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基于Bow-Tie事故模型的军机适航条款选取方法*

更新时间:2009-03-28

0 引言

随着军用航空器技术复杂程度不断提升,军用航空器发生事故的故障模式也愈发复杂,由此导致的军用航空事故愈发严重,影响也越来越大。当前,适航是提升航空器安全水平的重要途径,军用适航标准是飞机的最低安全性要求,无论在飞机的设计制造过程中,还是飞机的使用维护阶段都需要选取合理、准确的适航条款与要求。军机适航条款的选取,既要避免过多、过滥导致安全性成本的盲目增大,更要防止不足与缺项而导致出现安全性问题。由于在任务特点、管理方式、目标定位、进度要求等方面与民机存在很大不同,军机适航条款应根据实际需求开展选取和裁剪。因此,如何理清导致航空事故发生的危险要素以及分析事故发生可能导致的不同后果,进而有针对性地选取相关条款开展设计与预防,是军用航空器设计和使用人员所关注的重要问题。针对航空事故建模与分析这一现实问题,2004年美国联邦航空局(FAA)下属的专业科研技术团队开发出了一套“领结图”技术,英文原称Bow-Tie,并以此作为事故分析的主要机制。此套技术亦被其他负责航空安全管理及高危性产业的安全管理机构所推荐使用[1-3]

目前,Bow-Tie模型已经在工业界风险分析管理领域得到了广泛的应用 [4-5]。Refaul Ferdous和Faisal Khan等人建立了在不确定条件下的系统安全性和风险分析的Bow-Tie模型,并针对2005年英国石油公司(BP)在美国德克萨斯州的精炼厂爆炸事故的Bow-Tie风险分析模型,给出了预防事故的针对性措施 [6];Celeste Jacinto和 Cristina Silva运用了半量化的Bow-Tie方法针对船舶故障模式构建了风险分析评价模型,也取得了不错的分析效果[7];而Nima Khakzad等人结合贝叶斯网络,建立了针对热交换器蒸汽点燃事故的Bow-Tie分析模型[8]。在国内,贾朋美和於孝春等人将Bow-Tie技术引入到城镇燃气管道的风险管理中,通过定性分析导致燃气管道泄漏的原因和后果,针对性地提出预防减缓措施[9]。郑卫东等人统计了美军航母舰载机的161起飞行事故,采用Bow-Tie模型进行了风险分析,提出了防范措施和对策[10]。上述研究证明了Bow-Tie模型能够有效解决传统事故分析模型量化不足、条块分割和直观性、针对性不强的问题[11-12],为事故分析领域提供了新的思路和方法,目前已在事故分析和风险评估中成为了研究热点。

Bow-Tie模型在工业风险分析中的广泛应用,证实了这种分析方法具有独到的优势。本文将采用这种方法作为分析工具,以航空机轮为例,建立起航空器轮胎爆破事故的Bow-Tie模型,进而针对模型中的具体环节给出预防措施。根据模型中的故障模式以及改进建议,进一步选取与航空机轮相关的适航条款,探究通过Bow-Tie模型的适航条款生成方法。

1 Bow-Tie模型方法简介

Bow-Tie模型结合了故障树分析和事件树分析,第一次把事故的预防以及事故发生后的应急反应统一到一起[13-14],它以一种可视化的方式,呈现出事故的前因后果。其原理[15-16]如图1所示。

该模型左边为故障树,主要通过故障树的分析方法从事故出发向前推导,寻找导致事故发生的底事件,作为事故发生的危险源。模型右边为事件树,分析该事故可能产生的所有后果。Bow-Tie模型的引入目的是为了进行风险安全评估,一个完整的风险评估过程应当包含以下4个步骤:

1)对于危险源的识别;

2)对于后果的分析;

3)对于可能性的评估;

4)对于风险的评价。

通过建立故障树实现了对于危险源的识别,通过事件树实现了对于事件结果的分析,但是还要对风险和结果建立评价,并给出针对性的预防解决措施。因此,完整的Bow-Tie模型还应当包含风险管理措施。在Bow-Tie模型中,应当含有防止顶层风险事件发生的保护性或前瞻性屏障,其在顶层事件的左边,同时,纠正或体现控制机构,其在顶层事件的右边。这些机构用于防止顶层事件导致产生不必要的结果或减轻该结果的严重影响程度[1]

  

