1、模板九、起重作业故障树模型分析19.1 起重作业故障树分析该工程起重设备存在于车间、仓库等主要生产、储存场所，在生产过程中起着举足轻重的作用，大量的原料、成品、半成品都要使用起重设备进行吊装，生产设备的检修与安装就更离不开起重设备。据国家有关部门统计，冶金企业的起重设备所造成的伤害事故占各类伤害事故的 30%左右，杜绝或减少起重伤害事故已是安全管理的一个重要课题。现根据该工程中使用的主要起重设备的特点，结合同类行业事故案例，本报告现以起重作业伤人事故为例进行故障树分析。起重伤害危险性最大的事故为起重设备在运行过程失稳倾翻事故，但从以往的事故统计来看，失稳倾翻事故发生的可能性较小，主要的起重伤害
2、为吊运过程的伤人事故，本评价以起重机吊钩吊物坠落伤人事故为顶上事件，采用故障树进行重点分析。9.1.1 编制故障树起重机吊钩吊物坠落伤人故障树图见图9.1、图9.1续图1、图9.1续图2及图9.1续图3。模板九、起重作业故障树模型分析2图9.1起重作吊钩吊物坠落伤人故障树 + +A1B1 B2+ +B323 4+ 1 + + + + + T A2B6 B7 X67X6C1B4 B5X1 C1X6X2X3X4X5 C2X7X8X9X10 C5X19 C8 D6X65 E5X63X64X12X13X14X15X16X17 X18X38X39 X40X41X42X43X45X46X4F3 X62E2
3、模板九、起重作业故障树模型分析32 + + 19.113+ + 1 + + + + B3C3 C4X1 C5X20X21 X2B4C6 C5 C7X23X24X25X26X27X28D1 D2X29X30X31X32 F2F1X34 X35 X36 X37E29.12X3模板九、起重作业故障树模型分析44 +B6C9 + + + 1+10% +E4E3C10X47 X48X42X50X51X45X53 X56D4D3 D5X54 X5F4X57X58X59X609.13模板九、起重作业故障树模型分析59.1.2 故障树定量分析9.1.2.1 伤害事故类别的概率计算（1）A 1 概率计算求最小割
4、集按行列法进行运算得到：B1C2B1B2A1B1x7 C1x7x6x7x2x7x3x7x4x7x5x7x1x7B1x8 B1x9B1x10x1x8x8C1x6x8x2x8x3x8x4x8x5x8x1x9x9C1x6x9x1x10x8C1x6x10x2x10x3x10x4x10x5x10x2x9x3x9x4x9x5x9所以，最小割集有 24 个，分别为：K1=x 1,x7 K2=x 2,x7 K3=x 3,x7 K4=x 4,x7K5=x 5,x7 K6=x 6,x7 K7=x 1,x8 K8=x 2,x8K9=x 3,x8 K10=x 4,x8 K11=x 5,x8 K12=x 6,x8模板九
5、、起重作业故障树模型分析6K13=x 1,x9 K14=x 2,x9 K15=x 3,x9 K16=x 4,x9K17=x 5,x9 K18=x 6,x9 K19=x 1,x10 K20=x 2,x10K21=x 3,x10 K22=x 4,x10 K23=x 5,x10 K24=x 6,x10求 A1概率(q A1)A1=x1x7+x2x7+x3x7+x4x7+x5x7+x6x7+x1x8+x2x8+x3x8+x4x8+x5x8+ x6x8+x1x9+x2x9+x3x9+x4x9+x5x9+x6x9+x1x10+x2x10+x3x10+x4x10+x5x10+x6x10qA11-(1-q 1
6、q7)(1-q2q7)(1-q3q7)(1-q4q7)(1-q5q7)(1-q6q7)(1-q1q8) (1-q2q8)(1-q3q8)(1-q4q8)(1-q5q8)(1-q6q8)(1-q1q9)(1-q2q9)(1-q3q9)(1-q4q9)(1-q5q9)(1-q6q9)(1-q1q10)(1-q2q10)(1-q3q10)(1-q4q10)(1-q5q10)(1-q6q10)将表 9.1 中数值代入得：qA11-(1-10 -3510-2)(1-10-2510-2) (1-10-2510-2) (1-10-3510-2) (1-510-2510-2) (1-10-3510-2) (1
