中国安全科学学报

危化品安全监管人员知识体系和能力结构调查

郗朋, 王家盛, 丛广佩, 孟庭宇, 孙春峰, 范小萍

2024, 34(11): 1-8. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0275

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为优化危化品安全监管专业人才培养目标、课程结构和教学大纲,分析危化品安全监管人员知识体系和专业能力的现状。采用问卷调查和访谈等方法,调查研究危化品安全监管岗位招聘需求、入职培训要求、任职需求及校政合作模式等。结果表明:当前,危化品安全监管专业人才培养数量不足,专业知识体系不完善,专业能力结构不匹配。危化品安全监管人才需着重掌握法律法规、安全管理技能(完整性、过程安全管理等)、化工工艺、化学反应等专业知识,并强化在风险评估(装备、工艺、仪表系统等)、化学反应分析、化工工艺模拟分析等方面的专业能力。

摇摆、时间压力对DCS操作员监视绩效和工作负荷的影响

胡鸿, 武江, 张勉, 沈超, 易灿南, 赵彩俊

2024, 34(11): 9-16. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0362

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为了解摇摆、时间压力对数字化控制系统(DCS)操作员监视作业的影响,降低人因失误,设计监视试验获得摇摆(静止、低和高)和时间压力(无时间压力和有时间压力)条件下操作员监视绩效和工作负荷;运用统计学方法分析摇摆和时间压力对监视绩效和工作负荷的影响。结果表明:摇摆对监视绩效(监视时间和正确率)和工作负荷影响均不显著,但随着摇摆级别的增加,监视时间和工作负荷呈现上升趋势;时间压力显著影响监视时间和工作负荷,但对正确率影响不显著;监视任务中,状态确认任务用时显著多于数据比较任务,但正确率差异不显著。摇摆条件下DCS操作员监视绩效和工作负荷与静止条件基本一致;有时间压力条件下,DCS操作员监视工作负荷较大,但监视时间较短。

基于行动者网络理论的工业园区安全生产联盟动力机制

刘素霞, 李彩虹

2024, 34(11): 17-25. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0454

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为驱动企业密集型区域(如工业园区)多主体的安全生产治理,探讨形成多主体安全生产治理模式的动力机制。首先,通过数据挖掘文本资料梳理工业园区安全生产联盟参与主体;然后,以苏州工业园区安全生产联盟为例,深度调研工业园区安全生产联盟的发展过程及治理模式。基于行动者网络理论(ANT)构建联盟网络,分析转译过程,进而探究工业园区安全生产联盟动力机制。研究结果表明:构建安全生产资源共享平台,建立类似区域安全生产联盟的多主体治理机制来平衡资源交换效益,有助于促进多方主体协作进行安全生产治理;在此过程中,核心行动者积极动员,内外联合发力有助于实现联盟高效运转。

电力生产人身伤亡事故风险因素耦合研究

庞敏, 李琼, 张益畅

2024, 34(11): 26-34. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0321

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为定量分析我国电力生产人身伤亡事故风险因素间的耦合关系,并识别关键风险因素,首先,依据4M事故致因理论将风险因素划分为人、机、环、管4类一级风险因素,采用扎根理论辨识出32个二级风险因素,将风险因素耦合方式划分为多因素、双因素和单因素耦合3个类别;其次,基于2016—2022年我国发生的196起电力生产人身伤亡事故调查报告,使用N-K模型测度风险因素耦合水平;然后,采用决策试验和评价实验法(DEMATEL)辨识关键风险因素;最后,提出风险防控对策建议。结果表明:事故发生频率与风险因素耦合水平密切相关,而因素耦合水平与参与耦合因素数量成正比,4类风险因素的风险耦合值为0.162 8,耦合水平最高;人员风险因素参与耦合的风险值较大,管理风险因素和环境风险因素参与耦合的风险值次之,三因素风险耦合中人-机-环的风险耦合值最大,数值为0.104 7,双因素风险耦合中人-环的风险耦合值最大,数值为0.05,均含有人员风险因素;安全生产投入和主体责任未落实、违规违章作业、违规违章指挥决策等人员风险因素和管理风险因素是电力生产人身伤亡事故风险因素耦合作用中的关键因素,应予以重点防控。

