复杂系统安全事故致因分析的“认知-约束”模型

随着系统复杂程度的提高,传统的针对机械系统或者机电系统事故致因的“因果事故链”模型对于复杂系统的事故分析显得难以胜任.在对现有事故致因理论及模型进行概述分析的基础上,提出了适用于复杂系统事故分析的“认知-约束”模型,通过分析文献中的事故连锁模型和博帕尔泄露事件,验证了“认知-约束”模型的实用性.最后提出基于机器学习方法和重要节点牵连控制方法的复杂系统崩溃控制策略.研究结果表明预防复杂系统安全事故需要强化安全认知能力,并发展有效的安全控制策略.     

基于脆性结构崩溃的复杂系统安全事故致因分析

为探索复杂系统安全事故的本质致因,为安全事故的预防提供有效措施,对复杂系统结构崩溃的必然性进行分析,指出复杂系统的结构是一种具有潜在崩溃趋势的脆性结构。通过分析复杂系统脆性结构的崩溃过程,对复杂系统的安全状态和连锁崩溃进行数学描述,提出控制安全关键子系统崩溃的策略。在分析复杂系统结构脆性因子及其关联的基础上,构建基于熵的复杂系统安全度模型,结果表明,安全约束的缺乏或失效是复杂系统安全事故的本质致因。     

区域轨道交通系统节点重要度及故障恢复研究

为提高区域轨道交通系统(RRTS)正常运营下的可靠性和故障情况下的弹性,分析区域轨道交通网络(RRTN)的拓扑特性,构建拓扑结构弹性评价模型,实现突发条件下系统弹性的定量评价;提出一种基于系统弹性的结构评价方法,根据节点重要度评价,识别出系统关键节点;应用弹性损失三角形,进行多种故障情况下系统最优恢复策略研究.结果 表...     

复杂系统视角下洞室施工人员安全认知仿真研究

为制定有效的安全认知提升策略及减少安全事故的发生,需深入探究洞室施工人员安全认知的演化过程和特征。首先,基于复杂社会技术系统和“2-4”模型(24Model)等相关知识,识别安全认知影响因素,构建洞室施工人员安全认知指标体系;然后,通过Super Decisions软件计算指标权重;随后利用系统动力学(SD)理论,明确各因素间的相互关系,建立包含组织安全管理等4个子系统的SD仿真模型,将以安全投入为基础的认知纠偏机制应用到SD仿真模型;最后,结合实际工程算例开展SD仿真以及敏感性分析。研究表明：随着工程进展,通过增加安全投入,并发挥认知纠偏机制作用,施工人员的整体安全认知由下降趋势转变为缓慢上升趋势;组织安全管理对洞室施工人员安全认知影响程度最大,结果与24Model的基本假设一致,从而验证了SD仿真模型的科学性和有效性。     

基于复杂网络的城市燃气输配系统失效因素分析

将复杂网络相关理论方法引入城市燃气输配系统失效因素的分析中。选取引起城市燃气输配系统失效的主要影响因素为节点,以它们之间的相互关系为边,建立网络并进行相关分析。发现节点的度分布近似具有幂律的特性,幂指数为1.76;通过节点度的分析,确定出管道附属设备、用户设施失效、第三方影响破坏等因素为引起输配系统失效的主要原因,与引起燃气事故的统计分析资料基本相符合。这为确定城市燃气输配系统关键失效因素提供了一种新的思路。     

一种主动功能约束视域下的复杂系统事故预防模型

复杂系统事故发生模式具有多样性、不确定性的特点。传统的被动式、以失效因果分析为导向的事故预防模型虽然能够较为有效地防止或者减少同类事故的发生,但无法预防未发生过的新事故,因此并不适用于事故模式多样的复杂系统的事故预防。为了更加系统、全面地降低复杂系统的事故风险,需从更加主动的、前瞻性的视角分析如何使系统保持正常的功能。根据控制系统中的功能约束原理,并以功能分解与共振分析模型(ACAT/FRAM)为建模工具,提出一种主动功能约束视域下的复杂系统事故预防模型。该模型通过将复杂系统进行功能分解与抽象,以闭环控制关系对功能进行耦合关联,得到复杂系统要素的正常功能约束结构。基于该模型的事故预防机制在于保证系统各要素以及要素间的正常功能,据此可制定面向多种事故模式的事故预防措施。     

