基于系统动力学的港口船舶通航风险成因耦合模型

为改善水上交通安全条件和有效避免风险事故的发生,需要研究港口船舶通航风险的形成机理。以港口船舶通航复杂性系统为视角,借助系统动力学方法进行港口船舶通航风险成因耦合仿真。首先,探讨港口水域船舶通航风险的形成原因及成因的相互影响和耦合类型;其次,基于港口水域船舶通航风险的人、船、环境与管理子系统构成因素,提出港口水域船舶通航风险成因之间的相互关系动力学流图;然后,建立非线性的系统动力学动态耦合模型,通过港口水域船舶通航风险成因耦合仿真,分析同质因素和异质因素的耦合作用。最后,结合青岛港船舶通航风险影响因素的数据,采用系统动力耦合模型进行港口水域船舶通航风险成因的耦合作用程度分析。结果表明:在港口船舶通航风险成因中双因素耦合作用下,与环境因素耦合造成的风险较大,特别是与交通环境因素耦合后风险大,且变异系数小。需要切实加强交通组织管理,从而降低客观因素的耦合程度,可有效避免通航事故,提高通航系统的安全可靠性。     

基于HCNAM-BN的化工过程爆炸事故致因链分析

为了从源头上预防化工过程爆炸事故,依据风险耦合理论,探讨了各风险因子非线性耦合演化为爆炸事故的机理,构建了层次耦合网络分析模型（HCNAM）;从多因素风险耦合角度分析了国内外44起典型化工过程爆炸事故,统计了各风险因子之间的耦合概率并进行了耦合致因重要度分级;采用耦合概率与二态分布相结合的条件概率分布,将层次耦合网络分析模型转化为贝叶斯网络,并对氯乙烯单体槽爆炸性混合气体爆炸事故进行了应用研究。结果表明:91种双因子耦合风险状态中,47种呈现弱耦合致因特性;7种因子双耦合形成风险的概率较大;基于HCNAM-BN模型分析事故,可有效辨识事故最可能致因因素,获取各事故致因链的发生概率并确定事故网络关键节点。     

基于N-K模型的海上交通安全风险因素耦合分析

为定量分析海上交通安全风险因素间的影响关系,识别导致海上交通事故的关键因素,分别从单因素、双因素和多因素的角度分析了人、船、环境、管理等风险因素间的耦合关系,运用N-K模型构建了海上交通安全风险耦合度量模型,结合中国海事局、德国联邦海事事故调查局、英国船舶事故调查局和美国国家运输安全委员会等海事调查机构公布的710起海上交通事故,利用所构建的模型计算出不同风险耦合的发生概率和风险值。结果表明:风险耦合因素越多,海上交通事故的发生概率越高;人的因素是引发海上交通事故的重要原因。     

基于复杂网络的内河船舶碰撞事故致因分析

为了探明内河船舶碰撞事故致因内在联系,基于船舶碰撞事故调查报告,从人-机-环-管视角构建事故致因复杂网络模型。运用“2-4”模型从人-机-环-管视角识别和提取事故致因,采用事故树方法分析调查报告中碰撞事故过程,提取内河船舶碰撞事故致因链,利用复杂网络理论融合多事故致因链,构建包括36个节点、123条边在内的事故致因网络,计算致因网络拓扑特征参数,定量分析内河船舶碰撞事故致因之间相互作用。研究结果表明：疏忽瞭望、错误估计碰撞危险、安全管理不到位、船员不适任、船与船通信信息不足、未及时行动是内河船舶碰撞事故的关键致因。同时,内河船舶碰撞致因网络是1个无标度网络,且具有小世界特性,表明事故致因之间连锁效应明显,管控上述关键致因可有效预防碰撞事故。研究结果可为预防内河船舶碰撞事故、提高内河航运管理水平提供参考。     

