基于容量损失的交叉航路高度层分配

我国空中交通网络越来越复杂,航路交叉点附近的冲突日益增多,调配冲突时需令航空器改变高度层,这却会导致航路容量损失。计算了航空器改变高度层时对其他高度层造成的容量损失系数,并在此基础上以最小化容量损失为目标建立模型,设计了启发式算法,以航路交叉点附近的4架有冲突的航空器为例进行仿真计算。仿真结果表明,该模型可以根据航路各高度层实时飞行流密集情况,求出使航路总容量损失系数达到最小的航空器避让方案,从而减少航路上的容量损失,提高空域资源利用率。     

基于扇区单元的航路交通流复杂度研究

空中交通航路交通流复杂度越来越高,威胁整个航路的正常运行,严重时甚至影响航空器的运行安全。为研究和解决扇区航路交通流复杂度较高的问题,了解了造成航路交通流复杂度较高的原因。基于航空器的基本运动学方程,列出了航空器运动过程中27种典型的飞行状态组合。考虑航空器的临近效应、速度差异和汇聚梯度3个影响航路交通流复杂度的主要因素,分别建立了相应的测量模型,从3个方面研究对航路交通流复杂度造成的影响,然后采用加权求和的方式求得三方面综合对航路交通流复杂度的影响程度。以雷达模拟机数据作为仿真验证对象,通过MATLAB软件对建立的模型进行了仿真验证     

基于航迹误差的空中交通冲突风险计算方法研究

随着我国空中交通流量的日益增加,空中交通冲突现象日益严重,为了量化空中交通的安全性,对航空器之间的飞行冲突风险进行了研究。以冲突过程为研究对象,根据航迹误差服从高斯分布,计算三维冲突概率,结合冲突严重程度,计算冲突风险。以实际发生冲突的两架航空器为例,采用航迹数据进行仿真,该曲线可为管制员提供更好的决策和支持,并验证上述理论的正确性。     

五边到场交通态势安全评估研究

为提高五边到场交通运行的安全性,基于客观、合理的评估五边到场交通态势的重要性,探讨空中交通复杂性在五边到场交通态势评估中的应用,并利用基于五边到场交通的复杂性图示方法,画出五边到场交通复杂性图,通过对复杂性图的分析来描述当前五边到场交通态势的安全特征,包括航空器与航空器之间发生冲突的可能性以及到场航空器允许插入五边的时间和位置等。结果表明:五边到场交通复杂性图能客观、准确地评估五边到场交通中航空器与航空器之间潜在的冲突大小,通过五边到场交通复杂性来对五边到场交通态势进行安全性评估是可行的。     

鱼骨式航路网络建模及抗毁性分析

为保障航空器航路飞行安全,提高恶劣天气、军事活动等事件发生时航路运行效率,针对单条完整航路及进出此航路的航线段,基于复杂网络理论建立鱼骨式有向加权航路网络模型;建立度、加权度、介数等抗毁性攻击的去点指标,分析指标特性及在蓄意去点攻击和随机去点攻击条件下航路网络抗毁性;以中国A593航路为例,进行实例验证。结果表明:鱼骨式有向加权航路网络负向匹配;航路网络对基于度、加权度、介数等的蓄意去点攻击的抗毁性低于其对随机去点攻击的抗毁性。     

基于DEMATEL/N-K的机坪管制系统运行风险因素耦合分析

为了分析机坪管制系统风险因素的耦合性,将决策实验室分析(DEMATEL)模型与N-K模型相结合形成新的风险因素耦合分析模型。首先,利用N-K模型对2017—2019年机坪管制运行不安全事件进行耦合分析,计算不同耦合方式的耦合值;然后,利用DEMATEL模型计算安全风险因素的影响度和被影响度,确定要素的中心度排序,通过DEMATEL模型得到的综合影响矩阵计算可达矩阵,用来分析风险因素的可达性,最后,利用风险因素耦合值对各风险节点的中心度进行修正,获得关键的风险因素。基于实际运行数据,通过DEMATEL/N-K模型分析机坪管制系统的关键风险因素。结果表明,人为因素和机械因素之间的耦合程度明显更高,即更容易导致事故的发生,其中地面保障人员操作出错或未有效观察航空器造成航空器或地面保障设备故障是重点防控的对象。此外,在夜晚或雨天等视线条件下工作,更容易发生不安全事件,应当采取措施控制此类风险。     

陆空通话下的平行航路碰撞风险模型研究

目前在平行航路碰撞风险研究中,通常会忽略人为因素的影响。为更系统地研究平行航路的碰撞风险,提高碰撞风险值计算的准确性,先分析航路飞行特点找出陆空通话下平行航路中人因可靠性的影响因素;然后考虑人与人交互的过程,改进传统的认知可靠性与失误分析方法(CREAM),构建平行航路中人因可靠性的计算模型。根据Brooker思想,建立并分析纵向、垂直、侧向3种平行航路碰撞风险模型。将所建模型应用于三亚区管中心。结果表明,陆空通话下某平行航路的碰撞风险值小于国际规定的安全目标水平,进而说明该模型可用于平行航路碰撞风险的研究。     

终端区飞行冲突事件情景演变网络构建研究

为了控制终端区飞行冲突的风险,基于复杂网络,将飞行冲突的情景演变过程转化为复杂网络进行分析计算.分析侧向交叉跑道机场的主要安全风险,构建包含527个节点与2644条边的终端区飞行冲突情景演化复杂网络模型;采用无权有向网络中的节点度、度中心性、介数中心性、聚类系数等进行风险分析;采用Dijkstra算法,确定影响飞行冲突...     

