最小割集在鐵路鮮活貨物運(yùn)輸安全中的應(yīng)用

頡棟棟

最小割集在鐵路鮮活貨物運(yùn)輸安全中的應(yīng)用

頡棟棟

摘要：鮮活貨物運(yùn)輸關(guān)系到國(guó)計(jì)民生和社會(huì)繁榮，對(duì)提高人民生活水平和外貿(mào)出口都具有重大意義。鐵路鮮活貨物運(yùn)輸安全的影響因素很復(fù)雜，用事故樹(shù)法分析這些因素對(duì)確保鮮活貨物的運(yùn)輸安全具有重要和深遠(yuǎn)的意義。

關(guān)鍵詞：鮮活貨物；運(yùn)輸安全；事故樹(shù)分析法；最小割集

一、引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，鮮活貨物的運(yùn)量也在逐漸增加。目前我國(guó)鐵路鮮活貨物運(yùn)輸?shù)乃奖容^低，貨物的質(zhì)量不能得到很好的保障。由于鮮活貨物的質(zhì)量只能在有限的時(shí)間內(nèi)得到保證，而且鮮活貨物一般是人們食用的食物。因此，在有限的時(shí)間內(nèi)盡可能地保證食物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是鮮活貨物運(yùn)輸?shù)闹攸c(diǎn)所在。鐵路鮮活貨物運(yùn)輸安全的影響因素很復(fù)雜，到目前為止，我國(guó)鐵路還沒(méi)有建立起完整的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)對(duì)這些影響因素進(jìn)行定性或定量的評(píng)價(jià)。因此用事故樹(shù)法分析這些因素對(duì)確保鮮活貨物的運(yùn)輸安全具有重要和深遠(yuǎn)的意義。

二、鮮活貨物運(yùn)輸安全影響因素事故樹(shù)

事故樹(shù)分析(簡(jiǎn)稱FTA)是安全系統(tǒng)工程的重要分析方法之一，它能對(duì)各種系統(tǒng)的危險(xiǎn)性進(jìn)行辨識(shí)和評(píng)價(jià)，不僅可以分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潛在原因。用它描述事故的原因關(guān)系直觀、明了，思路清晰，邏輯性強(qiáng)，既可定性分析，也可定量分析。

影響鮮活貨物運(yùn)輸安全的因素有五個(gè)部分：人的因素、運(yùn)輸條件因素、設(shè)備因素、自然環(huán)境因素及社會(huì)環(huán)境因素，以下為運(yùn)輸因素事故樹(shù)圖：

圖1　鮮活貨物運(yùn)輸安全事故樹(shù)圖

三、事故樹(shù)的最小割集

最小割集在事故樹(shù)分析中有著極其重要的地位。最小割集表示系統(tǒng)的危險(xiǎn)性，即表示發(fā)生哪些危險(xiǎn)故障和差錯(cuò)時(shí)發(fā)生頂上事件，共有幾種基本事件的組合導(dǎo)致頂上事件的發(fā)生。求出最小割集可以掌握事故發(fā)生的各種可能，為事故調(diào)查和事故預(yù)防提供方便。透徹掌握和靈活運(yùn)用最小割集對(duì)我們掌握事故發(fā)生規(guī)律和系統(tǒng)特性是非常有益的。