我国道路交通事故特征及致因分析

为研究我国道路交通事故特征及致因机理，选取2015—2019年109万起道路交通事故数据，分析成因、形态、时间、肇事人、肇事机动车、伤亡人员6个方面特征规律。确定道路交通事故致因因素，采用决策试验与评价实验室(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory, DEMATEL)法分析复杂系统关联性，构建道路交通事故致因因素递阶层次结构图，从理论上探究致因机理并得出本质致因因素。我国道路交通事故特征包括：86.29%的事故由机动车违法导致，主因是未按规定让行，违法装载是高危因素，超速行驶事故多且危害大；70.21%的事故是多车事故，侧面碰撞是主要事故形态，坠车和翻滚是高危事故形态；17:00—19:59是事故多发时段；生产经营车辆引发的事故危害大；行人更易受到致命伤害，男性因事故伤亡的概率高于女性；77.38%的事故致命原因为颅脑损伤；3.63%的肇事机动车存在机械故障。致因机理分析结果表明，超速行驶、超载运输、技术不足或标准法规滞后是致因机理中的本质因素，可作为改善事故风险的关键点。     

基于Tripod-Beta模型的船舶火灾事故风险分析

为深入分析船舶火灾事故风险因素及其后果产生的影响,通过分析1991-2017年全球船舶火灾事故调查报告,从人员、管理、船舶设备、货物、环境5个方面对船舶火灾影响因素进行识别研究;采用三脚架事故致因模型(Tripod-Beta model),构建考虑安全栅的船舶火灾事故情景演化模型,识别船舶火灾关键影响因素;并在样本量较少的情况下,采用信息扩散理论计算船舶火灾发生率;最后,利用布尔函数和风险矩阵,对船舶火灾事故风险进行评价研究。结果表明:船员不安全行为和船舶设备表面过热、设备短路是船舶火灾事故的关键风险因素;事故后果链中安全栅遭到破坏时,船舶火灾风险处于不希望发生范围内。该方法能有效评估船舶火灾风险的等级,满足海事管理部门的监管工作需求。     

长江干线宜昌段船舶通航风险耦合研究

研究船舶通航风险耦合关系对揭示通航风险机理、提升安全监控水平意义重大。从人-船-环-管四方面提出长江干线宜昌段船舶通航风险量化指标,运用系统动力学理论分析了双因素风险耦合关系,采用耦合度模型研究了多因素风险耦合作用并计算多因素风险耦合的耦合度。结果表明:长江干线宜昌段船舶通航风险双因素耦合与多因素耦合差异性明显;在双因素风险耦合关系中,人员与环境风险的耦合有较大的契合度,船舶与环境风险的耦合存在较大波动;在多因素风险耦合关系中,人-船-环-管风险耦合的风险程度较其余风险耦合程度高,其中环境、船舶风险参与多因素风险耦合更易导致事故发生。了解风险耦合的途径,可为水上交通安全监管和船舶航行决策提供保障。     

FDA事故致因模型在海上船舶碰撞事故安全管理中的运用研究

FDA事故致因模型从安全信息视角出发,将海上船舶碰撞事故发生的宏观与微观因素系统地结合在一起,以管理科学和技术科学为依据,构建海上船舶碰撞FDA事故致因模型,从微观到宏观即个体船只、海运企业、海事局3个层面进行安全信息视域下的事故致因分析,通过逻辑推导定位最佳的安全管理方位。研究结果表明:FDA事故致因模型由3条事故子链及1条事故主链构成,能够从微观到宏观完整表达海上船舶碰撞事故发生过程及机理;破坏3条FDA事故子链或FDA事故主链的形成即可有效地预防海上船舶碰撞事故的发生,对促进海上船舶航行安全管理水平的提高具有重要的理论与现实意义。     

Tropos-FRAM法在道路客运事故分析中的应用

为深入探究道路旅客运输事故致因,预防事故发生,运用功能共振分析法(FRAM)中的功能模块替换Tropos目标风险框架中的任务节点,提出Tropos-FRAM事故分析方法;采用该方法构建Tropos-FRAM失效功能—事件网络,并分析事故,根据分析结果建立Tropos处理层;以"8·10"特别重大道路交通事故实例验证该方法。结果表明:Tropos-FRAM能弥补原有FRAM模型的不足,从源头深入探究参与者功能模块失效、功能连接失效原因,从而提出更有效的事故预防方法。     

海底隧道交通事故风险耦合演化机理研究

为明晰海底隧道交通系统内部风险因素之间的耦合关联和事故演化机理,从驾驶人、道路、车辆、环境和管理5方面阐释海底隧道风险因素内涵,定性分析风险因素之间的耦合作用,建立海底隧道交通事故风险演化立体网络模型,提出海底隧道风险因素量化评价标准;并构建海底隧道交通事故风险耦合尖点突变模型,深入分析海底隧道交通系统风险状态演化的主...     

