基于飞行环境建模的UAV地面撞击风险研究

无人机(UAV)的任务工况与环境场景对飞行安全影响极大,为研究不同飞行环境对UAV地面撞击风险的影响,需要分析不同运行工况下的UAV地面撞击事故的边界条件。首先分析影响UAV运行安全的飞行环境因素,考虑不同任务场景的地面人口密度和遮蔽物保护能力,并引入环境影响因子,用以分析不同环境场景的气象、地理和通信等要素;然后以每飞行小时地面撞击事故伤亡人数为评价指标,建立UAV地面撞击事故评估模型;最后计算不同UAV在多种任务场景和环境场景工况下的风险参数,并加以对比。结果表明:飞行环境中的气象、地形和通信等因素对UAV地面撞击风险影响较大,随着环境场景的恶化,UAV运行每飞行小时伤亡人数量级也有较大变化,增加幅度从10~(-8)上升至10~(-5)。     

基于改进蚁群算法的无人机安全航路规划研究

为减少无人机(UAV)坠毁伤人事故发生,首先,通过UAV飞行空域栅格化,以每飞行小时地面人员伤亡数量为指标定义栅格风险因子,创建航路安全代价期望函数;然后,考虑UAV航路代价,探究距离和安全双重约束条件下的航路规划方法,并采用改进蚁群算法规划最优航路;最后,通过城市物流UAV配送场景验证该模型的有效性,并对比是否考虑安全因素对规划航路结果的差异。结果表明:考虑安全因素的规划航路飞行距离和飞行时间增加在30%以内,但航路总行程伤亡人员数量降低可达60%。     

疫情背景下铁路旅客安全出行路径规划方法

为降低疫情期间旅客出行感染风险,助力科学精准的疫情防控,提出考虑实时区域感染风险的铁路旅客安全出行路径动态规划方法。首先,基于概率风险理论,将区域感染风险定义为区域疫情爆发概率和疫情影响程度的函数,考虑旅客交流强度、区域人口及流动性,评估区域感染风险;其次,综合考虑区域感染风险、旅行时间与旅行费用,运用Logit模型得到广义出行成本,将路网相邻服务节点间的广义成本作为网络边的权值,进而构建考虑旅行感染风险的铁路出行服务网络;最后,基于疫情背景下旅客出行需求与出行路径决策原则,建立以广义出行成本最低为目标的铁路旅客安全出行路径规划模型,并运用Dijkstra算法求解。以衡水至北京的路径选择为案例,将所提方法与仅考虑旅行时间、旅行费用的路径规划方法进行对比,并分析各路径方案实际客流分担率的变化。研究结果表明：基于铁路服务网络的旅客出行数据,利用所提方法可以评估疫情感染风险,且风险评估结果与实际感染人数存在显著相关性;旅行感染风险是影响旅客选择出行路径的重要因素,造成了广义出行成本显著增加,所提方法的路径规划结果与疫情期间旅客实际出行特征基本相符。     

散点状分布危险天气下的终端区动态改航方法

为保证终端区受散点状分布危险天气时的运行安全和运行效率,提出终端区动态改航方法,以改善终端区受散点状分布危险天气时的运行安全和运行效率。基于Bézier曲线的基本特征和多普勒雷达,识别散点状分布危险区域,设置控制路径走向的控制顶点,生成组成改航路径的平顺曲线段和转角曲线段;通过多目标规划求出最优改航路径,按照固定的时间跨度更新控制顶点,得到动态改航路径。在一个应用实例中,总飞行时间和飞行距离分别增加5.53%和7.10%,最大转弯角度减小24.3%。结果表明,危险天气中心距离原始路径越近,或危险天气尺度越大,改航路径偏离原始路径越明显,改航距离越长。     

运输航空飞行安全风险评价方法

为研究中国民用运输航空飞行安全风险,提出一种基于不安全事件调查报告和快速访问记录器(QAR)数据的运输航空飞行安全风险评价方法。首先,依据风险源事件后果严重程度不同将风险分为显性风险和隐性风险,再根据风险源事件的10年平均风险贡献度大小将风险分为直接风险和或有风险,进而得到运输航空飞行安全风险分类;然后,建立运输航空飞行安全风险评价指标体系和风险评价模型;最后,以2017年中国民用运输航空实际运行不安全事件和QAR超限事件数据验证所提评价指标体系和模型的合理性。结果表明:运输航空飞行安全风险评价结果与该年度中国民航航空安全报告中安全风险分析结论基本一致。     

