多因素影响下系统故障预防的多方案比选方法研究*

为研究多因素影响下系统遭遇危险事件前预防方案的选优,在集对分析和空间故障树基础上提出比选方法。首先,论述集对分析与空间故障树理论结合的可行性;其次,研究系统故障预防的多因素多方案比选方法和步骤;最后,通过实例进行分析。研究结果表明:停运方案没有因素分量系数影响,其损失是停运带来的经济损失;无措施方案的系统常分量系数最小,因素分量系数最大;采取措施方案中,当常分量系数相差不大时,因素分量系数积最小者为最优方案。使用赵森烽-克勤概率表示危险事件的发生特征是可行的;常分量系数代表方案对系统故障预防效用的可靠性,因素分量系数代表该可靠性的稳定性;结合常分量系数和因素分量系数即可确定最优方案。该方法适合于故障发生对因素变化敏感的系统。     

空间故障网络理论与系统故障演化过程研究

为描述和分析系统故障演化过程,提出了空间故障网络理论。该理论基于先期提出的空间故障树理论,继承了其多因素影响分析、故障大数据处理及因果关系分析的能力。实际系统故障演化过程较为复杂,使用空间故障树树形结构难以描述,因此提出空间故障网络。故障演化过程的实质是由事件和连接组成的按照一定因果关系相连的网络结构。又由于事件由对象及其状态表示,空间故障网络研究的是故障演化过程中对象、状态和连接之间的关系。论述了以往研究的不足,给出了各概念的物理含义、转化步骤、单向环分类、最终事件发生概率计算方法等。论述了空间故障网络研究存在的不足及今后需要研究的关键问题。     

考虑心理阈值的突发事件多部门应急决策动态调整方法

针对多部门协同参与应急决策并执行应急方案的情形,提出一种考虑心理阈值的多部门应急决策动态调整方法。首先,将各部门的心理参照点作为识别框架,合成各部门心理参照点的基本概率分配,得到部门协同心理参照点;然后,引入心理阈值区间量化描述决策部门的心理行为,并结合部门协同心理参照点,得到不同情景关于经济损失和人员伤亡的满意度,进而合成情景属性满意度,计算各备选方案的总体满意度,并对方案排序择优;最后,通过案例分析验证本文提出方法的有效性和适用性。     

滑坡治理方案客观自主式智能优化求解算法

为合理评价并优选滑坡治理方案,采用位置加权向量规划模型和蛙跳算法,研究滑坡治理方案客观自主式智能优化求解算法。使用该方法时,首先确定评价指标的绝对优势度和相对优势度,以此为诱导分量,按照IOWA算子的思想将各评价对象的评价指标重新排序;然后,利用蛙跳算法优化求解评价指标的位置加权向量和评价值向量;最后,对评价值矩阵进行集结,通过向量夹角和最小法求得各评价对象的最优评价值向量。实例计算和对比分析结果表明,该方法与其他优选理论计算结果一致。     

基于可拓数学的矿井通风系统外部优化

基于目前煤矿通风系统外部优化研究不足的现状,应用可拓数学研究通风系统外部优化的不相容问题.采用计算机模拟、理论分析及现场实践相结合的方法,以评价物元、经典物元、节域物元的建立和关联度计算为基础,建立了通风系统外部优化可拓优选模型,此模型通过合格度及优度来筛选出最优方案.该模型已应用于刘东煤矿通风系统外部优化上,有效的确定了最优方案.得到的最优方案已经应用于矿井实际,不但原有矿井存在的问题得到改善,而且获得了很大的经济效益.该模型不仅能够确定出最优方案,还可以通过关联函数的正负了解各种的方案优劣程度及转化的方向.     

单一事件故障状态中管理者和操作者的收益关系研究北大核心CSCD

为了更深刻地了解系统故障演化过程(System Fault Evolution Process,SFEP)中事件故障状态受管理者和操作者安全和不安全行为的影响,基于量子博弈模型提出了单一事件故障状态量子博弈模型,并对管理者和操作者的收益情况进行了研究。首先论述了利用量子博弈研究单一事件故障状态的可行性并提出假设;其次研究了管理者和操作者在博弈后的期望收益;最后探讨了管理者和操作者混合策略中各行为的实施概率,得到了针对事件故障状态变化的量子博弈模型。结果表明该博弈一般是非对称博弈。管理者采取安全行为且操作者采取不安全行为对双方收益的影响最大;操作者选择安全行为的概率越大,管理者越有利;管理者选择安全行为的概率越大,操作者越有利;确定了双方采取混合策略时各自的期望收益;最后通过实例说明了模型的使用方法。该混合策略具有纳什均衡非博弈演化稳定性,可应用于空间故障网络(Space Fault Network,SFN)的系统故障状态量子博弈分析。     