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。     

基于DEMATEL/ISM的深水井喷风险影响因素研究*

为提高深水井喷事故风险管理水平，提出研究深水井喷风险影响因素的分析方法。从技术、人员、环境和管理4个方面，识别深水井喷事故风险致因因素，建立深水井喷事故风险评价指标体系；运用矩阵决策实验室分析法（DEMATEL），研究风险因素之间的相互影响关系，计算不同风险因素的中心度和原因度，确定关键风险因素；进一步基于解释结构模型（ISM）划分不同影响因素的层次结构，分析风险因素之间的综合影响关系，建立深水井喷事故风险影响因素模型。结果表明:层级1为近邻致因，可直接导致井喷事故的发生；层级2~7为过渡致因，在风险传递过程中起到桥梁作用，对井喷事故的直接影响较小；而层级8则为本质致因，重视本质致因的改善有利于从根源上降低井喷事故的风险。研究结果可为深水井喷事故风险的预防和控制提供理论依据。     

水电工程施工安全事故致因重要性多证据融合综合评价

为确定水电工程施工安全事故的主要致因,采取有针对性的安全防范措施减少安全隐患,降低安全事故发生概率,提出事故致因重要性的多证据融合模糊综合评价方法。收集306例典型事故案例,进行致因分析,归纳提炼人、物、管理、环境4类风险因素下的23项事故致因指标,构建安全事故致因评价指标体系;采用区间层次分析法(IAHP)、模糊集评价方法,分别确定风险因素和致因指标权重,进而建立基于专家群决策和D-S证据融合理论的多证据综合评价模型,并进行实例分析。结果表明：人的因素和物的因素是导致事故发生的主要因素;违章作业、处于不安全位置、冒险心理、无防护措施、使用不安全措施等事故致因所占权重较大;在采取安全防控措施时,应重点考虑上述因素。     

基于AcciMap模型的燃气管道泄漏爆炸事故分析

为探讨燃气管道泄漏爆炸事故系统及其致因的性质,以湖北十堰“6·13”重大事故为例进行分析。采用AcciMap模型系统辨识事故致因,构建“6·13”事故AcciMap模型;引入复杂网络(CN)与PageRank算法,分析整体系统与个体因素的属性特征,据此辨识关键致因;再通过贝叶斯网络(BN)进行参数学习和诊断推理,分析事故最大致因链。结果表明：安全生产监管工作严重失察、安全生产主体责任未落实、安全生产监督指导不力是关键致因;安全生产理念和属地责任未贯彻落实→安全生产监管工作严重失察→安全管理制度存在缺陷→安全培训教育存在缺陷→燃气管道维抢人员违规处置→明火引爆蓄积燃气→燃气泄漏爆炸并造成严重伤亡是最大致因链。研究认为：应从政府和企业等2类主体出发,采取多元化的风险防控策略以遏制事故再次发生。     

危化品储运火灾爆炸事故多因素耦合动力学关系

导致危险化学品储运火灾爆炸事故的因素众多,揭示其相互间的作用关系是切断事故链实施靶向干预的关键环节。首先,采用事故树和频度统计法遴选出致险因素,通过解释结构模型(ISM)建立致险因素间的递阶层次关系,并基于耦合理论对致险因素进行耦合作用的矢量分析,推导出危险化学品储运火灾爆炸事故因果关系图;然后,根据系统动力学(SD)理论,建立危险化学品储运火灾爆炸事故多因素耦合下的动力学模型。结果表明:该模型不仅能反映致险因素间的耦合作用关系,还可以对各变量不安全耦合量的累积过程进行可视化描述,为后续各致险因素对危险化学品储运火灾爆炸事故作用机理的研究奠定基础。     

煤矿事故因素的自组织映射分布研究

为进一步明确煤矿事故致因因素间的复杂耦合机制,引入自组织映射(SOM)神经网络。首先利用24Model分析煤矿事故因素,构建事故属性数据集;其次通过SOM算法,可视化分析因素与事故间的耦合关系,最后结合K-means聚类算法,研究煤矿事故致因中单因素及多因素耦合对事故的映射特征,并计算因素间的耦合程度。结果表明：“事故—单因素”映射分布可反映出单因素对事故影响程度的差异性,其中管理落实不到位、安全培训不到位以及制度文件不健全等因素对煤矿事故的影响较大;“事故—多因素耦合”映射分布得到直接因素类别中违章指挥、违规作业、操作失误和不安全物态4种因素的耦合作用较强;因素耦合度分析中“体系文件不健全、安全文化欠缺—人员组织不合理”、“配套设施不齐全—安全习惯不佳”等多对因素的耦合度大于0.8,存在较强的耦合关系和因果性。     