融合N-K模型的复杂网络架桥机施工安全风险因素分析

为识别导致架桥机施工时发生安全事故的关键致因和链路,提出一种融合N-K模型的复杂网络架桥机施工安全事故风险因素分析法。首先,建立2000—2022年期间的架桥机事故案例库,分析事故致因,将架桥机施工安全事故风险因素归纳为4个一级风险因素和24个二级风险因素;然后,以事故类型和二级风险因素为节点,以致因关联为边,建立架桥机施工安全事故致因复杂网络模型,计算风险因素节点的亲近中心度和中介中心度;最后,建立N-K模型耦合分析一级风险因素,利用耦合交互信息值优化复杂网络风险因素节点的中心度,通过风险因素可达性分析和全局主路径分析,分别得到导致架桥机事故的7个关键致因和7条关键链路。结果表明：施工单位管理不到位、安全生产检查不充分2项管理因素的亲近中心度和中介中心度值较高。监理单位失职→施工单位管理不到位→安全生产检查不充分关键链路风险最大,针对这些关键风险因素和链路在架桥机施工过程中应重点管控。采用融合N-K模型的复杂网络分析得到的架桥机施工安全关键致因和链路与事故调查结论一致,准确实现了架桥机施工安全事故风险辨识。     

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。     

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。     

考虑引力关联的机场网络节点重要度分析

机场网络中关键节点的失效会对网络运行造成一定影响。准确识别关键节点可提升整个网络运行的安全性、正常性和高效性,同时为基于空中交通网络的大面积航班延误治理提供一定的决策依据。基于万有引力定律,以节点间的引力构建具有引力关联的机场网络,对传统的邻域结构洞指标进行改进并结合复杂网络选取适当的评估指标;结合指标之间的差异和冲突,采用基尼系数、肯德尔系数来计算权重,以此建立评估指标体系。同时,引入弹性系数并结合改进的前景理论,得到前景值,采用以相对熵代替欧氏距离的TOPSIS方法计算节点的综合度,将前景值和综合度结合得到节点的重要度。另将节点延误状态作为一种失效模式,建立考虑延误波及的级联失效抗毁性模型,量化网络抗毁性。最后,以中国东北、华北、华中、华东部分机场网络进行实例对比和仿真分析。分别以所提方法和其他3种方法评估该网络节点的重要度,并各选取排名前五的节点计算网络抗毁性。结果表明,所评估出的北京、郑州、青岛、大连、太原节点对于整体网络的重要性最高,一旦发生延误对网络的抗毁性影响最大。     

城市轨道交通系统灾害链网络模型构建与评价

为定量描述城市轨道交通灾害事件间的传播关系,帮助决策者在发生灾害事件时作出更加科学的判断,采用危险与可操作性分析(HAZOP)法,提出城轨系统灾害事件集的提取方法;基于城轨事故历史数据,通过共现矩阵的构造和Jaccard指数的计算,构建灾害链有向网络模型;然后,针对给出的灾害链网络,结合复杂网络统计指标,定量评价其节点和边的重要程度。利用历史事故数据,验证模型和评价方法。结果表明:所建灾害链网络模型能客观反映灾害事件间的传播关系;网络的边和节点的重要度评价结果与实际情况相符。     

航空相依网络的鲁棒性与拥堵性分析

为保障航空网络在恶劣天气、军事活动或空管设备失效等影响下的安全性和有效性,以华北地区为例,建立由机场网络、航路网络、管制网络互相连接而形成的航空相依网络,并基于空中交通管理运行下的失效与拥堵规则,计算失效与拥堵模式下航空相依网络的鲁棒性与拥堵的测度,分析其鲁棒性与拥堵性。结果表明:航空相依网络的静态鲁棒性比动态的好;管制网络对航空相依网络的鲁棒性影响最大;边对航空相依网络的鲁棒性影响比节点的大;航路网络对航空相依网络的拥堵性影响最大。     

