中国安全科学学报

压电安全管理及其模型

王秉, 王渊洁, 张志宏

2023, 33(9): 1-9. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.0879

摘要 ( 305 )

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为创新安全管理范式,进一步丰富安全管理理论,基于压电理论与安全管理理论,开展压电安全管理研究。首先,分析压电理论对安全管理的启示,探讨压电安全管理的内涵,并提出压电安全管理概念模型;在此基础上,结合安全管理全生命周期理论,构建与解析压电安全管理模型;最后,阐述压电安全管理的特点。结果表明:压电安全管理是一种可根据系统在一定时空内安全状态的变化而采取针对性措施并满足系统安全需求的安全管理新范式,兼备常态安全管理和非常态安全管理2种安全管理模式,同时,涵盖安全风险防控、应急响应和调整优化3种安全管理行为。

融合N-K模型的复杂网络架桥机施工安全风险因素分析

王海英, 楚林, 许建

2023, 33(9): 10-17. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.1560

摘要 ( 230 )

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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。

阿舍勒铜业职业安全健康管理模式构建与应用

吴松, 孙鹏依, 柴文浩, 刘贤鹏, 佟瑞鹏

2023, 33(9): 18-24. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.0763

摘要 ( 115 )

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为提高矿山企业职业安全健康管理水平,在分析职业安全健康管理要素及理论的基础上,提出一种以安全文化、组织保障、行为管控、科技支撑为核心要素的安全健康管理模式,并阐明其运行机制。依据安全健康管理模式理论架构,结合阿舍勒铜业职业安全健康管理的具体实际,构建“双十三三”职业安全健康管理模式,并以该企业的应用实践为例,验证模式的有效性。结果表明:“双十三三”职业安全健康管理模式以“十字箴言”为基底、“十项准则”为支撑,以“三大体系”“三化建设”“三全管理”为核心内容,形成一套统一、标准的话语体系,具有高度的概括性、科学性、可行性、可推广性,能够为推动矿山企业职业安全健康管理发展献智献力。

基于改进Smote-GBDT算法的岩爆预测模型

宋英华, 江晨, 李墨潇, 齐石

2023, 33(9): 25-32. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.0850

摘要 ( 135 )

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为准确预测岩爆等级,确保施工人员和设备安全,首先,从岩爆机制、数据和算法角度,分析埋深(D)、单轴抗压强度(UCS)、单轴抗拉强度(UTS)、岩石脆性指数(B₁、B₂)、围岩最大切向应力(MTS)、应力集中系数(SCF)和弹性变形能指数(W_et) 8个指标,建立岩爆预测指标体系;其次,针对岩爆样本存在的数据不均衡问题,引进托梅克联系(Tomek Link)对欠采样方法,改进合成少数类过采样(Smote)算法,对岩爆训练样本进行混合过采样;最后,构建SmoteTomek-梯度提升树(GBDT)岩爆预测模型,以38组数据验证模型的有效性,并与其他模型进行对比。结果表明:SmoteTomek-GBDT的准确率为92.1%,较未采样提升5.3%,Smote采样提升10.5%,优于随机过采样模型,并且避免跨等级的岩爆误判。

改进系统布置设计的山岭隧道施工场地安全布局

王景春, 李永昊, 刘凯林, 赵飞

2023, 33(9): 33-40. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.1313

摘要 ( 115 )

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为提高山岭隧道施工场地安全布局水平,以牛栾村隧道施工场地为例,提出一种改进的系统布置设计(SLP)法,布设混凝土拌合站、机械库房、水泥库等13个单元场地,将该方法与贝叶斯网络模型结合,通过对比建筑施工场地布置影响因素,确定山岭隧道施工场地布置的重要因素权重和布设单位间的综合相互关系,形成2种场地布置优化方案,并通过建立数学模型,以安全水平强度、材料流动强度和运输时间为目标函数,结合因素加权法对比优化方案与原方案,确定相对最优场地布置方案。结果表明:改进SLP法得出的最优场地布局方案相比于原方案,改动区域较小,且在安全水平强度、材料流动强度和运输时间上提高12.30%。该方法有助于提高山岭隧道施工效率,增强施工场地安全水平。

