張明星

（中國石油西部管道分公司，新疆 烏魯木齊 830013）

0 引言

油氣管道伴行光纜評價(jià)的目的在于識別光纜存在的危害因素，分析各個危害因素所占比重，對其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估排序，提出風(fēng)險(xiǎn)管控措施，進(jìn)而保證伴行光纜的正常通訊，預(yù)警、監(jiān)控等功能，為油氣管道的安全運(yùn)輸提供保障。

國內(nèi)外許多學(xué)者對油氣管道定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)開展了大量的研究，但對油氣管道伴行光纜的研究較少。有些學(xué)者對伴行光纜的鋪設(shè)、安全管理進(jìn)行了一些研究，如丁楠[2]等分析了油氣管道伴行光纜損傷因素，并對這些危害因素進(jìn)行了重要度排序，進(jìn)而提出了光纜損傷的應(yīng)對措施。吳勇[3]等人研究了油氣管道伴行光纜敷設(shè)一次性通過的保障辦法，進(jìn)而避免光纜損傷概率。徐斌[4]等人對油氣管道伴行光纜安全管理進(jìn)行分析，對光纜損傷的主要危害因素進(jìn)行了分類研究，提出了相應(yīng)的安全管理方法。這些學(xué)者對油氣管道伴行光纜的研究主要是在定性評價(jià)層面,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不夠全面?；诖?，本文將利用新疆某輸油氣公司歷年伴行光纜損傷數(shù)據(jù)，歸納分析光纜失效的原因，并應(yīng)用魚刺圖來梳理光纜失效原因類別，應(yīng)用故障樹分析法對光纜失效進(jìn)行分析，從最小割（徑）集、結(jié)構(gòu)重要度方面對光纜失效因素分析，并針對不同的危害因素提出合理的風(fēng)險(xiǎn)管控措施。

1 光纜失效統(tǒng)計(jì)與分析

1.1 操作過程S-O-R的人因素的綜合模型

系統(tǒng)理論指把人、機(jī)械和環(huán)境作為一個系統(tǒng)（整體），研究人、機(jī)、環(huán)境之間的相互作用、反饋和調(diào)整，從中發(fā)現(xiàn)事故的致因，揭示出預(yù)防事故的途徑[5]。

在光纜失效事故分析過程中應(yīng)用系統(tǒng)理論，將人、機(jī)械和環(huán)境作為一個系統(tǒng)（整體），按照操作過程S-O-R的人因素的綜合模型一步一步對過程進(jìn)行分析，尋找事故致因鏈，為后續(xù)開展事故調(diào)查分析提供基礎(chǔ)信息。

圖1 瑟利模型S-O-R人因素綜合模型Fig.1 Thurley model S-O-R human factor synthesis model

1.2 光纜失效數(shù)據(jù)分析

管道伴行光纜的主要失效模式為光纖斷裂，進(jìn)而使光纜失去通訊、監(jiān)測、預(yù)警等作用。根據(jù)位于新疆的某輸油氣公司2012～2018年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從以下4個方面進(jìn)行分析。

1.2.1 失效數(shù)據(jù)分析

如圖2歷年光纜失效統(tǒng)計(jì)圖所示，從2012～2018年，這7年光纜失效事故整體呈下降趨勢，由數(shù)據(jù)得出的趨勢線（圖中虛線）可以看出，光纜失效事故在不斷減少。2018年該公司管道里程為16684km，每百公里光纜失效次數(shù)為0.0479/a，這與公司不斷提高管理水平，完善規(guī)章制度有很大關(guān)系。

圖2 歷年光纜失效次數(shù)統(tǒng)計(jì)圖Fig.2 Fiber optic cable failure statistics from 2012 to 2018 year