交叉跑道构型下进近阶段飞行冲突情景网络构建

为防范机场终端区飞行冲突,应用案例分析、情景构建和复杂网络等方法和理论,研究航空器在交叉跑道机场进近阶段飞行冲突的演变机理。以北京大兴国际机场为研究对象,分析了交叉跑道运行的飞行冲突风险因素;收集整理了2010—2019年飞行冲突事件共906例,构建了飞行冲突的情景演化网络模型,分析了网络的度中心性、介数中心性和接近度中心性等参数。结果表明：1)网络的密度为0.009,平均度为1.392,平均路径长度为2.945,表明该网络结构松散,符合复杂网络的小世界特性;2)关键的风险因素为复飞V₂、目视C₂₄、停止下降C₃、对讲机卡阻波道C₇、偏离程序C₂₀,这5个节点综合值较高;3)复飞V₂为断链控制的关键节点。形成了飞行冲突情景演变的可视化网络,同时从大量案例中提取的数据为断链控制策略的制定提供了决策依据。     

新冠肺炎疫情影响下多式联运网络突发事件风险传导机理

针对新冠肺炎疫情下企业供给间断和需求下滑所引发的系统性风险,以多式联运网络组织为对象,利用网络拓扑分析方法,提出了一种风险传导效应测度的分析模型,通过对节点重要度和风险扩散阈值的计算,研究不同初始故障点的风险传染效应,揭示多式联运网络风险的传导机理.首先,对多式联运网络中风险形成的本质进行阐述;接着,利用离散时间马尔科夫链性质建立了风险传导扩散模型,从节点重要度的测度、风险传递速度和网络组织受染阈值3个方面进行深入分析.结果表明,疫情影响下的内外部不确定性导致偏离预期目标后耦合突变产生风险,风险扩散的程度受到风险传导能量和速度的影响,而关键节点遭受风险传导效应比其他节点产生的效能更大,节点间传导概率和节点自身恢复能力决定了传导效能.最后,以12个经济主体构成的多式联运网络组织进行数值分析,测算后的结果为N12的节点重要度最大,风险传递速度为0.58,整个网络受染风险的阈值R为0.18.提出通过判断控制关键节点、削弱风险源的传导路径、提升节点自我恢复能力,可以降低风险在多式联运网络的扩散程度.     

航路网关键节点识别及抗毁性分析

为研究关键航路点的失效成本,给空管和航空公司提供决策支持,基于我国航路网结构,从机场间的连通时间成本出发,提出基于改航可达性的关键航路点识别算法,将识别出的关键航路点与其他网络指标下的关键航路点进行抗毁性仿真对比。研究结果表明:中西部连接处航路点失去通行能力后,航班绕飞的时间成本较大,具有较大的改航可达性; A461、G212、A593等主干航路上的航路点拥有较大的加权改航可达性,总时间成本较大;识别出的关键节点拥有较大的度和介数值;基于度值和加权改航可达性的连续攻击对航路网破坏较大。     

面向行为触点的地铁空间疫情传播风险模型研究

为准确辨识地铁空间疫情防控的关键节点,构建了一种基于PageRank算法的地铁空间疫情传播风险模型.通过划分地铁空间与乘客行为样态,以乘客通行行为触点为节点,以乘客行为为边,构建了地铁空间乘客行为轨迹网络;分析初始时刻乘客运动到某空间节点(行为触点)的概率,通过迭代法计算概率的收敛值,即为该空间节点的PageRank值;通过各空间节点PageRank值的排序,划分地铁空间疫情传播风险等级.以汉口火车站地铁站为例进行疫情传播风险分析,结果表明,楼梯、扶梯、站台换乘等空间节点的疫情传染风险较高,站台等待、购票等空间节点的疫情传染风险一般,入站厅、出站厅、安检口、检票口等空间节点的疫情传染风险较低.     

山区暴雨-农业灾害链复杂网络静态风险分析

为指导山区暴雨作用下农业经济受损的防治工作,利用复杂网络理论对暴雨-农业灾害链进行静态风险分析。山区暴雨-农业灾害的风险演化发展过程具有链式规律,基于农业生产、农业生态环境及农作物本身等基本因素确定39个灾害事件,构建以灾害事件为节点,事件发展联系为连接边的山区暴雨-农业灾害复杂网络模型;利用节点出入度及聚类系数对灾害演化过程进行风险分析,确定网络中导致农业经济受损的关键节点,并提出部分针对性的断链措施与控链建议;基于最短路径方法对导致农业经济受损的6种山区暴雨次生灾害链进行风险识别。结果表明:网络整体聚类系数为0. 04,集团化程度不高,大部分风险事件之间仅存在明显的"单节点-单节点"单纯传递关系,且灾害网络呈现出明显的小世界网络特征。     

基于Event模型的冲突风险新算法

鉴于管制过程中对航空器冲突问题发展的研究,对经典事件模型的结构进行改进,用球形曲面间隔层代替传统的平面间隔层,结合扩展碰撞盒概率关系比计算冲突风险,提高了模板与实际航空器运行状态的切合度。并以模拟航空器飞行数据进行仿真,对改进模型的冲突风险与原模型的进行比较评估,结果表明该算法正确。