ILS进近过程中多障碍物碰撞风险评估方法研究

为优化碰撞风险模型(Collision Risk Model, CRM)遮蔽角,从而准确计算基于仪表着陆系统(Instrument Landing System, ILS)进近过程中航空器与多障碍物的总碰撞风险,避免过度评估问题,首先,基于广播式自动相关监视(Automutic Dependent Surveillance-Broadcast, ADS-B)数据计算得到航空器位置偏差,并研究其水平分布特征;然后,建立障碍物分布模型,从而计算得到航空器与障碍物碰撞风险;最后,基于条件概率,得到沿跑道中线和垂直跑道中线(或其延长线)不同位置处的遮蔽角。结果表明：航空器水平分布不为正态分布,可通过拟合数据得到概率密度函数及累计分布函数,从而计算碰撞风险;沿飞行方向,遮蔽角逐渐增大,但变化范围不大;沿垂直跑道中线(或其延长线)方向,由近及远遮蔽角先减小后增大,距离较远时,遮蔽角甚至可超过14°。     

针对高原机场障碍物补偿修正量的改进

为解决高原机场净空条件限制比较严苛的问题,采用统计建模方法建立安全评价模型,改进障碍物补偿修正量。首先,基于矩形模型和碰撞风险模型(CRM)研究高度补偿修正量对障碍物碰撞风险概率的影响;然后,分析C类飞机在平原和高原机场的航迹偏差,基于此建立安全评价模型;其次,根据该模型计算平原和高原机场的安全区域下限,分析安全区域下界均值和机场标高的对应关系,得到改进后障碍物高度补偿修正量;最后,在昆明机场应用该修正量,验证其安全性和实用性。结果表明:在高原机场,高度补偿修正量对碰撞风险概率的影响显著;对于C类飞机每千米的高度补偿修正量可由2. 88 m改进至2 m;在高原机场应用改进后的高度补偿修正量可获得更大的运行优势。     

基于CRM的障碍物椭圆评价面的构建方法

为改进精密进近航段内障碍物评价方法,提出基于碰撞风险模型(CRM)的障碍物椭圆评价面的构建方法。首先,利用CRM计算精密进近航段各位置处碰撞风险概率,椭圆拟合概率为1×10-7的点,构建椭圆评价面;然后,以某典型机场为例,分别使用障碍物椭圆评价面、障碍物评价面(OAS)评价典型障碍物,并对比其评价结果;最后,利用CRM验证障碍物椭圆评价面的可靠性。结果表明:OAS的评价结果较保守,运用新构建的障碍物评价椭圆面能在满足安全运行的前提下,有效提升机场精密进近航段空域利用率。     

基于不同安全性的机场净空区障碍物管理方法研究

为解决净空区障碍物安全性评价中没有定量指标的问题,通过对调研资料的分析,建立净空区障碍物安全性指标体系及评价模型,在定量评价障碍物安全性的基础上对障碍物进行安全等级划分.为制定更合理的障碍物限制高度,以实测数据为依据,首次提出了净空安全系数概念,并在分析安全系数概率分布规律的基础上,提出了基于不同风险性的各类机场的净空安全系数,从而确定不同风险条件下各类机场的障碍物限制高度.     

五元联系数在大中型水库船桥碰撞风险评价中的应用——以三峡库区为例

跨江大桥的兴建和内河航运需求的增加导致船桥碰撞事故频发。为有效评价大中型水库船桥碰撞风险，首先，构建“人-船-桥-环境-管理”五维动因的评价指标体系；然后，对各风险指标进行组合赋权，基于五元联系数和集对分析理论建立船桥碰撞风险评价模型，识别导致船桥碰撞风险的关键因素，并分析各桥区的风险等级及其发展态势；最后，以三峡库区为例，对江津、朝天门、长寿、丰都、忠县、云阳等地的长江大桥开展实地调研，收集各指标数据以进行实例应用。结果显示：水位、桥梁密度、能见度、水流速度、导航设施、船长超负荷状态及心理素质等指标为影响船桥碰撞风险等级的关键因素；丰都、忠县、江津、朝天门等地长江大桥的风险等级均为较高水平，长寿桥区风险等级为中等水平，云阳县域风险等级为较低水平。此外，五元联系数集对分析模型能够准确评价三峡库区船桥碰撞风险水平，并从同势、均势和反势3方面判别船桥碰撞风险态势，较好地处理风险评价中的不确定性问题，可为其他船桥水域的通航安全评价提供理论参考。     

