中国安全科学学报

公共安全管理权力约束原理研究

邓红卫, 宋晓杰, 王渊洁

2023, 33(1): 1-9. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0438

摘要 ( 413 )

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为科学合理地约束公共安全管理权力,系统研究公共安全管理权力约束相关原理与模型。首先,概述公共安全管理权力的概念与内涵;其次,基于物理学知识,提出公共安全管理权力3要素,在此基础上构建公共安全管理权力轮盘模型,并讨论公共安全管理权力的运转形式;最后,提出3大基本权力约束原理,延伸出不同学科视角下的权力约束原理,进而构建公共安全管理权力约束原理齿轮结构模型,并明确各权力约束原理之间的关系。研究结果表明:公共安全管理权力的作用点、大小和方向决定公共安全权力的安全行使,且公共安全管理权力的运转形式为“三状态四转换一迭代”。同时,公共安全管理权力约束原理包括3大基本权力约束原理和在生命科学、自然科学、社会科学、技术科学及系统科学等多个学科视角下的21种原理,同时原理间具备一定的逻辑关系。

基于事故修正系数的山区高速公路事故预测模型

孟祥海, 由冰玉, 邱志雄, 李之啸, 张明扬

2023, 33(1): 10-17. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0472

摘要 ( 325 )

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为量化分析山区高速公路线形指标对交通事故发生及严重程度的影响,引入事故修正系数(CMF)概念,提出基于CMF的高速公路交通事故预测模型。验证事故数据服从零膨胀负二项(ZINB)分布,并标定10个不同线形组合路段的基本事故预测模型;在界定理想条件的基础上,借助优势比分析方法,建立10个不同线形组合相对于基本预测模型的CMF模型;通过弹性分析识别出对不同严重程度事故有显著影响的因素,并以此分析山区高速公路线形指标及线形组合的安全效应。研究结果表明:CMF能够定量反映不同线形组合的风险效应,且其值越高,事故率及事故严重程度可能更高;山区高速公路中,平曲线缓坡组合相对安全,平曲线陡坡组合、平曲线竖曲线组合均有较高的事故风险;平曲线与凹型竖曲线组合时的风险会略低于其与凸形竖曲线组合;控制纵坡度、减少平竖曲线的组合均有利于山区高速公路交通安全。

包容型领导对员工安全绩效的影响:一个有调节的链式中介模型

王丹, 董冉

2023, 33(1): 18-23. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0362

摘要 ( 276 )

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为探索包容型领导对员工安全绩效的影响机制和边界条件,提高员工安全绩效,引入自我效能感、工作幸福感和正念,构建一个有调节的链式中介模型;采用随机抽样法对辽宁、河北、山东等地600名高危企业员工进行问卷调查与数据分析,通过构建结构方程模型验证假设模型。结果表明: 包容型领导、自我效能感、工作幸福感和安全绩效两两之间显著正相关。包容型领导不仅直接影响员工的安全绩效,还可以通过自我效能感的独立中介作用、工作幸福感的独立中介作用以及自我效能感与工作幸福感的链式中介作用3条路径,间接影响员工安全绩效;正念正向调节工作幸福感与员工安全绩效之间的关系,并可进一步调节自我效能感和工作幸福感在包容型领导与员工安全绩效之间的链式中介作用。

基于CA的建筑工人不安全行为传染机制

刘素霞, 唐帅帅

2023, 33(1): 24-31. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0183

摘要 ( 227 )

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为抑制建筑工人间不安全行为的传染,借鉴易感-暴露-感染-康复(SEIR)模型,引入行为跟随者、行为接触者、不安全行为传染者和安全行为者4类行为主体,描述建筑工人不安全行为传染过程;考虑到工人群体关系的复杂性,提出小世界网络上的元胞自动机(CA)传染模型,刻画不同行为主体行为状态转化规则;运用数值仿真方法,分析行为跟随方式、不安全行为传染者分布模式与抑制率对不安全行为传染的影响。结果表明:行为跟随者的不同跟随方式、不安全行为传染者的不同分布模式对不安全行为传染效果具有显著影响,抑制率与不安全行为传染效果负向相关,其中,综合跟随方式下的行为传染效果最为显著;小群体分散分布模式极大地扩大和强化不安全行为传染者的传染范围与能力;适度的抑制性措施能够有效抑制不安全行为传染。

不安全行为决策中情绪作用机制的脑电研究

张舒, 王双, 史秀志

2023, 33(1): 32-40. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.2435

摘要 ( 271 )