1.2.2 光纜失效時(shí)間分析

光纜失效事故在時(shí)間上有差異，其發(fā)生月份趨勢統(tǒng)計(jì)如圖3中虛線。4～11月是光纜失效事故發(fā)生的高峰期，1、2、3和12月份失效事故較低。新疆冬季氣候嚴(yán)寒，冰雪覆蓋，工程作業(yè)無法進(jìn)行，自然災(zāi)害如洪水、山體滑坡、泥石流等相對較少，光纜失效事故發(fā)生率較低；5～9月春耕及施工陸續(xù)開展，融雪性洪水、泥石流、山體滑坡等災(zāi)害，造成光纜失效事故增高；9、10、11月，秋耕及施工周期的日漸縮短，很多施工單位為了追趕工期違章施工，導(dǎo)致光纜失效事故頻繁發(fā)生。

圖3 光纜失效時(shí)間段Fig.3 Optical cable failure time

1.2.3 光纜失效責(zé)任人分析

Drake等人[15]研究證明，低于50%的乳脂含量會導(dǎo)致切達(dá)奶酪風(fēng)味物質(zhì)損失，造成異味。所以黃油中的高乳脂的含量會對黃油質(zhì)構(gòu)、特性和風(fēng)味有重要影響。同時(shí)，黃油蛋白質(zhì)含量雖少，但卻是重要的滋味成分，對黃油的濃厚感有重要作用[16]。

光纜失效歷年責(zé)任人主要有公司、施工單位、村委會和個人。由于施工方在施工中監(jiān)管不到位造成光纜失效的事故占21%，由于農(nóng)牧民耕地，村委會溝通不及時(shí)造成光纜失效的占25%，由于公司內(nèi)部施工監(jiān)管不嚴(yán)的占43%，由于個人違章操作、失誤造成光纜失效的占11%，如圖4。從4種責(zé)任人分析，公司內(nèi)部、施工方、村委會監(jiān)管不嚴(yán)、溝通不到位、宣傳走訪不到位、保護(hù)意識淡薄，其次是個人技能、培訓(xùn)、不到位。

圖4 光纜失效責(zé)任人比例餅狀圖Fig.4 Pie chart of the proportion of people responsible for the failure of optical cable

1.2.4 光纜失效類型分析

按照安德森提出的S-O-R模型對光纜失效原因類型進(jìn)行分析，充分考慮了人因素綜合模型，將人的操作問題與機(jī)械及其應(yīng)用環(huán)境的運(yùn)行過程，提出路由環(huán)境差、第三方施工、農(nóng)民耕地和其他原因這4種造成光纜失效的事故類型方面。筆者基于統(tǒng)計(jì)數(shù)字和以往斷纜原因分析[7]，繪制了光纜失效原因魚刺圖，如圖5，共有4大類原因，每一大類原因又可以分為若干小類。

圖5 光纜失效原因魚刺圖分析Fig.5 Fishbone diagram analysis of fiber optic cable failure

光纜失效的4類原因中，路由環(huán)境差占比最高，為46%；第三方施工占34%；農(nóng)民耕地占10%；其他原因占10%，如圖6。因此，以占比最高的路由環(huán)境差為頂事件，運(yùn)用Free fta軟件對其進(jìn)行故障樹分析。故障樹分析，如圖7。

圖7 路由環(huán)境差故障樹模型Fig.7 Fault tree model with poor routing environment

（1）最小割集分析。

通過Free fta軟件可自動計(jì)算出故障樹模型最小割集，該故障樹的最小割集數(shù)量為21，即有21種組合方式可能路由環(huán)境差，分別為{X1}、{X2，X10}、{X2，X7}、{X2，X8}、{X2，X9}、{X3，X10}、{X3，X7}、{X3，X8}、{X3，X9}、{X4，X10}、{X4，X7}、{X4，X8}、{X4，X9}、{X5，X10}、{X5，X7}、{X5，X8}、{X5，X9}、{X6，X10}、{X6，X7}、{X6，X8}、{X6，X9}。最小割集都是路由環(huán)境差發(fā)生的一種可能性，最小割集表示系統(tǒng)的危險(xiǎn)性，數(shù)目越多，危險(xiǎn)性越大。如果能夠控制最小割集不發(fā)生，即可保證光纜不會失效。一般地說，一個事件的割集比兩個事件的割集容易發(fā)生，因此，在本例中，降低事件X1發(fā)生頻率，即減少區(qū)域人類活動頻率。

