基于CRM的障碍物椭圆评价面的构建方法

为改进精密进近航段内障碍物评价方法,提出基于碰撞风险模型(CRM)的障碍物椭圆评价面的构建方法。首先,利用CRM计算精密进近航段各位置处碰撞风险概率,椭圆拟合概率为1×10-7的点,构建椭圆评价面;然后,以某典型机场为例,分别使用障碍物椭圆评价面、障碍物评价面(OAS)评价典型障碍物,并对比其评价结果;最后,利用CRM验证障碍物椭圆评价面的可靠性。结果表明:OAS的评价结果较保守,运用新构建的障碍物评价椭圆面能在满足安全运行的前提下,有效提升机场精密进近航段空域利用率。     

基于CRM模型的障碍物遮蔽安全风险研究

为研究机场遮蔽应用规则，防止超高障碍物对机场安全运行产生影响，首先，调研分析美国、英国、印度等诸多国家的机场遮蔽应用情况；然后，针对机场周边障碍物限制面内不同的遮蔽区域，利用碰撞风险模型(CRM)模拟仿真障碍物遮蔽点碰撞风险值，提出不同区域遮蔽规则；最后，结合实际情况，提出机场障碍物限制面内不同区域遮蔽方法和要求。结果表明：起飞爬升面和进近面内遮蔽区域按照一定扩散率外扩划设；过渡面内不建议应用遮蔽原则；内水平面和锥形面内按照分区域划设。     

基于不同安全性的机场净空区障碍物管理方法研究

为解决净空区障碍物安全性评价中没有定量指标的问题,通过对调研资料的分析,建立净空区障碍物安全性指标体系及评价模型,在定量评价障碍物安全性的基础上对障碍物进行安全等级划分.为制定更合理的障碍物限制高度,以实测数据为依据,首次提出了净空安全系数概念,并在分析安全系数概率分布规律的基础上,提出了基于不同风险性的各类机场的净空安全系数,从而确定不同风险条件下各类机场的障碍物限制高度.     

点汇聚进近飞行程序近地风险评估方法研究

为保证航空器持续下降运行技术安全实施,需评估点汇聚进近程序近地碰撞风险。根据点汇聚进近程序扇形区域特点,提出保护区设计方法,设计保护区内查找关键障碍物流程,给出关键障碍物的近地风险评估方法;针对长沙黄花国际机场36号跑道的点汇聚进近飞行程序,寻找10个关键障碍物;考虑到航空器的不同高度偏差,针对每种偏差飞经每个关键障碍物时的30个航空器随机飞行高度进行评估。结果显示,飞行器高度偏差小于50m时,能够满足国际民航组织(ICAO)规定的飞行程序安全标准,否则存在近地碰撞风险。     

近距平行跑道配对进近侧向碰撞风险评估

为研究近距平行跑道配对进近侧向碰撞风险及相关参数对碰撞风险的影响,首先分析飞机位置误差的影响因素;其次基于配对进近的2架飞机实际运行过程和尾流避让的要求,考虑侧向误差概率密度函数截断补偿系数,建立近距平行跑道配对进近侧向风险评估模型;然后计算不同实际导航性能(ANP)条件下的侧向碰撞风险值;最后编制ANP数值表,并建议配对飞机速度差不超过7.5 m/s,初始安全间隔为1 000~1 200 m。结果表明,后机采用进近偏角可以有效降低对ANP的要求;大风速时,侧向碰撞风险对风向更敏感。     

空域规划中碰撞风险模型研究

为找到可操作的空域规划碰撞风险计算方法,基于空域规划参数,改进原有模型,建立航段上每飞行小时飞机的碰撞风险模型。首先,分析空域规划过程中终端区空域和航路巡航阶段航迹夹角0~180°情况下的碰撞风险;然后,将碰撞风险表示为来源于一条航段上飞机的碰撞风险和来源于其他多条航段上飞机的碰撞风险之和,建立碰撞风险模型;最后,将终端区空域规划中的相关参数值输入到该模型,计算2种方案的碰撞风险,并分析碰撞风险随参数的变化趋势。研究结果表明:在已给定其他参数值的条件下,碰撞风险随所需导航性能(RNP)数值、航段起始点高度以及航段起始点的纵向标称距离的增加(垂直标称距离减少)而增加,随着航迹夹角和飞行梯度的增加而减小。因此,可利用该模型计算并分析不同方案的碰撞风险。     

机场终端区航空器飞行冲突风险预测方法研究

为了准确预测机场终端区航空器飞行冲突风险,以便能最大程度地利用低空空域资源,通过整合考虑加速度的运输飞机轨迹模型和通用飞机随机轨迹模型,建立终端区航空器飞行冲突风险预测模型。以某机场为例,采用C语言编写仿真程序,模拟该机场终端区跑道中心20 km范围内的航空器飞行轨迹。预测不同通航活动区设置条件下的飞行冲突风险,并确定运输机场周边通航活动区范围。预测结果显示,飞行高度限制为1 000 m时,将案例机场的该低空空域划设为非管制的监视空域,通用飞机与运输飞机之间的飞行冲突风险小于2×10-5,处于可接受安全水平。     

