基于随机Petri网的跨组织应急协同模型构建

突发事件应急处置需要公安、消防、医疗、交通等多个组织进行跨组织协同合作,以此实现跨部门的统一指挥、快速反应的应急响应行动,为城市突发事件应对、城市公共安全提供强有力的保障。利用随机Petri网的构建跨组织应急协同流程,根据确定可能出现的状态集,同构其相应的马尔科夫链;以汶川地震为例,根据可能出现状态的稳态概率及相关数学方法分析其均衡状态和变动规律,对应急响应的协同效果进行分析,根据评估结果提出事前应急协同控制与改进的措施,加强事前应急演练与培训,为提高突发事件应急响应协调能力提供理论支持。     

基于随机Petri网的车车通信可靠性建模与分析

为了更好地评估基于高速铁路无线通信LTE-R的车车通信可靠性,提出了一种基于随机Petri网的车车通信可靠性评价方法.首先,根据车车通信有中继模式和无中继模式通信的特点,综合考虑通信故障引发因素后,分别建立了不同模式下的车车通信SPN可靠性评价模型;然后采用TimeNet仿真工具对有中继和无中继的车车通信可靠性、传输出错等指标进行了量化分析;最后对不同列车速度下基于中继的译码转发DF方式和放大转发AF方式可靠性进行了比较分析.结果表明,LTE-R无线通信系统的D2D通信技术能够提供高可信的车车通信服务,基于中继的车车通信可靠性高于无中继车车通信模式.     

基于随机Petri网的平交道口建模及事故率分析

基于公路道口使用者的违规进入及违规人数比例是道口发生事故的主要原因为背景,分析道口使用者违规进入道口前的平均等待时间及违规比例,列车在各个区段的时间特性与道口事故率之间的定量关系。采用随机Petri网基于道口公路使用者、道口铁路列车的经过道口过程、道口安全防护系统功能及三者之间的相关性进行建模及事故率分析。根据模型的仿真表明:当列车由道口传感器区进入接近区的时间和由接近区进入道口的时间由随机值变为固定值时,道口事故率大大降低;公路使用者在违规进入道口前,等待某个时间后进入道口发生事故的风险最大。当列车由接近区进入道口的时间为随机值时,公路使用者的违规比例增加会明显加大事故率。     

基于Petri网的铁路车站安全防护系统建模及可靠性分析

采用单一的随机Petri网对车站线路结构、列车运行过程及车站防护系统建模,基于欧洲电工标准委员会定义的安全目标,确定车站安全防护系统的可靠性需求。对无防护系统的列车入站进行建模和分析,然后基于防护系统功能及可靠性特性,结合列车入站动态特性,对防护系统的功能和可靠性进行建模,并根据安全目标与车站事故率之间的数学关系进行系统的安全分析和可用性分析。其结果表明,车站防护系统的可靠性与乘客的个人风险存在着定量的关系,从而可以依据个人风险的标准来确定防护系统可靠性需求。     

基于Petri网的城市突发事件应急联动救援系统性能分析

随着我国城市化进程的加速 ,城市规模的日益扩大 ,城市需要及时有效地应对各种突发事件 ,满足城市居民对公共安全的需求。近年来 ,我国政府已开始在部分城市建设应急联动系统来处理可能发生的各种突发事件。笔者引入Petri网 ,对我国典型的城市重大突发事件应急联动系统的应急性能进行分析 ,初步建立城市重大事件应急联动系统的性能分析的Petri网模型。对Petri网模型更加深入的研究 ,将在后续课题中进一步开展。     

基于模糊Petri网的交通事故致因建模分析

针对目前我国道路交通事故多发的现状,以模糊Petri网为工具,以对道路交通安全有重大影响的关键因素为基础,模拟给出其因果关系,建立了基于模糊Petri网的道路交通事故致因分析模型,设计最长路径算法分析模型中某个致因要素导致交通事故发生的可信度。最长路径上的致因要素即为最易引起交通事故的主要因素。案例分析表明,这个模型能够体现各因素之间的逻辑关系,达到了通过数量指标分析道路交通事故主要原因的目的。     

