考虑滑行轨迹时空交叠的机场热点识别方法

为研究无场监雷达设施的大型机场航空器地面滑行冲突,构建航空器地面滑行冲突模型,提出基于广播式自动相关监视(ADS-B)数据并考虑航空器滑行轨迹时空交叠的机场安全热点识别方法。首先,分析2架航空器通过某滑行道或交叉道口的时间是否重叠,且航向差和距离是否满足阈值约束条件,以此识别机场热点;然后,重点研究机场热点随航向差阈值和距离阈值的变化情况;最后,用该方法识别西南某机场的安全热点,并将其与机场图中的热点位置进行对比分析。研究表明:用考虑航空器滑行轨迹时空交叠的机场热点识别方法所识别的机场热点位置更符合实际管制运行情况,能有效降低场面滑行冲突发生概率。     

考虑等待位置的航空器交叉滑行冲突概率模型

为解决交叉道口冲突范围定义不完整等问题,提出了航空器交叉滑行冲突概率模型。该模型针对交叉滑行道结构特点,以T型交叉口为例,综合等待位置、机身长度、喷流范围等要素,扩展冲突区域,基于实时速度、位置变化构造冲突概率模型,并利用速度分布密度函数对模型求解。仿真验证表明:模型能计算不同运动状态的中型机在T型交叉口处的冲突概率,T型道口等待位置对冲突概率影响较大,等待位置较近将造成冲突判断延迟,等待位置较远会产生虚警误判,致使滑行中断。利用实际滑行轨迹验证,结果表明:模型能够再现T型道口上2架中型机滑行冲突产生、发展及解脱过程,计算结果与实际运行情况一致,能为管制员、飞行员提前判断冲突,及时采取措施提供依据。     

基于AM-LSTM的飞行区航空器滑行轨迹预测与冲突识别

为解决航空器点源定位难以有效预测而引发冲突风险愈来愈多的问题,构建基于注意力机制(AM)和长短期记忆网络(LSTM)的时间序列轨迹预测模型AM-LSTM,预测未来短时间内飞行区航空器的瞬时点源位置;在此基础上,根据航空器型号和滑行航向对其进行轮廓扩展,以航空器速度作为安全距离权重,通过射线法实现轮廓冲突的判定;并以乌鲁木齐地窝堡机场为例进行验证,利用训练完成的轨迹预测模型预测飞行区航空器滑行轨迹,以识别航空器轮廓间的滑行冲突。结果表明：AM-LSTM预测模型能够准确预测飞行区航空器运动轨迹。未来3 s内轨迹位置预测的平均位移误差为1.05 m,轨迹点位置预测精准性可达94.37%,故能在轨迹预测的基础上精确识别滑行冲突风险,有利于保障飞行区的安全运行。     

基于航迹误差的空中交通冲突风险计算方法研究

随着我国空中交通流量的日益增加,空中交通冲突现象日益严重,为了量化空中交通的安全性,对航空器之间的飞行冲突风险进行了研究。以冲突过程为研究对象,根据航迹误差服从高斯分布,计算三维冲突概率,结合冲突严重程度,计算冲突风险。以实际发生冲突的两架航空器为例,采用航迹数据进行仿真,该曲线可为管制员提供更好的决策和支持,并验证上述理论的正确性。     

机场热点时空分布特征及运行风险评价

为研究大型机场航空器地面滑行冲突风险,提出一种基于机场热点时空分布特征的机场机动区运行风险评价方法。首先,以中南地区某机场为例,将场监雷达数据按每3 h分段,分别识别各时间段的机场热点,分析其时空分布特征;然后,基于热点发生的可能性和后果的严重性,构建考虑航空器冲突架次比、冲突可能性、冲突持续时间、冲突级别的机场热点风险评价模型,依据现有机场热点风险等级评价标准,评价该机场的热点风险等级。结果表明:该机场02号跑道运行风险高于20号跑道;02号跑道起降时,12:00—15:00点的机场热点风险最高;20号跑道起降时,9:00—12:00点机场热点的风险较高,与该机场实际运行情况基本相符。     