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为预防不良情绪对个体行为决策的影响,避免不安全行为,从神经层面探究情绪对不安全行为决策过程及结果的作用机制。基于事件相关电位(ERPs)技术,采用“1个刺激-2种按键选择(S-K1/K2)”的试验范式,开展脑电(EEG)试验,探究正负性情绪对不安全行为决策的影响机制。结果表明:负性情绪下,个体更倾向于作出不安全行为,也更容易冲动决策。相较于正性情绪,负性情绪下P200平均波幅更小,表明负性情绪抑制个体早期对风险信息的注意力投入,干扰对风险信息的早期感知与侦测;N2平均波幅更大,表明负性情绪干扰风险信息分析过程,导致个体出现更大的认知偏差和认知冲突;晚期正成分(LPP)平均波幅更小,表明负性情绪严重干扰晚期注意力的持续投入,对风险判断过程造成更大影响。情绪通过干扰早期感知与侦测、影响风险信息分析和风险判断过程来间接影响行为决策结果。在此基础上构建基于情绪作用的安全行为决策模型,该模型能够从情绪角度调节人的不安全行为。

基于深度学习的地铁施工作业人员不安全行为识别与应用

范冰倩, 董秉聿, 王彪, 李铭, 吴松, 佟瑞鹏

2023, 33(1): 41-47. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0874

摘要 ( 306 )

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为有效识别地铁施工作业人员不安全行为,基于深度学习与计算机视觉技术,提出融合行为和身份识别的不安全行为识别方法。首先,对更快速的基于区域的卷积神经网络(Faster R-CNN)算法进行优化,引入高效通道注意力(ECA)模块提升行为识别的准确性;其次,将基于人脸超分辨率算法的人脸识别方法与行为识别相结合,提升图像像素水平并准确输出不安全行为执行人员相关信息;然后,行为识别与人脸识别并发进行,识别结果回流至数据库最终输出工人不安全行为报告;最后,选取某地铁施工项目的4种不安全行为进行识别方法的实证应用。研究表明:该方法可在地铁施工场景下进行有效应用,不安全行为识别和执行人员身份识别的准确率均达0.85以上,具有较高的准确度。

职业心理学视域下矿工不安全行为研究综述

王露露, 尘兴邦, 袁嘉淙, 吴松, 佟瑞鹏

2023, 33(1): 48-55. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0782

摘要 ( 304 )

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为系统把握当前采矿业行为安全管理研究成果并探析未来发展方向,运用文献综述法,在职业心理学视域下回顾矿工不安全行为影响因素、理论模型、数据驱动模式与行为干预机制。结果表明:社会心理风险、人格特性与心理状态是矿工不安全行为的主要影响因素,但亟需围绕其作用机制开展更加全面、深入的研究;外部环境、人格特性与不安全行为之间的关系研究不足是制约采矿业行为安全理论发展的瓶颈,基于建构主义及认知神经学的研究是促进理论发展的重要着力点;心理因素与不安全行为的关联具备长期性、复杂性,可推动开展纵向研究获取多时间点数据,促进定性研究与定量研究相融合;行为干预机制涉及安全监管保障和安全教育培训两类途径,需进一步发挥多主体协同干预作用。

精神支持对建筑工人消极情绪的干预机制

康梦月, 祁神军, 张云波, 陈梅

2023, 33(1): 56-63. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.2379

摘要 ( 135 )

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为降低消极情绪对建筑工人的不良影响,探究精神支持对消极情绪的干预效果,以及消极情绪对不安全行为的作用路径,构建消极情绪、安全能力、不安全动机和不安全行为之间的影响机制模型,进一步构建精神支持对它们的干预机制模型。基于一线建筑工人的调研数据,采用SPSS和AMOS软件进行模型拟合。结果表明:消极情绪对安全能力具有显著负向作用,对不安全动机和不安全行为具有显著正向作用;精神支持对消极情绪具有显著负向作用;精神支持干预后,消极情绪对安全能力和不安全动机的直接作用路径消失,消极情绪对不安全动机的正向作用减少;安全能力对不安全动机的正向作用增强;安全能力和不安全动机对不安全行为的负向作用减小。

电梯设备安全事故率的广义代数差分预测模型

晋良海, 陈颖, 杨应柳, 邵波

2023, 33(1): 64-69. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0088

摘要 ( 128 )