融合N-K模型的复杂网络架桥机施工安全风险因素分析

为识别导致架桥机施工时发生安全事故的关键致因和链路,提出一种融合N-K模型的复杂网络架桥机施工安全事故风险因素分析法。首先,建立2000—2022年期间的架桥机事故案例库,分析事故致因,将架桥机施工安全事故风险因素归纳为4个一级风险因素和24个二级风险因素;然后,以事故类型和二级风险因素为节点,以致因关联为边,建立架桥机施工安全事故致因复杂网络模型,计算风险因素节点的亲近中心度和中介中心度;最后,建立N-K模型耦合分析一级风险因素,利用耦合交互信息值优化复杂网络风险因素节点的中心度,通过风险因素可达性分析和全局主路径分析,分别得到导致架桥机事故的7个关键致因和7条关键链路。结果表明：施工单位管理不到位、安全生产检查不充分2项管理因素的亲近中心度和中介中心度值较高。监理单位失职→施工单位管理不到位→安全生产检查不充分关键链路风险最大,针对这些关键风险因素和链路在架桥机施工过程中应重点管控。采用融合N-K模型的复杂网络分析得到的架桥机施工安全关键致因和链路与事故调查结论一致,准确实现了架桥机施工安全事故风险辨识。     

基于贝叶斯网络模型的船舶搁浅事故分析

根据海上交通安全事故统计数据显示,船舶搁浅事故是主要的海上交通安全事故之一。为了研究船舶搁浅事故的发生机理,收集了我国东部海域部分海事局辖区的船舶搁浅事故样本。首先从人为因素、环境因素和船舶因素三方面分析导致船舶搁浅事故的原因,确定网络节点。然后找出每起搁浅事故的事故链,并建立船舶搁浅事故贝叶斯网络模型。再对建立的贝叶斯网络模型进行仿真,选取21起船舶搁浅事故对建立的模型进行验证,确定模型的有效性。最后,利用HUGIN软件找出船舶搁浅事故各影响因素的致因概率,得到导致船舶搁浅事故的致因链。在人为因素方面,瞭望不当和不熟悉航道情况占据的比例最高;在船舶因素方面,舵机设备故障对船舶搁浅事故影响最大;在环境因素方面,风/浪/流对船舶搁浅事故影响最大。     

基于DEMATEL的铁路行车人因事故关键因素实证分析

针对铁路行车人因事故受多因素交互影响的问题,提出了一种基于信息熵和DEMATEL法耦合的铁路行车人因事故关键因素实证分析方法。首先依据铁路行车人因事故认知行为模型,从感知、决策、计划和执行4个过程分析铁路行车人因事故的影响因素;然后综合运用信息熵和DEMATEL法构建关键因素量化识别模型,利用中心度和原因度两个参数分析铁路行车人因事故的关键影响因素;最后,结合2008—2013年铁路行车人因事故数据进行实证分析。结果表明,机车操作人员相关情形记忆失误、情景诊断失误、未严格执行操作规则和采取错误行动是铁路行车人因事故的关键影响因素。     

高速公路隧道群交通事故风险致因分析

通过对高速公路隧道群特殊地理环境所造成的交通事故后果风险与救援时间的相关分析,提出隧道群交通事故风险致因模型,该模型将隧道群交通事故风险划分3个风险阶段,即初始事故风险、事故发展风险、最终事故风险,不同阶段的风险值受人的因素、车辆因素、隧道群环境因素和防灾救援能力大小的影响而改变。通过对隧道群的风险因素分析,认为隧道群在两毗邻隧道间将可能产生烟雾风险,驾驶人员视觉快速转换的照明风险,以及交通事故防灾控制风险;同时统计的隧道群防灾救援时间概率分布表明,救援队伍能在一定时间内快速到达事故现场,并对较晚到达事故现场救援情况,基于风险分析而提出相应的防范对策和措施。