基于THERP和HCR的地鐵人因可靠性分析

1、基于THERP和HCR的地鐵人因可靠性分析摘要地鐵事故的發(fā)生往往與人的可靠性相關(guān)，本文對(duì)概率安全評(píng)價(jià)中的THERP和HCR人因可靠性量化風(fēng)險(xiǎn)分析方法進(jìn)行回顧，并對(duì)兩者的結(jié)合進(jìn)行研究，建立了THERP+HCR為定量分析核心的地鐵事故人因可靠性分析模型，介紹了其規(guī)范化分析程序，并給出了在城市軌道交通應(yīng)用中的實(shí)例。關(guān)鍵詞地鐵；THERP；HCR本文基于概率安全研究中的人因可靠性分析方法THERP（Technique for Human Error Rate Prediction）和HCR（Human cognitive Reliability），進(jìn)行了典型地鐵安全事故的風(fēng)險(xiǎn)概率分析。其中THERP主

2、要用于涉及人員行為的，按時(shí)間發(fā)展形成過(guò)程進(jìn)行分析的部分，HDR模型主要用于人在事故處理過(guò)程中存在的診斷事故事物的量化。1地鐵事故人因分析的THERP與HCR方法1.1THERP方法THERP是建立在人誤分析基礎(chǔ)上的一種人員可靠性分析模型，主要用于估計(jì)人員（在一定時(shí)間、一定條件下）不能正確執(zhí)行所需完成的任務(wù)的概率。其某一特定行為的失誤概率可由下式給出：PEA=HEPEAmk=1 PSFkWk+C （公式1）式中：PEA表示某一特別行動(dòng)的失誤概率；HEPEA為某一特別行動(dòng)的人員基本失誤概率；PSFk為第k個(gè)成形因子的量化值；Wk為權(quán)重；C為數(shù)值型常數(shù)；m為PSF的數(shù)量。THERP分析方法主要是利用

3、人因事件樹(shù)對(duì)人因事件中涉及的所有人員行為按事件發(fā)展的過(guò)程進(jìn)行分析，并在事件樹(shù)中確定失效途徑后進(jìn)行定量的計(jì)算。在NUREG/CR-1278中提供了使用THERP方法分析人因事件所需的有關(guān)數(shù)據(jù)。1.2HCR方法由于THERP主要是描述與時(shí)間無(wú)關(guān)的人因失誤，而現(xiàn)代的人-機(jī)系統(tǒng)常常是與人的認(rèn)知判斷有關(guān)，HCR法就是為了評(píng)價(jià)運(yùn)行班組未能在有限的時(shí)間內(nèi)完成動(dòng)作的概率而開(kāi)發(fā)的。HRA的分析滿(mǎn)足兩個(gè)基本的假設(shè)：1）它認(rèn)為所有的人員動(dòng)作的行為類(lèi)別，依據(jù)是否為例行的工作、程序書(shū)的情況及訓(xùn)練的程度等，分為技能型、規(guī)則型及知識(shí)型等3種。2）它認(rèn)為每一種行為類(lèi)別的失誤概率，僅與允許時(shí)間（t）和執(zhí)行時(shí)間（T1/2）的比值

4、有關(guān)。根據(jù)此假設(shè)，HCR模式由模擬機(jī)訓(xùn)練所收集的數(shù)據(jù)，歸納得到公式2。式中，是由數(shù)據(jù)歸納而得與行為類(lèi)別有關(guān)的參數(shù)，它們服從威布爾分布。由于每個(gè)運(yùn)行班組的執(zhí)行時(shí)間可能因各類(lèi)情況而有所不同，故在使用公式之前要用修正因子修正。在HCR模式中所考慮的關(guān)鍵的行為形成因子有3個(gè)，訓(xùn)練（K1）、心理壓力（K2）及人-機(jī)界面（K3）。修正的公式表示如下：T1/2= T1/2,no min al（1+K1）（1+K2）（1+K3）（公式3）在（公式3）中，T1/2,no min al為一般狀況（如模擬機(jī)訓(xùn)練）的執(zhí)行時(shí)間。2地鐵事故風(fēng)險(xiǎn)分析描述通過(guò)對(duì)相關(guān)道岔失表視頻的反復(fù)觀(guān)看與進(jìn)行行車(chē)調(diào)度訪(fǎng)談，經(jīng)過(guò)分析，我們得出

5、以下結(jié)論。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，一般須在3 min內(nèi)糾錯(cuò)；控制界面的按鍵標(biāo)牌明確，周?chē)写笮?、形狀、操作方式相同的其他按鈕，有選錯(cuò)的可能，時(shí)間10 s；根據(jù)實(shí)際假設(shè)，調(diào)度員有一定的心理壓力，其修正因子取0.28；設(shè)道岔失表到發(fā)現(xiàn)的時(shí)間為20 s；事故診斷時(shí)間為10 s；從確認(rèn)到開(kāi)始執(zhí)行時(shí)間為20 s；執(zhí)行取消進(jìn)路時(shí)間為15 s；判斷有無(wú)列車(chē)進(jìn)行變更進(jìn)路10 s；從確認(rèn)可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換道岔到開(kāi)始執(zhí)行需要20 s；進(jìn)行轉(zhuǎn)換道岔錯(cuò)誤時(shí)間為20 s；執(zhí)行后確定1 min。2.1事件分析該事件失誤概率分析可分為5個(gè)階段：1）信號(hào)員發(fā)現(xiàn)道岔失表狀況并呼叫調(diào)度員；失誤概率P1可認(rèn)為非常小。2）調(diào)度員對(duì)情況進(jìn)行確認(rèn)，其診

6、斷行為屬規(guī)則型，可用HCR模式計(jì)算其失誤概率P2。3）調(diào)度員取消進(jìn)路，其失敗概率P3可用THERP方法求出。4）調(diào)度員判斷有無(wú)列車(chē)進(jìn)行變更進(jìn)路，其診斷行為屬規(guī)則型，可用HCR模式計(jì)算其失誤概率P4。5）調(diào)度員執(zhí)行轉(zhuǎn)換道岔，其失敗概率P5可用THERP方法求出。2.2建模與計(jì)算事件失誤率：P=P1+P2+P3+P4+P5 根據(jù)事件分析中的1）階段，可令：P1=1.0010-4取=0.601，=0.9，=0.6（規(guī)則型）代入上式：得P2+P4=1.4910-2。查T(mén)HERP表排列信號(hào)失誤概率為0.003，考慮緊張因子，修正為0.006；操作失誤率為0.003，修正為0.006；考慮調(diào)度員與值班長(zhǎng)之間的相關(guān)性為中等，其監(jiān)測(cè)失誤概率為：1+6310-3 / 20=0.0509該事件樹(shù)的失誤路徑有兩個(gè)，F(xiàn)1、F2，它們的失誤率分別為：PF1=PA1PA2=0.0060.0509=3.5410-3PF2= PA1Pa2 Pa1 PB1PB2 =0.0060.0509=1.7310-6總的操作失誤為：P3=PFl + PF2=3.5410-3查T(mén)HERP表確認(rèn)信號(hào)失誤概率為0.002，考慮緊張因子，修正為0.004。操作點(diǎn)擊的失誤率為0.003，修正為0.006。該事件樹(shù)的成功路徑只有1個(gè)，因此失誤率為：P5=1-PS5=1-Sa1Sb1Sc1=1.5910-2事件總的失誤率