基于系统仿真的飞行风险科目安全性预测预防方法

为了提高飞行安全预测预防的科学性和透明度,在总结分析其种类和优缺点的基础上,提出了一种基于人-机-环复杂系统仿真的飞行安全预测预防方法的基本思路和评估步骤。选取GJB 626A—2006中的低空大表速科目进行飞行安全预测预防方法研究,通过潜在危险分析给出该科目在飞行中易出现2条事故链,并对故障元件进行可靠性建模。通过人机系统建模对事故场景进行仿真,得到风险决定性参数样本极值,并应用极值理论和马尔科夫法进行定量评估,提出了飞行安全性预防措施。     

飞行疲劳风险综合评价量化研究

飞行员疲劳会降低对情境意识的觉知,导致判断能力和操作能力下降,威胁飞行安全。对飞行员的疲劳状况进行综合量化评价可以为控制和缓解飞行疲劳风险提供有效依据。通过综合分析飞行疲劳影响因素,在确立飞行疲劳风险综合评价指标体系的基础上,采用证据理论解决评价过程中遇到的不确定性问题,结合MATLAB软件进行算例仿真验证,实现对飞行疲劳风险的量化。结果表明:证据理论方法可以有效利用影响疲劳的各种评价指标综合判断飞行员的疲劳状况,实现评价结果量化。结合MATLAB软件计算可以作为飞行员自我评价的有效工具,也可以作为管理人员进行疲劳风险管理的工具。     

COVID-19疫情期豁免航班飞行机组疲劳风险预测

为预测新冠肺炎疫情期间民航豁免政策下国际航班飞行机组的疲劳风险,以及为防疫豁免政策提供科学的验证方法和思路,以飞行机组在飞行值勤期的警觉性为验证指标,然后基于SAFTE模型理论,构建飞行机组警觉性评估模型,以航空公司豁免航班飞行机组机上轮换计划为例,进行飞行机组警觉性的数值模拟仿真。结果表明,国际航线实行豁免办法飞行时,应重点关注返程阶段负责巡航飞行的机组成员疲劳风险管理和缓解。同时,模型结果验证了按照公司运行要求提供的机上轮换计划进行飞行时,责任机长在起飞和降落阶段有较高的警觉性。     

基于虚拟仿真的过山车轮架疲劳寿命分析

针对过山车轮架结构疲劳问题的特点和传统疲劳分析方法的不足,研究了基于虚拟仿真的结构疲劳寿命分析方法;采用多种虚拟仿真手段,对过山车进行了多体动力学分析,对轮架结构进行了有限元分析及动态响应分析,对比了多轴疲劳理论的各种损伤模型的特点和适用范围,分别依据最大剪应变准则和Brown-Miller组合应变准则对轮架结构进行了寿命分析,给出了疲劳寿命,并找出了轮架结构的薄弱部位。基于虚拟仿真的过山车轮架疲劳寿命分析方法,为过山车的设计制造、日常维护、安全监察提供了科学依据,同时为结构的多轴疲劳分析提供了新思路。     

基于G_1法的飞行疲劳综合评价指标体系研究

为综合控制并评价飞行疲劳风险,通过对疲劳影响因素的深入分析,运用层次分析法(AHP)确定疲劳风险评价指标,依据G1法编制专家调查问卷,采用专家独立调查方法对指标进行判断,根据G1法确定各指标权重,建立飞行疲劳综合评价指标体系,实现对疲劳风险的量化综合评价。结果表明:运用G1法能有效地综合利用影响疲劳的各种信息评价飞行员的疲劳状况,该指标体系与现有控制飞行疲劳风险的影响因素吻合较好,可以作为进一步实现疲劳风险量化的基础。     

基于多生理信号的飞行警戒疲劳检测

为预防事故发生,保障飞行安全,提出一种基于多生理信号和支持向量机(SVM)的飞行警戒疲劳检测方法,识别飞行员飞行警戒中的疲劳状态。首先,研究疲劳评价与检测方法,并基于自主开发的飞行警戒测试系统与多导生物反馈仪和眼动仪搭建试验平台;然后,采集飞行警戒作业中的心电、眼动、呼吸等多生理信号和主观疲劳自评值;再次,通过配对样本的非参数检验,提取敏感生理指标,并以此作为特征向量,通过机器学习训练,构建基于多生理信号和SVM的疲劳检测模型;最后,依据受试者工作特征(ROC)曲线和模型准确率,对比分析各疲劳检测模型的效果。结果表明：在飞行警戒疲劳状态下,作业者的多项生理指标均有显著变化;心电、眼动和呼吸等多生理信号融合较单一信号的疲劳检测效果好,其ROC曲线下面积为0.802。基于高斯径向基核函数(RBF)构建的疲劳检测模型训练及预测准确率可达93%和87.50%。基于多生理信号和SVM方法可以实现对飞行警戒疲劳状态的检测。     

