Оценка вероятности перерастания аварийных ситуаций

В аварию

Для оценки возможности перерастания инициирующих событий (аварийных ситуаций) в аварии объектов с различными нежелательными исходами используются методы и модели вероятностного анализа безопасности. Наиболее часто используются два вида моделей:

– модели «нагрузка – прочность». Применяются для оценки вероятности аварий сравнительно простых объектов. При этом авария характеризуется разрушением некоторых критически важных элементов конструкции объекта, что приводит к проливу (выбросу) вредных веществ, инициированию взрывчатых превращений в взрывоопасных материалах;

– модели, основанные на рассмотрении аварийных последовательностей. Анализируются с помощью аппарата теории графов (деревья событии, отказов). Применяются для потенциально опасных объектов, оснащенных специальными системами безопасности. При этом вероятности событий, составляющих аварийные последовательности, вычисляются с помощью моделей 1-го вида, моделей надежности, включая вероятности ошибочных действий персонала и т. д.

Определение вероятностей происшествий с различными исходами для сложных потенциально опасных объектов, (например, воздушных судов) имеющих специальные системы безопасности, проводят с использованием причинно-следственных закономерностей (логики) развития инцидента из аварийных ситуаций через совокупность промежуточных событий, т.е. на базе разработки соответствующих сценариев, построенных по физически обоснованному принципу: «А что будет, если...» (см., например, рис.16).

Методика вероятностного анализа безопасности (ВАБ) применительно к оценке БП включает: выбор исходных событий аварий и оценку их частоты; создание базы данных по надежности элементов; оценку надежности систем безопасности на основе структурно-логических схем и дерева отказов; анализ путей развития аварий от каждого исходного события на основе детерминистского исследования с использованием системного или функционального дерева событий; расчет вероятностей реализации аварийных цепочек; оценку вероятности неблагоприятных (конечных) состояний, отличающихся тяжестью последствий.

Аварийные последовательности являются откликом потенциально опасного объекта на исходные события. При ВАБ могут использоваться вероятностные модели, основанные на рассмотрении дерева отказов и дерева событий, что также может быть представлено в виде последовательно-параллельной логической схемы. На основе логической взаимосвязи событий в дереве отказов или схеме выделяются критические группы элементов (минимальные сечения). В качестве показателя безопасности может рассматриваться вероятность несрабатывания на требование или (для системы защиты в объектах одноразового использования) вероятность преждевременного срабатывания.

Развитие аварии наглядно анализируется с помощью системного дерева событий. Пути к авариям лежат через многократные наложения независимых и зависимых отказов, включая ошибки персонала. Методика ВАБ предусматривает при анализе дерева для каждого исходного события такое наложение отказов и ошибок, что отдельные ветви (аварийные цепочки) обязательно доводятся до неблагоприятных состояний.

Вероятностное моделирование аварий включает следующие этапы (рис.17):

– характеристику исходного события;

– определение функций безопасности, выполнение которых необходимо для приведения потенциально опасного объекта в безопасное состояние, а также набора и структуры систем, влияющих на выполнение функций безопасности;

– формирование критериев выполнения отдельных функций;

Рис. 16 - Сравнительный анализ причин аварии ВС

– разработку функционального дерева событий для определения множества состояний или аварийных последовательностей с повреждением встроенной системы безопасности (несрабатывание пиропатронов катапульты и т.п.);

– анализ причин реализации и отбор аварийных последовательностей (для анализа отбираются те, которые представляют собой так называемые минимальные сечения функционального дерева событий, реализуемые при минимальном по сравнению с другими числе невыполненных функций и отказавших систем (элементов);

– разработку для каждой из аварийных последовательностей вероятностных моделей в форме структурно-функциональных схем и/или элементного дерева отказов.

Рис. 17 - Этапы моделирования АП

В качестве элементов дерева отказов используется отказы технических средств и ошибочные действия личного состава.

Функционально дерево событий представляет собой логическую диаграмму, устанавливающую множество конечных состояний потенциально опасного объекта и условия их реализации при аварии в зависимости от промежуточных событий – выполнения или невыполнения функций безопасности. Графически дерево событий изображается в виде таблицы состояний и собственно логической диаграммы событий в форме разомкнутого графа или дерева (табл. 8, рис.18).

Таблица 8 – Исходные события «дерева происшествий»

№ п/п	Событие (состояние) модели	Вероятность события
	Отказ двигательной установки ЛА	0,13
	Повышенный расход топлива	0,08
	Ошибка при заправке баков ЛА	0,01
	Отказ топливных насосов	0,07
	Разрушение лопаток компрессора	0,02
	Отсутствие контроля за полетной конфигурацией ЛА	0,009
	Неправильное восприятие команды с землей	0,03
	Отказ средств связи на борту ЛА	0,006
	Отказ наземных средств связи	0,001
	Негативность аэродромных служб наведения	0,005
	Плохие метеоусловия в районе запасного аэродрома	0,14
	Неправильная оценка обстановки в районе полетов	0,09
	Несвоевременное принятие решения о запасном аэродроме посадки	0,018

 

Рис. 18 - «Дерево происшествия» при управлении воздушным движением

Следующим этапом моделирования является оценка числовых характеристик (вероятности или частоты появления головного события, иногда математического ожидания их количества на заданном интервале времени).

После расчета вероятностей происшествия Р, строят модель исходов, определяют возможный ущерб (гибель экипажа, летательного аппарата, нагрузка на окружающую среду) для каждого сценария развития аварии и находят техногенный риск как произведение вероятности сценария развития событий на ущерб W

R_i=P_i·W_K (21)

Контрольные вопросы

1. От каких факторов зависит степень угрозы причинения ущерба?

2. Что понимается под пространственным фактором?

3. Каким образом производится управление пространственным фактором?

4. Что понимается под временным фактором?

5. Какие существуют модели вероятностного анализа безопасности?

6. Назвать и пояснить этапы, включающие вероятностное моделирование аварий.