航天器真空熱試驗人員窒息預(yù)想事故的事故樹分析

周學(xué)偉，吳大軍，楊一博，關(guān)志剛，趙燕明（. 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京 00094；. 首都航天機械公司，北京 00076；. 中國空間技術(shù)研究院，北京 00094）

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航天器真空熱試驗人員窒息預(yù)想事故的事故樹分析

周學(xué)偉1，吳大軍1，楊一博2，關(guān)志剛3，趙燕明1
（1. 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京 100094；2. 首都航天機械公司，北京 100076；3. 中國空間技術(shù)研究院，北京 100094）

摘要：事故樹分析法具有邏輯性強、形象化的特點，將安全事故與原因用邏輯樹圖的方式表現(xiàn)出來，能夠系統(tǒng)分析安全事故產(chǎn)生的原因，明確安全管理工作的重點。文章對航天器真空熱試驗人員窒息預(yù)想事故進行了事故樹分析，分析了導(dǎo)致事故發(fā)生的基本事件，求取了最小割集、最小徑集，并對基本事件進行了結(jié)構(gòu)重要度分析，根據(jù)分析結(jié)果提出了安全預(yù)防措施的建議。

關(guān)鍵詞：航天器真空熱試驗；人員窒息事故；事故樹分析；最小割集；最小徑集；安全管理

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0　引言

目前，航天器真空熱試驗對于導(dǎo)致生產(chǎn)安全事故發(fā)生的事件主要采用頭腦風(fēng)暴法辨識得出，將辨識結(jié)果編制成安全檢查表，在試驗開機前對照安全檢查表的內(nèi)容進行檢查，遇到特殊情況則采用專家評議法討論解決措施。此種管理模式有其自身的優(yōu)缺點，其優(yōu)點包括[1]：1）有充分的時間組織有經(jīng)驗的專家參與檢查表的編制，并且可以不斷完善；2）可以根據(jù)現(xiàn)有的規(guī)章制度、法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)等執(zhí)行；3）可采用提問方式或現(xiàn)場觀察方式，有問有答，互動性強；4）運用過程簡明易懂，容易掌握。缺點包括：1）只能識別出導(dǎo)致安全事故發(fā)生的事件，不能對事件進行分析，無法得出影響事故發(fā)生的重要事件；2）針對不同的需求，需要制定不同的檢查表，且其質(zhì)量受編制人員的知識和經(jīng)驗制約。

航天器真空熱試驗系統(tǒng)包括真空、低溫、測控等分系統(tǒng)，使用幾千臺儀器設(shè)備，其中包括起重機械、壓力容器、壓力管道等特種設(shè)備，具有窒息、觸電、燙傷、噪聲等危險和有害因素，采用頭腦風(fēng)暴法及專家評議法不能系統(tǒng)分析所有危險和有害因素。因此，本文將引用事故樹的分析方法，以航天器真空熱試驗人員窒息預(yù)想事故為例，編制事故樹，將可能導(dǎo)致事故發(fā)生的基本事件進行結(jié)構(gòu)重要度分析，識別安全控制的重要事件，并針對重要事件提出安全控制措施建議，為航天器真空熱試驗人員窒息事故的安全預(yù)防及管理提供參考。

1　事故樹分析方法簡介

事故樹分析[1]目前已應(yīng)用于水利水電工程[2]、高處施工作業(yè)[3]、高層建筑火災(zāi)[4]以及竊電損失[5]等安全管理工作中。它是一種演繹分析方法，即從結(jié)果分析原因，具有應(yīng)用廣泛、邏輯性強、簡明和形象化的特點，從一個可能的事故開始，一層一層地逐步尋找引起事故的觸發(fā)事件、直接原因和間接原因，并分析這些事故原因之間的邏輯關(guān)系，用邏輯樹圖把這些原因以及它們的邏輯關(guān)系表示出來[6]。事故樹分析還可求出最小割集、最小徑集和結(jié)構(gòu)重要度[3]，其含義如下：

1）最小割集是指在事故樹中凡能導(dǎo)致頂層事件發(fā)生的基本事件的集合；割集中全部基本事件均發(fā)生時，頂層事件一定發(fā)生。

2）最小徑集指在事故樹中凡是不能導(dǎo)致頂層事件發(fā)生的最低限度的基本事件的集合。

3）結(jié)構(gòu)重要度分析是從事故樹上分析各基本事件的重要程度，即不考慮各基本事件的發(fā)生概率，或者說假定各基本事件的發(fā)生概率都相等的情況下，分析各基本事件的發(fā)生對頂層事件發(fā)生所產(chǎn)生的影響程度[7]。基本事件結(jié)構(gòu)重要度越大，對頂層事件的影響程度就越大[1]。

2　航天器真空熱試驗人員窒息預(yù)想事故的事故樹分析

2.1事故樹模型的建立

按照GB6441—1986《企業(yè)職工傷亡事故分類》，中毒和窒息為安全事故中的一類事故[8]。在航天器真空熱試驗過程中，涉及大量的壓力容器、壓力管道，且部分壓力容器、壓力管道布置在相對密閉的設(shè)備間內(nèi)，試驗過程中人員須進入設(shè)備間作業(yè)，如果安全管理失控，則可能發(fā)生人員窒息事故。因此，將人員窒息作為頂層事件，建立事故樹模型，如圖1所示。

圖1　航天器真空熱試驗人員窒息事故樹模型Fig.1　Fault tree model of personnel choking accident in spacecraft thermal vacuum test