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为预测电梯设备安全事故发生率,采用广义代数差分法(GADA)建立动态差分预测模型。首先,采用GADA设置多自由参数,构建系列动态差分方程;其次,采用代数差分法(ADA)设置单自由变量,构建对照方程;然后,耦合分析统计指标和图形形态,厘定电梯设备安全事故率的最优GADA预测模型;最后,利用近16年我国电梯设备安全事故数据验证分析最优预测理论模型的有效性。结果表明:我国电梯设备的安全事故发生率呈整体降低的趋势,但万台事故率的下降趋势有所减缓;采用GADA由指数方程推导的模型偏差为0.002 2,均方根误差(RMSE)为 0.045 352, 拟合度为0.886 8,是最佳预测模型,预测值相对误差为5.9%。该模型可根据电梯设备登记数、万台事故数等实时数据进行更新,预测我国电梯设备的安全事故发生率。

厚煤层采空区定向孔分域抽采研究及应用

赵鹏翔, 常泽晨, 李树刚, 卓日升, 林海飞, 金士魁

2023, 33(1): 70-79. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0416

摘要 ( 164 )

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为提高厚煤层采空区定向钻孔的瓦斯抽采效率,针对山西某高瓦斯矿井采煤工作面,采用理论分析和FLUENT数值模拟相结合的方法研究采动裂隙分域演化特性,提出覆岩裂隙场分域准则,确定定向钻孔布置区域与核心抽采布置范围,并在采空区现场开展定向钻孔分域抽采瓦斯试验。结果表明:破断裂隙密集区内,岩层断裂穿层裂隙发育较明显、瓦斯聚集显著,且钻孔稳定性高,是布置定向钻孔的最佳区域;并将与回风巷中心线水平距离3~13 m,与煤层顶板垂直距离10~18 m的区域设定为核心抽采区域。定向钻孔分域抽采试验中,单孔抽采瓦斯体积分数平均提升22.355%,单孔瓦斯抽采纯量平均提升1.295 m³/min,该结论验证了厚煤层采空区定向钻孔分域抽采方法的实用性与合理性。

基于信息熵的森林火灾应急指挥信息传递分析

李华, 郭皓杰, 谢辉, 蔺鹏

2023, 33(1): 80-87. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.2359

摘要 ( 167 )

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为提升森林火灾应急指挥协同能力,剖析指挥过程中要素之间的影响关系,首先基于系统理论事故模型与过程分析法(STAMP)的思想,明确事故近因事件链,辨识相关的控制组件,构建森林火灾应急指挥控制结构;然后根据复杂网络理论建立森林火灾应急指挥信息流动的有权无项网络,对实时、阶段和固定3类信息的信息量进行建模计算,从而确定信息熵;同时建立边载权重计算模型,用以描述不同信息传递路径的重要度。结果表明:前线指挥部在应急指挥扑火过程中重要性最大,且与联合指挥部的信息传递密集程度最大;扑火组和专业扑火队之间信息总量和信息熵最大,分别为24和3.900,指挥中需保证人员部署的准确性;专家研判和气象信息在一定程度上会影响扑火过程中的指挥决策,应重点监控这2方面的信息传递路径,保证传输通畅性。

基于响应面法的抑尘剂组分配比优选模型

李明, 唐姣, 宋欣筑, 杨怀振, 李治

2023, 33(1): 88-94. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0175

摘要 ( 168 )

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为解决抑尘剂多功能组分优选过程中存在的非线性问题,提出基于响应面法(RSM)的抑尘剂配比优化模型,在分析影响因素与响应值、各影响因素之间的交互作用特征的基础上,通过分析响应面的变化特征获得抑尘剂的最优配比。采用星点设计法,以润湿、保湿、黏结组分的体积分数为自变量,以粉尘沉降时间、失水率和风蚀率为因变量,在室内试验数据的基础上,开展多元线性方程拟合和方差分析,获得最优配比的预测结果,并进行试验验证。研究结果表明:星点设计—RSM模型的预测值与试验值偏差小于6.0%,优选组相比对照组(水)而言,粉尘沉降时间缩短23倍,失水率和风蚀率分别降低3.00%和2.64%,说明优选组具有优良的润湿、保湿和黏结性能,证明所构建的优化模型对抑尘剂多组分非线性优化问题具有良好的预测性能。

基于DWT与SVM的风门开闭阶段识别方法

邓立军, 尚文天, 刘剑, 周煜凯, 宋莹

2023, 33(1): 95-104. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0846

摘要 ( 128 )

