基于Monte Carlo的海洋平台圆柱落物落点分析及危险区快速评价*

为实现海洋平台落物风险快速精确评价，针对传统推荐性规范经验化、过于简化、平面化及未体现工程随机性等问题，以圆柱落物为研究对象开展先导研究，基于3D运动理论模型，提出1种采用Monte Carlo方法表征工程随机性以实现危险区快速精确评价的方法，自主开发形成海洋平台圆柱落物危险区快速评价工具（MREDP），着重分析落点分布规律和危险区等级划分。结果表明:落点分布整体呈现“倒工字圆弧型”、两端“一密一疏”、关于X轴对称特点；MREDP快速评价结果可信，评价周期大幅降低；MREDP快速评价危险区相对较大、存在多峰值点，DNVGL-RP-F107推荐危险区相对保守、存在单峰值点。     

基于SAPSO-BP网络模型的海洋平台落物碰撞损伤分析

为了确保海洋平台作业过程中落物坠落对甲板撞击后的结构安全,对坠落立管撞击海洋平台甲板的过程进行了非线性仿真分析。运用ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型,对坠落立管不同撞击角度撞击海洋平台甲板进行模拟计算,得到甲板在不同工况下的损伤情况。运用1种自适应性变异的粒子群优化算法SAPSO与BP神经网络结合［1］,对海洋平台进行落物碰撞损伤分析。研究结果表明:落物与垂直方向偏离5°～10°为坠落时最危险的工况。SAPSO-BP提高了BP神经网络的拟合能力,减小了拟合误差,提高了拟合精度,验证了SAPSO-BP网络模型的实用性和可靠性。综合考虑制定适用于海洋平台落物安全的工作程序和平台及设备的防护措施,为海洋平台作业中落物风险评估和海洋平台作业安全保障提供参考。     

矿井瓦斯抽采钻孔偏移特性研究

为避免井下瓦斯抽采钻孔发生轨迹偏移,出现瓦斯抽采盲区,产生瓦斯抽采空白带,首先以山西阳泉新景煤矿15121底抽巷、15124低位巷、15124回风巷为工程背景,测试穿层钻孔和顺层钻孔的偏移情况;然后利用均角全距法计算钻孔三维轨迹数值,并结合煤层赋存地质信息,绘制钻孔三维轨迹与煤岩三维层位关系可视化图,分析影响钻孔偏移的因素和拟合数据,并得出钻孔偏移特性。研究表明：穿层钻孔主要在细砂岩层开始偏移,且均在煤层段偏移变大,煤层段最大偏移量为0.52 m;顺层钻孔开孔倾角相近时,孔深越深终孔垂直偏差越大,40 m孔深平均垂直偏移量为1.37 m;小角度钻孔受重力影响较大,轨迹易发生偏移,大角度钻孔在垂直方向上向上或向下偏移,偏移量比小角度钻孔偏移量小;在水平方向上,底抽巷、低位巷、回风巷布孔间距分别缩短0.68、0.28、0.54 m。     

基于轨迹交叉理论分析高处坠落事故

轨迹交叉理论明确了高处坠落事故的发生是物的不安全状态和人的不安全行为共同作用的结果,以及本文提出了通过控制人的不安全行为和物的不安全状态在时间和空间上的交叉、人的不安全行为和物的不安全状态的控制、不安全工作环境的控制四个方面来防止高处坠落事故的发生。     

筒型平台拖带偏航风险预警研究

为保障海上拖航安全、预防水上交通事故的发生,提出一种筒型平台拖带偏航风险预警方法。首先基于分离式操纵运动模型(MMG)和悬链线模型,构建3自由度筒型平台拖带系统运动模型,得到拖带系统运动状态;采用卡尔曼滤波算法构建拖带系统轨迹实时预测模型,实时预测拖带系统中拖船与筒型平台的运动轨迹;最后基于指标预警准则,建立拖带系统偏航风险预警模型,并根据拖航实际情况,确定预警的指标、条件、方式和流程。仿真试验结果表明,所提预警方法,能提前识别潜在偏航风险,发出警报,并结合实际拖航水域通航环境,给出相应的缓解和消除风险的措施,为船舶驾驶人员和海事管理人员提供操纵指导。     

浅谈爆破作业人员的安全培训

轨迹交叉论认为,在事故发展过程中,人的因素运动轨迹与物的因素运动轨迹的交点,就是事故发生的时间和空间,即事故发生是由人的不安全行为和物的不安全状态共同作用产生的结果。然而就爆破行业而言,通过对1984年12月至2007年10月间随机抽取的274起爆破事故的分析,其中人的因素（包括爆破设计不当、违章作业、早爆、防护措施不当、现场管理不善等）造成的爆破事故占94．6％;属于爆破器材和其它尚未认识的因素造成的爆破事故占5．4％。     