基于WOA-SVM的引水隧洞岩爆烈度评估模型

靳春玲, 姬照泰, 贡力, 安祥, 周一

2023, 33(9): 41-48. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.1143

摘要 ( 86 )

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为减少引水隧洞施工过程中岩爆事故的发生,在施工前做好岩爆烈度评估,选取4项评价指标作为岩爆的评价指标,分别为:岩石单轴饱和抗压强度R_c、岩石单轴抗拉强度R_t、围岩最大切向应力σ_θ和岩石弹性能量指数W_et;基于前人研究成果,选取120组岩爆实例作为机器学习样本数据,构建基于鲸鱼优化算法(WOA)优化支持向量机(SVM)的评估模型;并以滇中引水工程香炉山深埋长引水隧洞为例进行岩爆烈度评估的验证。结果表明:机器学习可以较好避开人为因素,完全由数据驱动,WOA-SVM评估精度达到97.22%;经过对比,所构建的模型比PSO-SVM、GA-SVM和WOA-BP神经网络模型在评估精度、泛化程度上均更优;同时,WOA-SVM模型在处理岩爆问题上可以更好地捕捉岩爆等级与指标之间的联系。

基于EWM和SVR的滚动轴承剩余使用寿命预测方法

古莹奎, 汪源金, 石昌武

2023, 33(9): 49-55. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.2009

摘要 ( 86 )

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为解决滚动轴承有限全寿命监测数据情况下退化特征分布失真导致轴承剩余使用寿命(RUL)预测精度不高的问题,提出一种基于熵权法(EWM)和支持向量回归(SVR)的轴承RUL预测方法。首先,提取振动信号的时域和频域特征,并对特征进行对数变换;然后,通过EWM确定指标权重实现特征选择;最后,采用麻雀搜索算法(SSA)优化SVR模型,以主成分分析(PCA)降维后的低维特征作为优化后的SVR模型的输入,RUL占比作为输出,从而实现轴承剩余寿命的预测。结果表明:在有限监测数据情况下,与其他方法相比,所提方法不但预测性能更加稳定,而且预测的绝对误差平均降低19.51%,均方误差(MSE)平均降低17.73%。

智能通风矿井风速传感器数据清洗模型

赵丹, 沈志远, 宋子豪, 解丽娜, 刘柏辰

2023, 33(9): 56-62. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.1032

摘要 ( 97 )

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针对当前智能通风矿井风速传感器监测数据清洗破坏信息完整性等问题,提出一种基于堆叠降噪自编码器(SDAE)的矿井风速传感器监测数据清洗模型。首先应用通风系统正常运行状态下的风速数据样本进行SDAE训练,并基于核密度估计(KDE)方法获取训练样本的重构误差上限及容限时间;然后分析测试样本中重构误差、误差持续时间与训练样本的重构误差上限、容限时间之间的关系,辨别“脏”数据类型;最后利用东山煤矿风速传感器监测数据进行有故障样本和无故障样本的数据清洗试验。结果表明:所提模型能自动辨别噪声点和缺失值,并通过数据重构修复“脏”数据,在过滤干扰数据的同时可有效保留通风故障状态信息,相比于降噪自编码器(DAE)、长短时记忆(LSTM)神经网络和卡尔曼滤波(KF)等其他数据清洗模型,该模型的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)平均降低了75.42%和74.98%。

优化Swin Transformer的塔式起重机销轴安全状态识别算法

周庆辉, 刘浩世

2023, 33(9): 63-68. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.0173

摘要 ( 113 )