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为解决因风门开闭导致的风速传感器数据异常波动与误报警问题,提出一种基于离散小波变换(DWT)与支持向量机(SVM)的风门开闭阶段识别方法。使用多尺度滑动窗口将传感器风速监测数据离散化为若干段不同尺度的子时间序列数据,利用统计方法与DWT,提取各尺度子时间序列数据中的统计特征与隐含的波动特征,建立SVM风门开闭阶段识别分类模型。为进一步优化识别结果,基于重叠度(IoU)规则合并、修正、组合、取优分类识别结果,再根据相似准则建立长度方向取变率为2、整体相似比为1∶16的相似试验模型,开展风门开闭扰动试验,验证方法的可行性。结果表明:在测试集上的识别准确率较高,对于风门开闭时间的识别准确率可达到90.08%,风门开闭阶段的划分准确率可达到71.05%,优化滑动窗口尺度数量,可继续增加方法识别的准确率。

滑坡一体化全维度监测预警技术进展与展望

程刚, 王振雪, 李刚强, 朱鸿鹄, 施斌

2023, 33(1): 105-114. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.1144

摘要 ( 211 )

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为应对我国复杂多变地质环境下工程活动与自然地质作用的叠加效应,突破单一化监测手段在表征滑坡灾变演化过程中的局限性,以实现滑坡隐患早期识别和灾害精准预警,首先概括性描述当前用于滑坡监测的天基、空基、地基与体基的天-空-地-体一体化全维度监测预警技术的研究现状;然后从隐患早期识别与应急监测、多源多维一体化智能监测、新材料、新工艺交叉监测及基于分布式声学感测(DAS)技术的海底滑坡监测等方面,总结近年来滑坡监测预警领域中理论、技术与应用方面取得的成果;最后基于多种监测技术的局限性,展望滑坡监测面临的挑战与发展趋势。研究表明:通过综述性对比滑坡一体化全维度监测预警技术,得出多种技术的适用条件和优缺点,然而由于这些技术的指标差异,往往会导致数据漏判与误判,未来应将研究重点聚焦于预警判据标准和系统建模方面。

我国煤矿重特大火灾事故统计分析

李敏, 林志军, 王德明, 施式亮, 鲁义

2023, 33(1): 115-121. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0457

摘要 ( 548 )

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为研究我国煤矿重特大火灾事故一般性特征及致灾原因,用统计分析法,从时间、地域、地点、煤矿所有制、点火源、外部致灾原因等维度综合分析2000—2021年发生的360起重特大火灾事故。结果表明:第4季度是重特大火灾事故高发期;贵州、山西和黑龙江3省重特大火灾事故起数和死亡人数分别占全国的45.28%和47.11%;发生在硐室中的特大火灾事故概率最高,占硐室重特大事故的52.38%;2011—2021年发生在采煤工作面的重特大火灾事故有增多的趋势;乡镇煤矿重特大火灾事故起数及死亡人数在事故总起数和死亡总人数中的占比均超过了60%,但同比呈梯度下降趋势,且基本保持平稳;由违规明火、自热点火和摩擦撞击引发的重特大火灾事故占比逐渐上升,而由放电点火和爆破点火引发的重特大火灾事故占比逐渐下降;管理不善是导致重特大火灾事故的主要原因。

基于改进粒子群算法的儿童防护系统优化

王婉秋, 马明辉, 钱宇彬, 孔容敏

2023, 33(1): 122-129. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0895

摘要 ( 121 )

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为保障儿童乘车安全,采用改进多目标粒子群算法优化儿童约束防护系统。首先,开展40%偏置碰撞的台车试验,验证儿童座椅台车试验仿真模型的有效性,建立儿童安全气囊模型;然后,建立防护系统参数与儿童头部、胸部损伤指标的二阶响应曲面模型,融合遗传算法的交叉变异和精英保留策略,提出改进的多目标粒子群算法,并验证改进算法的有效性;最后,利用多目标模糊优选决策算法获得系统设计参数的最优值,结合台车试验仿真模型,验证优化模型及算法的有效性。结果表明:模型的最优值兼顾对儿童头部和胸部的防护;遗传算法和粒子群算法的融合算法,可提高模型的收敛速度。

核辐射监测全沉浸式VR训练系统设计与实现

罗中兴, 左莉, 罗昆升, 赵锋涛, 李霄, 张开

2023, 33(1): 130-135. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0146

摘要 ( 157 )