基于蒙特卡罗的平行跑道进近碰撞风险分析

为在新的导航方式下对具有随机复杂特性的平行跑道进近碰撞风险进行评估，构建了一种面向多个对象集的进近碰撞风险仿真模拟模型。首先根据实际航迹数据获取基于性能导航(Performance Based Navigation, PBN)的实际导航性能(Actual Navigation Performance, ANP)分布规律特征，基于ANP分布函数可得进近轨迹偏离概率；随后构建了仿真轨迹模拟模型，并将国际民航组织(International Civil Aviation Organization, ICAO)的经典失误进近场景应用其中；最后针对不同非侵入区(No Transgression Zone, NTZ)宽度、不同失误场景进行仿真试验。结果表明：此模型可以快速且合理地对进近场景进行仿真模拟；在安全目标水平下的PBN导航进近可缩小NTZ宽度，从而减轻管制员工作量，提高进近运行效率。     

民用机场净空区内障碍物安全性评价方法研究

为解决民用机场净空区内障碍物评价中缺少定量指标的问题,通过对净空要求的分析及调研资料的整理,利用模糊综合评价、层次分析法等建立民用机场净空区范围内障碍物安全评价模型,运用实际测量的障碍物距离跑道中线的距离、障碍物在各限制面中所处位置、障碍物高及其物理特性作为评价指标对障碍物风险等级进行定量化评价.在对评价结果的处理方面采用等级加权向量的方法,使结果更为直观,较传统的机场净空区障碍物评价更具合理性.     

机场终端区航空器飞行冲突风险预测方法研究

为了准确预测机场终端区航空器飞行冲突风险,以便能最大程度地利用低空空域资源,通过整合考虑加速度的运输飞机轨迹模型和通用飞机随机轨迹模型,建立终端区航空器飞行冲突风险预测模型。以某机场为例,采用C语言编写仿真程序,模拟该机场终端区跑道中心20 km范围内的航空器飞行轨迹。预测不同通航活动区设置条件下的飞行冲突风险,并确定运输机场周边通航活动区范围。预测结果显示,飞行高度限制为1 000 m时,将案例机场的该低空空域划设为非管制的监视空域,通用飞机与运输飞机之间的飞行冲突风险小于2×10-5,处于可接受安全水平。     

点汇聚进近飞行程序近地风险评估方法研究

为保证航空器持续下降运行技术安全实施,需评估点汇聚进近程序近地碰撞风险。根据点汇聚进近程序扇形区域特点,提出保护区设计方法,设计保护区内查找关键障碍物流程,给出关键障碍物的近地风险评估方法;针对长沙黄花国际机场36号跑道的点汇聚进近飞行程序,寻找10个关键障碍物;考虑到航空器的不同高度偏差,针对每种偏差飞经每个关键障碍物时的30个航空器随机飞行高度进行评估。结果显示,飞行器高度偏差小于50m时,能够满足国际民航组织(ICAO)规定的飞行程序安全标准,否则存在近地碰撞风险。     

基于改进集对分析法的船舶碰撞风险评价

为研究船舶碰撞事故风险,避免由船舶碰撞导致的人员伤亡、经济损失等严重后果,选取琼州海峡某一特定水域为研究对象,建立船舶碰撞风险评价指标体系.分别用层次分析法和熵权法确定主客观权重,后基于博弈论进行组合赋权.再采用改进的集对分析法,量化琼州海峡某一特定水域的船舶碰撞风险等级,分析碰撞事故关键因素.结果 表明,选定水域船舶碰撞风险偏高,原因主要与船舶会遇率、能见度不良等相关,与实际情况相符,表明该模型适用于船舶碰撞风险评价研究.最后提出减少水域中船舶碰撞事故发生概率的相关建议.     