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为减小塔式起重机运行安全隐患,提高机器视觉检验销轴连接状态的准确率,提出一种优化 Swim Transformer的塔式起重机销轴安全状态识别算法;首先通过采集工地现场塔式起重机销轴安全状态图像,创建数据集;其次对数据集中销轴安全状态分类,并进行独热编码;然后基于Swin Transformer算法,建立销轴安全状态的识别模型,构造和优化损失函数;再运用AdamW优化器更新梯度,经过1 000次训练迭代后得到最终模型;最后在所创建的销轴图像数据集上,进行试验验证。结果表明:所提优化算法提高了塔式起重机销轴安全状态识别能力:准确率为99.4%、平均精度为99.4%,平均召回率为99.4%,平均特异度为99.6%,呈现出良好的分类和泛化能力;同时明显优于ShuffleNet、DenseNet和EfficientNet等3种典型算法;与原Swin Transformer算法相比,准确率也提高了3.6%。

基于计算机视觉的高处临边作业安全巡检

李华, 吴立舟, 薛曦澄, 钟兴润

2023, 33(9): 69-75. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.0202

摘要 ( 160 )

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为解决建筑施工现场高处作业中安全管理人员巡检工作时存在的危险性高、效率低、识别场景复杂等问题,利用卷积神经网络(CNN)技术,提出一种高处临边安全防护装备的巡检方法,该方法结合计算机视觉,检测高处临边人员安全帽、安全带等安全防护装备的佩戴情况以及防护网是否破损;同时在YOLOv5算法基础上修改注意力模型,并开发轻量化检测软件。结果表明:轻量化后,模型尺寸降低到1.9 MB,相较于修改前减小86.8%。在图形处理器(GPU)运行环境下单帧图片检测时间优化到40 ~50 ms,相较于修改前减少65%~80%,大幅提高检测速度。

射孔爆轰瞬态能量转化及影响因素研究

丁亮亮, 雷七松, 陈文康, 薛永志, 张强

2023, 33(9): 76-85. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.0223

摘要 ( 89 )

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为有效控制射孔测试联作工况下管柱及封隔器失效等安全事故风险,基于流固耦合理论建立射孔弹的射流侵彻模型,综合考虑石油射孔弹壳体、炸药、药型罩、射孔枪和套管等结构,研究射流动能与壳体融化能量转化特征,得到不同因素影响下射孔弹剩余能量转化关系。结果表明:药型罩锥角、壳体厚度、炸药质量和类型等因素对射孔弹剩余能量有显著影响。药型罩锥角在40~70°之间越大,剩余能量占比越小;射孔弹壳体厚度在1~4 mm之间越厚,剩余能量占比越小;炸药质量在30~45 g之间越大,剩余能量占比越大;炸药质量相同时,三硝基甲苯(TNT)、六硝基芪(HNS)、黑索金(RDX)、奥克托今(HMX)等4种炸药中的HMX炸药剩余能量占比最小。

基于PID的陆区航路纵向碰撞风险控制

卢飞, 陈昊南

2023, 33(9): 86-93. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.1126

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为提高陆区航路运行的安全性,减少间隔冲突隐患,仿真研究陆区航路纵向碰撞风险,首先,基于位置误差理论建立陆区航路的纵向碰撞风险数学模型,综合考虑飞行员干预时间,使用安全目标水平反推,确定航空器运行安全区域的前后边界;然后,使用Matlab软件的System Identification工具箱拟合辨识快速存取记录器(QAR)数据,得到反映发动机推力手柄角度和速度变化对应关系的传递函数,依此设计比例、积分与微分(PID)控制系统,将航空器纵向间隔控制在安全区域内;最后,使用Simulink搭建控制系统进行仿真,以验证控制系统功能。结果表明:在给定航路流量(50架/ h)条件下,该控制系统能够实时计算2机纵向安全间隔范围(3 326~16 674 m),并在产生间隔冲突时于70 s内将前后机间隔调整至标称值。PID控制系统能够将碰撞风险始终维持在安全目标水平之上,提高航空器运行的安全性。

