基于复杂网络的高校化学化工实验室事故演化分析方法研究

为有效防控高校实验室重大事故，提出基于复杂网络的高校实验室事故演化分析方法。根据高校实验室历史事故案例，识别高校实验室事故过程节点因素，梳理各因素之间的时序因果逻辑关系，构建高校实验室事故演化复杂网络模型，基于网络节点的出入度分析实验室事故节点的相互影响关系和聚类特性，确定高校实验室事故的关键节点。在此基础上，构建高校实验室事故演化的带权有向网络，采用Dijkstra算法评估从初始诱发事件出发到结果事件的高校实验室事故最短路径。结果表明，基于复杂网络的模型可以有效实现高校化学化工实验室事故演化关键节点和最短路径分析；实验操作者的侥幸心理、监控失效、反应失控、人员未经相应培训、易燃易爆品是引发实验室事故的重要因素；得到从初始事件至最终后果事件的9条最短路径，可为高校实验室重大事故防控提供有效支撑。     

考虑网络韧性的城市轨道交通故障恢复研究

为提升城市轨道交通的可靠性,提出一种基于区间修复的城市轨道交通故障恢复策略;以网络平均效率度量网络韧性性能函数,按不同折返区段分段处理失效线路,构建以网络韧性损失和恢复总时长最小为目标的城市轨道交通故障恢复模型,设计NSGA-Ⅱ算法求解模型;并以成都地铁网络为例,探讨环线失效和放射线失效2种场景下列车运行交路调整对网络恢复决策及网络恢复性能的影响。结果表明：提出的故障恢复方法能有效避免站点修复完成后仍需长时间等待其他站点修复完成才能接入线网运营的情况,考虑列车运行交路调整恢复方案的韧性损失比不考虑运行交路调整时减少28.3%;是否考虑列车运行交路调整对网络环线线路的故障恢复决策影响较大,对外围放射区域线路的故障恢复决策影响较小。     

轨道交通车辆段火灾探测系统对比分析

作为轨道交通网中重要的组成部分,轨道交通车辆段如果发生火灾将直接影响着轨道列车的运行。因此,适用于轨道交通车辆段的火灾探测器对保障车辆段的消防安全至关重要。结合城市轨道交通车辆段结构及环境特点,选取了管路采样吸气式和双鉴成像式线性光束式等两种火灾探测器开展了实体火灾实验。实验对比分析了两种火灾探测器在不同火源工况下的响应情况并综合分析了两种火灾探测器的响应性能,从而为实际工程中轨道交通车辆段火灾探测器的选型及布置提供参考。     

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DEMATEL-BN的海洋平台泄漏脆弱性动态分析

为预防海洋平台泄漏引发的连锁事件,运用基于决策试验与评估实验室(DEMATEL)及贝叶斯网络(BN)的集成方法动态分析泄漏演化脆弱性风险。构建脆弱性风险指标体系,利用DEMATEL方法研究风险因素之间的相互影响;建立海洋平台泄漏连锁风险演化模型,并转化为对应的BN模型,引入事故先兆数据,动态分析发生局部燃烧爆炸A、连锁火灾爆炸B、小型油气泄漏C和大型油气泄漏D等事故的概率。结果表明:组织管理因素易影响其他风险因素;海洋平台发生A、B和D等严重事故的概率随运行年限增加而增大;DEMATEL-BN方法克服静态风险分析方法不能有效利用运行数据的不足,实现海洋平台风险的动态分析。     

高铁列车客运安全评价及风险管控

为提升高铁列车系统安全性、保障列车安全运行,在分析高铁列车安全事故的基础上,利用事故树分析得到高铁列车安全风险指标体系,并转化为贝叶斯网络;结合云模型的模糊处理方法,将专家对各列车评价指标的定性自然评价语言转化为对应的模糊数;并对传统逼近理想解排序(TOPSIS)模型进行改进,综合考虑主观权重与客观权重,得到最优组合赋权的TOPSIS模型,据此对高铁列车安全进行评价;基于梯形模糊数和Buckley方法标定网络节点的相对先验概率,并通过Netica软件计算事故发生时各节点的相对后验概率。对比前后数据得出京沪高速铁路北京南-济南西区段列车主要安全风险为火灾爆炸,分析得到其主要潜在风险源并提出管控措施,可实现对高铁列车的安全管控。     

