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。     

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。     

基于高斯积分的航空器冲突概率计算方法

为推进新一代空管系统冲突探测技术的应用,保障航空器飞行安全,首先,通过分析现有概率型冲突探测算法的计算难点,构建改进的冲突概率模型;其次,利用勒让德(Legendre)多项式递推公式及牛顿迭代法,实现任意点数高斯-勒让德(Gauss-Legendre)积分的求解,进而通过高斯求积公式计算该模型的冲突概率;最后,仿真模拟相向飞行、交叉飞行以及转弯飞行3种相遇模型,验证该冲突概率计算方法的普遍适用性。结果表明:该方法可以精确估计向前看时间段内航空器之间的冲突概率,积分点数越多,计算精度越高;与扩展区域近似法及蒙特卡罗(Monte Carlo)方法相比,较少点数的冲突概率计算方法有更好的计算精度与效率。     

基于模糊数的机场滑行冲突预测方法

为减轻机场高峰时段的地面延误，提高滑行道系统的鲁棒性，保证机场场面的安全、高效运行。首先，根据对航空器滑行过程的分析结果，并结合模糊数的概念，提出用三角模糊数表示航空器在各个滑行道区段的滑行时间，以更好地体现滑行时间的模糊性；然后，以历史运行数据以及航空器的性能数据为基础，利用工作流网建立航空器滑行三角模糊数工作流网模型，并作一致性验证；最后，结合一致性验证的结果，以三角模糊数的隶属函数为基础，给出滑行冲突概率的计算公式和冲突可能发生的时间的计算方法。结果表明：滑行冲突预测方法能够计算出航空器在滑行道路段发生冲突的概率以及冲突发生的位置和时间；并通过蒙特卡罗随机模拟试验，所得结果证明所提方法具有较高的准确性。     

交叉口非机动车冲突易发点空间预测模型

为定量化识别、预测交叉口区域内的非机动车冲突易发点,利用视域分析方法及随机森林模型,构建针对交叉口非机动车冲突易发点的空间预测模型,预测交叉口区域内的具体冲突点位置及严重程度;通过改进既有的冲突量化指标,量化识别非机动车-机动车的交叉冲突、侧向刮擦及事故,并依据非机动车调整机动车的躲避特性参数;以南京市的4处典型交叉口作为案例进行分析验证。研究结果表明:改进后的指标能补充既有冲突指标进行非机动车冲突量化的部分缺失值;基于视域分析及随机森林预测模型,可较好实现对交叉口冲突易发点的量化预测与误差评估;案例的预测冲突易发区域与实际区域的总体误差为6.76%,预测准确性较好。     

信号交叉口混合交通冲突研究

为定量分析交叉口混合交通冲突问题,基于微观模型分析,建立有关交通参与者(机动车,自行车和行人)在交叉口处发生的混合交通冲突的3个模型。依托对不同交通参与者在交叉口的交通流线研究,分析得出机动车、非机动车和行人间的主要冲突类别;结合交通参与者的位置、速度、加速度等参数,定量判定交叉口混合交通冲突。最后,将模型应用于北京市海淀区八角东街与时代花园北路的交叉口交通冲突分析中。结果表明,当交通参与者间的距离小于临界冲突半径时,可判定为发生冲突,反之,则判定为没有冲突。模型判定结果与实际情况基本一致。     

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Ordered Probit模型的人车冲突安全影响因素研究

为探究和定量分析人车冲突严重程度的影响因素,通过采集3个信号交叉口的人车冲突视频数据,利用T-Analyst标定人车轨迹并计算冲突指标(PET),采用85%位累计频率曲线法划分人车冲突等级;从人、车、路及环境特征中选取10个因素作为变量,构建Ordered Probit模型,以确立人车冲突严重程度的显著影响因素,并通过边际效应定量分析不同显著因素的影响程度。研究结果表明：行人闯红灯情况、年龄、行人交通量、人行道占用情况、人行道起点终点、车辆速度变化及车流量是人车冲突严重程度的显著因素,相较于各自参考量,行人闯红灯、车辆加速通过冲突点、人行道起点及老年人造成严重冲突的概率分别增加8.2%,5.9%,5.1%,4.4%;相较于低流量的交通流,较高流量的车流和行人交通流使得严重冲突的概率分别增加3.7%,2.5%,但人行道占用使得严重冲突的概率下降6.8%。研究结果可为信号交叉口行人过街交通安全设施的设计和实施提供理论依据。     