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。     

基于GSPABN的拓扑结构系统状态动态分析

介绍了贝叶斯网络(BN)应用现状及其优势,引入GSPA理论,提出了基于GSPA-BN拓扑结构节点状态分析模型,讨论了节点状态联系度及其重要度表示方法,提出了BN拓扑结构节点态势概念。结果表明,以构建的锅炉缺水烧干事件的BN拓扑结构为例,得到了各根节点重要度排序;同时得到了叶节点、中间节点状态联系度及其态势等级,且中间状态的变化会对其节点态势及其等级产生一定的影响,甚至发生节点态势逆转现象,为动态了解BN拓扑结构节点态势发展奠定了理论分析依据。     

基于介度熵的机场飞行区关键冲突点识别*

为了探究机场航班流量增大和作业车辆增多而导致机场飞行区内频繁出现活动目标冲突情况,提出1种基于介度熵的机场飞行区关键冲突点识别方法。首先,以飞行区内活动目标为节点,活动目标之间的潜在冲突关系为连边,建立飞行区交通态势网络模型。然后,采用介度熵法评价交通态势网络中各活动目标的冲突指数,得到冲突指数最大的活动目标即关键冲突点。最后,将介度熵法与度中心性、介数中心性和邻接信息熵3种识别方法进行对比,并以西安咸阳国际机场为例进行验证。研究结果表明:识别飞行区关键冲突点时,介度熵法较其他3种方法更有效。通过建立飞行区交通态势网络,采用介度熵法识别飞行区关键冲突点并进行调配,一定程度上可以有效预防冲突发生,保障飞行区运行安全。     

基于熵权约束锥DEA的废水输运管材比选研究

废水在输运过程中极易引起集输管道腐蚀和结垢。为减缓因管道腐蚀和结垢引起的堵塞风险,建立以试验数据驱动的熵权约束锥数据包络分析(Data Envelopment Analysis, DEA)管材比选方法。以聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride, PVC)、无规共聚聚丙烯(Polypropylene Random, PPR)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene, ABS)3种常见高分子塑料管材为对象进行研究。基于渗滤液静态浸置管材样片的试验案例,分析3种管材的功能属性。研究结果显示,试验周期内ABS管材的耐腐蚀和抗结垢能力最优,其表面无明显变化,平均结垢量仅为0.448 mg/cm²;PPR管材次之,平均结垢量为0.617 mg/cm²;PVC管材的腐蚀结垢最为严重,平均结垢量为0.743 mg/cm²。3种管材均对渗滤液中的钙离子和无机碳影响较大,2者在试验周期内质量浓度变化率均超过50%。在此基础上,结合材料的经济性与环境属性评价,发现ABS管材的综合性能最佳...     

高大模板支撑体系坍塌事故不安全行为原因分析

为预防高大模板支撑体系建筑施工坍塌事故的发生,选取2000-2016年间的31起高大模板支撑体系建筑施工坍塌事故案例,运用事故统计与分析方法,以行为安全“2-4”模型为理论依据,对31起事故中的不安全动作及其规律进行研究。研究表明:出现频次最高的事故等级为较大事故。一线作业人员因安全知识不足“不知道是否应该设置剪刀撑”引发不安全动作“剪刀撑数量不足或未设置剪刀撑”的发生率为71.43%,因安全意识缺乏“没意识到杆件距离过大给施工带来的危险”引发不安全动作“立杆间距和横杆步距过大”的发生率为78.57%;管理人员因安全意识缺乏“没意识到按规定进行安全交底的重要性”引发不安全动作“未进行安全技术交底”的发生率为78.57%,因不佳安全习惯“按照以前的方案习惯施工”引发不安全动作“未制定专项施工方案”的发生率为83.33%。因此,减少不安全动作的首要任务是加强一线作业人员违规操作的管理,企业在制定对策措施时,应从加强一线作业人员与管理人员的安全知识、安全意识和安全习惯入手,预防不安全动作的发生,进而有效预防事故。     

基于复杂网络和熵的城轨路网运营安全评价模型

针对城市轨道交通的特点以及现有城市轨道交通运营安全评价研究现状,从人、机、环、管4个方面分析影响城市轨道交通路网安全运营的要素及其相互作用关系.在此基础上,基于复杂网络理论构建一个能够描述安全要素耦合作用关系的城市轨道交通路网运营安全层次化网络模型,通过对模型的形式化描述及统计参数分析,采用自底向上、微观和宏观相结合的...     