大型机场滑行方案安全评估

为了查找大型机场地面管制滑行方案存在的不足,降低地面管制不安全事件的发生率,构建了针对地面管制滑行方案的安全评估模型.从跑道侵入的预防、减少滑行路线交叉、完善冲突管理措施、滑行方案复杂度、滑行道的使用原则、移交点选择的合理性等角度建立了评估指标体系.根据民航局相关文件将风险等级划分为可接受、可容忍和不可接受.由专家组对各指标权重和风险等级进行评估.引入灰色关联理论确定专家的权重,引入三角模糊数降低专家评估值的不确定性,引入集对分析理论表达各指标风险等级的不确定性,以置信度准则判断指标的风险等级.以某新建大型机场地面管制范围内的滑行方案为例,对其安全性进行了评估,结果表明,该模型的评估结果与专家组形成的共识是一致的.该模型理论充分,能客观综合多个专家的意见,用于机场地面管制滑行方案的评估结果可靠.     

考虑驾驶方式的车辆与航空器交叉冲突评估*

为量化不同驾驶方式下车辆与航空器行驶风险,提出车辆与航空器交叉运行冲突评估模型,该模型将特种车辆驾驶方式分为激进、稳定、保守3类,综合驾驶特性和管制规则定义车辆速度演化规律,结合运行场景、间隔配备等要素确定冲突条件,并基于航空器与车辆实时速度、位置变化构造冲突评估模型。研究结果表明:冲突评估模型能够计算车辆与航空器在十型交叉口的冲突概率;激进方式下车辆先于航空器通过交叉口,风险概率均值相对最大,为0.679;保守方式下航空器先于车辆通过交叉口,最大间隔是安全间隔的4.7倍;稳定驾驶方式可兼顾安全和效率。本文模型能再现十型道口车辆与航空器交叉运行冲突产生、发展及解脱过程,计算结果可用于场面实时冲突识别和预警,能够为机场危险源识别和风险管控提供依据。     

基于模糊逻辑理论的应急决策冲突程度表示方法研究

针对突发灾害事故应急决策过程中的冲突问题，提出1种应急决策冲突程度的表示方法，将应急决策冲突定量表示出来。基于模糊逻辑理论对应急决策冲突进行模糊评价；通过构建“大多数”的模糊函数，确定冲突程度的表示路径；根据冲突与一致性的相对关系，对“一致性程度”的模糊函数进行改造，构建“冲突程度”的模糊函数，并通过冲突程度的计算过程，得到最终的冲突程度；结合应急决策冲突实际，划分冲突等级，并确定其取值范围。研究结果表明:基于模糊逻辑理论的应急决策冲突程度表示方法充分利用了应急决策专家的决策偏好信息，实现了应急决策冲突程度的定量表示。     

基于模糊层次分析法的跑道偏离风险管理

在统计分析1995-2008年跑道偏离事故数据后,结合跑道偏离特点从机组、管制、航空器、气象条件、跑道、管理方面进行风险因素分类识别;在此基础上,为有效处理专家判断信息的模糊性,采用结合三角模糊数的模糊层次分析法进行风险评价,利用三角模糊数表征专家判断信息,构造三角模糊数判断矩阵,计算风险因素重要度排序.结果表明,影响跑道偏离的主要风险因素为:复飞政策不合理,跑道污染,机组训练不充分,缺乏稳定进近准则,管制员未能引导飞机稳定进近,机场跑道维护管理不合理,未及时复飞,机组资源管理失效.最后根据风险因素重要度排序,针对跑道偏离涉及的组织制定包括航空器运营人、机场、空中交通管制的跑道偏离风险控制措施.     