道路交叉口冲突仿真分析

针对基于事故的安全评价在数量、周期、均值、随机性等方面以及基于现场冲突观测识别在主观性、可靠性、成本、指标全面性等方面存在的问题,提出基于冲突仿真的交叉口安全预评价分析方法:研究利用安全间接分析(SSAM)模型分析冲突的基本原理和冲突时间(TTC)、遭遇时间(PET)等分析指标的计算方法;以及利用VISSIM仿真软件进行冲突仿真分析应注意的策略。以邢台市某道路交叉口安全改善方案为例,进行改善前后冲突仿真的比较分析。研究结果表明,改善后在通行效率显著提升的同时,交叉、追尾、车道变换冲突的数量均显著减少,TTC值有所增加,说明改善后安全程度有所提升。笔者提出的方法和案例应用为道路交叉口改善措施的安全预评价提供了一种分析途径和有益借鉴。     

信号控制交叉口行人过街等待时间研究

为保护行人过街时的安全及减少行人违章行为,通过分析行人过街的等待规律,构建了信号控制行人过街等待的生存分析方法。对上海市典型交叉口的行人过街等待行为的观测及分析,得到了行人等待的生存曲线,建立了行人违章危险度随行人自身及环境因素影响的COX风险回归模型。结果表明:行人在路边等待过街最大可忍受等待时间为90s,在中间安全岛的最大可忍受等待时间仅为50s;行人等待时间与行人年龄、红灯时间、穿越车道数、冲突方向车流量、是否二次过街相关,与行人性别无关;合理的交叉口设计和信号控制能提高行人的遵章率、降低违章危险度。笔者建议:信号控制交叉口行人红灯时间不超过90s,行人在安全岛最大等待时间不超过50s。     

基于位置误差概率模型的物流无人机安全间隔评估方法研究

针对未来多架物流无人机飞行在同一航线可能引起的安全冲突问题,提出规划无人机之间的安全间隔以规避运行风险.根据无人机在地面控制系统监控下的飞行特点,结合位置误差概率模型,综合考虑无人机定位误差、速度误差以及侧风的影响,依次建立无人机之间纵向、侧向和垂直方向的碰撞风险评估模型,并得出ICAO安全目标水平下的最小安全间隔.选...     

自由飞行下基于高斯白噪声的碰撞风险模型

飞机的安全性在自由飞行中受到通信导航监视性能、人为因素、防撞系统等因素的影响,其中通信导航监视性能会导致飞机产生定位误差,这种定位误差具有高斯白噪声的特性。主要考虑飞行定位误差的高斯白噪声特性,将此误差用概率表示为以理论位置向外辐射,根据飞机的相对运动,建立基于高斯白噪声的碰撞风险模型,给出模型中各参数的求解方法,从而得到碰撞风险。最后用算例验证了模型的可行性,在现行的安全目标水平之下为相关运行部门提供相应的最小安全间距,为实际运行奠定一定的理论基础。     

城市地铁岩溶隐患多孔电阻率联合成像技术研究*

为有效解决二维电法在探测异常体空间形态上的不足,基于有限差分算法,建立溶洞与跨孔电阻率组合模型,探讨溶洞剖面投影位置及偏移距与电阻率响应变化特征,将跨孔电阻率数据体进行跨孔三维联合反演成像。结果表明:溶洞模型距跨孔探测剖面较近时,实际投影至剖面上位置不同,导致探测效果差异较大;随溶洞模型偏移距增大,溶洞投影中心位置电阻率整体表现为前期缓慢、中期迅速、后期减缓并最终趋于稳定的非线性变化趋势,溶洞模型旁侧效应影响范围约8 m。三维联合反演结果能立体可视化展示溶洞空间发育形态,在城市地铁超前地质灾害精准探测方面具有一定应用价值。     