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为解决核事故或其他涉核场景应急或处置训练过程中,受训人员暴露在核辐射环境下存在内外照射风险的问题,以核辐射监测训练为例,应用虚拟现实(VR)技术模拟训练过程。首先,构建点源辐射场多层介质衰减计算方法;其次,分段线性简化探测器角度响应曲线,以模拟探测器对方位角度的响应;然后,开发考虑物体遮挡以及探测器角度响应的虚拟探测器读数实时计算模型;最后,构建全沉浸式虚拟训练系统。结果表明:系统计算的虚拟探测器位置处剂量率值与美国保健物理学会(HPS)Rad Pro Calculator计算结果一致,符合物理规律;探测器读数根据探测器方位角和空间位置进行修正,可还原真实探测过程中探测器显示数值变化,受训者在虚拟训练过程中得到与真实核辐射监测相似的反馈;从实时虚拟辐射场计算、核辐射监测设备仿真到人员全沉浸体验的系统优化设计,能够避免受训人员赴真核环境训练核辐射对身体健康的影响,有助于提高受训人员应急辐射监测能力水平。

冬季高速公路逐时路表温度LSTM预测模型

戴秉佑, 杨文臣, 戢晓峰, 周林义, 房锐

2023, 33(1): 136-144. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.2215

摘要 ( 153 )

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为提高冬季路表温度的预测精度,提出一种基于多维长短时记忆(LSTM)神经网络的冬季路表温度逐时预测模型,以小时路表温度为模型输出,综合考虑多维气象因素的累积影响和路表温度的周期性,采用滑动窗口构造输入特征矩阵;构建路表温度LSTM逐时预测模型,通过深度学习高效逼近具有复杂非线性和不确定性的路表温度,并以江苏省宁宿徐高速公路、云南省麻昭高速公路为实例进行验证。结果表明:与随机森林(RF)模型和BP神经网络相比,LSTM路表温度逐时预测模型的准确率得到显著提高,在宁宿徐高速、麻昭高速的平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)和均方根误差(RMSE)分别为0.303、0.295、0.543和0.581、0.694、0.833,预测值与观测值绝对误差位于[0, 1)℃之间的占比为93%和89%。LSTM模型能准确捕捉路表温度的周期性和不确定性,在阴雨天和晴朗天的预测值与实测值基本一致,模型鲁棒性较好。

基于复杂网络的煤矿火灾爆炸致因研究

杨应柳, 晋良海, 邵波, 陈述, 江新, 陈颖

2023, 33(1): 145-151. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0601

摘要 ( 190 )

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为预防或减少煤矿火灾爆炸事故的发生,挖掘煤矿火灾爆炸关键致灾因子,厘清致因间的作用机制,首先基于国内煤矿火灾事故案例,分析得出煤矿火灾爆炸的26个致灾因子;然后基于复杂网络理论构建煤矿火灾爆炸致灾因子网络,计算度数中心度、聚类系数、介数中心度等网络拓扑特征参数,探析煤矿火灾爆炸致灾因子特性;最后引入煤矿火灾致因链风险度指标,计算不同边的风险度,挖掘高风险度连边,并提出断链措施。结果表明:煤矿火灾爆炸关键致灾因子网络具有小世界网络特性,致因间转换路径较短,关键致灾因子包括工人违规操作、通风设备故障、停电以及监管人员失职;危险度最大的边为监管人员失职→工人违规操作,次之为煤炭自燃→高温辐射,火灾发生前采取有效措施管控关键节点,火灾发生后对风险度高的边进行断链操作即可达到防灾减灾的效果,主动控制煤矿爆炸火灾的发生与发展。

安全与效率协同的高速公路改扩建时机决策

王付鹏, 王红, 吴景安, 朱顺应, 蒋若曦, 赵龙

2023, 33(1): 152-160. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0388

摘要 ( 110 )

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为克服以饱和度确定改扩建时机无法全面体现高速公路运行状态的局限性,提出基于交通安全与效率状态变点的改扩建时机决策方法。以严重交通冲突率为安全指标,以速度损失率和相对通行效率为效率指标,构建改扩建时机评价指标体系;引入变点理论并参考理想点法分析交通安全与效率状态质变点,构建改扩建指标阈值确定模型及改扩建时机决策模型,并以广深高速南头-南坪段进行仿真和实例分析。结果表明:以饱和度作为对比指标进行趋势分析,该方法所选取指标在变点前后变化幅度均在300%以上,而饱和度在变点前后变化幅度仅为18%;该方法确定出的改扩建最佳时机2020年与服务水平法确定的2025年相比,既有高速公路两半幅的严重交通冲突率分别降低了41.11%与43.52%,速度损失率分别降低33.95%与29.26%,南头至南坪段相对通行效率提高9.46%,且避免了南坪至南头段相对通行效率的降低。