基于IPSO-LSTM的新能源汽车锂电池健康状态监测

刘丹, 王瑞虎, 吕伟, 秦岭, 林水春

2023, 33(9): 94-102. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.1250

摘要 ( 101 )

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为监测新能源汽车锂电池的健康状态(SOH),防范电池故障引发安全事故风险,提出改进粒子群算法(IPSO)和长短期记忆(LSTM)神经网络相结合的模型,监测锂电池的SOH。首先,采用Spearman相关性分析法,提取锂电池SOH监测的健康因子;其次,采用线性惯性权重和非对称学习因子改进传统粒子群算法(PSO),利用IPSO算法对LSTM模型的隐含层神经元个数、神经元失活率、批处理值进行关键参数寻优,进一步优化LSTM模型,建立IPSO-LSTM锂电池SOH监测模型;最后,以新能源汽车主流采用的18650锂电池数据集验证IPSO-LSTM模型,并对比分析BP、LSTM和PSO-LSTM这3种模型。结果表明:IPSO-LSTM模型的平均绝对误差(MAE)在0.02以内、均方根误差(RMSE)在0.03以内,监测误差在15%以内,相较于BP、LSTM、PSO-LSTM模型,IPSO-LSTM模型的误差指标值均最小,模型具有更高的精度和稳定性。

多种儿童坐姿下预充气式安全气囊优化设计

洪亮, 刘鹏, 刘刚, 葛如海

2023, 33(9): 103-112. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.1937

摘要 ( 87 )

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为提升校车正面碰撞中预充气式安全气囊对6岁儿童乘员的保护功效,开展参数分析及优化设计研究,基于台车试验,构建、验证校车仿真模型;搭建校车-预充气式安全气囊耦合模型,面向正常坐姿(NP)、前倾坐姿(OOP₁)与右倾坐姿(OOP₂),探究气囊设计参数对儿童头部伤害指标(HIC)、胸部3 ms合成加速度a_3ms的影响特征。结果表明:当上部拉带长度增加时,气囊上部包形体积增大,HIC明显下降。中部拉带长度决定中下部包形的外部轮廓,安装点高度影响儿童与气囊的接触位置及时刻。NP与OOP₂下,当中部拉带由0.29 m减少至0.26 m时,a_3ms逐渐降低;当安装点高度上升时,HIC随之升高。减小、增大泄气阀的开启压力与开度,有利于头胸部保护。基于改进型第二代非支配排序遗传算法,以加权伤害指标为优化目标,权衡确定主要设计参数的最优配置。具备最优配置的预充气式安全气囊能够高效保护6岁儿童乘员。

基于深度学习的燃气发电机组剩余寿命预测

林青, 姚俊名, 梁伟, 杨放, 廖春燕, 王有春

2023, 33(9): 113-121. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.0231

摘要 ( 87 )

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为了保障油气站场关键设备随运行年限增加的安全稳定运行,减少安全生产事故,同时,提高检维修效率降低运行成本,基于深度学习模型与遗传优化算法,针对油气站场的燃气发电机组提出一种新的剩余寿命预测模型。首先,对油气站场采集的燃气发电机组运行工况数据进行预处理,利用主成分分析(PCA)算法分析主成分多维传感器特征,提取出信号主成分作为特征输入;利用一维转置卷积(TransConv1D)与长短期记忆(LSTM)网络构建深度学习剩余寿命预测模型进行训练;针对模型训练过程中特征堆叠冗余的问题,利用量子遗传算法(QGA)优化模型的2个超参数;通过实例验证并与传统方法进行对比分析。结果表明:相比于传统模型,提出的剩余寿命预测模型预测结果的平均绝对误差(MAE)与均方根误差(RMSE)分别降低2.46%与7.85%。所提模型预测误差更小,能够更加准确地预测燃气发电机组的剩余寿命。

露天矿端帮开采支撑煤柱失稳判据研究

李广贺, 呼子桓, 王东, 王来贵, 周志伟, 丁春健

2023, 33(9): 122-128. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.0454

摘要 ( 77 )

