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事故树分析(FTA)-定性分析

  
评论: 更新日期:2011年06月04日

    T=AB=(X1+C)(X3+ X4)=(X1+ X2 X3)(X3+ X4

     = X1 X3+ X2 X3 X3+ X1 X4+ X2 X3 X4

     = X1 X3+ X2 X3+ X1 X4+ X2 X3 X4

     = X1 X3+ X2 X3+ X1 X4

    事故树经化简得到三个交集的并集,也就是说该事故树有三个最小割集:

    K 1={ X1,X3},K 2={ X2 ,X3},K 3={ X1,X4
    化简后的事故树,其结构如图3所示,它是图2的等效树。

   

    图3 图2事故树的等效图

     由图可见,用最小割集表示的事故树,共有两层逻辑门,第一层为或门,第二层为与门。由事故树等效树可清楚看出事故发生的各种模式。

    再以图4为例,求事故树的最小割集。

   

    图4 事故树图

   T=AB=(X1+C)(X 2+D)a

     =a(X1+ X2 X3)(X2+ X4 X5

     =a(X1 X2+ X2 X3 X2+ X1 X4 X5+ X2 X3 X4 X5

     =a X1 X2+a X2 X3+a X1 X4 X5+a X2 X3 X4 X5

     =a X1 X2+a X2 X3+a X1 X4 X5

    该事故树含有三个最小割集:

    K1={a,X1,X2

    K2={a,X2, X3

    K3={a,X1, X4 ,X5
    b. 行列法。

    行列法是1972年由富赛尔(Fussel)提出的,所以又称富赛尔法。这种方法的原理是:从顶上事件开始,按逻辑门顺序用下面的输入事件代替上面的输出事件,逐层代替,直到所有基本事件都代完为止。在代替过程中,“或门”连接的输入事件纵向列出,“与门”连接的输入事件横向列出。这样会得到若干行基本事件的交集,再用布尔代数化简,就得到最小割集。

    从顶上事件T开始,第一层逻辑门为与门,与门连接的两个事件横向排列代表T;A下面的逻辑门为或门,连接X1,C两个事件,应纵向排列,变成X1B和CB两行;C下面的与门连接X2,X3两个事件;因此X2,X3写在同一行上代替C,此时得到二个交集X1B,X2 X3B。同理将事件B用下面的输入事件代入,得到四个交集,经化简得到三个最小割集。这三个最小割集是:

    K1= {X1,X3},K2={ X1, X4},K 3={ X2,X3}。

    此法求得的结果与布尔代数法相同,但用手工计算,布尔代数法较为简单,这种方法适合于计算机编程求最小割集。

    目前国内外已经开发出许多用计算机求得最小割集的程序,在此不一一叙述。

    ② 最小径集求法。

    最小径集的求法是利和最小径集与最小割集的对偶性,首先画事故树的对偶树,即成功树。求成功树的最小割集,就是原事故树的最小径集。成功树的画法是将事故树的“与门”全部换成“或门”,“或门”全部换成“与门”,并把全部事件的发生变成不发生,就是在所有事件上都加“/”,使之变成原事件补的形式。经过这样变换后得到的树形就是原事故树的成功树。

    这种做法的原理是根据布尔代数的德·摩根定律。例如图5所示的事故树,其布尔表达式为

    T= X1+ X2 1

    此式表示事件X1,X2任一个发生,顶上事件T就会发生。要顶上事件不发生,X1,X2两个事件必须都不发生。那么,在式1两端取补,得到下式

    T′=(X1+ X2)′= X1′·X2′ 2

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