（2）最小徑集分析。

由Free fta軟件可知，共有2個最小徑集，分別是{X1X2X3X4X5X6}和{X1X7X8X9X10}。最小徑集表示系統(tǒng)的安全性，即要使事件不發(fā)生有2種方案，使1個最小徑集中的基本事件都不發(fā)生，那么即可使頂上事件路由環(huán)境差不會發(fā)生。

（3）結(jié)構(gòu)重要度分析。

結(jié)構(gòu)重要度分析是從故障樹結(jié)構(gòu)上入手分析各基本事件的重要程度，通過最小割集來判斷結(jié)構(gòu)重要度，各基本事件結(jié)構(gòu)重要度為：

通過結(jié)構(gòu)重要度分析，可以看出X1區(qū)域人類活動頻繁對路由環(huán)境差的影響重要程度最大，因此在進(jìn)行預(yù)防措施時(shí)，在線路設(shè)計(jì)階段就考慮在人類活動少的地方進(jìn)行管道鋪設(shè)。

2 風(fēng)險(xiǎn)管控措施

2.1 自然災(zāi)害斷纜風(fēng)險(xiǎn)管控措施

結(jié)合以上光纜失效的故障樹分析中自然災(zāi)害的分析，結(jié)合新疆地區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境，對將要敷設(shè)的管道光纜在設(shè)計(jì)前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識別，建立臺賬，并制定相應(yīng)的減災(zāi)措施和應(yīng)急方案；對已經(jīng)敷設(shè)的光纜進(jìn)行全面檢查，收集光纜所處的自然環(huán)境條件，建立完善的自然條件信息網(wǎng)，對地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)高地段等高后果區(qū)重點(diǎn)地段的地面標(biāo)識補(bǔ)充設(shè)置工作，確保光纜線路的通透性和可視性；對光纜敷設(shè)經(jīng)過惡劣環(huán)境及易發(fā)生自然災(zāi)害等地段時(shí)，對光纜采用鎧裝、加固等措施嚴(yán)密保護(hù)；公司適當(dāng)增加對自然災(zāi)害造成斷纜的考核方式，獎懲并舉，積極調(diào)動下屬單位的管理積極性，科學(xué)、合理、有效的提升管理水平。

2.2 第三方破壞斷纜風(fēng)險(xiǎn)管控措施

通過光纜失效魚刺圖分析看出，違章占壓、管道標(biāo)識和公眾教育是第三方破壞斷纜的主要因素，因此在進(jìn)行第三方施工斷纜風(fēng)險(xiǎn)管控措施時(shí)，應(yīng)從以下方面著重考慮：

（1）注意提高第三方施工現(xiàn)場評估的時(shí)效性和宣傳聯(lián)系的具體性。要避免在光纜線路附近有施工跡象時(shí)，沒有及時(shí)與施工方聯(lián)系，未設(shè)立相關(guān)標(biāo)識或派人現(xiàn)場看護(hù)的問題；對外宣傳聯(lián)系中，要講清楚在光纜線路附近施工需要通過哪些程序、各種建筑物的安全間隔距離、限制使用機(jī)械和施工方法宣傳不夠的問題；要堅(jiān)持外力影響無小事的原則，對小工程也必須做好標(biāo)識臨時(shí)設(shè)置、派人看護(hù)等工作。

（2）注意防止各類施工中協(xié)調(diào)配合不當(dāng)?shù)膯栴}。當(dāng)用探測儀不能準(zhǔn)確測定光纜位置和深度時(shí)，要進(jìn)行人工開挖確認(rèn)，杜絕將光纜線路的位置和深度錯誤地提供給施工方；要杜絕發(fā)生在光纜安全操作中指揮不當(dāng)造成光纜線路損壞的問題；要嚴(yán)防對限制使用的機(jī)械和施工方法，以及限定施工范圍放寬控制的問題。

