海底管道泄漏风险演化复杂网络分析

为了控制海底管道泄漏连锁风险,基于复杂网络,提出针对管道系统泄漏演化的半定量风险演化评价方法,将复杂的事故风险发展过程转化为简洁的网络分析计算。首先,构建包含30个风险节点与54条连接边的海底管道泄漏演化复杂网络模型;其次,采用无权有向网络中的节点出入度和聚类系数进行风险分析,确定影响管道泄漏的关键节点,提出断链控制方案;最后,将演化模型转化为带权的有向网络,采用Dijkstra算法计算各初始事件导致泄漏事故的最短路径。结果表明:海底管道系统泄漏网络的聚类系数为0.13,网络聚集程度偏低而演化性较强;各初始事件的最短路径均不超过10,表现出明显的小世界网络特征,初始事件的风险经少数几步传递即可导致泄漏事故的发生。海底管道泄漏风险演化规律的研究可为抑制初始事件、控制传递事件和减轻后果事件提供理论依据,对预防海底管道泄漏事故发生、保障管道持续安全运行具有现实意义。     

海底管道泄漏风险演化复杂网络分析北大核心CSCD

为了控制海底管道泄漏连锁风险,基于复杂网络,提出针对管道系统泄漏演化的半定量风险演化评价方法,将复杂的事故风险发展过程转化为简洁的网络分析计算。首先,构建包含30个风险节点与54条连接边的海底管道泄漏演化复杂网络模型;其次,采用无权有向网络中的节点出入度和聚类系数进行风险分析,确定影响管道泄漏的关键节点,提出断链控制方案;最后,将演化模型转化为带权的有向网络,采用Dijkstra算法计算各初始事件导致泄漏事故的最短路径。结果表明:海底管道系统泄漏网络的聚类系数为0.13,网络聚集程度偏低而演化性较强;各初始事件的最短路径均不超过10,表现出明显的小世界网络特征,初始事件的风险经少数几步传递即可导致泄漏事故的发生。海底管道泄漏风险演化规律的研究可为抑制初始事件、控制传递事件和减轻后果事件提供理论依据,对预防海底管道泄漏事故发生、保障管道持续安全运行具有现实意义。     

滩海油气管道泄漏风险演化与评估

为预防滩海油气管道泄漏事故的发生,提出基于复杂网络和故障模式影响及危害分析(FMECA)的连锁风险演化评估方法。依据滩海油气管道的结构组成,考虑自然环境、内外腐蚀、第三方破坏和人因组织风险,结合泄漏事故发展流程和风险因素逻辑关系,构建滩海管道泄漏复杂网络模型;引入风险熵和FMECA方法,衡量风险传递过程中节点事件的可能性及严重程度;给出风险传递路径最大可能性的表达式,通过Dijkstra算法计算泄漏演化的最短路径,辨识多节点所形成的最可能失效模式。结果表明:各类初始事件对管道泄漏的影响差异较大,以人因组织类的作业组织不合理作为初始事件引发管道泄漏的概率为5.20×10~(-3),其对管道泄漏的影响最大。     

基于事故案例的Natech事件演化模式及风险分析*

为探究非巨灾型Natech事件演化模式并降低发生风险,基于164个事故案例,归纳出6种典型演化路径,构建非巨灾型Natech事件演化模式分析框架,并基于突发事件关联网络,分析影响Natech事件风险的水平关键节点及潜在发生路径。结果表明:暴雨灾害是对全局影响力最强的节点,与人为异动的协同作用最显著;电力事故Natech链路径较长;水污染事故是较容易被自然灾害或首发事故触发的事件。     

基于关联规则的塔式起重机事故致因网络模型研究

为揭示塔式起重机事故致因机理，由事故调查报告提炼关键要素，运用关联规则方法挖掘致因因素间耦合关系并提取其强关联规则；基于复杂网络理论，构建塔式起重机事故致因网络模型，通过模块度、平均路径长度、节点度及中介中心度分析网络拓扑特性，识别关键节点及其交互机理。结果表明，塔式起重机事故网络具有较明显社团结构，人因和管理层因素与事故连接紧密，存在违规/违章操作、相关专业资质不足及未有效落实安全制度等问题，需对关键节点采取针对性干预控制措施，及时切断风险传播链路，减少事故发生。     

