尔诺贝利核电站的爆炸事故的发生，欧美核电厂工程广泛应用风险技术。目前风险技术在各国的军事、航天航空等领域被广泛应用。,风险客观存在，风险技术由来已久,1.4 风险技术现状,我国安全风险技术缺失，生产事故频发,公路桥梁建设,铁路运行安全技术,化学爆炸、燃烧、泄漏事故层出不穷,爆炸,透水,地下矿山与地下工程，瓦斯、透水、塌方
6、、中毒等事故遍地开花。,时代,率故事,管理制度化科学化阶段,文化管理国际化发展阶段,从经验管理 到制度约束 会战和计划时期,以人为本科学发展,管理与国际 接轨阶段HSE管理体系改革开放时期,中国企业安全管理历程及趋势,建 言,思考题：1、在考虑某活动、某产品时带来好处的同时，什么样的风险是可以接受的？2、学会风险分析方法的基本步骤，即风险的系统识别、风险评估和可能的补救措施的确定。3、基于“风险”概念的企业安全HSE管理（安全、健康、环境）将是企业安全发展方向；,一、铁路货运、危险货物与安全 铁路货物运输就是把装载了货物的车辆，按一定的规则从始发地到目的地完成的位移；铁路线路是车辆位移的基础设
7、施、机车是位移的牵引力、而信号是体现了位移的规则、它们搭建了铁路运输的必须的硬件平台，而办理作业的基地就是车站、而由企业或者其他单位管理的与国家铁路或者其他铁路线路接轨的岔线称专用线。,2、引言（危险化学因素存在）,危险货物是铁路运输中凡具有爆炸、易燃、毒害、感染、腐蚀、放射伤亡和财产损毁而需特别防护的货物。危险必然存在，运行的车辆+危险货物+环境条件+储输设备+人的作业行为等存在危险因素。,2、引言（危险化学因素存在）,二、铁路曲线、超载、车辆构造与脱轨（1）线路方面的风险因素：线路必须保持状态完好，轨面平顺，曲线各部分的标高、曲率、轨距（含加宽值）以及外轨超高等均应符合规程要求；重车通过曲
8、线，线路状态不好或存在缺陷，会改变重车的正常运行工况，诱发潜在脱轨因素；线路不得有下沉，三角坑，轨距宽窄不一，扣件松动、短缺以及钢轨严重磨损等病害存在；由于曲线结构原因，其轨面仍然是扭曲的，重车进入后车体倾斜，扭曲前行。车体倾斜后除引起水平分力外，其重力线还将偏移，从而造成一侧车轮轮重增大，另一侧车轮轮重下降，出轮重减载量。,2、引言（脱轨因素存在）,（2）车辆结构方面的原因：车辆本身的性能以及相关技术参数是影响重车能否顺利通过曲线的重要因素。其中车辆的销距、固定轴距、左右车轮滚动基圆间距、左右旁承的间距、对角线旁承游间的大小等，属于技术结构方面的因素；车辆转向架弹簧的刚度、车体的扭曲刚度等，
9、属于技术性能方面的因素。在我国，一些销距、固定轴距较大，大底架扭曲刚度较大的长大货物车（D型车）和部分销距较大，车体扭曲刚度较大的棚车，在空载条件下和装载量较小的情况下，也都出现过脱轨事故。车辆本身的性能和状态，也是一项重要影响因素，其中又以转向架弹簧的刚度、固定轴距和车体扭曲刚度的影响最大。,2、引言（脱轨因素存在）,（3）货物装载方面的原因：重车是货物与车辆的总合，所装货物重心投影若落在车地板纵横中心线交点上，重车重心就位于车辆对称中心，在此情况下两转向架的承重相等，转向架每侧的轮重也会相等；反之，货物装载重心偏移，重车重心也将偏移。纵向偏移（a）将使一端转向架承重大，另一端承重小；横向偏
10、移（b）将使一侧的轮重增大，而另一侧轮重减小，即从装车开始就出现了轮重减载量，其中承重量较小端转向架两侧轮重变化就成了脱轨因素的关键。,2、引言（脱轨因素存在）,（4）重车运行速度方面的原因：为保证重车能在曲线上按一个规定速度运行，克服由于离心力产生的影响，出现了抬外轨的措施。外轨抬高使车体倾斜，出现了平衡离心力的水平分力，借以确保重车顺利通过曲线。专用线由于曲线半径小，车辆运行速度过高离心力就会加大，超过其水平分力时会引起车辆倾覆，反之运行速度过低离心力又会太小，平衡不了水平分力时又会导致脱轨。两者都是不应有的选项。对于小半径曲线，在外轨超高一定的情况下，寻求一个合理的重车过线速度，使其产生
