铁路运输质量安全管理-第486节
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##
根据近似计算公式有：
！
！（！）〃
！
#
！
（ ！
#
〃&！
#
！
）
！
〃
％！
！
！
#％
〃
！
#
（ ！
#
）（ ！
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） 〃〃
〃〃#
〃〃#
！
！
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！！！
！（〃）
〃
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（ ！
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〃##
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！（#）
〃
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（ ！
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） 〃〃#
#〃〃&
&
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！
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〃
！
#
（ ！
#
〃〃#！
）（ ！
#
〃##
！
） 〃
％
〃
&
！
由计算结果可见：！（！）
！（
*
（）
！（
〃
#）*
！（&
！（
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〃
）*
！（
！（
’）
〃）
〃
*
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！（（
#
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#
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〃
＋
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！（
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’）
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〃！&
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！
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则
！（！）*
！（#）*
！（）（〃）*
！（（）＋
！（&）＋
！（’）
*
！！
！
！
！
总之，就割集、径集的含义看，最小割集表示系统的危险性，最小径集表示系统的安全
性，利用最小割集、最小径集都可以直接排出结构重要度顺序、并计算顶上事件概率。而
最小割集的物理意义是导致事故发生的各种途径，分析时能够做到清晰明了，而且在定量
分析中，用最小割集分析可以采用更多的近似公式。多数情况下，均从最小割集入手对系
统进行分析。
（五）事故树定量分析
！；定量分析的概念
事故树定量分析是在给定基本事件发生概率的情况下，求出顶上事件发生的概率，然
后再与预定的目标值进行比较。如果超出了目标值，就应采取必要的系统改进措施，使其
降至目标值以下；计算每个基本事件对顶上事件发生概率的影响程度，以便更切合实际地
确定各基本事件对预防事故发生的重要性，使我们更清楚地认识到要改进系统应重点从
何处着手。
〃；概率的基础知识
在自然界有着各种各样的事件，就每一个事件发生的可能性来看，可以分为三种：
！必然事件：一定条件下必然会发生的事件。
〃不可能事件：一定条件下必然不会发生的事件。
#随机事件：一定条件下可能发生也可能不发生，即发生的结果可能不止一个，而且
事先无法确定的事件。
对于随机事件来说，它在一次试验中可能发生，也可能不发生。我们常常希望知道这
些事情在一次试验中发生的可能性有多大。为此，首先引入频率，它描述了事件发生的频
繁程度，进而引出表征事件在一次试验中发生的可能性大小的数———概率。
（！）频率与概率