地铁工程建设安全事故致因网络模型构建与解析

为了揭示事故发生过程中致因因素和事故之间演化规律,基于实际地铁工程建设事故案例,构建具有致因层和事故层的双层地铁工程建设安全事故致因网络(SCACN)模型,分析网络拓扑结构和内在机制;经计算,子网络的累计度分布均服从幂律分布,且具有较小的最短路径长度和较高聚类系数,呈现出无标度网络和小世界网络的特性,SCACN面对随机攻击表现出鲁棒性,面对特定攻击具有脆弱性。结果表明:安全管理不到位、缺乏安全意识、机械故障是导致大量事故发生的初始致因因素,消除致因因素中具有较高度的关键节点,会在最大程度上减少后续事故的发生,有助于提高地铁工程建设安全管理水平。     

城镇-森林交界域火灾灾害链网络模型构建及风险分析

为确定城镇—森林交界域火灾灾害演化关系及风险特征，预防灾害事件发生，从157个火灾案例中提取43个典型灾害事件，运用灾害链和复杂网络理论，构建城镇-森林交界域火灾灾害链演化模型。使用Python工具对灾害链网络中关键节点、关键边和最短路径分析。结果表明:化工厂爆炸、加油加气站爆炸、城镇火灾、污染水质、污染空气及城市生命线损毁是关键节点，山洪—道路损毁、河流泥沙淤积—山洪、堤坝决堤—山洪、堰塞湖—山洪、森林火灾—城镇火灾是关键边。研究结果可为城镇-森林交界域火灾的防控、断链减灾提供科学依据，具有较高的现实意义。     

山区暴雨-农业灾害链复杂网络静态风险分析

为指导山区暴雨作用下农业经济受损的防治工作,利用复杂网络理论对暴雨-农业灾害链进行静态风险分析。山区暴雨-农业灾害的风险演化发展过程具有链式规律,基于农业生产、农业生态环境及农作物本身等基本因素确定39个灾害事件,构建以灾害事件为节点,事件发展联系为连接边的山区暴雨-农业灾害复杂网络模型;利用节点出入度及聚类系数对灾害演化过程进行风险分析,确定网络中导致农业经济受损的关键节点,并提出部分针对性的断链措施与控链建议;基于最短路径方法对导致农业经济受损的6种山区暴雨次生灾害链进行风险识别。结果表明:网络整体聚类系数为0. 04,集团化程度不高,大部分风险事件之间仅存在明显的"单节点-单节点"单纯传递关系,且灾害网络呈现出明显的小世界网络特征。     

基于复杂网络的燃气管道事故风险演化研究

为研究燃气管道事故各风险因素之间的复杂性,首先收集156份燃气管道事故案例,基于“4M理论”,从人的因素、设备设施因素、环境因素、管理因素4个方面确定了30个风险因素;运用Gephi软件构建燃气管道事故风险演化网络,并分析网络节点的度、平均路径长度、聚类系数和PR值,确定关键节点并对燃气管道安全管理提出建议。结果表明：应急处置不当、误操作、违章操作、管道腐蚀以及监督管理不足是导致燃气管道事故发生的关键风险因素,应控制这些关键风险因素,切断风险演化路径,防止燃气管道事故发生。     

城市轨道交通运行风险演化网络动态仿真研究

为探究轨道交通事故中的重要风险类别，从风险演化角度出发，根据172起轨道交通运行事故，梳理出354条风险演化链，总结出35个风险因子，在此基础上基于复杂网络分析方法构建城市轨道交通运行静态风险演化网络。根据网络拓扑特征识别网络中高影响力的风险节点，并利用蓄意攻击失效的原理从单个节点失效与节点连续失效角度进行动态仿真，以探究风险对整个网络的影响程度。结果表明：静态风险演化网络属于复杂网络；列车脱轨、列车停运/延误、列车其他设施故障、暴力恐怖袭击事件、滞留、火灾和人员伤亡在网络中具备较高地位，属于轨道交通运行静态风险网络的中心节点；列车停运/延误、制动故障、列车其他设施故障和火灾节点的失效对轨道交通运行具有突出影响，当制动故障、列车其他设施故障均失效后，即连续失效节点数为2时，风险网络的网络连通度出现拐点。研究确定了影响轨道交通运行的关键风险，分析结果可为城市轨道交通运行安全管理及事故演化控制提供参考依据。     