城市轨道交通车站应急疏散方案决策研究

城市轨道交通应急疏散方案决策是1个多准则决策问题,传统方法难以将决策者的偏好与风险倾向纳入考虑,因此引入累积前景理论与集对分析,得到1种结合累积前景理论与集对分析的决策方法。该方法考虑决策者面对风险时的态度,计算出方案的累积前景值;引入集对分析,通过时间权重与准则权重将前景值与集对势联系起来,计算出方案综合集对势,并利用其大小对备选方案进行排序;最后通过实例计算以及对权重的扰动分析,验证了方法有效性。     

基于突变理论的化工企业安全状态度量模型构建

为更加准确地对化工企业安全状态进行度量,进一步提高化工企业安全水平,提出了基于突变理论的化工企业安全状态度量模型。通过对化工企业安全的影响因素进行辨识分析,构建了化工企业安全状态影响指标体系,建立了化工企业安全状态度量的突变模型并确定了分析过程;通过对计算方法的优化,提高了结果的准确性。将此模型应用于某化工企业安全状态分析中,结果表明该方法合理可行,可为制定安全对策措施提供依据。     

基于QPSO的多因素影响下系统故障概率变化程度研究

为适应快速系统故障分析,在多因素影响下了解系统故障变化程度范围,预先判断故障变化速度趋势,在空间故障树(Space Fault Tree,SFT)理论框架下提出了一种基于量子粒子群优化算法(Quantum Particle Swarm Optimization,QPSO)的分析方法.论述了 QPSO的基本模型和步骤,在SFT中给出了描述系统故障概率变化的表达式,进而提出了多因素影响下系统故障概率变化程度范围的确定方法.方法适合于连续因素组成的连续空间中系统故障概率分布的优化,可实现单因素和多因素联合影响下的故障变化程度范围确定.使用经典算例进行分析,结果表明,算法得到的结果虽精度降低,但与传统解析结果相似,同时提高了分析速度.因此方法有利于系统故障的应急分析、预测和判断.     

基于双链量子遗传算法的系统故障概率分布研究

为简化空间故障树理论中的系统故障概率分布计算方法,提出基于双链量子遗传算法计算该分布.双链量子遗传算法有收敛快、计算量小的特点;同时系统故障概率分布原有方法基于分段函数解析计算,虽可得到精确分布,但计算较为复杂,不适合现场应用.据此,给出了基于双链量子遗传算法的系统故障概率分布确定步骤,并使用该方法分析了以往系统的故障概率分布.对比于前期研究成果,得到的故障分布可以分区表示故障的变化范围,且形成的分布图更为直观,同时体现了原分布中故障概率的变化特征,进而可得到符合故障概率要求的因素范围.     

基于组合模型的船用齿轮箱系统故障评估方法研究北大核心CSCD

为了对船用齿轮箱系统故障进行安全评估,实现对船用齿轮箱系统的维护与管理,提出了一种基于组合赋权和多属性边界逼近区域比较法的船用齿轮箱系统故障评估模型。首先,对现有船用齿轮箱系统故障的影响因素进行梳理、提炼、归纳和总结,并构建船用齿轮箱系统故障的评价指标体系;然后,利用最优最劣法确定各评价指标的主观权重,利用指标相关性的指标权重确定方法获取各评价指标的客观权重;最后,依据最小二乘法计算各评价指标的组合权重,并基于多属性边界逼近区域比较法计算各方案的综合评价值。研究表明,该模型可以有效实现船用齿轮箱系统故障的安全评估。该模型的提出可以为现实生活中船用齿轮箱系统故障评估问题提供决策参考,弥补了现有评价方法的不足。     

基于风险分布公平性的公路危险品运输全局路径优化研究

首先,通过计算危险品运输事故各种后果产生的概率及其相应经济损失价值,建立了基于各种损失价值的定量运输风险评价模型;其次,通过对各路段施加统一的危险品总容量限制以确保风险分布的公平性,建立了加权最小运输成本和最小运输风险的双目标全局路径优化模型;再次,将基尼系数和方差系数作为基于路段的风险分布公平性的衡量指标以进行路径方案比选,并进行了适用性分析。算例分析表明:一方面,通过有规律地改变2个优化目标的权重,可以得到路径优化模型的所有帕累托最优解的集合;另一方面,通过恰当设定路段危险品总容量限制,以及对2个优化目标选择合适的权重值并进行全局路径优化,可以使所得到的最终路径方案的社会总成本大幅降低,并在一定程度上保证路段风险分布的公平性。     