组织伦理氛围对煤矿工人安全绩效的影响研究

王世明, 李怡霏, 郭灏男, 罗金宝

2024, 34(11): 35-42. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.1881

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为探析组织伦理氛围(关怀型、规则型和自利型)对煤矿工人安全绩效的影响,构建包含积极情绪和角色宽度自我效能的链式中介模型,运用问卷调查法获取辽宁省、河南省和山东省3家大型煤矿企业的432名一线男性煤矿工人的调查数据,将积极情绪、角色宽度自我效能共同作为中介变量,以安全绩效为因变量,构建结构方程模型;采用Bootstrap方法检验中介效应,利用路径分析和中介效应检验方法对调查数据进行实证分析。研究结果表明:中介作用影响安全绩效,关怀型氛围通过增强积极情绪和角色宽度自我效能间接提升安全绩效,规则型氛围主要通过角色宽度自我效能影响安全绩效,自利型氛围则产生负向效应;通过培养关怀型和规则型伦理氛围,并提升员工的积极情绪和角色宽度自我效能,能够显著提高煤矿工人的安全绩效。

近20年重特大化工生产事故统计分析

李敏, 朱柏坚, 谌庭苇, 贺珊, 施式亮, 鲁义

2024, 34(11): 43-50. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0437

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为降低事故数、事故伤亡人数和增强控制事故危害等级能力,用统计分析法,从时间、地区、生产阶段、事故类型、事故原因等要素,综合分析2000—2023年发生的41起化工重特大安全生产事故。结果表明:事故数量在2007—2019年呈现波动上升趋势,每年7、8月是事故高发期;华东地区的重特大化工事故数占全国的52.2%,其中,山东省共12起事故,占总数的57.1%。企业正式生产阶段所发生的事故比例最高,占总数的53.6%,主要事故类型为容器爆炸事故。事故存在多米诺效应,特大多米诺事故和重大多米诺事故分别占全事故的14.63%和39.02%,重特大事故中存在多米诺效应的事故均多于不存在多米诺效应的事故,共占比53.65%,其中,特大多米诺的事故伤亡量占全事故伤亡量的40.1%。事故统计中最多的原因是违规生产,占总数的49.3%,所造成的事故存在多米诺效应的事故有66.6%。针对上事故分析反应问题,从企业、设备和员工3个角度提出以健全管理体系为主的建议措施。

基于行为追溯安全培训法的安全培训课程体系建设

孙宁昊, 刘贤鹏, 卢石磊, 佟瑞鹏

2024, 34(11): 51-57. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0653

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为完善企事业单位安全培训理论指导,并促进培训工作的有效推进,综合运用行为追溯安全培训法(ACT)、安全Ⅰ和安全Ⅱ等相关理论,基于“道法术器势志”的框架,设计企业安全培训课程体系框架,明确培训要点以及各类从业人员所需掌握的安全知识水平,并开展应用研究。结果表明:培训框架涵盖安全管理目标、安全思想原则、安全法律法规、安全管理要求、安全管理工具和安全生产形势6个维度;根据此框架开发的77套视频课程在实际应用中取得积极反馈,能够为企业设计培训内容、制定培训计划和组织安全培训提供有效指导和借鉴。

基于系统动力学的疏散人员竞争行为仿真分析

刘娟, 叶然, 王静虹

2024, 34(11): 58-65. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0182

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为量化在紧急疏散情境下人群心理变化以及竞争因素对疏散人群行为的影响,构建一个能够将人员疏散状态与竞争影响因素紧密结合的动态模型,该模型依据个体的行为特征,将人群划分为独立疏散人员、合作疏散人员和竞争疏散人员3类;深入分析疏散过程中影响个体决策的人员自身特性、社会引导机制以及环境作用因素这3大因素,并设定具体的参数值,采用系统动力学(SD)模型研究行人应急疏散行为特性。结果表明:随着环境能见度的降低和恐慌情绪的扩散,竞争疏散人群的比例显著上升;相反,当环境中存在积极的引导行为和帮助他人的行为时,这些正面因素能够有效减轻人群的紧张情绪,减少竞争行为。特别值得注意的是,当多因素耦合作用时,竞争强度越大,帮助行为的正面效应就越为显著。这说明在高度紧张的疏散环境中,积极的社会引导和互助行为对缓解竞争压力、提高疏散效率具有不可忽视的作用。