图1 包含风险控制手段的Bow-Tie模型原理图

2 航空机轮的Bow-Tie事故模型研究

机轮作为航空器起落系统中的重要部件,对于飞机能否安全起降起着至关重要的作用,一旦飞机轮胎发生爆破,将会严重影响飞机的安全性水平。通过统计历史上发生由于机轮产品导致的军用航空事故,发现导致轮胎爆破是导致飞机发生严重事故的主要原因。该事件发生的危险源涵盖面广,基本包括了人为、环境以及机械原因中的要素。另外,轮胎爆破所产生的后果也比较复杂,如果控制不当,甚至会导致机毁人亡的严重事故。因此,本文主要针对轮胎爆破事故构建航空机轮的Bow-Tie事故模型,研究导致事故的各类风险和事故后果,并提出针对性的风险控制建议。

勘查区地热水属构造裂隙承压水,严格受断裂控制,热储呈带状对流型构造裂隙地热水。形成机理为:勘查区大气降水丰富,大气降水沿周边山体节理裂隙缓慢下渗,并逐步汇聚于断裂及裂隙带中,再沿断裂通道线状渗流,并以地下水为载体,吸收周围岩石骨架中的热能及矿物质,形成载热流体,赋存在断裂带之中。在接近地表处,地热水不断被混合降温,之后继续沿错综复杂的裂隙上涌,形成上升泉。

2.1 危险源分析

[2]COURONNEAU J C,TRIPATHI A.Implementation of the new approach of risk analysis in france[C]//Proceedings of the 41st International Petroleum Conference,Bratislava,Slovakia,2003.

直接造成轮胎爆破的原因有轮胎故障、刹车系统故障以及机轮故障。导致轮胎故障的原因有充气压力低、充气嘴断裂、机轮磨损和轮胎本身的质量问题等,在这几个因素中,充气压力低主要是由于维护不当导致,轮胎质量问题则是制造厂商的问题,这些都是人为原因导致机械故障的发生;机轮磨损既会直接导致机轮的失效,也会对轮胎造成直接的影响。导致机轮故障的因素中,由于人为的维护不当造成刹车片误装,进而造成机轮损坏。刹车盘掉块则是由于刹车系统的问题而对机轮造成不良影响。在导致刹车系统故障的因素中,沙尘导管内的异物是由于机务人员检查时疏漏导致,同样是人为因素导致机械故障的发生。异物的存在同时还会对放气活门以及惯性传感器造成不利影响,而放气活门和惯性传感器故障也会直接对刹车系统造成影响。由于环境原因导致的轮胎过热漏气,如果不及时维护,同样会造成轮胎爆破。各种因素之间相互作用,层层递进共同导致事故发生。

特色小镇的建设,将深刻地影响经济发展,打造特色小镇,需要完整的产业链,小镇的繁华需要产业去支撑。增加小镇的岗位需求,拉动创业,促进沙湾古镇经济发展及多元化创业,才能形成以沙湾古镇为中心的岭南特色旅游小镇。在沙湾古镇发展的过程中,增加小镇的创业可行性和带动原生居民自我就业。加快推进农村现代化创新发展,寻找实施乡村振兴战略的具体措施,特色小镇是城乡融合发展的关键,要以特色小镇为载体,加快乡村振兴进程。

通过以上分析,不难看出在导致轮胎爆破的各种危险因素中,包含了人为因素、机械因素以及环境因素。因此,在探讨对于危险源的风险控制时,要从人、机、环3个完整的角度入手,从各个环节入手预防危险源状态的转移。

在标准DP系统中,由于位移面积随运动方向的变化而发生泵流成本函数的不连续和非线性并不是一个问题.当Qp,k≥0时,根据式(11),泵流速成本函数在时间阶段k可以写成

 

表1 轮胎爆破故障树基本事件

  

编号 基本事件名称 编号 基本事件名称X1 轮毂裂纹 X10 充气嘴断裂X2 主轮掉块 X11 充气压力低X3 刹车盘掉块 X12 电门积炭X4 热熔塞 X13 有异物X5 软件指令错误 X14 导线断裂X6 刹车导管异物 X15 拔叉断脱X7 电路短路 X16 电磁线圈断开X8 生产质量问题 X17 与惯性传动轴间隙大X9 机轮磨损 / /

  