上海市轨道交通网络可靠性研究

城市轨道交通网络是由大量相互作用的单元构成的复杂系统。为增加城市轨道交通对突发事故的应变能力,提升运营效率,基于复杂系统理论探讨轨道交通网络的可靠性。以上海轨道交通网络为研究对象,采用空间L方法系统分析其网络特征参量,从最大连通子图的相对大小、网络全局效率、网络局部效率等3项指标分析网络的可靠性,并就该网络受到随机攻击和蓄意攻击的情景分析这些指标的变化。模拟结果表明,上海轨道交通网络为无标度网络,蓄意攻击对网络可靠性造成更大的破坏,站点的度值与其重要性并不呈现绝对的正比关系。在轨道交通的规划、建设、运营中,应加强对关键站点的管理和保护。     

游乐设施危险源、损伤、失效和故障概念辨析

针对游乐设施行业危险源、损伤、失效和故障四个概念的认知差异,通过研究相关领域这四个概念定义内涵及外延,结合游乐设施安全保障要求高、人-机-环交互频繁、运行工况复杂的特点,重新定义游乐设施这四个概念,辨析相互之间的逻辑关系,并结合游乐设施事故案例进行解析.结果表明:新定义对游乐设施危险源、失效、损伤和故障之间的关系阐述更加清晰准确,为后续的风险评价奠定良好基础.     

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。     

基于Bayesian网络的常减压装置设备故障概率分析

为分析影响常减压蒸馏装置平稳运行的设备失效模式及故障部件,基于1 151条设备故障数据,采用Bayesian网络分析方法,分别对离心泵、压缩机、电动机构建基于Bayesian网络的设备故障概率分析模型,分析故障部件、失效模式、故障后果之间的定量概率关系。研究结果表明:离心泵、压缩机、电动机停运的关键致因部件分别为轴承箱密封故障、活塞环故障、轴承故障,同时得到导致设备停运的故障部件敏感度排序。研究结果有助于提高设备故障风险防范及检维修工作效率,同时可为备件优化方案提供思路。     

观光塔类游乐设施防座舱坠地措施研究

观光塔类游乐设施的座舱在下降过程中,可能存在着由于控制系统失灵、制动装置故障等原因,造成座舱未能按照正常工况下减速运行,结果导致座舱与地面碰撞,造成乘客受伤的事故的隐患。本文主要分析造成此类事故的原因,通过对失效模式的分析,提出了合理增加观光塔类设备制动减速控制系统的安全性能等级,从而降低观光塔类游乐设施座舱发生坠地事故概率的办法。     

生物质气化火灾爆炸事故BN-LOPA分析

提出一种基于BN-LOPA的生物质气化火灾爆炸事故评价方法。绘制出生物质气化火灾爆炸故障树并转换为贝叶斯网络,计算出的事故发生概率为2.600×10-3,根据风险矩阵得出对应风险等级为10级,因此需要在计划内采取安全措施降低风险。采用贝叶斯网络的向后推导计算基本事件后验概率,找出失效后易导致事故发生的节点,对这些节点设置独立防护层并计算设置后基本事件及顶事件的发生概率。最后得出在设置独立防护层后,生物质气化火灾爆炸事故的发生概率降低至8.068×10-6,对应风险等级从10级降至5级,可满足安全生产的要求。     

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。     

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。     

级联失效特性下的危险品运输路径选择研究

基于复杂网络的级联失效特性,构建危险品运输网络的级联失效模型,提出用路段重要度来度量某条路段上发生危险品事故后引起网络其他路段失效的规模。以路径风险最小化和路径总重要度最小化为目标,建立危险品运输路径的多目标决策模型,并利用标号法进行求解。算例结果表明,危险品运输网络确实存在级联失效现象。选择危险品运输路径时,应尽量避开重要度高的路段,以降低危险品事故对普通道路网络的不良交通影响。     

城市道路交通网络级联失效的灾害蔓延动力学模型

城市道路交通网络中个别节点的失效,可能引发大规模的交通瘫痪。为描述这种级联失效行为,考虑节点的自修复功能和灾害蔓延机制,基于复杂网络的蔓延动力学理论构建了城市道路交通网络灾害蔓延动力学模型。利用灾害蔓延动力学模型分析了城市道路交通网络节点失效与节点连接强度、节点度及自修复因子的相关性。结果表明,节点自修复能力和延迟时间因子对灾害蔓延有重要影响,所建立的模型能有效模拟城市道路交通网络的灾害演化动力学行为。     

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。     

中国安全生产科学研究院公共安全研究所简介

中国安全生产科学研究院公共安全研究所围绕企业安全生产过程中公众安全问题;重要工业设施与重点工程、城市轨道交通及其他公用设施和人员聚集场所的火灾、毒气灾害风险分析、监测与控制、人员疏散与避难;应急管理和信息系统集成等方向理论与技术研究。