[摘 要]利用故障树分析法分析导致事故的基本因素和预防事故成功的途径，为起重作业安全管理提供理论依据。
[关键词]故障树,起重作业,事故预防
1 引言
故障树是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图，它用事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系。逻辑门的输入事件是输出事件的"因"，逻辑门的输出事件是输入事件的"果"。它采用逻辑的方法和因果关系图来形象地进行危险分析，以图形化"模型"路径的方式从上到下逐级建树并且根据事件而联系，直观地显示一个系统能导致一个可预知的或不可预知的故障事件(失效)，路径的交叉处的事件和状态。并在此基础上开展定性、定量分析。体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性。
起重作业是利用起重机械或起重工具移动重物的操作活动，广泛应用于建筑施工、物流组织、工农业生产、航天等多个领域。起重伤害事故是指在进行起重作业(包括吊运、安装、检修、试验)中发生的重物(包括吊具、吊重或吊臂)坠落、夹挤、物体打击、起重机倾翻等事故。起重伤害事故可造成重大的人员伤亡或财产损失。根据不完全统计，在冶金、机电、铁路、港口、建筑等生产部门，起重机械所发生的事故高达25%左右，其中死亡事故占15%左右，已引起生产经营企业、政府监管部门、科研及检测、咨询中介机构等有关方面的高度重视，国家有关部门已经明确下文将起重机定为特种(危险)设备、起重作业人员定为特殊工种。因此研究事故的致因理论和预防理论,进而预防起重机伤害事故的发生是很有必要的。
2 起重伤害事故的特点
从安全角度看，与一般纯手工作业、使用简单或小型机具作业、一人一机在较小范围内的固定作业方式不同，起重机的功能是将重物提升到空间进行装卸吊运，它的作业运动轨迹是立体的。为满足作业需要，起重机械需要有特殊的结构形式，使起重机和起重作业方式本身就存在着诸多危险因素。概括起来起重作业有如下特点：
2.1 吊物具有很大的重量和可变的势能
被搬运的物料个大体重(一般物料均上吨重、目前世界起重量最大的移动式门式起重机“宏海号”桁架式拱形起重机的设计起重量达22000吨)、种类繁多、形态各异(包括成件、散料、液体、固液混合等物料)，起重搬运过程是重物在高空中的悬吊运动。
2.2 起重作业是多种运动的组合
起重机的起升机构、运行机构、旋转机构和变幅机构四大机构组成多维运动，体形高大金属结构的整体移动，大量结构复杂、形状不一、运动各异。速度多变的可动零部件，形成起重机械的危险点多且分散的特点，给安全防护增加难度。
2.3作业范围大
金属结构横跨车间或作业场地，高居其他设备、设施和施工人群之上，起重机带载可以部分或整体在较大范围内移动运行，使危险的影响范围加大。
2.4 多人配合的群体作业
起重作业的程序是地面司索工捆绑吊物、挂钩;起重司机操纵起重机将物料吊起，按地面指挥，通过空间运行，将吊物放到指定位置摘钩、卸料。每一次吊运循环，都必须是多人合作完成，无论哪个环节出问题，都可能发生意外。
2.5作业条件复杂多变
在车间内，地面设备多，人员集中;在室外，受气候、气象条件和场地限制的影响，特别是流动式起重机还涉及水文、地质、地形地貌和周围环境等多因素的影响。
总之，重物在空间的吊运、起重机的多机构组合运动、庞大金属结构整机移动性，以及大范围、多环节的群体运作，使起重作业的安全问题尤其突出。
3起重伤害进行故障树分析
3.1以吊物挤、撞打击伤害为例绘制起重伤害故障树。用矩形符号 表示顶上事件或中间事件，用圆形符号 它表示基本(原因)事件，表示人的差错或设备、机械故障、环境因素等。用屋形符号 表示正常事件，是系统在正常状态下发生的正常事件，用菱形符号 表示省略事件，即表示事前不能分析，或者没有再分析下去的必要的事件。用与门符号 表示输入事件同时发生的情况下，输出事件A才会发生的连接关系。用或门符号 表示输入事件中任何一个事件发生都可以使输出事件发生。用条件与门符号 表示只有当输入事件同时发生，且满足给定的条件时输出事件才会发生。本故障树如图1所示：
3.2 故障树定性分析。根据故障树最小割(径)集最多个数的判别方法判定发生事故的可能性。最小割集计算如下：
T=A1×A2×X15 =(B1+B2+B3+B4)×(X12+X13+X14)×X15
=( X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11)×(X12+X13+X14)× X15
=X1X12X15+X2X12X15+X3X12X15+X4X12X15+X5X12X15+X6X12X15
+X7X12X15+X8X12X15+X9X12X15+X10X12X15+X11X12X15+X1X13X15
+X2X13X15+X3X13X15+X4X13X15+X5X13X15+X6X13X15+X7X13X15