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为探究露天矿端帮开采支撑煤柱失稳判据与支撑煤柱合理留设,实现露天矿端帮边坡与支撑煤柱最优形态参数设计,应用Winkler弹性地基理论,构建露天矿端帮开采下顶板-支撑煤柱力学承载模型,推导出顶板竖向位移及支撑煤柱竖向应力理论公式,并采用数值模拟方法验证理论计算结果,根据支撑煤柱安全系数要求,结合Wilson煤柱极限强度理论,建立露天矿端帮开采支撑煤柱失稳判据,从理论上揭示出露天矿端帮边坡与支撑煤柱形态参数对支撑煤柱安全系数的影响特征。研究结果表明:支撑煤柱安全系数与采深、边坡角及边坡高度呈负相关指数函数;与留设支撑煤柱总宽度呈正相关线性函数,顶板竖向位移及支撑煤柱竖向应力的理论计算曲线呈马鞍形分布,理论计算与数值模拟结果基本一致,证明理论计算具备一定的合理性与准确性。

建筑火灾升温条件下电缆耐火性能测试方法

胡林明, 何彦, 高峰立, 冯军, 张翔, 王金元

2023, 33(9): 129-135. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.2227

摘要 ( 95 )

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为测试电缆在火灾充分发展阶段的耐火性能,首先从受火条件、判定方法、耐火时间和样品安装等方面,提出建筑火灾升温条件下电缆耐火性能测试方法(简称新测试方法,包括新方法A和新方法B);然后搭建建筑火灾升温条件下电缆耐火性能测试平台,采用传统电缆耐火性能测试方法和2种新测试方法分别测试21根电缆的耐火性能,并加以对比。结果表明:与传统电缆耐火性能测试方法相比,新测试方法能有效区分电缆耐火时间长短,而且可同时测试1~12根电缆的耐火性能,提高了测试效率。9根电缆2次耐火试验的耐火时间基本接近,新测试方法测试电缆耐火性能的重现性好。

基于SSA-RF的采空区煤自燃温度回归分析模型

汪伟, 崔欣超, 祁云, 梁然, 贾宝山, 薛凯隆

2023, 33(9): 136-141. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.0846

摘要 ( 82 )

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为了快速精准地对采空区遗煤自燃温度进行回归分析,避免自燃火灾发生,提出麻雀搜索算法(SSA)与随机森林(RF)算法相结合的SSA-RF采空区煤自燃温度回归分析模型。首先,基于东滩矿煤自燃特性试验获得的数据,对比分析SSA-RF模型与RF、反向传播神经网络(BPNN)、粒子群算法(PSO)-BPNN、SSA-BPNN模型的回归结果;然后以正佳煤业1204采煤工作面的试验数据为例,验证SSA-RF模型的可靠性;最后将该模型应用于东古城煤矿。结果表明:SSA-RF、RF、BPNN、PSO-BPNN以及SSA-BPNN模型测试样本的平均绝对误差(MAE)分别为11.203 1、14.342 0、 19.599 1、15.530 6、14.352 8;平均绝对百分比误差(MAPE)分别为14.89 %、16.91%、18.55%、18.43%、18.11%;均方根误差(RMSE)分别为13.761 0、16.525 0、20.786 6、18.022 7、17.735 5;决定系数(R²)分别为0.927 4、0.882 7、0.815 3、0.843 6、0.868 8;其中SSA-RF模型各指标均为最优,说明其具有普适性和稳定性,更适合煤自燃温度回归分析。

基于静电传感信号的小孔泄漏探测方法与试验

殷逸冰, 张永亮, 刘尊民, 张强

2023, 33(9): 142-149. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.1787

摘要 ( 67 )