LNG船舶锚泊安全距离定量计算建模

为保障液化天然气船舶(LNG船舶)锚泊安全,提出了一种基于船舶漂移运动和船舶碰撞风险的锚泊安全距离计算方法.首先,结合船舶运动数学模型,通过蒙特卡洛模拟LNG船舶走锚漂移运动,得出走锚漂移方向概率密度函数,从而确定船舶走锚漂移横向、纵向距离;同时,结合船舶碰撞概率模型、船舶碰撞损害模型和LNG火灾模型,建立LNG船舶碰撞风险模型,确定满足碰撞概率和风险可接受的安全距离.最后,比较两种模型计算结果,并取其较大值作为LNG船舶锚泊安全距离.结果表明,LNG船锚泊安全距离不仅与环境水域的风、流情况有关,还与附近水域内船舶大小及速度有关.建议交通管理中需结合水域环境特征和水域船舶特点确定LNG船舶的锚泊安全距离.     

基于模糊层次分析法的编队内碰撞风险评价模型研究

编队内碰撞是编队飞行最大的安全威胁。为解决编队飞行灵活性与编队飞行安全的矛盾,建立了编队内各机碰撞风险评价模型指标体系,使用模糊互补判断矩阵确定了各指标的碰撞权重,实现了编队内各机碰撞的风险评估。以空军航空兵某部一架机型G与一架机型H混合双机编队为例进行了实证研究,结果表明,该模型简便易操作,可提高编队飞行训练效率。     

事故灾难类城市安全风险评估基本原则与流程北大核心CSCD

为系统全面地评估城市中的事故灾难类安全风险,通过分析我国城市面临的事故灾难特点,结合构建双控预防机制的要求,提出事故灾难类城市安全风险评估的基本原则,包括网格化原则、分层分类原则和突出固有风险原则;制定评估流程,即首先由“面”及“点”辨识风险,将风险拆分到区域、行业、企业等不同层面,再由“点”及“面”进行评估,通过风险叠加,梳理出城市中高风险的企业、行业和区域;实例应用表明:基本原则和流程充分结合了城市事故灾难的特点和我国安全监管的现状,可用以系统地找出城市不同管理层面的风险管控重点,有效推动城市安全风险差异化动态管理。     

支线机场安全动态预警技术研究

提升支线机场安全管理能力是中国支线机场未来发展面临的一个重大问题,为提高我国支线机场安全管理水平,本文基于系统动态的风险管理思想,针对支线机场安全风险发生随机、动态和系统的特点,结合支线机场安全管理实践,构建了支线机场三维风险识别图,以时间维为主线,空间维为基础,逻辑维为依据,多层次地识别支线机场面临的风险,以提高支线机场风险识别结果的客观性和全面性;将风险概率、风险损失、风险可预测性、风险可控制性纳入了支线机场安全风险分析过程,构建了支线机场安全多维风险评价函数,从而能更系统、全面地对支线机场面临的各种风险因素进行评价;通过上述支线机场风险管理技术的应用,可提高对支线机场安全风险的辨别、分析和控制能力,达到对支线机场安全风险进行实时、动态监控的预警目标,进而减少支线机场安全风险的潜在损失。     

军民航空域安全评估中的碰撞风险研究

碰撞风险是空域安全评估的重要内容。为保证军民航的安全飞行,通过对民航Event模型碰撞风险的研究,构建了军航训练空域与民航航路的碰撞风险模型;根据军航飞机的飞行特点,建立了军航飞机侧向位置偏差概率模型;结合民航飞机的横向位置偏差概率模型重新计算Event模型中的碰撞盒穿越间隔片频率(GERh);选取某一战术动作对军民侧向碰撞风险进行仿真,确定其安全间隔;通过对飞行过程中各个关键点碰撞风险的研究,对空域的使用提出建议,并验证了理论的实用性。结果表明,当前10 km的安全间隔标准并不能符合规定的安全目标等级,至少需要再增加7 km的安全间隔才能使整个飞行过程均满足要求。     