火场环境下无人机热损伤试验研究

无人机(UAV)逐步运用于火场搜救,但同时会因为火场高温而受损,为提高UAV在火场救援中的工作效率,设计一种UAV动态测试平台,开展UAV火场飞行试验;分析火场环境下UAV的热损伤情况,探究UAV在火场中的机身温度变化特征和UAV火场飞行安全距离。结果表明:火场热辐射和热对流是造成UAV热损伤的主要形式;旋翼产生的气流场对UAV机身有较为明显的降温效应,在试验工况下最高有25.6℃的降温作用;UAV与火焰的相对距离减少会增加机身的热损伤,在距离0.8 m处开始发生不可逆热损坏,试验工况下UAV火场飞行的安全距离为0.8 m。     

基于潜在生命损失的危险化学品仓储区规划选址和安全布局方法研究

在现有基于风险的土地使用安全规划方法的基础上,通过引入潜在生命损失这一综合风险评价指标,建立了基于移动危险源潜在生命损失的危险化学品仓储区规划选址模型和基于固定危险源潜在生命损失的仓储区安全布局优化模型。在此基础上,提出了危险化学品仓储区规划选址和安全布局优化方法,并通过案例分析验证了该方法的适用性和可行性。采用该规划选址和安全布局优化方法可提高区域土地使用安全规划的效率,为进行城市重大危险源的规划选址和安全布局提供了新的思路。     

基于ARAMIS方法的化工区火灾事故扩展风险预测

化工区在创造规模效益的同时,也带来了区域性的高风险。化工区事故场景及扩展风险的分析已成为保障化工区安全稳定运行亟需解决的关键问题。基于工业事故风险评估方法,考虑安全屏障的安全功能对风险的削减作用,建立了改进的领结图,并引入经典风险矩阵以实现对装置事故场景的初步构建;在考虑传统的事故概率和严重度的基础上,将区域的脆弱度作为化工区事故扩展风险的重要表征要素,得到化工区事故在区域内所能形成的扩展风险的分布,进一步丰富了区域风险内涵。以某化工装置区为例进行分析,结果表明,该方法可为化工区事故扩展效应的预测及土地使用安全规划提供必要的技术依据。     

仪表转场飞行训练风险评估

为提升飞行学员的仪表转场飞行训练安全水平,根据仪表飞行规则要求和航空运行控制理论,制定仪表转场飞行训练的程序和风险评估方法;建立仪表转场飞行训练的空域碰撞风险和线路安全超障模型和算法;构建完整的仪表转场飞行放行评估流程,确定飞行程序实施风险评估流程和评价指标体系,将仪表转场飞行训练内容按照航线运输飞行模式展开;以加拿大红鹿基地经典仪表转场飞行训练考试为例,验证该方法的可行性。研究结果表明:通过建立空域碰撞和飞行路线安全超障的模型算法,系统分析各航行要素,可实现对仪表转场飞行训练内容和环节的安全风险定量评估。     

机场净空区无人机扰航监管演化博弈研究

为确定无人机(UAV)操控者不安全飞行的影响因素及其演化路径,提升对机场净空区无人机扰航的监管水平,综合采用演化博弈理论和系统动力学(SD),探讨无人机扰航监管中行为选择的情境条件。从机场净空区无人机扰航事件的成因出发,构建机场安全监管部门和无人机操控者的博弈支付矩阵,分析博弈系统均衡点的局部稳定性;在此基础上建立SD模型,仿真分析不同参数变化对演化趋势和结果的动态影响。结果表明:对无人机操控者不安全飞行加强追踪、加大处罚力度,能够增加无人机安全飞行的概率;从监管涉及的主体和对象入手提高安全监管的有效性,有利于长效促进无人机安全飞行,减少机场净空区无人机扰航事件。