2.3 農(nóng)耕斷纜風(fēng)險(xiǎn)管控措施

由魚刺圖分析可知，農(nóng)民耕地是光纜失效的一個因素，其中違規(guī)取土、農(nóng)業(yè)灌溉和車輛碾壓等都會影響光纜的可靠性，因此要加強(qiáng)對沿線農(nóng)民保護(hù)光纜線路的宣傳工作。通信光纜運(yùn)維單位、各下屬單位要大力宣傳有關(guān)保護(hù)管道設(shè)施的法律、法規(guī)，對項(xiàng)目建設(shè)施工單位和線路沿途各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村組、農(nóng)戶要進(jìn)行重點(diǎn)宣傳，增強(qiáng)管道沿線有關(guān)部門、單位和群眾保護(hù)通信線路和設(shè)施的法律意識，形成保護(hù)管道設(shè)施的良好環(huán)境，尤其針對春、秋兩季的農(nóng)業(yè)耕作，要堅(jiān)持在每年的3～5月份和9～10月份開展光纜保護(hù)的宣傳工作，對農(nóng)田穿越段要重點(diǎn)排查，宣傳到戶，在農(nóng)忙和春汛期間，加強(qiáng)管道巡護(hù)頻次，提高管道巡護(hù)質(zhì)量，做到早發(fā)現(xiàn)，早處置。同時(shí)要加強(qiáng)對光纜線路的巡視和看護(hù)，及時(shí)了解、發(fā)現(xiàn)、掌握光纜線路上出現(xiàn)的各類隱患，將光纜線路隱患消滅在萌芽狀態(tài)，確保光纜線路的安全和通信暢通。

2.4 公司斷纜總體風(fēng)險(xiǎn)管控措施

公司要建立完善的斷纜事故上報(bào)系統(tǒng)，對歷年發(fā)生的斷纜事故進(jìn)行詳細(xì)的存檔，包括事故的原因、類型、采取的措施以及造成的后果。同時(shí)要保證公司下屬單位上報(bào)斷纜事故的及時(shí)性并加大對事故報(bào)告的分析力度，避免對問題的淺嘗輒止，要深入分析，吸取教訓(xùn)，為日后的管理工作提供充足的依據(jù)。

2.5 構(gòu)建斷纜風(fēng)險(xiǎn)保護(hù)層

通過對斷纜事故風(fēng)險(xiǎn)辨識、原因分析，識別出來光纜運(yùn)行過程中的各種風(fēng)險(xiǎn)，從“人-機(jī)-環(huán)-管”4個方面對斷纜事故進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管控，同時(shí)從光纜設(shè)計(jì)階段進(jìn)行優(yōu)化，系統(tǒng)的制定相應(yīng)管控措施，構(gòu)建斷纜風(fēng)險(xiǎn)保護(hù)層。

3 結(jié)論

本文對某公司7年來的斷纜事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從時(shí)間、空間、類別等方面不同層次的分析了斷纜事故的原因，并應(yīng)用魚刺圖來梳理光纜失效的4大原因類別，應(yīng)用故障樹分析法對光纜失效進(jìn)行分析，從最小割（徑）集、結(jié)構(gòu)重要度方面對光纜失效因素進(jìn)行分析，并針對不同的危害因素提出合理的風(fēng)險(xiǎn)管控措施，對油氣管道伴行光纜的防護(hù)，得到以下結(jié)論：

圖8 光纜保護(hù)層Fig.8 Optical cable protection layer

（1）造成光纜失效主要原因?yàn)槁酚森h(huán)境差、第三方施工、農(nóng)民耕地和其他原因。

（2）9、10、11月，秋耕及施工周期的日漸縮短，很多施工單位為了追趕工期違章施工，導(dǎo)致光纜失效事故頻繁發(fā)生。

（3）構(gòu)建光纜失效保護(hù)層，從自然災(zāi)害斷纜風(fēng)險(xiǎn)管控措施、農(nóng)耕斷纜風(fēng)險(xiǎn)管控措施、第三方施工斷纜風(fēng)險(xiǎn)管控措施、公司斷纜總體風(fēng)險(xiǎn)管控措施。