图2 航空器轮胎爆破事故Bow-Tie模型

2.2 后果分析

轮胎爆破事件发生后,飞机由于无法掌控方向,很容易出现冲出跑道、飞机侧翻以及飞行员由于操作慌乱而导致二次事故的情况。人们针对事故所采取的不同的动作会导致不同后果的发生。根据对历史上飞机轮胎爆破事件后果的统计,主要有以下几类不安全后果:

根据前文中建立的轮胎爆破事故分析Bow-Tie模型,针对每一种危险源提供风险预防控制建议,反映到Bow-Tie结构图上,就是防止危险源向事故发展的控制手段。进一步针对事故可能导致的后果给出预防措施。

2)轮胎爆破后,由于飞行员操纵失误,处置不当所导致的飞机失控;

3)由于地面指挥失误而导致的飞机失控;

4)由于地面准备不充分而导致的二次事故的发生。

通过对以上后果的分析,不难发现,对于轮胎爆破这起事件而言,不安全后果大多数都是由于人为的因素所造成的。因此,控制不安全事件向不好的方向发展,主要的控制措施应当从人员的控制入手。

2.3 Bow-Tie模型的建立

由于初中生对我国优秀传统文化的学习能力和认知能力还比较低,从而不能够完全掌握和把握古诗词的内涵。因此,教师在开展古诗词教学时要考虑到学生的这一状况,在教学过程中转变的传统教学模式,将激发学生学习古诗词的兴趣作为教学出发点,在充分调动学生学习古诗词兴趣的基础上展开教学,从而使每位初中生都能够在课堂上做到认真听讲,学习古诗词知识。

3 基于Bow-Tie模型适航条款选取方法

3.1 风险控制分析

前文基于轮胎爆破事故建立了Bow-Tie分析模型,确定危险源和研究事故后果,根本目的还是为了对风险进行防范,减少不期望的事故后果出现。因此,在图2的基础上,针对危险事件和时间后果,对轮胎爆破事故进行风险控制分析。

从故障树中不难发现,导致顶事件发生的各级事件之间的逻辑运算都是或门,这就意味着每一个底事件都可能单独导致顶事件的发生。因此,在进行风险控制时,必须综合考虑每个危险源可能导致的后果,阻断危险源向顶事件转化的路径。建立基于风险控制的Bow-Tie航空机轮事故模型所图3所示。

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图3 航空器轮胎爆破风险控制Bow-Tie分析模型

1)由于轮胎爆破碎片造成人员伤亡;

3.2 基于Bow-Tie模型的轮胎爆破适航条款选取

通过基于Bow-Tie模型的轮胎爆破风险控制分析,不难看出导致该类事故发生主要是由机轮故障、轮胎失效以及刹车系统所导致。因此,预防轮胎爆破事故的发生,就要从这3个主要因素入手,结合相对应的适航标准[19],即可有针对性地选取相关条款。其中,关于机轮有如下可选取以下条款要求:

1)每一机轮的最大静载荷额定值,不得小于如下情况对应的地面静反作用力。

a)设计最大重量;

b)临界重心位置。

2)刹车系统能力刹车系统及其相关系统必须设计和构造成。

前文中,研究分析了导致飞机轮胎爆破事故发生的危险源以及该事故可能造成的后果。根据积累的资料 [17-18],能够建立起关于轮胎爆破事故的Bow-Tie模型,如图2所示。表1列出了故障树的基本事件。通过Bow-Tie模型的建立,比较清晰地呈现了轮胎爆破的危险源以及不同的后果。下面将对识别出的风险进行分析,给出预防措施。

3)过压爆裂保护。每一机轮必须提供防止机轮和轮胎组件因过度压力引起机轮失效和轮胎爆裂的措施。

4)刹车机轮。每一刹车机轮必须满足适用要求。

由于轮毂裂纹、机轮破裂等是进一步导致轮胎爆破的重要危险源之一。生产厂家和维护单位应当贯彻适航要求,对于机轮强度进行试验和校核。

关于轮胎应选取的条款有:

1)当起落架轮轴上装有单个机轮和轮胎的组件时,机轮必须配以合适的轮胎,其速度额定值应经批准,且在临界条件下不会被超过,其载荷额定值应经适航当局批准,且不会被下列载荷超过:

a)主轮轮胎上的载荷,对应于飞机重量(直到最大重量)和重心位置的最临界组合;

b)前轮轮胎上的载荷,应按照对应的地面反作用力分析。

2)对于最大起飞重量超过34 050 kg的飞机,装在有刹车的机轮上的轮胎必须用干燥氮气或表明为惰性的其他气体充气,使轮胎内混合气体的氧体积含量不超过5%,除非能表明轮胎衬垫材料在受热后不会产生挥发性气体或采取了防止轮胎温度达到不安全程度的措施。