7、-10-310-3)(1-10-210-3) (1-10-210-3) (1-10-310-3) (1-510-210-3) (1-10-310-3) (1-10-310-3)(1-10-210-3) (1-10-210-3) (1-10-310-3) (1-510-210-3) (1-10-310-3) (1-10-3810-2)(1-10-2810-2) (1-10-2810-2) (1-10-3810-2) (1-510-2810-2) (1-10-3810-2)=10-2表 9.1 基本事件发生概率取值表代号 基本事件名称 qi 1-qiA1 吊钩、吊物下有人x1 人在吊物下作业 10
8、-3 0.999模板九、起重作业故障树模型分析7代号 基本事件名称 qi 1-qix2 被迫通过 10-2 0.99x3 视线不清 10-2 0.99x4 司机操作失误 10-3 0.999x5 非司机开车 510-2 0.95x6 人在吊物下行走 10-3 0.999x7 无人指挥 510-2 0.95x8 疏忽大意 10-3 0.999x9 看见未制止 10-3 0.999x10 非挂钩工指挥 810-2 0.92B3 吊钩失控x11 电器（制动器）故障 210-4 0.9998x12 吊荷接近额定值 210-1 0.8x13 起吊速度过快 10-1 0.9x14 起吊埋在地下的物体 10
9、-2 0.99x15 歪拉斜吊 510-2 0.95x16 重量不明 510-2 0.95x17 估计错误 10-2 0.99x18 明知超重仍起吊 10-3 0.999x19 过载保护器失灵 10-4x20 机械故障（制动器） 10-3 0.999x21 （控制器）电器故障 10-4x22 （控制器）机械故障 510-3 0.995P4 起重钢丝绳破断x12x 19 见 B3x23 选用不合理 10-4 0.9999x24 断股超标 10-4 0.9999模板九、起重作业故障树模型分析8代号 基本事件名称 qi 1-qix25 钢丝绳质量差 10-5 0.99999x26 磨损腐蚀超限 10
10、-4 0.9999x27 扭结硬伤 10-4 0.9999x28 脱槽使用 510-4 0.9995x29 非司机开车 510-2 0.95x30 过度疲劳 10-3 0.999x31 不懂操作技术 10-2 0.99x32 麻痹大意 10-3 0.999x33 未装限位器 510-2 0.95x34 开车前未检查 510-3 0.995x35 带病（开车） 510-2 0.95x36 卷扬机械损坏 10-3 0.999x37 卷扬电器装置损坏 10-4 0.9999B5 吊具、吊索破断x12x 19 见 B2x38 设计缺陷 10-4 0.9999x39 吊物棱角缺口未垫好 10-4 0.9
11、999x40 使用变形磨损的吊具、吊索 10-5 0.99999x41 索具选用不当 10-4 0.9999x42 吊具选用不合理 10-4 0.9999x43 钢丝绳有死结 10-4 0.9999x44 吊具、吊索受热质变 10-4 0.9999x45 捆绑方法不正确 10-3 0.999x46 吊具、吊索腐蚀 10-4 0.9999B6 吊物脱落x47 吊物上有浮放物 10-3 0.999模板九、起重作业故障树模型分析9代号 基本事件名称 qi 1-qix48 吊物晃动 10-2 0.99x50 未困牢而起吊 10-3 0.999x51 歪吊工件 10-3 0.999x53 未设计吊装点
12、10-4 0.9999x54 兜翻工件方法不正确 10-3 0.999x55 吊物下降时被垫住 10-3 0.999x56 没有防脱钩装置 10-3 0.999x57 未按标量设计吊钩 10-4 0.9999x58 制造质量差 10-4 0.9999x59 补焊吊钩 10-3 0.999x60 吊钩磨损超限 10-4 0.9999x61 裂纹 10-4 0.9999B7 平衡轮断裂x62 材质差 10-4 0.9999x63 滑轮轮缘坏 10-4 0.9999x64 护罩不起作用 10-3 0.999x65 振动 510-2 0.95x66 轴质量差 10-4 0.9999x67 卷筒固定绳夹