基于布朗运动的自由飞行下碰撞风险研究

自由飞行是解决空域拥挤的有效方式,为保证飞行安全,对自由飞行下的碰撞风险进行研究。首先,假设自由飞行下飞机的定位误差服从正态分布,在平面直角坐标系内,建立2架飞机水平投影面和垂直投影面的随机运动学模型;其次,当2架飞机在2个投影面上的相对运动距离同时小于最小安全间隔时认为碰撞发生,据此建立飞行碰撞风险模型,并利用欧拉(Euler)方法求解;最后,通过Matlab对一算例进行计算,得出碰撞风险概率。将计算结果与实际安全目标等级对比,验证该模型的合理性。     

近距平行跑道配对进近碰撞风险评估

近距平行跑道实施配对进近可有效提高机场容量,解决机场拥挤和延误的问题。为保证航空器的安全运行,研究其水平碰撞风险,基于导航设备测量误差和速度偏差,建立配对进近前后两机的实际侧向距离和纵向距离基于速度、时间的方程,在此基础上建立近距平行跑道配对进近的碰撞风险评估模型,给出模型中相关参数的计算公式。最后通过Matlab软件对该模型进行计算,给出了随相关参数变化水平碰撞风险变化的曲线图,并验证了模型的合理性。     

基于风险修正的城市安全风险评估方法及应用*

为推动实现城市安全风险的系统化、信息化管理,基于我国城市安全风险管理的要求与特点,总结城市安全风险评估的分层分类原则、突出固有风险原则和合理修正原则等基本原则;提出“点位-行业-区域”逐层展开的城市安全风险评估程序,明确各层级的评估要点;提出城市安全风险评估方法,分别制定点位、行业风险修正规则,结合风险参数与情景构建开展基于风险矩阵法的点位风险评估和行业风险评估,采用加权计算法由行业风险评估结果叠加评估区域风险。结果表明:该方法能够从不同角度有效评估城市的风险状态,为不同层级的城市安全管理者明确风险管控重点提供决策依据。     

基于机器学习的高速公路大型货车追尾风险预测

针对高速公路大型货车追尾事故频发的问题，评估高速公路大型货车追尾风险，并分析交通流特性对大型货车追尾风险的影响，以降低追尾事故的发生率。根据德国HighD开源数据集，以不同冲突风险等级的碰撞时间(TTC)阈值作为大型货车冲突风险的划分标准，提取大型货车的车辆轨迹与交通特征参数等数据，基于随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和人工神经网络(ANN)等3种机器学习模型分别建立高速公路大型货车追尾风险实时预测模型；以混淆矩阵、受试者工作特征曲线的曲线下面积(AUC)和洛伦兹(KS)检验等评价指标，对比分析各模型的整体预测能力，并选取预测精度最好的模型分析各个特征参数对追尾风险的影响程度。研究结果表明：RF模型的预测准确率达75%,相对SVM模型高出8%,相对ANN模型高出10%,且RF模型的预测精确度、召回率、AUC值和KS值均优于SVM模型和ANN模型；最小车头间距、车速标准差和加速度标准差3个参数对大型货车追尾风险影响程度最高。     

基于零膨胀模型的航空器危险接近事件安全影响因素研究*

为探究航空器危险接近事件安全影响因素,降低航空器碰撞风险,利用二元概率函数区分航空器危险接近事件危险状态,利用probit函数确定不同风险等级结果,构建航空器危险接近事件零膨胀有序概率模型。结果表明:机组人员程序执行偏差、侵犯领空（无人驾驶飞机未获许可在管制空域飞行）、意图沟通无效或不充分、未监控其他飞机或监控不及时4个安全影响因素,增加航空器危险接近时碰撞风险概率分别为7.03%、4.25%、7.14%和6.03%。