对于轮胎正常承受的载荷和轮胎充气量,均应做出明确的规定,严格遵守标准要求,能够减少不必要事件的发生。

3)喷嘴布置方式。A厂烟气再循环采用相同尺寸的喷嘴,利用前后拱喷嘴错开布置的方式,避免烟气注入时的对冲。B厂烟气再循环喷嘴前后拱相对布置,但采用大小喷嘴交错布置的方式,同样可达到防止烟气对冲的目的。

根据CCAR 25.735条,关于刹车有以下要求:

[8]KHAKZAD N,KHAN F,AMYOTTE P.Dynamic safety analysis of process systems by mapping boe-tie into Bayesian network [J].Process Safety and Environmental Protection,2013,91(1):46-53.

2)每一机轮的最大限制载荷额定值,必须不小于按本部中适用的地面载荷要求确定的最大径向限制载荷。

如果任何电气、气动、液压或机械连接元件或传动元件损坏,或者任何单个液压源或其他刹车能源失效,能使飞机停下且滑行距离不超过规定的滑行距离的两倍。

3)过热爆裂保护。对于每个带刹车的机轮,必须提供措施防止由于刹车温度升高导致的机轮失效和轮胎爆裂。并且,所有机轮必须满足要求。

在省市县总工会和大队党委的正确领导下,县森防大队工会按照县工会的工作部署,工会主席带领全体会员,积极开展民主管理工作,取得明显的成效。

关于轮胎爆破的适航条款基本覆盖了对于危险源的识别,并给出了相应的预防方法。因此,通过对适航条款的贯彻,能够实现对于危险源的控制。

4 结论

作为一种新生的分析理论,Bow-Tie模型能够直观清晰地反映出导致飞机发生事故的危险源以及危险后果,形成对特定事故一种“前因后果”式的分析模式。通过对各类危险源的识别,人们能够针对导致事故的成因和后果采取控制措施,实现了从问题认识到问题解决的完整过程。

选取2016年3月—2018年1月在我院接受口腔疾病治疗的患者90例作为研究对象,并将其随机分为研究组和对照组,每组各45例患者。其中,对照组中,男21例,女24例,年龄20~50岁,平均年龄(32.06±6.49)岁,其中有7例是牙列缺损、12例是龋齿导致的牙体大面积缺损、8例牙间隙过宽、18例牙周炎;研究组中,男28例,女17例,年龄19~50岁,平均年龄(31.59±5.89)岁,其中有9例是牙列缺损、10例是龋齿导致的牙体大面积缺损、6例牙间隙过宽、15例牙周炎;对两组患者的一般资料进行对比,差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。

通过统计航空机轮引起的轮胎爆破历史事故资料和Bow-Tie模型分析,本文分析了导致事故发生的人、机、环3个层次的危险因素,并分析了在事故发生后不同行为所导致的危险后果,针对各种风险提出了控制措施,通过对适航规章中相关条款的分析,构建了相应的适航条款体系,实现了适航条款与风险控制措施的对接,形成了较为完整的定性航空事故分析与预防研究机制。在对特定航空事故进行分析时,可以将适航分析与Bow-Tie模型相结合,提出一种航空器适航分析与条款选取的新模式。

参考文献

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要建立起以轮胎爆破为顶事件的故障树,首先就要确定可能导致顶事件发生的危险源,也就是通过统计确定故障树的底事件,分析危险源之间的关系,为故障树的构建提供资料的支撑。

[3]BELLAMY L J.Exploring the relationship between major hazard,fatal and non-fatal accidents through outcomes and causes[J].Safety Science,2015,71(2):93-103.

[4]SAUD Y E,ISRANL K,GODDARD J.Bow-tie diagrams in downstream hazard identification and risk assessment[J].Process Safety Progress,2014,33(1):26-35.

[5]MARKOWSKI ADAM S,KOTYNIA A.Bow-tie model in layer of protection analysis[J].Process Safety and Environment Protection,2011,89(4):205-213.