平行进近偏航下Event碰撞风险模型

为了研究航空器平行进近偏航情况下偏航角度对碰撞风险的影响,利用Event模型和概率论理论,建立平行进近偏航碰撞风险模型;通过分析偏航时碰撞盒体型的变换,得到扩展碰撞盒截面随时间t以及偏航角α的变化特征;为方便推导碰撞风险的计算公式,引入碰撞概率比R,将其定义为变换后碰撞盒体积与原模型碰撞盒体积的比值;以北京首都机场外侧跑道平行进近偏航情况为例进行碰撞风险分析。结果表明:当给定飞机尺寸与跑道间隔时,偏航角度α在[0,90°]范围内增大,飞机对碰撞风险也增大;同时,仅当飞机进近偏航的角度小于32°时,2机之间的碰撞风险才能满足安全目标水平。     

基于修正因子的油气管道失效概率评估

失效概率评估是定量风险评价的基础,为降低油气管道定量风险评价过程中不确定性因素的影响,建立基于修正因子的油气管道失效概率评估模型。参考国外油气管道失效数据库,获得管道6类失效因素的基本失效概率;用与管道的损害机理、周边环境以及管理水平等因素有关的修正因子,修正基本失效概率,评估目标管段各失效因素的失效概率;将各因素引起的失效概率相加得到目标管段的失效概率。将该模型应用到某条长输管线。结果表明,由挖掘损伤导致失效的概率最大,应重点防范。     

ILS进近过程中多障碍物碰撞风险评估方法研究

为优化碰撞风险模型(Collision Risk Model, CRM)遮蔽角,从而准确计算基于仪表着陆系统(Instrument Landing System, ILS)进近过程中航空器与多障碍物的总碰撞风险,避免过度评估问题,首先,基于广播式自动相关监视(Automutic Dependent Surveillance-Broadcast, ADS-B)数据计算得到航空器位置偏差,并研究其水平分布特征;然后,建立障碍物分布模型,从而计算得到航空器与障碍物碰撞风险;最后,基于条件概率,得到沿跑道中线和垂直跑道中线(或其延长线)不同位置处的遮蔽角。结果表明：航空器水平分布不为正态分布,可通过拟合数据得到概率密度函数及累计分布函数,从而计算碰撞风险;沿飞行方向,遮蔽角逐渐增大,但变化范围不大;沿垂直跑道中线(或其延长线)方向,由近及远遮蔽角先减小后增大,距离较远时,遮蔽角甚至可超过14°。     

支线机场安全动态预警技术研究

提升支线机场安全管理能力是中国支线机场未来发展面临的一个重大问题,为提高我国支线机场安全管理水平,本文基于系统动态的风险管理思想,针对支线机场安全风险发生随机、动态和系统的特点,结合支线机场安全管理实践,构建了支线机场三维风险识别图,以时间维为主线,空间维为基础,逻辑维为依据,多层次地识别支线机场面临的风险,以提高支线机场风险识别结果的客观性和全面性;将风险概率、风险损失、风险可预测性、风险可控制性纳入了支线机场安全风险分析过程,构建了支线机场安全多维风险评价函数,从而能更系统、全面地对支线机场面临的各种风险因素进行评价;通过上述支线机场风险管理技术的应用,可提高对支线机场安全风险的辨别、分析和控制能力,达到对支线机场安全风险进行实时、动态监控的预警目标,进而减少支线机场安全风险的潜在损失。     

高原机场应急保障能力评价方法

针对高原机场应急保障能力缺乏科学的定量评价手段问题,首先,研究应急保障能力的内涵和特点,分析高原机场运行特点和应急保障现状;其次,构建考虑应急准备、应急监测和预警、应急响应和救援、事后恢复和重建的高原机场应急保障能力评价指标体系;然后,提出一种基于层次分析法(AHP)和多级物元可拓法的综合评价模型;最后,以西南某高原机场实际运行数据为例,采用该模型定量评价高原机场应急保障能力。结果表明:该高原机场应急保障能力评价等级为高,所属二级指标中仅事后恢复和重建能力评价等级为一般。评价结果与该高原机场应急管理年度工作报告的结论基本一致,验证了所提出评价指标体系和模型的合理性。     

基于布朗运动的自由飞行下碰撞风险研究

自由飞行是解决空域拥挤的有效方式,为保证飞行安全,对自由飞行下的碰撞风险进行研究。首先,假设自由飞行下飞机的定位误差服从正态分布,在平面直角坐标系内,建立2架飞机水平投影面和垂直投影面的随机运动学模型;其次,当2架飞机在2个投影面上的相对运动距离同时小于最小安全间隔时认为碰撞发生,据此建立飞行碰撞风险模型,并利用欧拉(Euler)方法求解;最后,通过Matlab对一算例进行计算,得出碰撞风险概率。将计算结果与实际安全目标等级对比,验证该模型的合理性。     