13、断裂 10-6 1-10-6注：参见事故树分析与应用一书，机械工业出版社出版。（2）B 3 概率计算求最小割集故障树结构函数式：B3=C3C4=(x21+x22) x11+x20+x19(x12x13+x14+x15+x16+x17+x18）=x11x21+x20x21+x22x11+x20x22+x12x13x19x21+x12x13x19x22+x14x19x21+x14x模板九、起重作业故障树模型分析1019x22+x15x19x21+x15x19x22+x16x19x21+x16x19x22+x17x19x21+x17x19x22+x18x19x21+x18x19x22得到最小割集 1
14、6 个，分别为：K1= x11,x21 K2= x20,x21 K3= x22,x11 K4= x20，x 22 K5= x12,x13,x19,x21 K6= x12,x13,x19,x22 K7= x14,x19,x21 K8= x14,x19,x22 K9= x15,x19,x21 K10= x15,x19,x22 K11= x16,x19,x21 K12= x16,x19,x22 K13= x17,x19,x21 K14= x17,x19,x22 K15= x18，x 19,x21 K16= x18，x 19,x22 求 B3 概率由结构函数式可得：qB31-（1- q11q21） （
15、 1- q20q21） （1- q22q11） （1- q20q22） （1- q12q13q19q21） （1- q12q13q19q22） （1- q14q19q21） （1- q14q19q22） （1- q15q19q21） （1- q15q19q22） （1- q16q19q21） （1- q16q19q22） （1- q17q19q21）（1- q17q19q22） （1- q18q19q21） （1- q18q19q22）将表 9.1 中数值代入得 qB31.310 -5。（3）B 4 概率计算求最小割集故障树结构函数式为：B4=C5+C6+C7=x19(x12x13+x14+x
16、15+x16+x17+x18)+x23+x24+x25+x26+x27+x28+(x29+x30+x31+x32)x33+(x34+x35)(x36+x37)=x19x12x13+x19x14+x19x15+x19x16+x19x17+x19x18+x23+x24+x25+x26+x27+x28+ x29x33+x30x33+x31x33+x32x33+x29x34x36+x29x34x37+x29x35x36+x29x35x37+ x30x34x36+x30x34x37+x30x35x36+x30x35x37+x31x34x36+x31x34x37+x31x35x36+x31x35x37+
17、x32x34x36+x32x34x37+x32x35x36+x32x35x37得到最小割集 32 个，分别为：K1=x 19，x 12，x 13 ； K2=x 19，x 14 ； K3=x 19，x 15 ；模板九、起重作业故障树模型分析11K4=x 19，x 16 ；K 5=x 19，x 17 ；K 6=x 19，x 18 ； K7=x 23 ；K8=x 24 ；K 9=x 25 ；K 10=x 26 ； K11=x 27 ；K 12=x 28 ；K13=x 29，x 33 ； K14=x 30，x 33 ； K15=x 31，x 33 ； K16=x 32，x 33 ；K 17=x 29，