应用事故致因理论解剖事故一起电击工亡的原因分析

参考理论轨迹交叉论该理论认为,在一个系统里,人的不安全行为和物的不安全状态在形成过程中,一旦发生时空运动轨迹交叉,就完会成事故。该理论揭示,事故的发生由三方面因素造成:人的不安全行为,物的不安全状态,管理因素,即空间和时间的调度。环境条件和物的状况不良以及管理上的缺陷,可能形成生产中的事故隐患,由于人为原因的触发,就可能形成事故。因此,事故的发生不外乎是物的不安全状态(或称故障)和人的不安全行为(失误)两大因素共同作用的结果。在能量失控的情况下,人、物两大系统各自运动轨迹的交叉点就构成事故的“时空”。人的不安全行为或物的不安全状态是引起工业伤害的直接原因。     

珠江口典型溢油事故河口岸线污染数值模拟研究

岸线污染是评估河口海洋溢油事故环境影响的重要方面。针对目前溢油模型对油膜岸边黏附与冲刷过程研究不足的问题,在传统“油粒子”溢油轨迹预测模型的基础上,增加了不同类型的岸边介质对油膜饱和吸附与冲刷的算法,进一步改进和完善河口海洋溢油岸边黏附与再释放过程。应用改进的溢油模型,对1999年3月24日珠江口一次典型溢油事故中油膜的漂移运动轨迹及河口区陆地岸线污染过程进行模拟预测。结果显示,改进后的溢油模型能较好地反映水面油膜与陆地边界的“黏附-冲刷”交互过程,模拟的油膜运动轨迹、抵岸时间与污染岸线长度等主要指标与实际观测结果基本一致。此外,溢油对不同类型河口岸线的影响程度与陆地岸线性质息息相关。陆地岸线不仅决定了油膜在陆地上的黏附总量,还决定了油膜在岸边的滞留时间与污染程度。沙滩具有较大的表面黏附厚度及下渗深度,因此对上岸油膜的滞纳容量最大,占溢油总量约40%;植物滩对溢油滞留周期最长,衰减过程最慢。改进后的溢油模型可为未来珠江口及其他河口海洋溢油事故水面浮油及岸线污染提供有利的定量模拟分析手段。     

基于风险分析的海洋平台结构鲁棒性评价与控制

针对海洋平台服役周期内突发致损事件"小概率,高风险"的非比例后果特性,综合考虑常规疲劳退化与突发致损的耦合作用,定量分析了局部突发致损的直接后果及结构倒塌失效的潜在间接后果。从风险分析理论的角度,提出海洋平台结构风险鲁棒性指标,并基于Monte-Carlo随机模拟,建立了风险鲁棒性的评价方法及评价流程。通过相应算例,分析海洋平台结构全寿命周期内风险鲁棒性指标的动态特征及影响因素,并讨论了检修行为对结构鲁棒性控制的作用。模拟示例结果表明,在平台服役后期,初始损伤及疲劳退化对风险鲁棒性指标的影响愈加显著,完好平台结构的风险鲁棒性指标明显高于含初始损伤平台,至服役的第30年,两种平台的风险鲁棒性指标分别由1下降至0.913和0.67。同时,4种不同突发事件单独作用下的模拟结果表明,对风险鲁棒性影响最为显著的突发事件是爆炸,其后依次是船舶碰撞、突发火灾和重物坠落。突发事件发生后采取快修措施可有效提高其风险鲁棒性指标,且为保证平台结构维持合理的风险鲁棒性水平而采取"非完好维修"是更为经济可行的选择。     

HAZOP分析方法在石油工业上游业务中的应用

基于国内石油工业上游业务风险分析和安全评价现状,针对油气勘探、油气田开发、油气集输和海洋石油各阶段工艺流程与作业环境特性,选择引导词、偏差进行安全评价,分析和探讨HAZOP分析方法在上游业务中应用的可行性和适用性。研究表明,对于油气田开发、油气集输阶段以及海上油气田生产方面,应用HAZOP分析,可从本质安全角度提出项目风险管理控制措施,提高装置安全性和可操作性,促进企业持续稳定发展。但对于油气勘探阶段,由于其风险呈层次型且评价方法依赖于数学建模和数值计算,不适宜采用HAZOP分析方法。     

基于蒙特卡洛方法的着陆擦机尾风险预测

为解决对航班和机队着陆时擦机尾风险客观预测问题，基于飞行QAR数据和蒙特卡洛模拟方法，建立擦机尾风险预测模型，将某航空公司Boeing737-800机队的380套QAR数据作为样本数据，运用MATLAB编程进行5 000次模拟抽样试验，得到不同机队着陆时俯仰角的分布和擦机尾风险预测曲线。研究结果表明:当着陆俯仰角大于4.5°时，机队2擦机尾风险较大；运用蒙特卡洛模拟预测的飞机着陆俯仰角更为稳定和准确。该模型可进一步软件化，为航空公司的擦机尾超限事件管理提供可靠性指标参考，实现对飞行员操作风险的动态管理。     

基于民航安全信息文本挖掘的进近着陆致险因素分析

为有效识别飞行进近着陆阶段致险因素,以进近着陆不安全事件为对象,利用Python语言和文本挖掘方法对文本进行预处理,获取包含关键特征值和特征权重的高维稀疏原始特征向量集合;利用卡方统计对致险因素原始特征项进行降维,得到30个维度文本特征项,借助词云图将文本挖掘结果可视化;通过人为因素、飞机故障、环境因素和管理因素4个层...     