基于分岔理论的人-机-环煤矿安全系统的混沌调控

运用分岔理论对人-机-环安全系统中的事故发生机制进行深层次研究;事故的演变过程具有典型的混沌特性,在煤矿安全生产这个大系统中,由于管理的缺陷,会导致人因的不安全频率的振荡和物(包括环境)因的不安全频率的振荡,互相作用,反复迭代。这些不安全频率在一定的时空上产生耦合现象,系统就会出现混沌,即可能会导致事故的发生。由此建立基于分岔理论的事故控制模型,并提出控制事故的新理念。安全工作就是要使系统的控制熵保持负值,确保系统从无序向有序的方面发展,实现本质安全化。     

基于复杂网络理论的轨道交通网络脆弱性分析

城市轨道交通是城市客运体系的重要支撑,而突发事件易使某些轨道交通站点瘫痪,从而影响轨道交通网络全局效率。分析城市交通轨道网络的拓扑特征和脆弱性对于优化路网结构、保障稳定运营有重要意义。以重庆市轨道交通网络为例,使用Space L法构建拓扑网络并用Matlab软件分析节点度、平均路径长度、聚类系数等指标和分布规律,定量计算各个站点对于蓄意攻击的脆弱性,以鉴定对网络效率影响最大的关键站点。模拟攻击实验结果表明:现阶段重庆市轨道交通网络平均路径长度较大,聚集系数较小,网络连通性有待提高。面对蓄意攻击时,红旗河沟站和大坪站作为关键节点对网络效率的影响较大。在加快重庆市轨道交通建设的同时,应在运营中加强保护关键站点。     

基于CAN总线的分布式安全报警系统

CAN总线是一种多主站局部网络 ,支持分布式控制系统或实时控制系统的通信功能 ,具有检错功能强 ,抗干扰 ,传输速率高等优点 ,广泛应用于工业控制领域。笔者以CAN总线技术为基础 ,用单片机和个人计算机组成分布式安全报警系统 ,该系统具有开放性、全分散体系结构、安装维护简单等特点。笔者介绍了该系统的总体构成及其软件和硬件设计。试验结果表明 ,该系统实现了事故现场、住户与住宅小区三者联系的安全报警功能。系统稳定性好 ,实时性强 ,报警准确。     

基于复杂系统的民族地区非常规突发事件应急管理研究

民族地区非常规突发事件属罕见非常规突发事件,是典型的复杂系统。传统的应急管理模式不能适应这类具有非线性复杂系统特征的罕见非常规突发事件的应急管理需求。因此,应该将民族地区的各类民族因素和社会特征作为民族地区非常规突发事件应急管理研究的基础变量,并进行复杂性分析,进而构建民族地区非常规突发事件演化规律的可视化仿真模型,然后在PeMS(平行应急管理系统)的基础上实现对该类突发事件应急管理机制的评估、反馈与改进。     

城市综合体消防联动系统优化设计分析

根据城市综合体人员数量众多、火灾危险性比较高、救援难度相对较大的特点,以某建筑项目为例,提出城市综合体消防联动系统优化设计的方法。     

基于PLC的企业铁路道口安全控制系统研究

企业铁路是企业生产的重要组成部分,然而企业铁路道口的安全问题一直较为突出,主要是因为目前所用的道口安全控制系统在灵活性和可靠性方面难以协调一致.针对这种状况,提出了基于PCL的铁路道口安全控制系统,研究了PCL安全控制系统的实现方案,并用实例证明了它的科学性和可行性.