+X8X13X15+X9X13X15+X10X13X15+X11X13X15+X1X14X15+X2X14X15
+X3X14X15+X4X14X15+X5X14X15+X6X14X15+X7X14X15+ X8X14X15
+X9X14X15+X10X14X15+X11X14X15
图1所示故障树最小割集最多有33个。说明导致事故的因素多、发生事故的可能性特别大。我们反过来从对立事件考虑预防事故成功来分析其逻辑结构图，如图2所示
最小径集计算如下：
T’1 = A’1+ A’2+ X’15= B’1 B’2B’3 B’4+ X’12 X’ 13 X’14 +X’15
= X’1 X’2 X’3 X’4 X’5 X’6 X’7 X’8 X’9 X’10 X’11+ X’12 X’13 X’14+X’15
从而得出3个最小径集为：
P1= { X’1，X’2，X’3，X’4，X’5，X’6，X’7，X’8，X’9，X’10，X’11}
P2= { X’12，X’13，X’14 }
P3= {X’15}
所以从最小径集入手分析较为方便。
3.3结构重要度分析
3.3.1 根据统计学原理分析故障树、成功树结构重要度时遵循的原则：
1)单事件最小割集中的基本事件，其结构重要度最大。
2)在同一最小割集中出现的所有基本事件，它们的结构重要度相等。
3) 仅出现在基本事件个数相等的若干最小割集中的各基本事件，其结构重要度根据出现次数而定，出现次数相等的基本事件，其结构重要度相等;出现次数多的结构重要度就大;出现次数少的结构重要度就小。
4) 若两个基本事件仅出现在基本事件个数不相等的若干最小割集中，则有如下两种情况：
a 若它们重复在各最小割集中出现的次数相等，在少事件最小割集中出现的基本事件，其结构重要系数大;
b在少事件最小割集中出现次数少的与多事件最小割集中出现次数多的基本事件，一般前者的结构重要度大于后者。
3.3. 2结构重要度分析
1)因为在成功树计算中X’1，X’2，X’3，X’4，X’5，X’6，X’7，X’8，X’9，X’10，X’11同在一个最小径集内，X’12，X’13，X’14也同在一个最小径集内，X’15是单独事件，根据上述判断原则可知：
X’15是单基本事件最小径集中的事件，其结构重要度最大。
ΙΦ(1)=ΙΦ(2)=ΙΦ(3)=ΙΦ(4)=ΙΦ(5)=ΙΦ(6)
=ΙΦ(7)=ΙΦ(8)=ΙΦ(9)=ΙΦ(10)=ΙΦ(11)
ΙΦ(12)=ΙΦ(13)=ΙΦ(14)
因此，只要判定ΙΦ(1)，ΙΦ(12)，ΙΦ(15)的大小即可。
2)在故障树计算中，其结构重要度系数：
ΙΦ(1)=1/211-1=1/210
ΙΦ(12)=1/23-1=1/22=1/4
所以，结构重要顺序为：
ΙΦ(15)>ΙΦ(12)=ΙΦ(13)=ΙΦ(14)>ΙΦ(1)=ΙΦ(2)=ΙΦ(3)=ΙΦ(4)=ΙΦ(5)=ΙΦ(6)=ΙΦ(7)=ΙΦ(8)
=ΙΦ(9)=ΙΦ(10)=ΙΦ(11)
3.3.3结论
1)从故障树逻辑关系看，有6个逻辑或门，1个逻辑与门，最小割集有33个，最小径集有3个，造成事故的途径很多，而控制事故的途径很少，说明系统危险性很大。
2)从最小径集来看，首先，只要人躲闪不及(X’15)这个基本事件不发生，就可以保证无挤、撞、打击伤害事故发生。其次，只要在吊物旁工作(X’12)、其他人员通过(X’13)和未离开危险区(X’14)三个基本事件都不发生，也可保证无挤、撞、打击伤害事故发生。由此可知，人躲闪不及是最关键的基本事件，在吊物旁工作、其他人员通过和未离开危险区是较关键的基本事件。
3)从基本事件的结构重要度来看，人躲闪不及基本事件的结构重要度系数最大，在吊物旁工作，其他人员通过和未离开危险区三个事件的结构重要度系数次之。
从上述分析看出：人躲闪不及基本事件对挤、撞、打击伤害顶上事件的发生存在着极为重要的关系，影响最大;吊物旁工作、其它人员通过和未离开危险区三个基本事件对顶上事件的发生存在比较重要关系，影响较大;其余为一般基本事件，影响较小。
4 预防事故的基本措施
根据上述分析，对这类事故进行控制采取预防措施时，应首先从对顶上事件影响大的基本事件或包括含数目较少的基本事件的组合着手比较有效。即应首先控制人的行为，因人躲闪不及这个基本事件不易控制，所以，第一要严格作业现场安全监管，设置起重作业危险控制、警戒区，控制操作人员尽量在危险区以外工作例如：尽量避免在吊车旁工作、控制其它人员不通过危险区、从事起重挂钩的操作人员在吊物起吊前应迅速离开危险区。第二要加强人员培训，提高指挥、信号及操作等相关起重人员的素质，杜绝因违章操作、违章指挥或较典型的事件，如物体倒塌，吊物摆动，用吊钩进行拉断作业，用吊物进行撞击作业。第三加强过程控制，严格对吊钩、吊绳等部位的检验、检测工作以及对捆绑、起吊等特殊作业过程的检查中，消除作业隐患，第四，强化设备维修、保养工作，使控制器、制动器、安全警示系统灵敏可靠。
[参考文献]
《故障树分析程序》GB 7829-1987