2.2求取最小割集

最常用的求取最小割集的方法包括布爾代數(shù)化簡法和行列法[1]。本文利用布爾代數(shù)化簡法求取最小割集。布爾代數(shù)化簡法也叫邏輯化簡法，是根據(jù)布爾代數(shù)運算及化簡法則進行的。對圖1模型而言：

共求得270個最小割集。

2.3求取最小徑集

將事故樹的“與”門和“或”門互換，則事故樹變?yōu)椤俺晒洹?，然后再利用布爾代?shù)化簡法，求出成功樹的最小割集，就是原事故樹的最小徑集[1]，

由式(2)可得事故樹的最小徑集5個，即P1= {X1, X2, X3, X4, X5}，P2={X6, X7}，P3={X8, X9, X10}，P4={X11, X12, X13}，P5={X14, X15, X16}。

2.4結(jié)構(gòu)重要度分析

結(jié)構(gòu)重要度分析可采用2種方法，一種是求結(jié)構(gòu)重要系數(shù)，以系數(shù)大小排列各基本事件和重要順序；另一種是利用最小徑集判斷系數(shù)的大小，排出順序。本文已求出最小徑集，故由最小徑集可知結(jié)構(gòu)重要度：

I(6)=I(7)＞I(8)=I(9)=I(10)=I(11)=I(12)=I(13)= I(14)=I(15)=I(16)＞I(1)=I(2)=I(3)=I(4)=I(5)。

3　事故樹結(jié)果分析及安全管理控制措施建議

航天器真空熱試驗過程中人員窒息的事故樹結(jié)果分析：

1）可導(dǎo)致航天器真空熱試驗過程人員窒息事故發(fā)生的基本事件共有16個，這些基本事件是安全管理的內(nèi)容，建議針對每一基本事件制定相應(yīng)的安全控制措施。

2）最小割集越多，系統(tǒng)越危險；最小徑集越多，系統(tǒng)越安全[9]。航天器真空熱試驗人員窒息事故共有270個最小割集，5個最小徑集，說明人員窒息事故容易發(fā)生。

3）圖1中X6～X16這11個基本事件對頂層事件影響較大，是航天器真空熱試驗安全管理的重點管控對象。

針對人員窒息預(yù)想事故，提出安全管理控制措施建議如下：

1）如果可能，將壓力容器和壓力管道設(shè)計并安裝在非密閉空間內(nèi)。

2）在有可能造成人員窒息的空間內(nèi)加裝通風(fēng)設(shè)施，定期對通風(fēng)設(shè)施進行檢查和維護保養(yǎng)，確保運行有效。

3）對密閉空間采取技防措施，加裝氧氣濃度監(jiān)控報警裝置，并使其具備與通風(fēng)設(shè)施聯(lián)動功能；加強對氧氣濃度監(jiān)控報警裝置的定期計量及日常維護保養(yǎng)，保證其在異常情況下的提醒功能。

4）按照標(biāo)準(zhǔn)配備個人安全防護用品，制定安全防護用品的使用及管理要求，定期開展自查，確保正確使用。

5）定期開展培訓(xùn)，確保參試人員了解試驗過程中存在的人員窒息危險，了解安全控制要求，特別是對新上崗人員進行崗前培訓(xùn)。

6）定期開展演練，組織參試人員模擬緊急情況所應(yīng)采取的應(yīng)急措施及安全防護用品的使用，確保參試人員熟悉應(yīng)急措施及安全防護用品的正確使用方法。

7）制定試驗期間人員進入密閉空間的安全管理規(guī)定，要求在進入前進行氧濃度檢查，確認氧濃度滿足要求后再進入。

8）每年對壓力容器、壓力管道進行在線檢查，定期對壓力容器、壓力管道進行檢定，確保焊縫、密封件及安全附件滿足使用要求。

4　結(jié)束語

運用事故樹分析法可加深評價人員和操作人員對系統(tǒng)的熟悉和理解，又可為安全工作的開展提供依據(jù)。本文應(yīng)用事故樹分析方法，對航天器真空熱試驗的人員窒息事故進行了分析，得出了16個基本事件，這些基本事件是事故發(fā)生的基本因素。同時，通過對最小割集、最小徑集及結(jié)構(gòu)重要度的分析，得出安全管理的重點管控對象，提出了相應(yīng)的管控措施，可為類似試驗事故的安全管理提供借鑒。

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（編輯：馮 妍）

Fault tree analysis for anticipated personnel choking accident in spacecraft thermal vacuum test

Zhou Xuewei1, Wu Dajun1, Yang Yibo2, Guan Zhigang3, Zhao Yanming1
(1. Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering, Beijing 100094, China;
2. Capital Spaceflight Machinery Company, Beijing 100076, China; 3. China Academy of Space Technology, Beijing 100094, China)

Abstract:The Fault Tree Analysis, which enjoys good logic and visualization features, is capable of showing the causes of production safety accidents by a logic tree to analyze the causes of accidents produced systematically, thus helps identify the key links in the production safety management. In this paper, the imagined personnel choking accident in spacecraft thermal vacuum test is analyzed by the FTA, including the basic events of accidents, the minimal cut sets, the minimal path sets and the coefficients of structural importance degrees. Based on the results, some recommendations of safety precautions are suggested.

Key words:spacecraft vacuum thermal test; personnel chocking accident; fault tree analysis; minimal cut set; minimal path set; safety management

作者簡介：周學(xué)偉（1981—），男，碩士學(xué)位，高級工程師，主要從事安全生產(chǎn)管理工作。E-mail: 49781652@qq.com。

收稿日期：2015-04-27；修回日期：2016-03-15

DOI：10.3969/j.issn.1673-1379.2016.02.020

中圖分類號：X949

文獻標(biāo)志碼：C

文章編號：1673-1379(2016)02-0220-04