钻爆法施工深埋隧道喷雾降尘数值模拟研究

周玉竹, 魏丁一, 曹伟杰, 卢增雄, 林明磊, 杜小坤

2024, 34(11): 66-72. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.1591

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我国隧道建设工程发展迅猛,钻爆法施工隧道粉尘危害严重,为提高钻爆法施工隧道喷雾降尘效果,运用数值模拟方法,采用ANSYS软件建立隧道模型,研究不同围岩温度、喷射水流速度及喷嘴直径等因素条件下深埋隧道内粉尘质量浓度分布变化特征。结果表明:随着围岩温度的升高,粉尘运动更加剧烈,对降尘效率影响越大,雾滴对粉尘的捕捉效果随围岩温度的升高而逐渐降低;随着喷射水流速度的增大,喷射管道内水压增大,雾滴对粉尘捕捉效果越好;降尘效率随喷嘴直径的增大而降低,喷嘴直径过大时雾滴对颗粒物的捕捉能力会减弱,当喷嘴直径较小时会提高降尘效率,但喷嘴直径过小时,过多的飞溅水雾反而影响降尘效率。

采空区高温点液态CO₂处理后瓦斯解吸能量变化特性

鲁义, 颜晴琼, 王俏, 丁仰卫, 史正景, 谷旺鑫

2024, 34(11): 73-80. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0678

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为研究在高瓦斯易自燃煤层采空区内注入液态CO₂后,其对抑制煤自燃产热和瓦斯释放的效果,利用自制的变温腔体、解吸仪器等装置组成瓦斯解吸测试系统,模拟液态CO₂注入采空区高温点后对煤样温度和煤瓦斯解吸量的影响,分析降-升温变化过程中煤样在相应煤体瓦斯压力及不同温度下的瓦斯解吸能量变化特性。结果表明:煤样在注入液态CO₂后的60~100 min内温度会降至稳定,瓦斯也停止解吸;100 min后冷量逐渐耗尽,煤继续氧化升温,煤瓦斯也恢复解吸,且解吸量以较快速度上升;液态CO₂气化释放的冷量和CO₂气体对煤体降温和瓦斯解吸具有良好抑制作用;当煤样温度处于10~30 ℃时,煤呈现低能量状态,且在该温度区间内进行解吸,煤内部更易使吸附热值趋向于平衡,煤体表面自由能降低值也会呈现平稳态势。

车载液氢储罐运输晃动行为及防晃结构设计

张杰, 罗雪鹏, 曾云

2024, 34(11): 81-88. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0567

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为揭示车载液氢储罐的晃动行为进而提高其运输平稳性,建立车载液氢储罐晃动数值仿真模型,研究制动和转弯过程中液氢流体晃动对储罐的冲击作用,探讨行驶速度、纵横向加速度、充装率对储罐液氢晃动行为的影响,并设计防波板以实现对液氢晃动的抑制。结果表明:车辆平稳行驶速度对储罐内液氢晃动影响较小;车辆刹车制动或转弯越急,导致储罐内液氢晃动越剧烈,罐体所受冲击越严重,液氢达到平稳所需时间也越长;充装率越接近50%,晃动程度越剧烈,随着充注率增加至90%,液氢对储罐的冲击愈显著,但较高的充装率减小液氢运动空间,使其晃动幅度更平缓;储罐内设置防波板可有效分隔液氢晃动空间,使得储罐纵向最大冲击力相对降低9.6%和17.5%,横向最大冲击力降低34.6%,显著降低其对罐体的冲击,缩短液氢恢复平稳时间。