将T_ED、T_SB数值带入上述t_source计算公式可得出T_LI的范围约为0到4 μs之间,即0

因此,对于高校来说,在大学这一“特殊”的人生阶段,认真做好大学生的思想政治教育工作,是提高其思想政治素质、坚定理想信念的重要举措。大学生是祖国的未来,民族的希望,大学生的素质、本领和修养直接影响着其今后能否在中国特色社会主义建设事业中更好地发挥作用,能为中国梦的实现贡献多大的力量。培养大学生坚定不移的共产主义信念,才能使其在今后的人生中甘于奉献、乐于助人、勇于奋斗,才能为其成长为一名合格的建设者和接班人打下坚实的基础。

[6]FERDOUS R,KHAN F,SADIQ R,et al.Analyzing system safety and risks under uncertainty using a bow-tie diagram:an innovative approach[J].Process Safety and Environmental Protection,2013,91(8):1-18.

[7]JACINTO C,SILVA C.A semi-quantitative assessment of occupational risks using boe-tie representation [J].Safety Science,2010,48(8):973-979.

实验采用10 kVA变压器,该变压器饱和磁密为1.6 T,磁路长度为0.71 m,通过外加临时绕组的测试方法[12]测得变压器低压侧绕组匝数为230匝,则通过计算估计变压器饱和时励磁电流为0.561 A。在低压侧施加直流电流,为防止变压器进入饱和状态,选择直流电流变化范围为0~0.5 A。传感器激励绕组选取为200匝,检测绕组匝数为100匝,均匀绕制在磁芯上。为让磁芯易进入饱和状态,磁芯采用高磁导率的钴基非晶材料,材料的基本参数如表1所示。

1)每一包含机轮和刹车的组件都必须经批准。

作为临床常见内分泌疾病之一,糖尿病患者存在长期脂肪及蛋白质代谢紊乱情况,造成慢性进行性病变导致机体抵抗力明显锐减,机体内含糖量不断上升,有利于结核杆菌滋生,对肝脏功能造成极其严重的伤害,甚至机体内维生素A处于缺乏状态。一旦呼吸系统出现结合杆菌感染情况则人体免疫水平及抵抗力大大被削弱,造成人体遭受结核杆菌的侵袭,造成糖尿病合并肺结核[3]。经该次研究发现,分别纳入糖尿病并发肺结核患者及普通肺结核患者统一进行CT检查,发现两组病变位置不存在显著差异性。

[9]贾朋美,於孝春,宋前甫.Bow-tie技术在城镇燃气管道风险管理中的应用[J].工业安全与环保,2014,40(2):14-17.

[10]郑卫东,万辉,张孝强,等.基于Bow-Tie模型的美军航母舰载航飞行安全风险分析[J].职业与健康,2014,30(23):3352-3355.

[11]DELVOSALLE C,FIEVEZ C,PIPART A,et al.ARAMIS project:a comprehensive methodology for the identification of reference accident scenarios in process industries[J].J.Hazard.Mater,2006,130(3),200-219.

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[13]COCKSHOTT J E.Probability bow-ties a transparent risk management tool[J].Process Safety and Environmental Protection,2005,83(3):307-316.

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[15]KHAKZAD N,KHAN F,AMYOTTE P.Dynamic risk analysis using bow-tie approach[J].Reliability Engineering and System Safety,2012,104(4):36-44

科创板“选秀”闪烁“行政化政绩幻觉”,也容易诱导企业的依赖思想。企业是市场的主体,是否上市,纯粹是企业的一种市场行为,应由企业自己决定。现在的情况是,一些地方政府主动充当“媒婆”的角度,出台各种优惠政策鼓励一些高新企业去科创板上市,行政化“动员”手段过于张扬,滋长了企业抱“奶瓶”的想法,在某种程度上侵害了企业的自主权,也不利于企业提升自力更生闯市场的能力。须知科创板也不是随便闲逛的集市,那些科技含量高、市场潜力大、规范性强、具有一定产业规模的企业才能捷足先登,而不是一味仰仗政府的行政支持。

[16]刘茂.事故风险分析理论与方法[M].北京:北京大学出版社,2011.

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[19]中国民航总局.CCAR-25-R4.运输类飞机适航标[S].北京:中国民航总局,2011.

 
崔利杰,丁野,孙超,任博
《火力与指挥控制》 2018年第04期
《火力与指挥控制》2018年第04期文献

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