水凝胶灭火剂对磷酸铁锂电池组灭火效能研究

张作睿, 张国维, 朱国庆, 李政, 袁狄平, 金常伟

2023, 33(1): 161-168. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0083

摘要 ( 245 )

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为探索针对磷酸铁锂电池组热失控行为的高效灭火剂,搭建锂电池燃烧-抑制试验平台,选取27 Ah磷酸铁锂电池组,以300 W外部热源过热诱发电池热失控至起火。在水阻断磷酸铁锂电池热失控行为试验基础上,开展水凝胶灭火剂对磷酸铁锂电池组热失控行为阻断效果试验研究,对比分析锂离子电池组热失控爆发时间、温度变化速率等参数。结果表明:水对锂电池组冷却深度不足且利用率不高,无法有效阻断电池组间热失控传播。水凝胶灭火剂可快速扑灭明火,结束喷放后电池表面温度始终低于热失控临界温度,可有效阻断电池组热失控行为。灭火剂喷放速率越大,阻止电池组热失控传播越明显,大流量的水凝胶灭火剂可完全阻止热失控在电池组单体间传播。

NRS下多证据融合的混凝土桥梁耐久性评估模型

张永良, 郑大为

2023, 33(1): 169-176. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0234

摘要 ( 106 )

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为准确评估混凝土桥梁的耐久性,提出基于邻域粗糙集(NRS)与D-S证据理论的评估模型。首先,根据混凝土桥梁的结构特征,构建耐久性评估指标体系,并建立起耐久性评估数据库;其次,结合数据库,采用NRS的上下近似定义,确定不同评估指标的基本信度分配,并基于各指标的综合权重构造证据折扣因子,实现对初始基本信度分配的修正;然后,通过D-S证据理论合成规则进行融合,得出耐久性状态等级命题的置信度,进而根据最大隶属原则确定耐久性状态等级;最后,以多座在役混凝土桥梁的实测数据进行算例验证。结果表明:利用该模型获得的耐久性评估结果与现场实测结果一致,相较于传统的评估模型,该模型不仅能更准确地评估混凝土桥梁的耐久性,而且,能通过置信度反映耐久性的劣化趋势,这可为混凝土桥梁的维修加固、养护提供参考依据。

PVDF球形多孔材料的抑爆性能研究

丁清泉, 袁必和, 陈先锋, 黄楚原, 贺云龙, 张玉铎

2023, 33(1): 177-182. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0437

摘要 ( 117 )

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为分析聚偏氟乙烯(PVDF)球形多孔材料对管道内甲烷-空气预混气体的抑爆性能,自主搭建气体爆炸测试平台,试验研究球形多孔材料填充密度及填充方式等因素对甲烷-空气预混气体爆炸的影响机制。结果表明:与空爆相比,填充多孔材料后,管道内爆炸超压及最大爆炸超压上升速率均明显降低;对甲烷-空气的抑制效果与材料的填充密度呈正相关,当填充密度为0.077 g/cm³时,球形多孔材料对爆炸超压的抑制率达到54.7%,最大爆炸超压上升速率降低了58.3%;改变材料的填充方式显著影响管道内的气体爆炸超压,采用分散填充的方式增强了多孔材料对最大爆炸超压的抑制作用,在填充密度(为0.038 5 g/cm³时)不变的情况下,对管道末端气体最大爆炸超压的抑制率达到66%。说明改变材料填充密度和填充方式均会影响多孔材料对甲烷-空气预混气体爆炸的抑制效果。

邮轮火灾动态蔓延情况下的最优疏散路径规划

张华军, 刘洋, 朱震宇, 陈泊宇, 闫密, 罗欣

2023, 33(1): 183-190. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0246

摘要 ( 172 )