基于系统动力学的海洋平台安全脆弱性分析

海洋平台承受着风、浪、流等复杂环境载荷，安全系统在保障平台安全稳定方面的作用极为突出。为深入探讨影响海洋平台安全脆弱性的机理，针对海洋平台作业环境的极端性和复杂性，建立了海洋平台的安全脆弱性系统动力学分析模型，采用模糊层次分析法确定影响安全系统中各层因素的权重系数，并设定参数，考虑子系统不同的安全投入方案，进行了海洋平台脆弱性系统分析。研究结果表明:海洋平台设备系统对于暴露度和敏感度的影响程度最高，管理系统对海洋平台安全系统的适应度起主导作用；当安全投入总值一定，对各系统的投入比例不同时，为有效降低海洋平台脆弱性，应合理分配有限投入资金。     

障碍物排列方式对海洋平台蒸气云爆炸的影响

为了了解障碍物排列方式对海洋平台蒸气云爆炸的影响,基于CFD方法建立蒸气云爆炸计算模型,选用国外MERGE项目的系列爆炸实验进行模型验证,提出用于衡量障碍物排列不均匀度的量化参数,针对海洋平台典型结构形式,分析障碍物排列方式对爆炸强度的影响。研究结果表明:蒸气云爆炸后果对于结构排列方式比较敏感,结构障碍物间隔均匀排列的形式造成的爆炸冲击作用最大;在爆炸发展初期阶段,障碍物阻塞程度对超压产生和发展影响更加显著。最后,基于研究结果,给出在海洋平台油气泄漏危险区将管线沿甲板非均匀排列布置等防控建议,为海洋平台蒸气云爆炸安全防控提供理论指导。     

基于相似理论的飞机实际着陆距离预测方法

为防止飞机着陆时冲出跑道事件的发生,提出一种基于相似理论的飞机实际着陆距离预测方法.首先,通过量纲分析法结合影响飞机实际着陆距离的主要因素,推导出表征实际着陆距离的无量纲方程;然后,利用真实飞行数据,得出不同接地俯仰角条件下飞机实际着陆距离的预测方程;最后,对比分析方程预测结果与由真实数据所得的飞机实际着陆距离.结果 ...     

海上平台事故应急演练评估方法研究

针对目前我国海上平台事故应急演练缺乏有效评估体系的现状,结合海上平台事故应急演练典型示例,运用“事故应急指挥系统（ICS）”基本理念,对整个应急演练过程进行系统分析,从人员安全、资产保护、环境保护、企业声誉等4个方面搭建应急演练评估框架。采用层次分析法构建计算模型,合理设置评估指标权重,最终建立了1套具有海洋石油行业特点的应急演练评估指标体系,并选取国内1个海上平台事故应急演练进行了应用分析。研究结果表明:构建的演练评估指标体系及评估方法能较好地应用于海上平台事故应急演练过程,进而在演练评估结果的基础上,实现应急演练的持续改进。     

基于k-SC聚类的飞行操作模式及危险性分析

为挖掘飞行数据中的高危险性操作模式,采用k-SC时间序列聚类算法,并基于K-W检验分析聚类结果与不安全事件之间的关系。以特定条件下某机队着陆阶段的驾驶杆操作数据和长着陆事件为例进行模型验证。结果表明:机队有5类不同的驾驶杆操作模式;不同操作模式的着陆平飘距离分布具有显著性差异,且长着陆的危险性最高可达68.18%。研究结果可为提升航空公司飞行员操作能力、分析飞行员操作特性及其他不安全事件（如重着陆、擦机尾等）提供理论参考。     

基于实验与仿真的三维水下气体泄漏预测与安全评估研究

水下气体羽流特性是海底气体泄漏风险评估的重要基础。为准确预测水下气体羽流行为,基于计算流体动力学(CFD)方法,建立1种考虑气体卷吸湍流特性的三维水下气体羽流数值预测模型;采用欧拉-欧拉流体体积模型捕捉气液作用界面,以大涡模拟(LES)方式预测羽流上浮及卷吸过程中的湍流特性,从而实现对水下气体羽流行为的预测;搭建小尺度实验平台,对比仿真与实验条件下的气体羽流形态,验证数值模型的可行性及预测精度;应用建立的数值模型对工程条件下的水下气体泄漏事故进行预测和评估,以某浅层气井喷事故为例,评估水下气体羽流上浮时间、海面影响范围和涌流高度。结果表明:基于欧拉多相流与大涡模拟的数值模型对水下气体羽流预测结果与实验具有较好的吻合度,该模型能够较好捕捉羽流的湍流特性,可为水下气体泄漏羽流行为评估提供参考。