行人过街空间违章行为特性及安全影响分析

为探究提前右转车道处不同因素与人车冲突的相关性,以及行人空间违章对过街安全的影响。采集2 062个行人及人车冲突的样本数据,获取行人和机动车的时空信息,对比分析不同类型行人过街轨迹的特征;综合考虑人车冲突时间和速度指标构建人车冲突严重度指标,从行人生理特征、车流条件、道路环境等方面选取8个因素作为自变量,构建人车冲突严重度的多元有序Logistic模型。研究结果表明：空间违章过街的行人平均过街速度和速度离散程度都明显高于其他行人;年龄、车速、人行横道长度、车辆到达率以及过街轨迹类型都是影响人车冲突严重程度的重要因素。各类型空间违章行为使严重冲突占比均提升75%以上。研究结果有助于交管部门采取措施保障行人过街安全。     

考虑行人跨越障碍物能力的元胞自动机模型

为深入研究不同类型的行人跨越障碍物行为,建立改进的元胞自动机模型,利用Dijkstra算法计算静态场,根据跨越障碍物能力不同将行人分为强跨越能力、弱跨越能力和无跨越能力3类,通过调查大型商场出入口相关尺寸参数和障碍物分布情况,构建商场疏散通道的疏散场景,分析可跨越障碍物的摆放方式与长度、行人密度和在障碍物可跨越条件下出口大小等因素对疏散过程的影响。研究结果表明：考虑跨越障碍物行为更符合疏散实际情况,且具有不同跨越能力的行人达到一定比例时最有利于疏散;行人密度越小,可跨越障碍物的位置对疏散影响越明显;出口在一定大小时就已经满足疏散要求,增大出口对疏散促进作用较小。     

基于容量损失的交叉航路高度层分配

我国空中交通网络越来越复杂,航路交叉点附近的冲突日益增多,调配冲突时需令航空器改变高度层,这却会导致航路容量损失。计算了航空器改变高度层时对其他高度层造成的容量损失系数,并在此基础上以最小化容量损失为目标建立模型,设计了启发式算法,以航路交叉点附近的4架有冲突的航空器为例进行仿真计算。仿真结果表明,该模型可以根据航路各高度层实时飞行流密集情况,求出使航路总容量损失系数达到最小的航空器避让方案,从而减少航路上的容量损失,提高空域资源利用率。     

基于多因素信息融合的城市供水安全评价系统

为了确定城市供水安全状态,提出1种基于多因素信息融合思想的城市供水安全评价方法。以城市供水安全指标体系为基础,建立供水安全指标与基本概率指派函数焦元的对应关系;采用组合权重确定各评价指标的权重值作为对指标证据的支持程度,通过加权合成方法得到各因素定量、定性信息的基本概率指派函数值,利用证据理论的Dempster组合规则进行因素融合。研究结果表明:以郑州市供水安全指标体系为例,在进行多指标信息融合时与解决证据冲突的融合方法计算结果相同,郑州市2006——2008年城市供水处于不安全状态,2008年以后安全等级逐步升高且趋于稳定状态,可以预测出在未来一段时间郑州市的供水处于安全状态。     

终端区飞行冲突事件情景演变网络构建研究

为了控制终端区飞行冲突的风险,基于复杂网络,将飞行冲突的情景演变过程转化为复杂网络进行分析计算.分析侧向交叉跑道机场的主要安全风险,构建包含527个节点与2644条边的终端区飞行冲突情景演化复杂网络模型;采用无权有向网络中的节点度、度中心性、介数中心性、聚类系数等进行风险分析;采用Dijkstra算法,确定影响飞行冲突...     

基于贝叶斯网络气化炉供料系统风险分析

为解决当前气化炉供料系统风险分析不完善的状况，提出1种基于贝叶斯网络和HAZOP的风险分析模型。以某单日投煤量3 000 t级气化炉煤化工企业实际运行情况为研究对象，应用HAZOP法对其进行风险分析，并将HAZOP分析结果中各偏差产生原因转化为贝叶斯网络节点；考虑到先验知识的缺乏问题，引入Leaky Noisy OR模型，通过文献资料和相关领域专家经验知识获得先验概率，并利用贝叶斯网络进行风险分析，找出系统运行的薄弱环节。结果表明:未知因素影响会使各节点的后验概率值差异性降低，更加贴合实际；在引入未知因素影响后，系统运行薄弱环节并未发生改变。