基于Event模型的冲突风险新算法

鉴于管制过程中对航空器冲突问题发展的研究,对经典事件模型的结构进行改进,用球形曲面间隔层代替传统的平面间隔层,结合扩展碰撞盒概率关系比计算冲突风险,提高了模板与实际航空器运行状态的切合度。并以模拟航空器飞行数据进行仿真,对改进模型的冲突风险与原模型的进行比较评估,结果表明该算法正确。     

机场热点区域三选法研究

要预防机场活动区内航空器滑错滑行道或跑道,就必须有效、准确地识别机场活动区内可能发生混淆的热点区域。为此,在对比研究德尔菲法和头脑风暴法的基础上,提出矩阵法和模糊聚类分析2种定量研究模型。算例结果表明,矩阵法和模糊聚类分析的结果相互印证。结合德尔菲法、矩阵法和模糊聚类分析的三选法在识别机场热点区域过程中能够减少人为主观偏见,提高准确性和可靠性,识别精度总体优于单一的筛选方法。     

基于介度熵的机场飞行区关键冲突点识别*

为了探究机场航班流量增大和作业车辆增多而导致机场飞行区内频繁出现活动目标冲突情况，提出1种基于介度熵的机场飞行区关键冲突点识别方法。首先，以飞行区内活动目标为节点，活动目标之间的潜在冲突关系为连边，建立飞行区交通态势网络模型。然后，采用介度熵法评价交通态势网络中各活动目标的冲突指数，得到冲突指数最大的活动目标即关键冲突点。最后，将介度熵法与度中心性、介数中心性和邻接信息熵3种识别方法进行对比，并以西安咸阳国际机场为例进行验证。研究结果表明:识别飞行区关键冲突点时，介度熵法较其他3种方法更有效。通过建立飞行区交通态势网络，采用介度熵法识别飞行区关键冲突点并进行调配，一定程度上可以有效预防冲突发生，保障飞行区运行安全。     

机场原因航空器受损事件防控风险评价*

为有效提高机场风险管控能力并保障航空器安全运行，建立科学的机场原因航空器受损事件防控风险评价方法。通过分析航空器过站机场保障作业识别风险因素，采用事故树分析法构建出共包括107个中间事件和207个基本事件的9个机场原因航空器受损事故树；根据机场原因航空器受损事件的千架次风险值确定出整体防控风险等级；应用事故树分析法（FTA）-优劣解距离法（TOPSIS）构建防控风险贴近度指标，对机场各业务风险防控现状进行评价。结果表明:机坪引导工作的防控风险最大，机场原因航空器受损整体防控风险等级评价结果符合机场的整体防控风险状况，与FTA法相比，FTA-TOPSIS法能够更准确地对机场各业务的防控风险进行区分及排序。     

基于贝叶斯网络的物流无人机失效风险评估*

为降低城市物流无人机（UAV）失效坠落风险，通过考虑其运行环境和系统故障等因素的影响，以城市物流无人机运行数据为基础，从系统故障、运行环境和人为因素3方面提取失效诱因；分析物流无人机失效模式，并构建意外坠落事故的贝叶斯网络；基于所建网络和失效诱因发生概率分别计算不同工况下意外坠落事故及各中间事件概率，并基于网络拓扑结构展开反向推理，推演事故的主要失效诱因。结果表明:物流无人机正常运行时发生安全事故的概率为6.54×10-3；其中，电池电量不足、桨叶失效和电池故障是坠落事故的主要诱因，计算结果可为无人机运行安全风险防控提供依据。     

基于Petri网的终端区ADS-B监视系统及其可靠性研究

为辅助塔台管制人员决策，提升航空器运行安全性，提出一种以广播式自动相关监视(ADS-B)数据为数据源的终端区监视系统。首先，基于系统需求分析系统架构特征，利用面向对象Petri网(OOPN)灵活、易于模块化设计等优点，将复杂系统模块化，分别建立子系统模型，依据子系统间的交互关系建立整体系统简化模型，并分析模型的可靠性；然后，设计ADS-B数据流实时传输引擎，利用无线传输的方式提升数据使用效率，然后，设计ADS-B数据流实时传输引擎，利用无线传输的方式提升数据使用效率，有效传输虚拟系统与外部实体之间的数据；最后，基于虚幻引擎(UE4)平台，构建虚拟现实仿真系统，实时监视机场及周围一定范围内的航空器。实时监视机场及周围一定范围内的航空器。结果表明：该系统建模方法能提高系统的模块性和可靠性，增强系统逻辑结构的易分析性，构建的系统可以安全、可靠地实现终端区监视功能。     