基于社会网络的高校不安全因素影响机制及安全管理研究

为了探索影响高校不安全的因素及影响机制，提升高校管理水平，采用文献分析和问卷调查的方法建立基于个体、环境和管理因素间的关系概念模型。运用社会网络分析（SNA）构建关系网络模型，分析其结构与节点特性等情况并提出相应建议。研究结果表明:利用社会网络分析方法分析高校不安全因素关系问题可信度高，不安全因素间存在一定的影响关系，影响力最大的因素为高校扩招；关键不安全因素包括安全排查不全面、高校安全监管与奖惩制度不合理等；关键不安全因素可构成连锁反应链，高校安全排查不全面，导致高校安保制度不健全，进而校园周边环境复杂化；不安全因素网络的桥节点包括高校安全监管与奖惩制度不合理等，桥节点可连接反应链形成不安全因素网络。研究结果能帮助高校针对关键不安全因素进行管理，从而减少事故的发生。     

基于N-K模型和SNA的新能源汽车燃爆风险因素耦合分析

新能源汽车燃爆事故涉及人、车、充电设备(桩)和环境等多风险因素。从系统层面确定最大风险耦合形式及关键风险因素对提升我国新能源汽车安全水平具有重要意义。通过收集整理我国2016—2020年发生的191起新能源汽车燃爆事故案例，运用N-K模型计算风险耦合值；利用社会网络分析(Social Network Analysis, SNA)将风险因素作用关系可视化，分析风险因素网络中各节点中心度及可达性；结合N-K模型和SNA对风险节点的出度进行修正，确定新能源汽车燃爆事故中的关键风险因素，并据此提出安全防控策略。结果表明：多风险因素耦合导致事故发生的概率较大；控制车-环两因素风险耦合可有效避免燃爆事故发生；高温、低温、浸水、路面异物碰撞和电池管理系统故障是需要重点防范的关键风险因素。     

危化品事故情景推演网络构建及关键节点分析*

为有效应对危化品事故发生与演变时存在的动态性及不确定性问题,基于事故演变过程中的关键情景状态及对应孕灾环境、应急活动和处置目标等要素,引入动态贝叶斯网络方法,构建危化品事故情景推演网络,并结合复杂网络知识,对孕灾环境和应急活动2类事故影响因素节点进行敏感性和重要度分析。结果表明:情景推演网络计算的情景节点概率符合事故发生的实际情况,能够对危化品事故在不同孕灾环境和应急救援下的演变路径进行推演,并且分析得到燃烧物、消防力量、火场环境和建筑密度等关键影响因素节点,研究结果可为事故处理提供应急辅助决策支持。     

风暴灾害下海洋油气工业重大事故演化层次研究

为保证风暴灾害等极端环境下海洋油气作业安全,提出基于扎根理论和决策实验室分析法-解释结构模型(DEMATEL-ISM)的事故演化层次研究方法。首先,通过风暴灾害下海洋油气工业重大事故案例的统计分析,探讨事故发生与外部环境因素和内部特征因素的相关关系;然后,利用程序化扎根理论开展自下而上的客观归纳,对事故致因因素编码并形成概念和各级范畴;最后,结合DEMATEL-ISM自上而下主观演绎的特性,确定事故的演化层次。研究结果表明:较高的风暴强度、较长的服役年限、较低的自身等级和风暴频繁发生的季节及区域等都是导致事故发生的潜在风险;事故演化层次中B4和B3等2个层级交互关系具有涌现性的特征,恶劣气象条件和风险意识缺乏是事故发生的根本原因,支撑结构受损和水密完整性损失是事故发展的关键节点,平台设施受损是事故演化的必由路径,加强上述因素的管控可有效降低极端灾害下的海洋油气作业风险水平。     

基于事件提取和改进MMHC的航空旅客运输事故征候贝叶斯网络建模*

为表征航空旅客运输事故征候演化机理,提出事故征候贝叶斯网络的建模方法。基于事故征候中致因事件、结果事件及分类标准的定义,以7 265起事故征候案例为样本,利用事件提取算法,识别事故征候叙述文本中的致因事件,利用改进的最大最小爬山算法实现网络建模;依据事件提取的测试集验证与结构学习的交叉验证,检验建模算法的准确性与有效性;基于证据敏感性指标,识别关键致因事件。结果表明:航空旅客运输事故征候贝叶斯网络模型包含94个节点和247条有向弧。空降冲突、严重设备故障、机组成员疾病及火灾烟雾是模型中高风险关联的致因事件,在安全监管过程中消除或减弱关键致因事件的发生能有效控制系统风险。     

