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。     

基于G1-DEMATEL法的通用航空维修安全影响因素研究

为定量分析影响通用航空维修安全的风险因素,进而有针对性地制定重点安全监管内容,根据 “人-机-环-管”模型,建立了通航维修安全风险因素指标体系。通过结合G1法和决策试验与评价实验法（DEMATEL）,构建基于G1-DEMATEL法的通航维修安全风险因素分析模型。利用G1法计算各个因素指标的权值,再以各指标权值之比建立直接影响矩阵;采用DEMATEL法从中心度和原因度两个视角对影响通用航空维修安全的各个风险因素进行分析,以确定因素指标间的影响程度及其作用关系。G1-DEMATEL法为定量分析安全风险因素,并确定关键因素提供可能性。同时,为局方和通用航空公司制定通航维修安全监管内容提供有价值的参考。     

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。     

多随机因素影响下飞行间隔评估及冲突解脱阈值研究

为有效评估两机水平安全间隔并建立特情冲突解脱程序,基于多随机因素对飞机位置误差的影响,建立碰撞风险模型和冲突解脱阈值求解模型。首先,考虑CNS性能和高空风作用,改进飞行运动模型,建立碰撞风险模型,得到最低安全间隔标准计算方法。然后,考虑陆空通话影响,结合飞机转弯特性,建立两机在不同相对位置情况下的阈值求解模型,利用最低安全间隔标准值求解冲突解脱阈值。最后,以某管制试飞空域内特定机型相关数据及所受随机因素参数为例进行算例分析,得出两机最低安全间隔标准,并得到防止安全间隔丧失管制员介入冲突解脱程序的阈值,计算结果与管制运行实际吻合,验证了上述理论的正确性。依据多随机因素与最低安全间隔标准脉谱图拟合出相应公式,以期为管制员进行两机安全间隔调配与制定冲突解脱程序提供依据。     

侧风对近距平行跑道配对运行安全的影响*

为探究侧风对配对运行时间间隔及跑道容量的影响,基于飞机近距平行跑道的管制要求和运行理念,根据尾流的产生过程、运动特性及配对进近运行模式的特点,对有侧风作用下配对飞机之间的最大时间间隔及跑道容量进行研究。针对侧风加速尾流消散的情况,阐述有侧风影响时实施配对进近的条件,建立侧风影响下飞机配对时间间隔变化模型,并分别从侧风风力大小和风向角度2个方面对不同配对机型下的最大时间间隔和跑道容量进行分析;以上海浦东机场跑道为例,计算侧风影响时不同配对机型下的配对时间间隔。研究结果表明:本文所构建模型可以准确把握侧风影响下配对运行飞机之间的特征,模型具有可行性,研究结果可为我国平行跑道建设提供参考。     

三峡坝区船舶通航安全风险演化研究

为提高三峡坝区船舶通航安全水平,利用实地调研和结构方程模型(SEM)等方法,研究三峡坝区船舶通航安全风险演化。分析三峡坝区船舶通航安全风险影响因素,编制测量量表,筛选指标并构建风险演化指标体系,建立理论关系模型;基于SEM方法,采用AOMS 22. 0统计软件进行路径分析,检验并修正所构建的理论关系模型。结果表明:三峡坝区船舶通航安全风险由自然环境风险、航道状态风险、管理行为风险、船舶风险和船员风险5大风险直接或者间接作用演化形成,风险演化过程分为诱发、蔓延和升级3个阶段。     

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。     

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。     

基于集值统计-灰色模糊的航道通航环境安全评价

鉴于航道通航环境安全评价的模糊性和随机性,结合集值统计法和灰色模糊理论,建立航道通航环境安全评价模型。在综合分析航道通航环境安全影响因素的基础上,建立了由自然环境、航道条件、交通环境3类一级指标及12项二级指标所组成的航道通航环境安全评价指标体系。该模型利用集值统计确定各个评价指标的权重;通过确定评价样本矩阵,实现对航道通航环境场景的初步构建;利用灰色模糊综合评价法,量化评估航道通航环境安全等级。以广东坭洲头航道为例进行实例分析,结果表明,基于集值统计和灰色模糊理论的安全评价方法计算简单,评价结果客观、准确,便于实际应用。     

煤矿安全逃生的多智能体仿真模型

为解决我国煤矿事故应急救援中矿工逃生路径规划问题,首先以山西省华晋焦煤集团沙曲矿的实际数据为基础,应用基于智能体建模仿真平台构建煤矿事故安全逃生仿真模型,模型包含出口感知型、盲目随从型、环境感知型和经验丰富型等4类矿工智能体;然后根据矿工智能体的类型,分别选用位置选择、方向选择、邻接矩阵和广度优先算法4种逃生模型生成不同逃生路线;最后针对煤矿安全逃生中的火灾和临时坍塌2种事故,模拟建立硐室与增加出口2种场景。结果表明:煤矿安全逃生仿真模型能够完整模拟4类矿工智能体的逃生过程;广度优先算法模型生成的逃生路线能够使矿工智能体快速找到最短逃生路径;在合适位置建立硐室,4类矿工逃生数比无硐室平均提高58. 5%;增加出口,4类矿工逃生数比单一出口平均提高45%。     

