[發明專利]一種基于故障樹的超高車輛撞擊橋梁上部結構事故風險分析方法

在審

• 申請號: 202010435077.7
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111652481A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 楊琪毅;劉小燕;朱杰;雷壹;周帥;楊艷;鄒愛平;唐威;楊小康
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于故障樹的超高車輛撞擊橋梁上部結構事故風險分析方法，該方法通過演繹推理分析確定撞擊事故的頂事件、中間事件和基本事件，構建事故故障樹模型，將邏輯門關系替換成代數運算并得到事故故障樹的結構函數，然后求解最小割集、結構重要度，并通過對結構重要度排序分析來確定誘發撞擊事故發生的主要基本事件。本發明方法設計簡潔，便于實施，能快速有效的診斷出事故發生的薄弱環節，從而為制定降低事故風險的預防控制措施提供參考，適用于各類超高車輛撞擊橋梁上部結構事故的風險分析，具有廣闊的工程應用前景。

技術領域

本發明涉及撞擊事故風險分析技術領域，特別是一種基于故障樹的超高車輛撞擊橋梁上部結構事故風險分析方法。

背景技術

近年來，隨著城市立體交通的快速發展，超高車輛撞擊橋梁上部結構的事故頻繁發生，嚴重威脅城市交通的正常運行。僅以北京為例，50％的橋梁上部結構曾遭超高車輛撞擊，由此損壞的橋梁占已損壞的橋梁總數的20％以上。撞擊事故的發生往往會造成不同程度的損失，除造成重大經濟損失和較大的社會影響外，事故輕者導致沿線道路交通堵塞、橋梁承載能力受損；嚴重者導致橋梁結構發生落梁破壞、車毀人亡、交通癱瘓。目前對于超高車輛撞擊橋梁上部結構事故的研究集中在撞擊后橋梁結構的動態響應、損壞機理及撞擊荷載等方面，而對事故進行風險分析的較少，其中有利用層次分析法對風險識別、蒙特卡羅法對碰撞后橋梁的結構失效率進行研究，從而判斷橋梁是否能夠繼續投入使用，但缺少從根源上避免甚至杜絕事故發生的研究。

故障樹分析(FaultTreeAnalysis簡稱FTA)采用邏輯演繹的方法，通過邏輯關系的分析查找導致某種故障事件的各種可能原因，并畫出邏輯關系圖，從而判明事故發生的原因、原因組合及事故發生概率，是一種具有廣闊應用前景的系統安全分析方法。FTA已廣泛應用于核動力、航天、化工、制藥等領域，近些年才引入到土建、交通和水利等領域。

如何設計一種通過風險辨識、風險評估、風險控制、風險預警等手段，實現在事前預防和控制超高車輛撞擊橋梁上部結構事故的方法，盡可能的避免甚至杜絕由于設備、環境及人員不當操作所引發的安全事故，實屬當前重要研究課題之一。

發明內容

本發明旨在提供一種基于故障樹的超高車輛撞擊橋梁上部結構事故風險分析方法，它能有效地解決背景技術中所存在的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于故障樹的超高車輛撞擊橋梁上部結構事故風險分析方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：利用邏輯演繹的方法構建超高車輛撞擊橋梁上部結構事故的故障樹：

(1)將超高車輛撞擊橋梁上部結構事故作為頂事件T，以操作過失引發的碰撞、物和環境引發的碰撞、違章行為引發的碰撞作為第二級中間事件M1、M2、M3，對造成第二級中間事件的直接原因作為下一級中間事件，以此類推至最后從人員、車輛、道路和環境因素自上而下層層遞進、細化分析追溯到導致事故發生的基本事件X；

(2)自頂事件至基本事件，將兩排事件之間通過“與”門、“或”門2種邏輯門符號聯結，得到超高車輛撞擊橋梁上部結構事故的故障樹；

步驟2：將邏輯門關系替換成代數運算得到事故故障樹的結構函數：

(1)“或”門關系對應代數運算為M＝X1+X2+……Xn，“與”門關系對應代數運算為M＝X1·X2……Xn；

(2)根據代數運算自上而下計算得到事故故障樹的結構函數，如下式所示：

T＝(X1·X2·X3+X4)+(X5+X6)·(X7+X8+X4·X9·X10·X13)+(X1+X3+X11+X12)·X4+X13；

步驟3：采用布爾代數法化簡求解結構函數的最小割集，各基本事件的結構重要度：