11、的离心力，既能平衡因车体倾斜带来的水平分力，又能使重车顺利通过曲线，看来是十分必要的。,（5）人为管理或操作失误 道岔动作操作失误；卷扬机调车操作失误；脱轨器使用不当；铁鞋使用使用错误；轨道障碍；道口管理等。,2、引言（脱轨因素存在）,车辆轮轨关系图,车轮,轨道,1、轮轨的几何关系；2、轮轨的力学关系,铁路行车事故调查代码铁路交通事故调查事故处理规则特别重大事故1050调车冲突；1060调车脱轨；1080列车火灾与爆炸。重大事故2050调车冲突；2060调车脱轨；2080列车火灾与爆炸。大事故3050调车冲突；3060调车脱轨；3080列车火灾与爆炸。,（1）隐患 设风险因素为X，风险因素的安
12、全许用值为X,X为风险因素的偏差。则有：X=X-X 0 不合格 X=X-X 0 合格 X=X-X 0 安全冗余 当X=X-X0 隐 患隐患具有隐蔽性、潜伏性、普遍性、危害性。,3、概念（隐患）,（2）危险 设危险状态为W，则有：W=f(X,L），是一个多因素的状态函数，是危险因素偏差导致的结果。危险是（风险、危险、隐患因素）危险因素变化X变化（人、物、环境、管、信息偏差）导致后果L变化过程的状态。该状态是客观存在的，具有潜在性、隐蔽性。危险程度是可转化的。,3、概念（危险）,（3）风险 设风险为R，危险事件发生的概率为P，后果损失程度为L,则有：R=f（P、L）pili风险的性质：1、具有概率
13、和后果的双重性；2、风险是客观存在的；3、风险是可以科学量测的；4、风险可以分析预测、评价和控制,3、概念（风险）,（4）安全 设安全状态为D，其是可接受的危险状态w的范围。即：Dw。我们认为D决定于安全条件，安全条件决定于条件因素，即，D=f（Xi）。设安全条件为X，安全条件许用值为X,X为安全条件的偏差。则有：X=X-X 0 安全 X=X-X 0 比较安全 X=X-X 0 非常安全,3、概念（隐患、危险、风险、安全与安全评价）,（5）安全风险评价 安全风险评价就是对安全状态D或危险状态W的评定。a、设安全条件为X，安全条件许用值为X,X为安全条件的偏差。则有：X=X-X 0 不安全X=X-
14、X0 非常不安全（隐 患）X=X-X 0 安全 X=X-X 0 比较安全X=X-X 0 非常安全,3、概念（安全评价）,（6）安全风险事件的后果设：L为后果 L0 没有后果 L L 可接受的后果 L L 不可接受的后果 事故后果模拟计算，铁路火灾模型、爆炸模型、脱轨模型、调车冲动模型、道口事故模型等。,3、概念（后果）,3、概念（风险与危险、隐患的关系）,隐患,暴露在人类生产作业活动中,危险,风险,控制失败,事故,可能产生潜在损失的征兆,X=X-X0,事故发生的不确定性（P）,隐患,危险,隐患,危险,隐患,危险,其中:R-风险；P-发生的概率；L-后果(损失程度)。,（1）单元风险的数学概念表
15、达式,4、风险数学表达,Ri-某个危险因素或单元给系统带来的风险；Hi-某个危险因素或危险源是否存在；Pi-危险因素发生的概率；Li-危害的严重后果程度。,（2）引进风险因素辨识的表达式：,（3）能判断有无风险的数阵表达式,（4）具有准确描述的数阵表达式,风险=S(后果严重性)x F(发生的频次),S,安全生产群体个人单元风险计算,2.2 单元风险计算,1、计算条件的设定,个体风险=损失量事件概率,特别说明：1、个体风险是指观察人群的平均个体风险；2、t是说明所研究的风险在人生活中的某个特定的时间，比如工作时暴露于危险环境区域的时间。,个体风险,班组风险,n=1时的一个人次事故经济损失平均统计