18、x 34，x 36 ； K18=x 29，x 34，x 37 ； K19=x 29，x 35，x 36 ；K 20=x 29，x 35，x 37 ；K 21=x 30，x 34，x 36 ； K 22=x 30，x 34，x 37 ；K 23=x 30，x 35，x 36 ；K 24=x 30，x 35，x 37 ；K25=x 31，x 34，x 36 ；K 26=x 31，x 34，x 37 ； K27=x 31，x 35，x 36 ；K28=x 31，x 35，x 37 ；K 29=x 32，x 34，x 36 ；K 30=x 32，x 34，x 37 ； K31=x 32，x 35，x
19、36 ； K 32=x 32，x 35，x 37 。求 B4 概率按 B4 的结构函数式，近似计算概率。将表 9.1 中数值代入得：qB4=10-4（ 210-110-1+10-2+10-3+510-210-2+10-3）+10 -4+10-4+10-5+10-4+10-4+510-4+（510 -2+10-3+10-2+10-3）510 -2+（510 -2+510-3） （10 -3+10-4）=410-3（4）B 5 概率计算求最小割集故障树结构函数式为：B5=x19(x12x13+x14+x15+x16+x17+x18)+x38+x39+x40+x41+x42+x43+x44+x45+
20、x46= x19x12x13+x19x14+x19x15+x19x16+x19x17+x19x18+x38+x39+x40+x41+x42+x43+x44+x45+x46得到最小割集 15 个，分别为：K1=x 19，x 12，x 13 ； K2=x 19，x 14 ； K3=x 19，x 15 ；K4=x 19，x 16 ；K 5=x 19，x 17 ；K 6=x 19，x 18 ； K7=x 38 ；K8=x 39 ；K 9=x 40 ；K 10=x 41 ； K11=x 42 ；K 12=x 43 ；模板九、起重作业故障树模型分析12K13=x 44 ； K 14=x 45 ； K 15
21、=x 46 。求 B5 概率按 B5 的结构函数式近似计算得：qB5= q19(q12q13+q14+q15+q16+q17+q18)+q38+q39+q40+q41+q42+q43+q44+q45+q46将表中数值代入得：q B5=1.710-3。（5）B 6 概率计算求最小割集故障树的结构函数式为：B6=C9+C10=C9+D3+D4+D5=x47x48+x42+x50+x51+x45+x53+x56(x54+x55)+x57+x58+x59+x60+x61+x19x12x13+x19x14+x19x15+x19x16+x19x17+x19x18得出最小割集 19 个，分别为：K1=x 1
22、9，x 12，x 13 ； K2=x 19，x 14 ； K3=x 19，x 15 ；K4=x 19，x 16 ；K 5=x 19，x 17 ；K 6=x 19，x 18 ； K7=x 42 ；K8=x 50 ；K 9=x 51 ；K 10=x 45 ； K11=x 53 ；K 12=x 57 ；K13=x 58 ； K 14=x 59 ； K 15=x 60 ； K 16=x 61 ；K 17=x 55，x 56 ；K18=x 54，x 56 ； K 19=x 47，x 48求 B6 概率按结构函数式近似计算得：qB6=q47q48+q42+q50+q51+q45+q53+q56(q54+q
23、55)+q57+q58+q59+q60+q61+q19q12q13+q19q14+q19q15+q19q16+q19q17+q19q18将表 9.1 中数值代入得：q B6=4.610-3。（6）B 7 概率计算求最小割集按行列法进行运算。得到最小割集 4 个，分别为：K 1=x66；K 2=x62；K 3=x63,x65；模板九、起重作业故障树模型分析13K4=x64,x65。求 B7 概率故障树结构函数式为：B7=x66+x62+x63x65+x64x65qB7=1-（1- q 66） （1- q 62） （1- q 63q65） （1- q 64q65）将表 9.1 中数值代入得：q B