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根据高压气体从小孔喷出时在喷出区域附近积聚大量电荷的现象,提出基于静电传感信号的小孔泄漏探测原理和信号处理方法,并开展探索性静电感知试验。首先,分析气体从小孔泄漏喷出导致附近区域异常带电的机制,并引入基于静电传感的泄漏探测理论方法;然后,针对静电信号内含信息提取问题,提出一种基于稀疏分解的信号降噪与特征提取方法,进一步在压力管道气体泄漏试验平台开展气体泄漏喷出静电感知试验;最后,对小孔泄漏静电探测应用场景展开讨论。结果表明:泄漏发生时喷射气体的静电信号特征十分活跃,且信号平均峰值与喷射压力呈二次正相关,静电传感技术有望为泄漏监测提供一种新的手段。

基于EWM-AHP-云模型的站场法兰系统密封失效风险评估

李凤, 张来斌, 董绍华, 陈林, 张行

2023, 33(9): 150-156. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.2040

摘要 ( 83 )

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为提升站场法兰连接系统安全评估的准确性,提出一种基于熵权法(EWM)-层次分析法(AHP)-云模型的站场法兰系统密封失效风险评估方法。首先采用EWM和AHP组合权重降低单一AHP法计算权重的主观性,并采用云模型解决站场法兰连接系统密封失效风险因素的模糊性、随机性以及难以量化的问题;其次以我国华北地区某输气站场为例,验证该方法的科学性和有效性,并依据站场法兰历史失效数据建立法兰系统密封失效风险评估指标体系,采用EWM-AHP法确定各指标的组合权重;然后根据等级量化标准建立标准云,使用Matlab软件计算各风险指标的云数字特征值,并绘制云图;最后基于EW-型指数贴近度计算确定各风险指标的风险等级。结果表明:所评估法兰系统密封失效的综合风险等级为较高风险,评估结果与实际情况基本吻合。EWM-AHP-云模型能较好地实现法兰系统密封失效风险评估,该方法具有一定的科学性和有效性。

基于GPS数据的危险品运输车辆行程链聚类研究

陈冉冉, 徐佳力, 李健

2023, 33(9): 157-163. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.1676

摘要 ( 88 )

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为帮助政府相关部门精细化监管危险化学品运输,提出一种基于全球定位系统(GPS)数据的危险品运输车辆行程链聚类分析框架。设置时空阈值,从GPS数据中提取车辆基站和中途有效停车点,生成危险品运输车辆行程链;在计算行程链数、平均停车点数、平均行程链停车时长和平均行程链距离等已有指标的基础上,使用平均行程风险和平均停车点风险衡量危险品运输车辆行程风险;以行程链特征为聚类指标,轮廓系数与误差平方和为评估指标,比选K-Means、K-Means++、PAM、FCM这4种算法的行程链聚类效果;通过实际案例分析验证框架的可行性。结果表明:K-Means++ 算法效果最佳,危险品运输车辆被分为化工园区接驳(44.19%)、城际运输(31.42%)、城市配送(13.23%)、场站接驳(9.76%)和非工作状态(1.40%)5类。

海底金属矿围岩裂隙倾角、开度对渗流特性的影响

付翠翠, 张永亮, 曲敏, 殷诗理, 刘云飞, 王明斌

2023, 33(9): 164-172. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.1311

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为探究海底金属矿高承压围岩裂隙倾角、开度对渗流特性的影响,揭示海底金属矿高承压围岩裂隙倾角及开度对渗流速度、出口流量的影响特征,以海底金属矿三山岛新立矿区为工程背景,基于裂隙状态与渗流速度耦合理论建立围岩多裂隙渗流模型,应用COMSOL Multiphysics数值模拟软件,通过改变裂隙倾角和开度得到地下水在深井围岩裂隙中渗流速度、出口流量的变化情况。结果表明:裂隙倾角会对地下水渗流速度产生重要影响,多裂隙相交使地下水渗流速度发生突变,在模拟倾角范围内,裂隙倾斜角度越大,地下水出口渗流速度越小,出口流量越小,裂隙相交处渗流速度突变越明显。当裂隙开度处于0.5~2 mm时,裂隙相交处渗流速度发生明显突变,裂隙开度大小对渗流量影响显著。