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为解决邮轮火灾应急疏散过程中,由于邮轮内部结构复杂、通道狭窄、人流量大导致人员难以短时间安全疏散的问题,应用基于火灾蔓延预测数据的A^*算法求解邮轮火灾的人员疏散路径。首先,根据SAFEGUARD项目中的邮轮数据建立二维网络拓扑结构,定义网络中节点的CO体积分数、烟雾可见度和温度3类指标的阈值,并基于火灾发生的地点和程度,模拟火灾动态蔓延的情况,实时判定疏散网络中各个节点的危险状况;然后,结合火灾蔓延的实时数据改进A^*算法,并求解人员的最优疏散路径;最后,使用同一邮轮作为模拟人员疏散的场景,模拟邮轮火灾动态蔓延情况下的人员疏散过程,分析人员疏散路径的可行性。结果表明:改进后的A^*算法所求路径能成功绕开网络中受火灾影响较大的危险节点,同时疏散规模为700人的时间比使用基本A^*算法所求的疏散时间缩短50%。

多出口场景下考虑动态出口选择的人员疏散

霍非舟, 吴丽君, 曽益萍, 高帅云, 魏云飞

2023, 33(1): 191-197. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.2819

摘要 ( 142 )

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为使多出口场景下人员疏散情况与实际更吻合,基于元胞自动机(CA)建立考虑更换目标出口的动态出口选择模型。综合考虑行人到出口的距离和出口前的拥挤程度对其选择的影响;通过选择模糊度和出口保持率来模拟行人选择出口的犹豫和随机性;再根据疏散环境的变化计算各出口被选择概率,更新行人的目标出口。比较动态出口选择策略与静态出口选择策略的差异。结果表明:动态出口选择策略有低密度无效和高密度有效2个阶段,且在高密度下选择模糊度小更利于疏散。出口保持率的增加能否提高疏散效率与选择模糊度有关。出口区域半径的增加在一定程度上能降低疏散时间。与静态出口选择策略相比,该策略可以提高出口利用率,缓解各出口密度不平衡程度,提高疏散效率。

农村突发公共卫生事件应急医疗设施选址研究

安敏, 滕明月, 安慧, 杨雯晶

2023, 33(1): 198-205. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0137

摘要 ( 150 )

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为提高农村突发公共卫生事件应急医疗设施选址决策的科学性,基于新冠肺炎(COVID-19)疫情传播迅速,危害性强的突发公共卫生事件特征,依据应急医疗设施设计标准并兼顾农村医疗预算少、应急道路崎岖的特点,首先,选取设施备选地工程地质条件、单位成本、传染率、抵达时间、场所规模以及服务覆盖区域6项影响因素,将熵值法(EVM)和层次分析法(AHP)有效结合确定影响因素权重;其次,建立考虑患者到应急医疗设施的距离之和最小以及所选择应急医疗设施的综合评价值最优的多目标选址模型;然后,设计改进的粒子群优化(IPSO)算法求解模型,得到选址决策;最后,选取天门市部分村庄进行实证分析,以验证模型算法的有效性。结果表明:传染率和单位成本是建设应急医疗设施主要影响因素,IPSO算法选取3个应急医疗设施,能够满足8个村庄患者的治疗需求,并保证患者在4~7 min内就医,为高效开展疫情防控活动提供保障。

穿戴经验对飞机救生衣穿戴的影响分析

杨瑞梁, 李玲一, 张智俊, 朱尚毅

2023, 33(1): 206-213. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0758

摘要 ( 118 )

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为更好地分析穿戴经验对航空救生衣穿戴的影响,搭建航空座椅平台,选用32名学生分别进行5次救生衣穿戴试验,分析该穿戴试验的合格穿戴情况,将每人的穿戴过程分段计时,使用SPSS软件研究对5次穿戴试验的穿戴总时间、取包时间、拆包时间和纯穿戴时间进行配对样本T检验,分析其前后2次穿戴的时间差异。结果表明:随穿戴次数的增加,穿戴总时间及每一步骤的平均时间都会在一定程度上下降,其中第2次相对于第1次的下降最为明显,且穿戴总时间及每一步骤与第1次相比均存在显著性差异;第3次试验后,穿戴总时间及每一步骤虽有下降但程度较弱;在下一次修订《航空用气胀式救生衣》时,建议增加取包、拆包等要求,且取包与拆包时间不应该包括在穿救生衣时间内,建议其时间分别规定为4和9 s,使飞机救生衣穿戴要求更为完善、更合乎实际情况。

面向特情的航线飞行员视觉注意分配研究

汪磊, 王朔, 高杉, 李姝, 吴昌旭

2023, 33(1): 214-220. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.2167

摘要 ( 164 )