24、7=2.510-4。（7）起重机吊钩吊物坠落伤人事故概率计算故障树结构函数式为：T=A1(B3+B4+B5+B6+B7+x67)gq A11-（1- qB3） （ 1- qB4） （1- qB5） （1- qB6） （1- qB7） （1- q67）=10-21-（1-1.310 -5） （1- 410-3） （1- 1.710-3） （1- 4.610-3） （1- 2.510 -4） （1- 10 -6）=10-49.1.2.2 概率重要度分析根据公式 iqgI)(得到：=1-（1- qB3） （1- qB4） （1- qB5） （1- qB6） （1- qB7）iqgI)(（1- q 6
25、7） 代入数值得到 Ig（A 1）=10 -2。同理可得Ig（ B3）=9.899 10-3。Ig（ B4）=9.934 10-3。Ig（ B5）=9.91 10-3。Ig（ B6）=9.94 10-3。模板九、起重作业故障树模型分析14Ig（ B7）=9.897 10-3。Ig（ x67）=9.89510 -3。9.1.2.3 临界重要度分析CIg（A 1）= Ig（A 1）q A1/g=10-210-2/10-4=1；同理可得：CIg（B 3）=1.28710 -3；CIg（B 4）=3.97410 -1；CIg（B 5）=1.68510 -1；CIg（B 6）=4.57210 -1；CI
26、g（B 7）=2.47410 -2；CIg（67）=9.895 10-5。因此，临界重要度顺序为：CIg（A 1） CIg（B 6） CIg（B 4） CIg（B 5） CIg（B 7） CIg（B 3） CIg（67） 。9.1.3 结果分析（1）从故障树图 9-1 及其续图看，造成顶上事件的基本事件很多，有 67 个。逻辑或门 28 个，逻辑与门 13 个，这说明此类事故易发生。（2）顶上事件发生的概率为 10-4。中间事件：吊钩、吊物下有人发生概率为 10-2；吊钩失控发生概率 1.310-5；起重钢丝绳破断发生概率为 410-3；吊具、吊索破断发生概率为 1.710-3；吊物脱落发生概
27、率为 4.610-3；平衡轮轴断裂发生概率为 2.510-4；卷筒固定绳夹断发生概率为 10-4。从中间事件来看，A 1 发生概率最高。A2 下各中间事件发生概率顺序为 B6B4B5B7B3x67。（3）从临界重要系数来看，吊钩、吊物下有人最重要，其次是吊物脱落，起重钢丝绳破断，吊具、吊索破断较重要。从以上分析结果与实际情况基本相符。模板九、起重作业故障树模型分析15从上诉分析可知控制吊钩、吊物坠落伤害事故应从最重要的中间事件着手，控制发生该中间事件中最重要的基本事件，才能有效地控制此类事故发生。对吊钩、吊物坠落伤害事故，应首先抓住吊钩、吊物下有人这个最重要的中间事件。其中又要重点抓住无人指挥
28、、指挥者疏忽大意、看见未制止和非挂钩工指挥这四个基本事件。应杜绝人在吊物下作业、吊物在人上方通过和人在吊物下行走，就可杜绝吊钩吊物下有人这一中间事件发生。其次应抓住吊物脱落、其中钢丝绳破断、吊具吊索破断这三个较重要的中间事件。控制这三个中间事件发生应重点抓造成其发生的最主要的基本事件。即应控制选用吊具不合理、未捆绑好就起吊、歪吊工件、捆绑方法不对、吊物未涉及吊点等基本事件，就能有效地控制吊物脱落这一事件发生。控制钢丝绳的选定、钢丝绳断股超标等基本事件就可以控制起重钢丝绳破断发生。控制强度不够就可以减少吊具、吊索破断。过载在三个中间事件中都有，因此要严格控制吊物超重这一事件。根据以上分析，预防事故发生应从以下几点入手。（1）行车司机必须经过专业训练和考试，考试不合格者不得上岗。（2）对挂钩工（起重工）也要进行专业培训，使他们熟悉起吊工具的基本性能和各种吊具、索具的最大负荷、报废标准，熟悉掌握捆绑、吊挂要求和指挥信号，其他人员不得随意从事捆绑和挂钩工作。（3）设备动力部门应定期进行大修、中修。安全技术部门应定期进行安全检查，特别是对各安全附件安全装置的检查，不使设备带病运转。（4）严格交接班制度，对重要部位更要认真交接和检查。模板九、起重作业故障树模型分析16（5）要严格吊、索具的管理制度，并应实行周检。