考虑结构特性的化工事故关键致因网络分析*

为揭示化工事故发生机理,考虑事故链中因素的因果关系与事故网络的结构特性,基于复杂网络研究化工事故的关键致因因素,以事故案例中因素与结果为网络节点,因素间的因果关系为边,建立化工事故网络模型,分析网络中节点的度值、结构洞,构建化工事故凝聚网络,分析凝聚节点之间的因果关系。结果表明:在化工事故网络中存在8种致因因素,人的不安全行为与环境的不安全状态占比高达87.5%。通过结构洞分析可有效找出网络中具有较强影响力的潜在致因因素;通过凝聚网络分析,人的不安全行为致使设备的不安全状态与环境的不安全状态连接比例高达29%,存在显著的因果关系。     

基于关联规则的跑道着陆事件演化网络构建研究*

为了提高航空运输系统安全性,针对航空器着陆过程中冲偏出和重着陆事件的关联机理开展研究。以84起跑道着陆事故调查报告为样本,利用Python分词工具提取风险因素并建立跑道着陆事件数据集,应用Apriori算法挖掘风险因素间关联规则,基于复杂网络理论构建该类事件演化网络,分析社团结构和拓扑特征。研究结果表明:本文所构建的网络密度为0.143,网络较为紧密,风险因素间强关联;网络社团结构显著,符合飞行操纵、运行状态、运行环境、不利条件的分类特点;网络关键节点“航线训练”、“接地速度大”综合值分别为0.599 8、0.589 0。研究结果可为飞行安全研究提供新思路。     

事故系统风险涌现与传递的形式化描述

为有效预防涉及复杂系统的灾难性事故,揭示复杂系统一般性事故规律,提出有效的风险控制对策,通过构建与复杂系统相映射的事故系统模型。考虑事故系统的风险动态演化特性,探究复杂系统风险控制新途径。从致因节点输入输出有界和风险熵阈值突破2个角度,给出节点风险涌现的形式化描述。基于耦合同步观点,提出事故涌现的描述方法。引入风险增长速度、外界控制资源和耦合参数等变量。构建事故系统单节点和双节点的风险传递模型。结果表明,为预防事故,应杜绝风险涌现的耦合同步,减小风险增长速度和适量增加外界控制资源,减缓风险传递效应。     

复杂网络下密室逃脱类场所火灾风险评估研究

为了预防密室逃脱类场所火灾事故，利用梯形模糊数方法与复杂网络理论，研究密室逃脱类场所火灾事故风险演化过程。通过确定密室逃脱类场所火灾事故风险因素，分析典型火灾事故场景，从宏观角度分析场所内风险因素从被激发、互相影响，最终传递形成人员未能顺利疏散的火灾事故全过程，构建基于复杂网络理论的密室逃脱类场所火灾事故模型。运用梯形模糊数计算各连接边演化过程中的不确定性，采用Dijkstra算法得到最短路径即风险概率最大路径。结果表明：密室逃脱类场内使用明火的初始风险因素作用下，因人员精神状态高度紧张、内部结构复杂或房屋闭锁所导致的火灾演化风险概率最大，并极易造成人员无法疏散。最后从政府等监管部门、场所经营者及参与游戏人员3个方面提出了火灾预防策略。     

基于复杂网络的燃气管线破裂灾害链风险分析*

为提高燃气管线突发事件应急处置决策水平和应急响应能力及效率，采用复杂网络理论和灾害链演化机理对燃气管线破裂灾害事件影响进行耦合分析，构建燃气管线破裂灾害链网络和风险评估模型，并计算得出燃气管线破裂灾害链风险度。为更准确地表达无传播路径的灾害事件之间的关系，将灾害网络中所有最短路径长度的最大值作为其最短路径长度，计算表明这种算法更符合灾害传播实际情况。结果表明:通过燃气管线破裂灾害链风险分析，能够为燃气管线灾害风险控制措施和方案制定提供参考，有利于提高燃气管线破裂灾害事件的应急处置能力和决策水平。