防疫豁免政策下的飞行机组舱内警觉性预测仿真

为验证《疫情期间豁免机组成员值勤期、飞行时间限制的实施办法》的可行性,以及为其提供科学依据。以飞行机组成员在驾驶舱内的警觉性变化为验证指标,基于警觉能理论,建立量化评估驾驶舱内飞行机组警觉性的数学模型,以飞行过程中的轮换安排为例进行舱内机组警觉性的数值模拟仿真,并对比分析"CCAR-121部"规章与"豁免办法"中不同飞行时间限制下的舱内机组警觉性预测仿真结果。结果表明:以文中排班和轮换安排的情况下,以"豁免办法"进行运行时,驾驶舱内飞行机组的警觉性整体上不低于"CCAR-121部"规定,因此,"豁免办法"的实施具有可行性和科学性。     

基于注意力分配的管制员调配飞行冲突认知过程研究

发现和解决飞行冲突是保障安全飞行的关键环节,也是空中交通管制员的核心任务。为探索管制员在调配飞行冲突时的注意力分配情况,利用Tobii TX300眼动仪记录了20名被试在解决飞行冲突时的眼动数据。采用动态兴趣区划分的方法,将雷达显示界面划分为8个区域。通过马尔可夫链理论计算被试者在不同兴趣区间注视的一步转移概率和平稳分布。结果表明:无论是熟练管制员还是非熟练管制员对飞机标牌的关注度都要高于飞机本身,对进场飞机的关注度都要显著高于离场飞机;熟练管制员并不是一次注视就能获取足够的信息,需要多次连续重复的注视,非熟练管制员注意力分配不合理,对飞机信息关注过少,不能很好地判断冲突点位置,导致其管制效率较低。     

事故预测数学模型的研究与应用

现代安全管理技术需要科学理论的指导。采用数学的方法，运用数理统计，非线性回归分析及计算机应用等技术，分别对经钢铁公司，吉林省金工业系统模型，并对所建立的模型进行了预测验证。     

基于物元模型的航空公司飞行安全风险综合评价

提高航空公司飞行安全风险管理水平的关键是对航空公司飞行安全风险的现状进行科学客观的综合评价。在系统分析影响航空公司飞行安全风险因素的基础上,建立了由机组因素、飞机因素、环境因素和飞行管理4个1级指标及26个2级指标组成的航空公司飞行安全风险指标体系,指标体系中各级评价指标的权重由层次分析法确定;由于航空公司飞行安全风险评价具有物元的可拓性,构建了航空公司飞行安全风险评价的多级物元模型。实例演算表明,物元理论能充分地利用航空公司飞行安全风险评价中的指标信息,确定影响航空公司飞行安全风险的主要因素,以便航空公司采取针对性的措施提高飞行安全风险管理水平。     

基于SPA-Markov的飞行安全态势评估与预测研究

为提高航空公司飞行安全风险控制和预测水平,利用QAR数据作为支撑,结合集 对分析和马尔科夫理论建立飞行安全态势评估模型。该模型以QAR超限事件为评估指标 ,采用集对分析中的联系度来描述安全风险等级;运用马尔科夫理论确定安全状态的转 移概率矩阵,以预测飞行安全动态变化趋势。最后以某公司A320机队6个月发生频率最 高的7类超限事件对模型进行验证。结果表明:该公司2月、6月和预测月份的安全状态 为一般风险,其他月份为低风险;总体安全状态也为一般风险,并有增加趋势。     

基于ARIMA与LS-SVM组合模型的飞行事故征候预测

应用差分自回归移动平均模型(ARIMA)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)的组合模型,对某航空公司的月度事故征候万时率进行了预测分析。对2008—2016年某航空公司的事故征候、飞行小时、航空器数量等历史数据建立ARIMA模型,应用SPSS软件进行模型拟合,获得事故征候万时率的线性部分;随后利用LS-SVM分析ARIMA模型的残差,获取非线性部分,最终通过二者之和获得ARIMA+LSSVM组合模型。对2017年1—3月的月度事故征候万时率进行了预测,并用实际数据验证。结果表明:ARIMA(1,1,1)(1,1,1)12模型较好地拟合了事故征候万时率的历史序列,LS-SVM模型对残差的拟合获得了较好的精度;组合模型的短期(3个月)预测值与航空公司事故征候万时率的趋势完全一致,且预测精确度可接受。     