基于前景理论和BWM的深基坑支护方案综合评价

针对深基坑施工工程的复杂性及决策者风险态度对多指标决策的影响,构建了融合前景理论的深基坑施工支护最优方案选择模型。首先建立深基坑支护方案优选决策问题的多目标评价指标体系,借鉴TOPSIS思想将正、负理想方案作为决策者参照值,在此基础上,进一步将灰色关联分析法引入前景理论定义了正、负价值函数;通过BWM方法得出各指标的客观权重,根据权重函数得到决策者对客观权重的主观评价,在此基础上计算每个备选方案的综合前景值并排序,获得最优支护方案。最终通过两个工程实例验证了模型的有效性,并通过与其他方法比较说明了该模型在准确性方面的优势。     

Fisher法在土壤污染综合评价优化布点中的应用

根据Fisher最优分割的理论,研究其应用于土壤环境监测优化布点的可行性。以福建省闽江河口湿地土壤重金属污染综合评价为实例,用Fisher法计算不同分类方式下的最小误差函数,确定最优的分割方法,确定优化布点方案。结果表明,原布设的8个监测点用Fisher法优化为3个典型点位,可客观反映闽江河口湿地土壤重金属污染的综合评价结果。     

基于优化方法的区域疏散路径规划研究

由于各种灾害的频频发生,对于区域整体及局部的疏散规划方案的研究具有迫切性和必要性。基于传统的迪杰斯特拉算法和回溯法的思想,对矩阵化的地图信息进行处理和计算,得到满足最大疏散人数、总体最短疏散路径、最短疏散时间等优化条件的优化方案。最后将这种方法运用到实际中,得出了某大学校区的路径选择方案。     

综掘面抽风口调控下的旋流风幕降尘优化

为提高煤矿综掘面粉尘防治技术水平,通过旋流风幕与抽风口的协同作用优化风流减少粉尘聚集,改善工作面通风环境。将附壁风筒和自主研制的风流调控装置相结合,设计混合式通风下的旋流风幕与抽风口风流调控系统。首先,利用数值模拟方法,分析附壁风筒条缝宽度、轴径风量比和抽风口口径、偏转角度单参数变化对粉尘运移分布的影响;其次,采用粒子群优化算法(PSO),求解得到司机及行人位置粉尘双目标优化的最优调控方案;最后,分别通过数值模拟和搭建的调控降尘试验平台测试验证最优方案优化效果。结果表明：调控后司机位置粉尘质量浓度降低41.5%;回风侧行人呼吸带平均粉尘质量浓度降低64.2%,物理试验与数值模拟的降尘优化效果基本一致,验证了旋流风幕与抽风口综合降尘方法的有效性。     

SFT下的云化故障概率分布变化趋势研究

为了扩展空间故障树SFT的应用性,特别是处理具有离散性、随机性和模糊性(不确定性)的实际运行中系统产生的故障数据,利用云模型重构系统故障概率分布变化趋势的计算方法。通过故障概率分布变化趋势可得到系统故障概率随某一因素变化情况。建立云化故障概率分布变化趋势方法的目的在于,对于可靠性数据普遍存在的不确定性可使用云模型进行表示;构建的故障概率分布函数是连续的,可进行函数求导以方便得到变化趋势。将云化故障概率分布变化趋势方法应用于经典实例,得到了一些定性和定量结果。论述了该方法在理论和实际应用上的价值。     

事故过程的确定性混沌分析方法

综述了对事故致因理论的研究现状 ;提出了系统事故过程的确定性混沌分析方法 ;介绍了混沌分析方法的计算步骤 ;并以矿井火灾过程进行了实例分析。结果表明 :这种方法可对事故过程的系统状态进行连续分析。     

基于最低人员伤亡的资源优化配置模型研究

城市避难场所是在灾后恢复阶段为居民提供安全避难和基本生活保障的特殊场所,目前对于避难场所资源分配方案多停留在定性规划阶段,缺少科学准确的定量方法.首先从避难场所应急资源配置涉及的主要内容入手,提出了建立应急资源定量分配优化的思路;其次,对分配过程中涉及的可用资源和时间因素进行详细描述,并将各类资源依据其执行的工作进行分类,计算所有原因造成的死亡人数之和,即为模型的目标函数;最后,以最低人员伤亡作为优化目标,建立应急资源动态优化模型,分析计算最优的资源分配方案.     

基于格序理论的爆炸类危险化学品运输路径研究

为有效预防和减少爆炸类危险化学品运输中事故的发生,针对爆炸类危险化学品运输的路径优化选择问题,将多目标格序决策理论引入到路径方案评价比选中,构建了爆炸类危险化学品运输路径优化选择评价指标体系。结合指标选取的综合性和可操作性原则,从6个方面建立爆炸类危险化学品运输路径比选指标体系:影响区域死伤人数规模、影响区域厂矿规模、影响区域人口规模、影响区域名胜古迹保护性、影响区域生态环境保护性、影响区域综合出行费用规模。通过对各方案综合差异度的计算,实现了备选方案的格序化排序。并且在模型体系权重计算中采用了熵值法,实现了权重确定的客观性。最后,应用该模型结合实例进行了计算。