求得各子系統(tǒng)事故樹(shù)的最小割集如下，其中K為最小割集，X為基本事件。

(一)人的因素影響(T1)子系統(tǒng)的最小割集

該子系統(tǒng)的事故樹(shù)有19個(gè)最小割集，分別如下：

K1={X1，X2} K2={X3，X4，X5}

K3={X7，X8，X9} K4={X6，X9}

K5={X10} K6={X11}

K7={X12} K8={X13，X14}

K9={X15} K10={X16}

K11={X17，X18} K12={X19，X21}

K13={X20，X21} K14={X22，X23，X24}

K15={X3，X25，X26，X27} K16={X3，X26，X27，X28}

K17={X29，X30} K18={X3，X31，X32}

K19={X26，X27，X32，X33}

(二)①運(yùn)輸條件因素影響(T2)子系統(tǒng)的最小割集

該子系統(tǒng)的事故樹(shù)有43個(gè)最小割集，分別如下：

K1={X1} K2={X2，X3，X4，X5，X6，X7}

K3={X8} K4={X9}

K5={X10，X14，X15，X16，X17，X18，X19}

K6={X11，X14，X15，X16，X17，X18，X19}

K7={X12，X14，X15，X16，X17，X18，X19}

K8={X13，X14，X15，X16，X17，X18，X19}

K9={X20} K10={X21}

K11={X22} K12={X23}

K13={X24，X25} K14={X24，X26}

K15={X24，X27} K16={X24，X28}

K17={X24，X29} K18={X24，X30}

K19={X31} K20={X32}

K21={X33} K22={X34}

K23={X35} K24={X36}

K25={X37} K26={X38}

K27={X39} K28={X40}

K29={X41} K30={X42}

K31={X43} K32={X44}

K33={X45} K34={X46}

K35={X47} K36={X48}

K37={X49} K38={X50}

K39={X51} K40={X52}

K41={X53} K42={X54}

K43={X55}

②活動(dòng)物的運(yùn)輸因素影響(T2’)子系統(tǒng)的最小割集。

該子系統(tǒng)的事故樹(shù)有29個(gè)最小割集，分別如下：

K1={X1} K2={X2，X3}

K3={X2，X4} K4={X2，X5}

K5={X2，X6} K6={X2，X7}

K7={X8} K8={X9}

K9={X10} K10={X11}

K11={X12} K12={X13}

K13={X14} K14={X15}

K15={X16} K16={X17}

K17={X18} K18={X19}

K19={X20} K20={X21}

K21={X22} K22={X23}

K23={X24} K24={X25}

K25={X26} K26={X27}

K27={X28} K28={X29}

K29={X30}

(三)設(shè)備因素影響(T3)子系統(tǒng)的最小割集

該子系統(tǒng)的事故樹(shù)有15個(gè)最小割集，分別如下：

K1={X1} K2={X2}

K3={X3} K4={X4}

K5={X5} K6={X6}

K7={X7} K8={X8，X9，X10}

K9={X11} K10={X12}

K11={X13} K12={X14}

K13={X15}

(四)自然環(huán)境因素影響(T4)子系統(tǒng)的最小割集

該子系統(tǒng)的事故樹(shù)有7個(gè)最小割集，分別如下：

K1={X1， X2} K2={X3， X4}

K3={X5} K4={X6，X10}

K5={X7，X10} K6={X7}

K7={X8}

(五)社會(huì)環(huán)境因素影響(T5)子系統(tǒng)的最小割集

該子系統(tǒng)的事故樹(shù)有4個(gè)最小割集，分別如下：

K1={X1，X2} K2={X3，X5}

K3={X4，X5} K4={X6，X7}

由上述可知，鮮活貨物運(yùn)輸安全系統(tǒng)總共有事故樹(shù)117個(gè)最小割集，引起鮮活貨物運(yùn)輸事故的途徑有117種。

四、算法步驟

求解事故樹(shù)最小割集的具體步驟如下：

Step1.輸入事故樹(shù)，以鏈表的形式存儲(chǔ)；

Step2.令result為空，尋找頭結(jié)點(diǎn)為頂上事件的鏈表；

Step3.取出鏈表中的一個(gè)中間事件為middle，如果middle與父結(jié)點(diǎn)間的關(guān)系為與門(mén)時(shí)，則result=result&"∩"&middle，否則result=result&"∪"&middle，判斷鏈表中是否還存在有中間事件，若有，轉(zhuǎn)到Step3，否則，轉(zhuǎn)到Step4；

Step4.取出result中的中間事件，若result中的所有中間事件都沒(méi)有子事件，轉(zhuǎn)到Step6，否則，取出子事件鏈表link，令replace為空，轉(zhuǎn)到Step5；

Step5.取出鏈表link中的一個(gè)中間事件middle，如果middle與父結(jié)點(diǎn)的關(guān)系為與門(mén)，則replace=replace&"∩"&middle，否則replace=replace&"∪"&middle，判斷鏈表中是否還存在有中間事件，若有，轉(zhuǎn)到Step5，否則，將result中的“l(fā)ink”字符串用“(“&replace&”)”替換，轉(zhuǎn)到Step4；

Step6.分解result并化簡(jiǎn)，然后輸出最小割集，退出。(作者單位：蘭州交通大學(xué)鐵道技術(shù)學(xué)院)

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：頡棟棟(1976-)，男，甘肅甘谷人，副教授，研究方向：交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理。