基于随机Petri网的城市轨道交通应急系统安全性能分析

为分析城市轨道交通应急系统安全性能,采用随机Petri网理论,考虑运营生产、治安消防和自然灾害3类应急预案,构建城市轨道交通应急系统的随机Petri网模型,并基于模型的马尔科夫链得到系统处于各种状态时的稳态概率表达式,通过改变各个变迁的触发速率,分析系统各种状态稳态概率的变化情况。结果表明,这个模型能够体现影响城市轨道交通应急系统安全性能的各因素之间的关系,并能通过数值变化趋势反映不同事故情况下提高安全性能的关键所在,达到分析系统安全性能的目的。     

基于着色Petri网的工业事故应急响应行动建模与分析

提出一种基于着色Petri网的应急响应行动建模和分析方法,用库所表示应急过程中可能的状态,用变迁表示应急行动,托肯在网中的流动表示状态的变化,并用颜色来区分托肯,从而能方便地对不同行动进行分析。针对某储罐区天然气泄漏事故中现场工作班组的应急响应行动建立了着色Petri网模型,并利用该模型对应急行动进行了分析。     

基于随机Petri网的城市轨道交通车站火灾应急系统安全性能分析

城市轨道交通因其在运量、能耗、环保等方面的优势,已经成为大中城市公共交通骨干,为提高城市轨道交通火灾消防应急水平,分析研究城市轨道交通火灾消防应急系统的安全性能,本文在城市轨道交通车站火灾应急预案基础上,运用随机Petri网理论,构建城市轨道交通车站火灾应急系统随机Petri网模型,并同构出该模型的马尔科夫链,列出车站火灾应急系统处于不同状态的稳态概率方程组,通过改变不同变迁触发速率,对车站火灾应急系统不同状态稳态概率变化曲线进行分析。结果表明,该模型能反映城市轨道交通车站火灾应急情况下提高安全性能的关键因素。     

基于Petri网的船舶海上加油作业过程建模与安全分析

为了更好保障水域清洁,减少生命财产损失,从船舶海上加油的实际过程出发,通过Petri网基础理论与船舶加油特征匹配构建船舶海上加油作业过程模型,采用关联矩阵的分析方法对模型进行参数化求解表达和网结构性质的确定,最后得到存在安全隐患的节点,对船舶海上加油作业过程提出相关建议。     

基于SCPN的交通应急处置流程建模及性能分析

为了更好地利用信息技术支持应急管理,提高交通应急指挥系统救援效率,以路面塌陷事故为例,利用随机着色Petri网(SCPN)对其应急响应流程进行动态离散建模,根据同构的马尔可夫链(MC)分析模型的有效性,最后利用马尔可夫链及模糊数学的相关理论对交通应急指挥系统进行性能分析。结果表明:救援信息、交通路网动态信息、应急资源信息及时态控制信息反馈环节容易产生信息堆积,应提高综合监控的技术水平;专家决策制定出警预案、善后处理耗时较长,应作为流程优化的重点。     

基于模糊Petri网的有载分接开关故障诊断方法研究

为解决分接开关故障诊断以主观经验、缺乏系统化流程以及诊断结果与分接开关实际发生故障存在偏差等问题,依据当前分接开关主要故障分类,提出基于模糊Petri网的有载分接开关故障诊断模型,并结合分接开关典型故障案例,验证模型有效性。研究结果表明：基于模糊Petri网的分接开关故障诊断模型能够有效处理故障概率中不确定性因素,具有容错性好、运行效率高等优势,研究结果可为提高分接开关故障诊断的准确性、保障电力系统安全稳定运行提供参考。     

基于模糊网络分析的民航机务安全评价

机务维修是保障航空器安全运行的重要工作.针对现行航空公司机务维修系统的安全评估方法不完备性问题,通过对机务工作业务模块的分析,结合天津某航空公司机务维修部门近7年来的不安全事件统计,从人-机-环-管四个方面筛选并建立了19个评价指标,运用ANP(analysis net process)方法结合三角模糊函数对机务系统的安全水平进行定量分析,得出影响机务维修安全的前8位指标——检查监督,维修态度,操作技能,文化建设、价值观,硬件软件技术,性能标准,人际关系.最终提出相关的可行性建议.     