在相同条件下，在进行的
&次试验中，事件
’发生的次数
（称为事件
’发生的频
附录二铁路运输安全系统分析、评价与管理—
##〃！
—
！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
！！
数，比值
！〃#称为事件
发生的频率，通常用（％）来表示。当
#逐渐增大时，（％）逐
渐稳定于某个常数
&（
），该常数
&（
）即事件
发生的概率，即
&（
）！（％）
（当
#趋近于无穷大时）
可见，频率是个试验值，或使用时的统计值，具有随机性，可能取多个数值，只能近似
地反映事件出现可能性的大小。概率是个理论值，是由事件的本质所决定的，只能取唯一
值，它能精确地反映事件出现可能性的大小。
但是，概率要通过大量试验才能得到，这在实际工作是往往是难以做到的。所以，从
应用角度来看，频率比概率更有用，它可以从所积累的比较多的统计资料中得到。
在事故树的定量分析中，首先要知道系统各基本事件发生的概率。铁路各部门在目
前条件下，取得概率比取得频率更为困难，但根据频率与概率之间的关系，一般用频率来
代替概率。
例如，某组道岔一年使用
〃万次，发生连杆折损
〃#次，则连杆折损发生频率为
％
#&。这组道岔经过长期使用，使用次数足够多时，连杆折损发生的频率稳定在
％
#左右。因此，这个稳定值
％
#即作为连杆发生折损的概率。
（〃）概率和与概率积
各事件按照事件与事件之间的关系又可分为相互独立事件、相互排斥事件和相容事
件。
！相互独立事件，即一个事件发生与否不受其他事件发生与否的影响。假定有事件
、’、（、。、），事件发生，不受
’、（、。、）事件发生与否的影响，该发生照常发
生。
〃相互排斥事件，即不能同时发生的事件。一个事件发生，其他事件必然不发生。它
们之间互相排斥、互不相容。假定有事件
、’、（、。、），发生时，’、（、。、）必然不
发生；’发生时，、（、。、）必然不发生。
#相容事件，即一个事件发生与否受其他事件的约束，在其他事件发生的条件下才发
生的事件。设
、’两事件，’事件只有在
事件发生的情况下才发生，反之亦然，则
、
’事件称为相容事件。
在事故树分析中，遇到的基本事件大多是独立事件。下面再简单介绍一下独立事件
的两种运算：和事件、积事件。
和事件是指事件
（
！
’
’，即当且仅当
、’中至少有一个发生时，事件
（才发
生；积事件是指事件
（
！
·’，即当且仅当
、’同时发生时，事件
（才发生。
例如，做一试验抛甲、乙两枚硬币，观察正反面出现情况。设事件
为“甲币出现正
面”，事件
’为“乙币出现正面”。显然甲币出现正面与否与乙币出现正面与否是互不影
响的独立事件。如果事件
（表示“抛出两枚硬币至少出现一个正面”，事件
*表示“抛出
两枚硬币出现两个正面”，则事件
（“抛出两枚硬币至少出现一个正面”要发生，只要事件
“甲币出现正面”发生或事件
’“乙币出现正面”发生则事件
（就发生，即
（事件是事件
和事件
’的“和事件”，（
！
’
’；事件
*“抛出两枚硬币出现两个正面”要发生，必须
事件
与事件
’同时发生，即事件
*是事件
与事件
’的“积事件”，*
！
·’。
#个独立事件的和事件的概率称为
#个独立事件的概率和，其计算公式是：
—
##〃！
—
铁路运输质量安全管理与事故处理实用手册
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##
！（
〃
！
#
！
！
。
！
％）〃#［#
！（
〃）］［#
！（
#）］。［#
！（
％）］
&个独立事件的积事件的概率称为
&个独立事件的概率积，其计算公式是：
！（
〃·#··。·％）〃
！（
〃）·！（
#）·！（
）·。·！（
％）
式中
！（
〃）、！（
#）。———独立事件的概率。
如上例中，设已知抛出一枚硬币出现正面的概率为
％&’，即
！（
〃）〃
％&’，！（
#）〃
％&’。
则出现一个正面的概率
！（
）（
〃
（
〃）［#
！］
〃
！！
#）
〃#［#
！］（
#）
〃#（#
％&’）
（#％&’）
〃
#
％&（’
〃
％&）’
出现两个正面的概率
！（
’）
〃
！（
〃·#）〃
！（
〃）·！（
#）
〃
％&’·％&’
〃
％&（’
*&顶上事件概率的计算
当给定了事故树各基本事件的发生概率，各基本事件又是独立事件时，顶上事件就是
各基本事件的和事件或积事件，就可以计算顶上事件的发生概率。目前，计算顶上事件发
生概率的方法有若干种，下面介绍较简单的几种。
（#）求某系统事故树的基本事件概率积之和
对顶上事件状态！（