基于TrAdaBoost-GBDT模型的排土场边坡稳定状态判别

江松, 李涛, 李锦源, 李研博, 张存良, 张立杰

2024, 34(11): 89-98. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0124

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针对露天矿排土场失稳数据获取困难,样本数据量少等问题,提出基于迁移学习算法的露天矿排土场边坡稳定状态判别模型;结合陕西省F露天矿排土场边坡的实际地质条件和降雨情况,设计降雨条件下排土场不同土石混合比边坡的相似模拟试验方案,并采集和处理试验中边坡模型的含水率、土压力和孔隙水压力数据;考虑到小样本数据集对梯度提升回归树(GBDT)模型分类精度的影响,运用迁移学习思想,利用迁移自适应增强算法(TrAdaBoost)对源域数据集和目标域数据集样本权重进行迭代更新,以GBDT模型作为数据样本训练的弱学习器,最终根据弱学习器的分类结果,通过加权多数表决法生成一种基于迁移学习的TrAdaBoost-GBDT排土场边坡稳定状性判别模型,以提高小样本数据标签类别的判别准确率。结果表明:相对其他算法模型,提出的排土场边坡稳定状态判别模型在稳定状态判别上有更好的表现,准确率、精准率、召回率和曲线下面积值(AUC)分别达到93.3%、87.5%、100%和93.8%,能够作为边坡稳定状态判别的分类器。该模型相对其他算法模型可以提高小样本数据集的边坡稳定状态判别的准确性,弥补机器学习对小样本数据集分类结果精度较低的不足。

循环微波辐射下含水煤体的孔隙结构演化机制

李贺, 蒋训祁, 鲁义, 施式亮, 路洁心, 曹洁艳

2024, 34(11): 99-107. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0347

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为更好利用微波增透技术安全高效地抽采煤层瓦斯,探究循环微波条件下煤体含水量变化对增透效果的影响,首先,通过核磁共振(NMR)技术获得表征煤样孔隙结构特征的横向弛豫时间(T₂)谱和纵向弛豫时间(T₁)-T₂谱;然后,利用T₂数据得到核磁特征参数,进一步明确循环微波辐射下煤体孔隙结构演化随含水量变化的情况;最后,基于循环微波增透机制,揭示不同含水煤体的孔隙结构演化机制。结果表明:循环微波辐射下,不同含水饱和度煤体的孔隙结构均得到明显改善,其中75%含水饱和度煤样具有比其他试验煤样更佳的增透效果。循环微波辐射促使孔隙向更大孔径演化过程中,煤体由于发生热破裂而出现孔隙堵塞现象,提高含水饱和度可以减少此现象出现;循环微波增透主要依靠热应力和气压驱动,随着煤体透气性的改善,微波增透效果有所减弱,煤体含水量的影响随之减弱。

孤岛工作面覆岩结构演化及区段煤柱稳定性

王虹玉, 程志恒, 王朋, 陈亮, 曲晓明, 郭凯

2024, 34(11): 108-118. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0682

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为探究浅埋煤层孤岛工作面开采时覆岩结构演化及区段煤柱稳定性,以泰华煤矿50104工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测相结合的研究手段,分析其两侧区段煤柱承载能力及区段煤柱覆岩结构演化特征;并利用FLAC^3D数值软件,模拟塑性区分布情况以及采动应力演化特征。结果表明:50104工作面推进过程中,东西两侧区段煤柱塑性破坏滞后于工作面推进过程,位于工作面后方采空区处的区段煤柱处于塑性破坏状态,而位于工作面煤壁前方的煤柱存在稳定的弹性区,整体保持稳定,且两侧区段煤柱应力分布呈现相同特征,2条11 m煤柱高应力集中区域保持对称,均位于工作面后方;工作面区段煤柱高应力破坏区域发展速度滞后于工作面推进速度,工作面前方区段煤柱中心区域平均应力值从3.35 MPa增加至3.54 MPa,但始终未超过理论计算得到的煤柱承载强度值;通过分析50104工作面的矿压监测数据,得出实测初撑力均值为 3932.4 kN,占液压支架额定初撑力的55%;平均最大工作阻力5 812.3kN,占额定工作阻力的61.2%;加权平均阻力均值为4 836.6kN/架,占额定工作阻力的50.9%;最大来压6 013 kN,支架应力约2.35 MPa,证明11 m煤柱稳定,位于工作面煤壁前方区段煤柱的整体稳定性较好。