基于模糊Petri网的城市突发性燃气短缺应急能力评估

为了有效地降低在城市突发性燃气短缺应急能力评估过程中应急能力影响因素的不确定性和模糊性对评估结果的影响,提出基于模糊Petri网的城市突发性燃气短缺应急能力评估方法。通过分析城市突发性燃气短缺应急事前-事中-事后过程的影响因素,根据评估准则构建出1个包括5个二级指标和26个三级指标的应急能力评估指标体系;针对评估指标体系复杂且变迁的权重值缺乏客观性等问题,引入模糊推理算子与层次分析法,采取定性与定量相结合的方法对评估体系进行应急能力评估。实例仿真结果表明,与传统的评估方法相比,利用模糊Petri网对应急能力评估的结果更加准确和科学。     

基于HCNAM-BN的化工过程爆炸事故致因链分析

为了从源头上预防化工过程爆炸事故,依据风险耦合理论,探讨了各风险因子非线性耦合演化为爆炸事故的机理,构建了层次耦合网络分析模型（HCNAM）;从多因素风险耦合角度分析了国内外44起典型化工过程爆炸事故,统计了各风险因子之间的耦合概率并进行了耦合致因重要度分级;采用耦合概率与二态分布相结合的条件概率分布,将层次耦合网络分析模型转化为贝叶斯网络,并对氯乙烯单体槽爆炸性混合气体爆炸事故进行了应用研究。结果表明:91种双因子耦合风险状态中,47种呈现弱耦合致因特性;7种因子双耦合形成风险的概率较大;基于HCNAM-BN模型分析事故,可有效辨识事故最可能致因因素,获取各事故致因链的发生概率并确定事故网络关键节点。     

基于马尔科夫链-多目标模型的应急供应链决策优化研究

为应对洪涝、新冠肺炎疫情等突发灾难,提出供应物资满足率最大、供应时间最短、供应成本最低的离散时间马尔科夫链-多目标规划模型(DTMC-MOP),动态地识别、分析、应对应急供应链风险;采用改进自适应NSGA-Ⅱ算法求解优化模型,并通过标准测试函数进行测试与评价,验证模型的可行性和有效性;通过算例分析,获得精度更高、分布更均匀的Pareto最优前沿。研究结果表明:决策者可以依据应急管理核心目标或不同偏好选择相适应的应急方案,研究结果可为应急供应链决策优化提供1种科学方法,对保障灾民生命安全、维护社会和谐稳定具有积极意义。     

重大突发事件下应急冷链供应链协同化评价模型及策略研究*

为有效规避冷链供应链受突发事件带来的不利影响,并强化其应急体系协同化发展,提出基于层次分析法和序参量法的应急冷链供应链协同化水平评价模型。模型以供应链协同化理论为基础,从协同化目标入手构建影响其协同化水平的测度指标体系;利用层次分析法确定评价指标的综合权重,最后运用序参量法评估冷链供应链各应急环节的协同度。结果表明:评价模型能有效评估应急冷链供应链协同化水平,可为冷链供应链应对突发事件提供参考。     

A safety analysis of roundabouts and turbo roundabouts based on Petri nets

Objective: In this work, a roundabout and a turbo roundabout model are compared and previous modeling with continuous Petri nets and safety are analyzed through indicators of complexity. Petri nets are a graphic and mathematical representation that allow a faithful modeling of urban systems.

Method: The methodology has been designed for the transformation of a real system to small subgraphs that represent the maneuvers in roundabouts, approximated as roads and lanes of incorporation. Places within the roundabout have been located and defined as continuous places from their influence and visibility toward adjacent conditions. The transitions have been modeled by time and inhibitory arcs, which represent priorities and areas where drivers must pay attention. The created networks represent a faithful model of vehicle flow trajectories in the roundabouts.

Results: The methodology is applied to the same real road intersection. The case study is a recent transformation from roundabout to turbo roundabout. The roundabout network complexity is corroborated by a greater number of entries and exits that lead to each roundabout place (reflected in the maneuvers that can be performed) and a greater number of inhibiting arcs. In most of the turbo roundabout places, the driver’s only option is reduced to occupying next place. The possibility of choosing between several places supposes a greater trajectory intersection and an increased time for decision making. The only situation where the complexity is the same between both systems is when a vehicle accesses the inner lane of the roundabout from the left lane on a single-lane road. The main maneuvers causing accidents have been modeled and their solution in a turbo roundabout is presented.

Conclusions: The reduced complexity of the turbo roundabout is due to the strict limitations in lane changes, turning turbo roundabouts into a safer model: A lower number of possible movements that can be performed by drivers and a smaller number of trajectories with collision risk. Petri nets have proven to be perfectly applicable to the representation of traffic circular systems (such as roundabouts and turbo roundabouts) and to measure the complexity and security of the system.