基于机器学习的高速公路大型货车追尾风险预测

温惠英, 黄坤火, 赵胜

2023, 33(9): 173-180. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.2142

摘要 ( 114 )

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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。

基于相异路径的危险品运输车辆调度

柴获, 何瑞春, 贾晓燕, 代存杰

2023, 33(9): 181-188. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.1503

摘要 ( 73 )

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为有效降低多车同时运输危险品时的潜在风险,针对危险品运输网络中2点间相异路径上多车运输问题,提出车辆安全出发时间间隔计算方法,通过路径选择和车辆调配,建立相异路径上多车同时运输车辆调度数学模型,并设计基于非支配排序遗传算法(NSGA-II)的多目标优化算法求解。以8个节点13条边的危险品运输网络中运输10车危险品为例,根据所提方法获得单次运输风险约束条件的运输方案13种,运输总风险约束条件下运输方案15种,对比不同风险约束下的运输风险、运输距离和运输时间。结果表明:相比于运输总风险约束,单次运输风险约束更严格,适合道路管理者筛选安全的运输路径,而运输总风险约束适合承运企业在车辆调度时作出决策。

风险社会下的社区韧性建设金字塔模型

许文文, 刘一靓

2023, 33(9): 189-195. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.0362

摘要 ( 91 )

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为有效提升我国基层社区对风险的动态适应能力,引入社区韧性概念,研究社区韧性的建构模型与实践路径。首先,通过政策文本分析及田野调查,探讨我国社区韧性建设的三向度困境;然后,构建社区韧性建设的金字塔模型;最后,提出提升社区韧性的实践路径。研究结果表明:我国社区韧性建设存在政策引导力不足、建设目标模糊、建设意识缺乏的三向度困境;我国社区韧性建设可以围绕空间韧性、设施韧性、技术韧性、制度韧性、组织韧性和文化韧性6个维度开展实践。社区韧性提升的实践路径包括完善政策体系,加强资源投入;制定清晰目标,增强建设意识;设计评估体系,以评促建。

存在逆行人员的疏散模型构建及稳定性分析

邓青, 周郑, 邓立, 蒋慧灵, 周亮, 周正青

2023, 33(9): 196-203. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.2178

摘要 ( 92 )

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为探究疏散过程中人员行为冲突的演化过程,提高疏散效率,运用演化博弈理论,分析 2种典型存在逆行人员场景下的人员疏散行为演化过程,讨论人员密度、事件紧急程度以及个体心理收益对人员合作或竞争策略选择的影响;借助Matlab仿真工具,展示博弈参与者的动态演化过程及参数调整对于双方策略选择的影响。结果表明:在一定约束条件下,存在5个均衡点,分别为(1,0)、(0,1)、(1,1)、(0,0)和一个鞍点。针对不同类型的逆行人员,获得的收益比例不同,但参数对其行为演化的影响趋势是一致的。当正常疏散人员的心理收益、事故的危险程度、逆行人员的额外时间损失增大时,正常疏散人员倾向礼让的策略;当正常疏散人员争抢的成本和逆行人员争抢成功的收益减小时,逆行人员倾向于礼让的策略。

基于Copula-BN的海上船舶碰撞风险评估方法

李新宏, 付雅倩, 刘亚洲, 韩子月, 张认认

2023, 33(9): 204-213. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.1469

摘要 ( 94 )