16、表,（1）风险分析的数学矩阵计算式,2、安全生产风险量化分析,（2）后果的量化计算,（3）后果发生概率的计算,=0.050.91+0.300.052+200.022+800.011+600.0037=1.6031,轻伤事故,局部失能,严重失能,全部失能,死亡,后果概率分布曲线,说明：根据大量事故调查，其规律服从泊松分布或正态分布,（4）风险的分布与构成,风 险 的 定 义,国际标准化组织的定义（ISO13702,1999)：风险是某一有害事故发生的可能性与事故后果的组合。一般把安全生产的风险定义为：安全生产不期望事件的发生或存在概率与可能发生事故后果的组合。给出了定性与定量的概念,3、可接受的
17、安全风险 世界上没有绝对的安全,安全是“没有超过允许限度的风险”。安全风险无处不在,只是一般情况下安全风险性很小,人们可以接受它。怎样使我们安全生产中的危险因素导致的安全风险控制到可接受的限度安全技术、安全管理、安全评价、安全测试、安全监察等与安全有关的业务。,个人风险可接受的原则,个人风险程度与对策,Risk Example:Criteria 风险标准,风险等级概率等级划分及其描述,国际安全生产工作三大支柱,立法：1970年全美通过职业安全与卫生法快速改 变安全形势。检查（监管）：1970年后德国加强监管机制，工伤 率呈直线下降。工伤保险：1884年德国颁布工伤保险法，形成监 督，预防市场化
18、。,二、单元危险因素与后果分析,1、危险因素与后果的表示方法,风险因素,风险事件,风险损失,实际结果与预期结果之间的差值,风险,设：危险因素为X，则有：,设：可能的危险事件为Y，则有：,企业伤亡事故分类（GB6441-1986）,设:风险后果损失为L,则有：,后果计算模拟,（1）泄漏：易燃、易爆、有毒、放射性物质泄漏后果模拟计算模型，气体泄漏、液体泄漏、两相泄漏、放射性模型；（2）火灾：森林火、草原火、建筑火、油品火灾、气体火灾、粉尘火灾等后果计算模型，喷射火、池火、火球、闪火等模型；（3）爆炸：TNT当量模型；（4）坍塌模型；,根据企业职工伤亡事故分类（GB6441-86）,发生安全生产事故
19、的后果,等级,损失,风险事态损失等级划分及其描述,A 安全风险因素矩阵,B 安全因素判别标准矩阵,C 危险因素判别矩阵,D 危险因素判别结果矩阵,A 后果计算矩阵,B可接受的后果矩阵,C安全风险控制的目标,风险管理 由四个过程组成,用概率和后果类型表示风险等级的风险矩阵,一般表示的分险矩阵,推荐使用的风险矩阵图,三、事故发生的结构与概率,建立 X、Y、L的关系，即确定：Y=f（X）、L=f（Y）的关系怎麽建立定量的安全风险分析模型 涉及事故分析模型、结构重要度、事件与事故的概率、后果计算。,300:29:1安全法则,违章：,轻伤：,严重伤害或死亡,1、安全风险分析理论,（1）串联系统安全风险模
20、型（安全风险最大的极限模型）,2、安全风险系统的极限模型,安全风险串联系统模型图,当X中某事件因素Xi=1时，Y1，表明安全风险事件必然发生,Y=X1+X2+X3+X4+X5 Y(X)=f(xi)=X1+X2+X3+X4+X5Y(x)串联系统的安全风险结构函数 通过安全风险结构函数可知道：A、系统安全风险是由哪些危险事件因素构成的；B、各个危险事件因素触发率的大小是不同的；,设各安全风险事件的发生的事故概率g（x）比较小，且个安全风险事件为各自独立，则串联系统安全风险概率g（y）近似按下式计算：,例：,X1 x2 x3 x100,100发电雷管串联起爆安全风险概率计算,设：瞬发电雷管不合格率1
21、即 g（xi）0.01g（y）1000.011,系统安全风险概率为“1”表明，安全风险事件必然发生。,安全风险并联系统模型图,（2）并联系统安全风险模型（安全风险最小的极限模型）,当X中只要某事件一个因素Xi=0时，Y0，表明安全风险事件必然不发生；或者说，只有所有的X因素均发生（X1)时，Y1，表明事故发生。,只有：,才会有 Y=1,Y=X1X2X3X4X5Y(X)=f(xi)=X1X2X3X4X5,Y(x)串联系统的安全风险结构函数,设各安全风险事件的发生的事故概率g（x）比较小，且个安全风险事件为各自独立，则并联系统安全风险概率g（y）近似按下式计算：,例：,X1 x2 x3 x10,1