（）〃#的所有基本事件状态组合，求各基本事件状态（
（）
〃#或
％）的概率积之和，用公式表达为：
&
！（
*）〃
！！（
（）〃
＋）
（（）
#
＋）
）#
（）
式中＋（
；）———顶上事件发生概率；
）
〃#
！（
（）———顶上事件状态值，！（
（）〃％或！（
（）〃#；
（）
———第
）个基本事件的状态值，（）
〃％或
（）
〃#；
＋）
———第
）个基本事件的发生概率。
例：以图
（
#
*％的简单事故树为例，利用上式求顶上事件
*的发生概率。
图
（
#
*％
事故树示意图
设
（#
、（（
、（*
均为独立事件，其概率均为
％&#，顶上事件！（
（）〃#有三种状态组合
表，分别为：
附录二铁路运输安全系统分析、评价与管理—
##〃！
—
！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
！！
！
！！〃！
！#〃
！％〃！
〃
！！〃！
！#〃！
！％〃
#
！！〃！
！#〃！
！％〃！
根据上述公式可得第一种状态概率积为：
！
〃#！
（！
#！
）
〃##
（！
##
）
#
#％％）
！！！！！
！#！！〃
！（！
％％
！！％
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#！#
）（！
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〃
！〃
#〃
％
&#！
〃（！
##
）〃#％
&
&！
〃
&’
〃
&！
&
&
’
同理可得第二种状态概率积为：
！！！！！！！！！！
#％
！
〃#！
（！
#！
）
！
〃##
（！
##
）
#
〃#％
（！
％％
）
％
#！
#！
#！
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！
〃
（！
#！
）
〃
（！
##
）
〃
（！
#％
）
！#％
&#！
〃##
〃（！
#％
）
&
&！
〃
&！
〃
&’
&
&
’
第三种状态概率积为：
！！！！！！！！！！
！##％％
！
〃#！
（
#！
）
〃##
（！
##
）
〃#％
（！
％％
）
#！
）
（！
##
#！
）
（！
#！#！
）（！
#％
&
！
〃
！〃
#〃
％
&#！
〃##
〃#％
&
&！
〃
&！
〃
&！
&
&
！
顶上事件概率为三种状态概率之和，即
％（
’）〃&’（
&’
（&！〃
&！’
这种计算方法由于有规律，可用计算机编制程序计算。但当一个事故树基本事件很
多时，即使是计算机也难以胜任了。
（#）求各基本事件概率和
在定性分析中，给出了最小割集的求法，以及用最小割集表示的事故树等效图，利用
等效图再来推出由最小割集求顶上事件概率的公式。
仍以图
#）
！）
％简单事故树示意图为例，其最小割集为｛！！
，！#
｝、｛！！
，！％
｝用最小
割集表示的等效图如图
#
）
！
）
％！所示。这样，可以把其看作由两个事件
（！
、（#
组成的
事故树。
按照求概率和的计算公式，（！（
（#
的概率为：
％（
’）〃
％（
（！（
（#
（
（！
〕（
（#
〕
）〃！）〔！）
％）〔！）
％）
因为两个最小割集中都有
！！
，利用此式直接代入进行概率计算，必然造成重复计算
！！
的发生概率。因此，要将上式展开，消去其中重复的概率因子
#！
；，否则将得出错误的
结果。由于
％（
’）〃！）！（
％（
（！
）（
％（
（#
））
％（
（！
）％（
（#
）〃
％（
（！
）（
％（
（#
））
％（
（！
）％（
（#
）
而
％（
（！
）&#！
〃##
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&！
〃
&！
&
&
！
％（
（#
）&#！
〃#％
&
&！
〃
&！
&
&
！
—
！！〃！
—
铁路运输质量安全管理与事故处理实用手册
！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
！！
图
！〃
#〃
#事故树的等效图
！（
〃
#
）#！（
〃
！
）！（
〃
#
〃
！
）！（
％
#
％！
·
％
#
％
）
！（
％#
％
！
％
）！#
#！！
#！
％&#
#
％&#
#
％&#
％
&
％％#
故
！（
&）’
％&％#（
％&％#〃
％&％％#’％&％#）
以上两种方法计算结果是一致的。
（）顶上事件发生概率的近似计算
在事故树分析时，往往追到很复杂很庞大的事故树，有时一棵事故