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为有效预防海上船舶碰撞事故,提出一种基于Copula-贝叶斯网络(BN)的海上船舶碰撞动态风险评估方法,采用高斯Copula识别风险节点的边缘分布,从而更准确地描述风险因素与碰撞事件之间的复杂相互关系。首先,收集船舶碰撞事故数据,从人-船-环系统的角度,识别并分析导致船舶碰撞的风险因素;然后,利用Copula函数确定各节点的最优边际分布函数;最后,采用数据结构分析确定BN结构,构建Copula-BN模型,并基于Copula-BN模型进行相关性、前向预测和后向故障诊断分析,依据风险因素与碰撞事件之间的相依性,推出导致船舶碰撞事故发生的关键致因,并通过更新节点的状态数据,分析船舶碰撞动态风险。结果表明:该方法能够识别出导致船舶碰撞事故的关键风险因素,实现海上船舶碰撞动态风险评估。

公路路侧事故风险评估与路侧安全设计研究综述

程瑞, 盘烨, 代军吉, 王涛, 解忠操

2023, 33(9): 214-226. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.1864

摘要 ( 91 )

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为全面了解路侧安全相关领域研究进展,针对性地制定防控方案,从文献占比、文献所属地、文献来源3方面分析路侧安全当前发展趋势;从路侧事故风险评估和路侧安全设计方面综述路侧安全研究现状、存在的问题及未来发展方向;从研究方法入手,评述用于路侧事故风险评估的不同预测手段和分析模型。研究结果表明:导致路侧事故高风险的前10种显著性致因因素从高到低依次为:驾驶人年龄≤25岁或≥65岁、饮酒、小半径弯道、超速、未使用安全带、大型车、较大交通量、紧邻道路边缘的物体、无照明/夜间、窄路肩。在路侧事故风险评价方面,未来研究应进行动静态多源数据融合,通过探究事故致因因素交互机制,提出路侧事故风险态势研判方法;在路侧安全设计方面,应从精准量化净区宽度、制定净区设置条件、合理匹配护栏等级和降低交通设施解体消能设计成本等方面入手,形成一套合理有效的路侧安全防护方法。另外,在当前智能网联发展背景下,通过构建人、车、路协同综合感知体系和路网运行监测与预警系统,提高车辆行车稳定性同样是未来的研究方向。

燃气管网外腐蚀事故DBN模型

李聪, 徐子烜, 庄育锋, 杨锐, 徐亚博, 陈辰

2023, 33(9): 227-236. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.09.2314

摘要 ( 95 )

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为明确燃气管网服役中后期外腐蚀事故致灾机制规律及维护措施的有效性,有针对性地预防燃气管网外腐蚀泄漏事故,利用复杂网络(CN)理论与动态贝叶斯网络(DBN)相结合的方法,提取外腐蚀事故要素及事故链,整理并构建外腐蚀事故凝聚网络;通过度值分析筛选事故关键要素,在此基础上,将参数学习及Leaky Noisy-or gate修正模型联合,构建燃气管网外腐蚀事故DBN;根据不同失效场景,得到各动态要素及维护措施对管网失效的影响特征。结果表明:不同事故要素对管网失效的影响呈现差异性和阶段性,其中,老化、事故积累、化学腐蚀在管道服役中后期对管网腐蚀穿孔和管道破裂有显著影响,压力循环则主导服役中期的管道破裂事故。通过CN拓扑分析,可实现从整体角度出发对事故要素重要度的辨识;通过DBN的构建分析,能获得事故要素对事故后果的动态影响。

人工智能算法安全及应用——评《人工智能算法安全与安全应用》

武瑞婵

2023, 33(9): 237-237.

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电子政务网络安全风险及预防对策——评《电子政务信息资源共享与安全保障机制》

闾燕

2023, 33(9): 238-238.

摘要 ( 28 )

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相关文章 | 多维度评价

基于网络社会支持推动心理健康教育——评《网络时代大学生心理健康理论与方法》

程思尧

2023, 33(9): 239-240.

摘要 ( 29 )

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李志龙, 齐丽君, 魏秀红

2023, 33(9): 241-242.

摘要 ( 36 )

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相关文章 | 多维度评价

土木工程施工安全问题与对策研究——评《建筑施工安全技术与管理研究》

牛田新

2023, 33(9): 243-244.

摘要 ( 44 )

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