基于生理信号的驾驶疲劳综合指标试验研究

研究驾驶过程中随着疲劳的产生驾驶员生理信号的变化规律,提取反映驾驶疲劳程度的综合指标。采用驾驶模拟器对20名被试进行驾驶模拟试验,用MP150多导生理仪实时采集并记录驾驶员在60 min驾驶任务过程中的心电信号、脑电信号、肌肉电阻信号、皮肤温度信号和呼吸频率信号。运用R软件对数据进行线性回归分析,对比一般回归分析,逐步线性回归分析克服了一般回归分析许多变量不显著的缺点,得到了最优的驾驶综合指标方程,确定了与各项指标相关的驾驶疲劳评价综合指标,并通过3名被试模拟驾驶试验验证了综合指标作为评价驾驶疲劳的有效性。     

基于改进Togawa模型的人员疏散时间预测模型研究

为解决传统疏散模型在计算人员疏散时间时参数不确定的问题,采用离散算法和Fruin模型对传统的Togawa疏散模型进行改进,先将时间离散为多个微小单元,假设各时间单元内人流密度不变,然后通过Fruin模型确定Togawa模型参数值,并运用迭代法累计各单元时间得到疏散时间,提高了计算的精确度.以辽宁工程技术大学博雅楼紧急情况下人员疏散为例进行分析,结果表明,改进的Togawa疏散模型预测的人员疏散时间与实际疏散时间相对误差为3.6％,预测精确度较高.     

基于模糊数学的飞行学员安全状态综合评价

探讨飞行学员在训练过程中的安全状态，既可以减少飞行训练事故，保证飞行训练安全，又可以为飞行训练提供参考依据。通过对飞行学员飞行训练调查研究和分析，结合各方面专家在人为因素上的研究成果，建立了飞行学员安全状态综合评价体系，并用层次分析法（AHP）确定各评价指标权重，构建了飞行学员安全状态的模糊综合评价模型，并对飞行学员安全状态进行了综合评价，得出了安全状态综合评价等级。     

双出口疏散吸引区域模型建立与模拟分析

为研究建筑体内人员疏散的出口选择行为,提出基于元胞自动机的人员疏散模型。以学校常见的双出口教室为例进行研究,建立双出口疏散吸引区域模型,得出人员密度较低和较高时疏散吸引区域边界的函数表达式,指出人员密度较高时,边界函数基本满足边界到出口距离的平方之比等于出口的宽度之比;通过对出口宽度、人员数量和出口位置等参量进行仿真分析,充分验证了提出的双出口疏散吸引区域模型的合理性;研究结果有助于合理分配疏散人员,充分发挥建筑疏散的潜在能力。     

基于FRAM-AHP法的公务航空飞行事故分析

为了有效分析公务航空飞行事故的主要原因,利用改进后的功能共振事故模型(FRAM)对公务航空飞行事故进行系统和量化分析。建立了功能共振事故模型,通过层次分析法(AHP)对功能模块上游功能输出和下游功能输入端的表型进行量化分析,根据权重来识别上下游主要的表型,从而找到功能模块间的失效连接,确定事故主要原因。利用该模型对某公务航空飞行事故进行分析,确定了导致事故的主要原因为公务机场保障能力不足、机组疏忽大意、飞行部教学训练大纲缺失、飞行部QAR译码能力不足、机务航前检查不足、机组起飞决策不当等。研究表明,FRAM-AHP法可以为公务航空飞行事故进一步分析提供技术支持。     

本煤层瓦斯抽采渗流模型及数值模拟

在研究煤层瓦斯抽采时,假定煤岩为具有孔隙裂隙的双重介质,在运动方程、连续性方程和辅助方程基础上,以煤岩体应变为耦合媒介建立了考虑裂隙瓦斯渗流、微孔隙吸附瓦斯解吸扩散和煤岩变形的渗流模型.借助多物理场分析软件COMSOL Multiphysics,将模型转化为偏微分方程组,结合沙曲矿24305工作面瓦斯赋存条件进行分析求解.结果表明,进行煤层瓦斯预抽时,抽采初期瓦斯压力下降较快,抽采孔间距对抽采效果影响比较显著,距离抽采孔越远瓦斯压力下降越慢,抽采时瓦斯渗流速度变化可分3个阶段.参考模拟结果现场布置孔距为6m的顺层钻孔,抽采稳定时瓦斯纯量达5～7 m3/min,抽采效果比较理想.