多层次灰色综合评价法在储罐失效概率评估中的应用

为更科学地研究我国常压原油储罐失效概率的影响因素,提出基于层次分析法(AHP)和灰色综合评价模型的多层次灰色综合评价法。从基于风险的检验(RBI)失效概率评估过程出发,建立常压原油储罐的失效概率数学模型;在系数修正法的基础上,将设备修正因子划分为一级目标层A、二级要素层B和三级指标层C,利用AHP法计算出各评价指标的权重;引入灰色综合评价模型评价各指标;将多层次灰色综合评价法运用到一个实际案例中。结果表明:该方法处理多因素、多层次的综合评价时,可以避免传统打分法可能造成的风险遮蔽问题,同时可以得出各因子对于设备修正系数的影响大小排序。     

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。     

民用机场净空区内障碍物安全性评价方法研究

为解决民用机场净空区内障碍物评价中缺少定量指标的问题,通过对净空要求的分析及调研资料的整理,利用模糊综合评价、层次分析法等建立民用机场净空区范围内障碍物安全评价模型,运用实际测量的障碍物距离跑道中线的距离、障碍物在各限制面中所处位置、障碍物高及其物理特性作为评价指标对障碍物风险等级进行定量化评价.在对评价结果的处理方面采用等级加权向量的方法,使结果更为直观,较传统的机场净空区障碍物评价更具合理性.     

军民航空域安全评估中的碰撞风险研究

碰撞风险是空域安全评估的重要内容。为保证军民航的安全飞行,通过对民航Event模型碰撞风险的研究,构建了军航训练空域与民航航路的碰撞风险模型;根据军航飞机的飞行特点,建立了军航飞机侧向位置偏差概率模型;结合民航飞机的横向位置偏差概率模型重新计算Event模型中的碰撞盒穿越间隔片频率(GERh);选取某一战术动作对军民侧向碰撞风险进行仿真,确定其安全间隔;通过对飞行过程中各个关键点碰撞风险的研究,对空域的使用提出建议,并验证了理论的实用性。结果表明,当前10 km的安全间隔标准并不能符合规定的安全目标等级,至少需要再增加7 km的安全间隔才能使整个飞行过程均满足要求。     

油气集输站场个人风险矩阵叠加分析

为降低油气集输站场事故风险,利用风险矩阵叠加技术研究油气集输站场安全风险情况。首先,基于沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)模型和修正的超压准则分析危险源的伤害程度,确定其死亡区、重伤区、轻伤区以及安全区的伤害区域;其次,引入笛卡尔距离矩阵和网格划分技术,构建站场区域内各危险源的死亡概率矩阵,并通过各危险源的设备风险值和叠加原理求得区域网格风险矩阵;然后,采用英国焊接学会(TWI)修正的风险分级原理,绘制站场区域风险等级图;最后,通过确定新疆某油田集输站场的个人风险可接受准则,量化站场区域风险的可接受程度。结果表明:个人风险矩阵分析方法能够明确站场区域内各位置处的安全风险情况,提高站场安全管理水平。     

尾涡流场影响下的CSPRs配对进近侧向碰撞动力学分析

为研究近距平行跑道(CSPRs)配对进近侧向碰撞风险,首先结合非配对进近飞机的运动过程,建立配对进近飞机对的间隔模型,确定任意时刻飞机对之间的理论间隔值;其次分析飞机的尾涡流场特性,建立前机尾流的强度计算模型和消散模型,并分析飞机遭遇尾流后的响应机制,建立后机在前机尾涡流场内的力矩平衡模型,从而确定前后机的尾流安全间隔;然后分析飞机的侧向定位误差,得出飞机对之间实际间隔的概率分布,并建立侧向碰撞风险计算模型;最后利用模型分析配对进近过程中前后机之间侧向碰撞风险的变化情况。结果表明:侧向碰撞风险随初始间隔值、正侧风值增大而增大,随后机副翼偏转角度增大而减小,配对飞机对在到达跑道口时碰撞风险值达到最大。     

多机空战训练空域军民航飞行安全研究

为科学地划设军航训练空域,有效避免军民航飞行冲突,采用Event模型,仿真模拟军航飞机的标称航迹,计算军民航飞机在导航误差、军航飞行员操作误差、侧向风等因素影响下的侧向重叠概率,构建碰撞概率模型,研究军民航碰撞风险;然后,以二对一空战"钳形攻击"训练为例,结合多机飞行的复杂性和多变性,利用模型计算出符合国际民航组织(ICAO)安全目标等级的训练空域安全余度;最后,分析军民航飞行安全性,研究军航飞行训练方法,给出相应建议。结果表明:在所指定飞机机型的情况下,在训练标称航迹外侧增加8 km的安全余度,能使军民航碰撞风险满足ICAO的要求。