改进YOLOv3算法下通航机场场面运动目标检测

为获得更好的检测精度和更快的检测速度,保障通航机场场面运行安全,提出一种改进的YOLOv3算法,分别从网络结构和损失函数2方面进行改进。首先,在主干网络中使用深度可分离卷积代替原卷积,构建基于距离交并比(DIoU)的目标框回归损失函数;然后,以某通航机场为研究对象,搭建通航机场场面目标检测场景,采用迁移学习和冻结训练相结合的训练方法,以提升场面目标检测的速度;最后,比较分析所提算法与传统的YOLOv3、YOLOv4算法的识别效果。结果表明：飞机目标的检测效果明显优于车辆和人员目标,改进的YOLOv3算法对目标的检测精度、召回率、全类平均精度(mAP)分别达到92.96%、80.51%、91.96%,图形处理器处理速度高达74帧/s,较传统的YOLOv3、YOLOv4算法性能均有明显提升,可实现通航机场场面运动目标的有效检测。     

考虑排放因素的飞机下降性能优化方法

为降低飞机下降阶段的飞行成本和对环境的影响,首先建立飞行动力学模型,然后基于国际民航组织给出的基准排放数据建立污染物排放量估算模型并改进飞行成本计算模型,之后基于遗传算法建立最佳"表速-马赫数"组合优化模型,最后分析下降阶段优化参数的影响因素。结果表明,与传统下降方式相比,优化后的下降策略能降低0. 296%的综合飞行成本和4. 45%的排放成本。成本指数、飞机质量、温度偏差和污染物价格对下降性能优化参数有影响。     

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。     

高层建筑火灾疏散的灰色欧几里德关联度安全评估模型与应用

高层建筑内人员集中、垂直疏散距离长、烟气垂直方向扩散快,火灾情况比一般建筑复杂,因此需要对高层建筑火灾时安全疏散进行评估。依据高层建筑火灾特点建立基于灰色欧几里德关联理论的疏散安全二级评估模型,分析并建立了适用于二类高层建筑火灾疏散的评估因素集、权重集和参考标准集。该模型通过比较样本序列与安全评估等级序列的灰关联度,得到样本的火灾疏散安全等级,并找出影响安全疏散的关键因素,指出薄弱环节。并通过实例验证了该模型的可行性。     

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。     

人-机-环境系统工程安全分析与评价研究

分别从"人"、"机"、"环境"的角度,定性分析了在生产过程中影响三者安全性的主要机理及其对整个人-机-环系统的安全影响,并同时分别建立了三者的安全性数学模型,最后以这些模型为依据,以济钢集团的一个生产车间的现场所测数据为基础,对人-机-环境系统工程进行了定量的分析,取得了良好的效果,为生产现场的安全分析、评价和管理工作提供了依据.     

基于博弈论组合赋权的航道水域通航安全评价

为有效降低航道水域通航过程中发生事故的风险,将组合赋权方法应用于航道水域通航安全评价中.通过调研和查阅资料确定了航道通航安全评价指标体系,基于该指标体系建立了基于博弈论组合赋权法的航道水域通航安全评价模型.利用博弈论将层次分析法、熵权法、可拓学3种方法计算所得权重进行最优组合,兼顾专家决策者的主观属性及数据蕴含的不确定性和动态可拓性,然后基于可拓学关联度的概念对航道关于各评价等级的关联关系进行综合评价,得到最终评价结果,并对计算结果从权重角度进行灵敏度分析,考察结果的稳定性和可靠性.最后,以宁波-舟山港为例,选取部分航道对该安全评价模型进行验证,结果表明该评估模型合理、有效.     

直升机医疗救援的安全风险评价模型研究

为对直升机医疗救援任务实施有效的风险管理,提升其飞行安全水平,运用SHELL模型对直升机医疗救援飞行进行风险识别,确定了直升机医疗救援的风险因素.运用Borda序值法和风险矩阵法建立了 Borda-风险矩阵评价模型.运用Borda-风险矩阵评价模型对G通航进行实证分析,结果表明该评价模型具有可行性,可为直升机医疗救援风险评价提供参考.     

孤岛工作面长度对下伏大巷稳定性影响研究

以开滦矿区某矿8#孤岛煤柱回采为工程背景,针对孤岛工作面长度对底板垂直应力的分布影响及下伏大巷围岩稳定性问题展开研究。采用理论分析和数值模拟相结合的手段,建立了孤岛工作面在倾向方向上的底板受力模型,采用半无限体空间理论,推导出底板垂直应力计算公式,将该孤岛工作面实际地质参数带入公式,得出了孤岛工作面长度与底板应力之间的函数曲线。研究表明:当该孤岛工作面长60 m时,对下方-480 m水平大巷产生的垂直应力最小。通过FLAC 3D数值模拟方法验证了8#孤岛工作面合理尺寸（60 m)比实际孤岛工作面长度（100 m)对下方水平大巷的采动影响小,便于维护。     

大前石岭岩堆斜坡坡面爆破振动动力响应特征*

为探究爆破振动作用下岩堆斜坡动力响应特征,防止爆破引起坡面岩堆失稳,构建大前石岭岩堆斜坡爆破振动三维有限元模型,基于实测数据进行数值模拟验证,研究爆破引发的岩堆斜坡坡面位移、速度及加速度在不同方向、坡面位置及用药量下的响应规律。研究结果表明:岩堆体位移、速度及加速度呈波浪状“先快后慢”式衰减;垂直振动最剧烈,隧道轴线和水平方向振动较弱且相差不大;坡面位移、速度、加速度峰值与爆心距呈负相关关系,与药量呈线性增大关系;离爆破掌子面最近的坡面处垂直方向峰值速度最大,应将该点作为爆破振动安全评价关键点,且K,α推荐值分别为30,1.2左右。研究结果有助于深入认识爆破作用下岩堆坡面动力响应特征,为经济、安全施工提供参考。