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为降低飞行中人因事件的发生比例,保障飞行安全,面向进近过程中飞机发动机火警处置任务,开展模拟飞行试验,探究飞行特情中飞行员视觉注意分配情况;记录被试在4个兴趣区域(AOI)的5项视觉注意分配指标,同时,记录试验中被试的决策行为和飞行绩效指标;结果显示,火警发生前后,飞行员被试在主飞行显示器(PFD,即AOI 2)上的5个视觉注意分配指标均显著高于其他AOI;在火警前阶段,被试在主火警灯(即AOI 1)的注视点数(FC)、注视时间(FT)、FC占比(PFC)、FT占比(PFT)和平均注视时间(AFD)值显著低于导航显示器(ND,即AOI 3)和发动机显示和机组警告系统(EICAS,即AOI 4),而在火警阶段,AOI 1的FC、FT、PFC和PFT显著高于AOI 4;机长组被试在PFD上的 FC、FT、PFC和 PFT显著低于副驾驶组;机长组更多选择落地后执行火警记忆项目。研究结果表明:飞行特情中,飞行员的视觉注意分配仍服从驾驶—导航—交流—系统管理任务优先规则;主火警灯故障会对飞行员的注意分配造成干扰;飞行经验可以改善飞行员的视觉注意分配。

夏季穿着医用防护服人员热应激模拟

郑国忠, 戴维

2023, 33(1): 221-226. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0427

摘要 ( 135 )

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为降低夏季医护人员长时间穿着医用防护服带来的健康风险,选取标准中国男性人体作为研究对象,利用预测热应变(PHS)模型、热应变决策辅助(HSDA)系统和Fiala体温调节模型 3种经典人体热应变模型,模拟人体穿着医用防护服时在夏季不同环境工况下的核心温度和出汗率,进而确定不同环境工况下的推荐补水量和安全工作时间。结果表明:环境参数对生理应激影响显著,不同环境下核心温度最大差值为11.17 ℃,出汗率最大差值为6 592 g/h;环境温度每增大1 ℃,相对湿度每升高1%,安全时间平均缩短5.9和0.89 min;环境温度36和40℃时,安全时间仅为88~124和75~100 min;3种模型在低温低湿时预测结果相对接近,在高温高湿时预测结果存在明显差距,核心温度预测差值最大为7.55 ℃,平均出汗率预测差值最大为5 654.35 g/h。

公路小半径曲线路段驾驶人焦虑水平模型

杨佩佩, 熊坚, 何扬帆

2023, 33(1): 227-232. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0508

摘要 ( 104 )

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为提高双车道公路小半径曲线路段(SCCR)的交通安全监测水平,利用量表测试与驾驶模拟试验,实现驾驶人弯道焦虑水平的量化评测,定量刻画驾驶人弯道焦虑水平与行车安全特征量之间的关系;通过统计分析焦虑驾驶行为,运用Spearman分析法,筛选影响焦虑水平的关键行车安全特征量;综合道路线形条件、驾驶人个体特征和驾驶操作行为特性等行车安全特征因子,采用径向基神经网络(RBFNN)建立多因素驾驶人焦虑水平预测模型。结果表明:弯道焦虑水平与驾龄、年龄呈显著负相关,与车速、侧向偏移量、转角变异系数以及曲线半径之间存在着较为显著的负相关性(显著性概率p值<0.01);通过验证,基于RBFNN的驾驶人焦虑水平预测模型判别精度可达73.7%;转角变异系数、年龄、驾龄是影响驾驶人焦虑水平的重要因素,其重要度依次为100%、93.3%、90.7%。研究结果可为双车道公路SCCR驾驶焦虑水平监测、交通安全维护等方面提供理论支撑。

油气安全钻井技术发展趋势研究——评《海相碳酸盐岩油气藏安全快速钻井技术》

黄婧婷

2023, 33(1): 233-233.

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相关文章 | 多维度评价

危机应急处理观念下大学生校园安全管理方法——评《校园安全与危机处理》

李宗茂

2023, 33(1): 234-234.

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相关文章 | 多维度评价

电网安全运行技术应用与发展思考——评《电网安全经济运行理论与技术》

苏剑烨, 赵林

2023, 33(1): 235-235.

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相关文章 | 多维度评价

新形势下高校病原微生物实验室安全管理探索——评《食品安全与病原微生物防控研究》

周慧杰

2023, 33(1): 236-236.

摘要 ( 62 )

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