雾天高速公路实时交通安全状态评价方法

为量化评价雾天环境中高速公路实时交通安全状态,以雾天高速公路交通观测数据为基础,在VISSIM仿真软件中模拟不同雾天环境下高速公路交通流运行状态,并分析雾天能见度、交通流参数与实时交通安全状态之间的关系;将交通冲突数作为高速公路实时交通安全状态的表征指标,运用随机森林算法确定影响实时交通安全状态的主要因素,并利用回归分析方法建立雾天环境中高速公路实时交通冲突数计算模型;选取美国I-43高速公路交通和气象数据,对雾天实时交通安全状态评价方法进行测试和验证。结果表明,模型计算的交通冲突数与交通事故的发生状态一致,能准确反映雾天交通事故发生前后的交通安全状态。     

饮食业油烟道火灾的模糊事件树分析

对饮食业油烟道火灾事故进行事件树分析时,历史数据的缺乏常常导致无法进行事件序列的定量计算.针对这一问题,利用专家对事故的模糊评判,引入模糊事件树进行定量计算研究.在模糊集理论的基础上,结合德尔菲法和判断矩阵法, 将模糊性语言转换为三角模糊数或梯形模糊数,应用模糊数截集以及模糊数清晰化方法,对后果事件发生概率进行计算.研究表明,饮食业油烟道火灾事故概率的模糊事件树分析是切实可行的,有助对饮食业油烟道火灾的认识、预防和扑救工作.     

基于雷达数据的侧向跑道进场保护区研究

为了掌握离场航空器在侧向跑道运行时的放行时机,降低航空器在侧向跑道延长线交叉点处的碰撞风险,提出了一种基于航空器碰撞发生概率来确定侧向跑道上航空器进场保护区的方法。通过定量计算航空器之间的碰撞风险,得到航空器在不同位置的碰撞风险值概率分布直方图,利用Origin软件进行拟合,根据拟合输出结果确定保护区。在实际运行中,可以使用此方法制定策略,避免航空器有可能发生的空中碰撞,降低进离场航空器之间的碰撞风险。     

低空无人机飞行冲突分类探测与差异解脱方法研究

针对低空空域这一民用无人机当前的主要活动空间，为解决低空无人机飞行冲突问题，保证无人机飞行安全，提出了一种无人机飞行冲突分类探测与差异解脱方法。首先，在分析无人机低空运行模式的基础上，从对头、交叉和追赶等视角构建低空无人机异质飞行冲突场景，设计了基于安全间隔的无人机飞行保护区，建立了基于改进速度障碍法的无人机飞行冲突探测方法；然后，采用调整高度、航向和速度的飞行调配思路，设计了无人机飞行冲突解脱策略及其适用条件，构建了以最小化冲突解脱时间成本为导向的无人机飞行冲突解脱策略最优配置规则及实施流程；最后，设计多种典型冲突场景对所提方法进行了仿真验证，并分析了时间约束的敏感性。仿真结果表明，所提方法可对低空空域内潜在的无人机飞行冲突进行有效探测，并实现异质冲突场景下解脱策略优先级的科学配置，最优解脱策略的求解时间可控制在2.5 s以下。研究成果可为提升低空空域系统内无人机运行安全管理水平提供依据。     

三角模糊可拓理论在老旧电梯运行失效可能性评价中的应用

为了准确判断老旧电梯运行失效的可能性,应用三角模糊理论结合层次分析法进行风险评价,拓展评价维度,克服传统评价偏差。首先从故障频率、日常运行管理、使用年限3方面构建评价模型;然后由专家通过三角模糊数建立两两比较三角模糊判断矩阵;最后,利用线性规划方法计算模糊权重,得出评价指标最终权重。结果表明,安全部件失效的风险最大,应予以重点考虑,验证了该方法的可行性。