22、0发电雷管并联起爆安全风险概率计算,设：瞬发电雷管不合格率1即 g（xi）0.01g（y）1.01020,系统安全风险概率为“1020”表明，安全风险事件几乎不发生。,3、安全风险结构函数,“取大”“取小”的意义：min表示串联系统事故的时间等于最先发生事故因素的时间；max表示并联系统事故的时间等于最后发生事故因素的时间。,小概率的事件为什么会发生？,HSE风险管理(原理-多普勒现象),基于三类危险源划分的事故防御失效机理,基于三类危险源的事故防御失效机理,五、基本事件的发生概率,1、物的故障概率可以由故障率求出。从一些产品手册、样本中可以查得产品的故障率。在不考虑物的元素的故障后修理和更换
23、的场合，可以通过计算与基本事件对应的故障率来获得基本事件发生概率。根据公式：,于是，故障率为i的基本事件i的发生概率qi为：,有时为简单起见，忽略时间因素，计算单位时间内顶上事件发生的概率。则基本事件物的元素故障概率的时间平均值也可表示成：,的获取和修正,计算修正公式：C1 C2 C3C4 0公式中：0试验条件下获得的基本故障率；C1环境因素，例如最佳的维护条件和正常环境下，取0.2；安装在移动设备上经受振动和冲击取4；在火箭等恶劣条件取10；C2适应性系数，考虑附加应力和特殊运转条件的影响；,C3质量系数，晶体管的质量系数0.210之间变化；C4其它影响系数。建立本系统的定量危险性评价数据库
24、，提供各类设备、部件的故障率、可靠性数据是非常关键环节。,工艺安全信息,技术,工艺危害分析,操作规程,技术变更,设备,设备变更,机械完整性,预开车安全审核,设备质量保证,43,人员,培训与效果,承包商管理,事故调查,人员变更管理,应急事故计划与响应,审计,2、人的失误定量模型（井口模型）设：作业人员的可靠度R0，则有：R0R1 R2 R3 R1接受信息可靠度；R2判断可靠度；R3执行操作可靠度。,设：实际的操作的可靠度R，则有：R=1k1k2k3k4k5(1 R0)设：人失误概率为E,则有：Ek1k2k3k4k5(1 R0)k1作业时间系数；k2操作频率系数；k3危险程度系数；k4生理、心理条
25、件系数；k5环境条件系数。,3、事故频率 A=f（a、N、T）式中：A发生事故的次数；N工作人数；T经历的时间间隔；a生产作业条件当人数和时间一定时，则事故发生的次数仅取决于生产作业条件。则事故频率a为：,九、风险的状态,A:重要又迫切的风险：如燃气罐发生泄漏而导致火 灾爆炸危险；检查发现安全阀失灵。B:重要不迫切的风险：如安全阀生产企业在抽检中发现某批安全阀不能达到预期的泻压的效果；城市输气管道腐蚀等。C:急迫不重要的的风险：如作业场所无标志，标志不清或不规范等。D：既不重要又不迫切的风险：如作业场所光照不足，通风欠佳等。,风险的应对：1、风险属于可控状态，看属于ABCD的哪个类型，采用不同的措施降低、消除和控制风险；2、处于不可控风险状态，做的是假定事故发生的情况下，预测事故发生的时间、地点，指定应急预案；3、风险是一个动态过程，加强风险的预测、监测和评价。,风险交流,风险定义,定义问题，明确分析范围 定义风险的量测方法 确定总体风险目标,风险识别,确定可能的风险事态初步确定需要深入分析的风险事态,风险估计,风险评价,风险控制,估计风险事态的概率估计风险事态造成后果利用确定的风险量测的方法计算风险,研究业主风险接受的水平评价项目总体风险水平对各种风险给出具体的风险对策,对自留风险进行检测和控制,事故风险的根源：“人的行为和制度安排出了毛病”。,欢迎安全技术交流,谢谢,