无煤柱开采工作面采空区漏风及瓦斯运移特征

张遵国, 张宏虎, 唐朝, 袁新立, 陈永强

2024, 34(11): 119-130. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.1721

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为掌握无煤柱开采Y型通风工作面不同回采时期采空区漏风及瓦斯运移特征,以晋能控股装备制造集团有限公司寺河煤矿2号井97312工作面为研究对象。采用六氟化硫(SF₆)示踪气体法分别测定与相邻97311工作面采空区不同连通状态下97312工作面及回采巷道的漏风区域分布、漏风类型和漏风量。利用数值模拟分析采空区内部漏风流场分布及瓦斯运移特征。结果表明:97312工作面沿风流方向依次形成正压—负压—正压—负压4段漏风区域;主进风巷97222巷为正压漏风;回风巷97224巷沿空留巷段主要为负压漏风,但在抽采管附近及巷道变形严重区域易形成正压漏风;与相邻采空区的连通状态对采空区内部漏风流场及瓦斯运移均有影响,采空区连通后,新增了1条漏风路径;97311采空区漏风流携带瓦斯向97312采空区运移,导致97312采空区、工作面及97224沿空留巷段处瓦斯体积分数升高;97311工作面封闭后,采空区连通段附近瓦斯体积分数降低。

页岩油集输过程关键子系统风险评价及安全防控

王超杰, 刘宛欣, 李凯, 邹卓辰, 徐长航

2024, 34(11): 131-139. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0621

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为提高页岩油集输过程的安全性,首先以过热蒸汽注入油页岩原位转化技术下的页岩油集输过程为评价对象,分析页岩油集输过程中的危险源,将整个集输过程分为3个子系统,利用危险性与可操作性分析(HAZOP)法定性分析各子系统的风险,并根据定性分析结果,利用保护层分析法(LOPA)和火灾爆炸指数法(F&EI)计算各子系统发生火灾爆炸事故的概率与危险等级;然后划分页岩油集输过程的节点,对含有硫化氢的油气泄漏事故与净化后的油气泄漏事故分别建立蝴蝶结模型,并依据风险评价结果,制定有效的安全防控措施和风险管理体系。结果表明:油气集输过程可能引发事故的子系统有蒸汽发生系统、冷却分离系统、氨法脱硫系统与冷却分离系统,其中,蒸汽发生系统泄漏不会造成火灾爆炸事故,其余子系统的火灾爆炸风险程度由重到轻依次为:氨法脱硫系统、冷却分离系统、提气脱硫系统。

物质流分析方法在危险化学品事件物证勘验中的应用

李光耀, 张冠男, 周正, 郭洪玲, 朱军

2024, 34(11): 140-145. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0279

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物证勘验是查明危险化学品事件发生原因的必要手段和重要环节,但危险化学品事件表现形式多为爆炸和火灾,容易引发多米诺效应,物证调查存在一定的难度。为提高现场勘验的效率、减少危险化学品事件的发生,采用物质流分析方法(MFA)开展事件现场情报信息分析并基于具体案例探索物质流分析理论方法在危险化学品事件物证勘验中应用价值与前景。并以“江苏响水3·21特别重大爆炸事故”为例,绘制“天嘉宜化工厂苯二胺项目物质流动分析图”和“危险物质分布图”,对涉事企业作物质流分析。结果表明:MFA可识别危险区域和危险物质,为现场勘验人员提供安全防护参考信息;还可为现场物证的提取和检验鉴定提供范围和方向。

低本底实验腔的结构安全性分析

何绍祥, 薛松, 刘书魁, 许明龙, 邓瑞, 李泽农

2024, 34(11): 146-152. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0188

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为保障低本底实验腔的正常运行,预防腔体发生坍塌,利用Abaqus软件对实验腔开展结构安全性分析。首先,基于有限元方法建立实验腔简化模型;然后,对其进行极限工况下的静载荷响应分析、地震波载荷响应模拟分析,以及基于线性稳定性理论、弧长法的屈曲分析;最后,计算不同厚度下无氧铜段的应力响应情况和屈曲临界载荷,确定实验腔允许的极限壁厚。结果表明:在受静压时,实验腔最薄弱区域为无氧铜段顶部和圆封头过渡处,发生屈曲的临界载荷为0.307 MPa,允许的极限壁厚为5.1 mm;该低本底实验腔的结构能满足极限工况下的使用需求,验证了实验腔设计的合理性。

铺设隔热层对巷道降温效果的影响分析

崔大雄, 游波, 高科, 杨明, 韩巧云, 陈元森

2024, 34(11): 153-162. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0315

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为解决煤矿深部开采带来的热害问题,基于ANSYS模拟软件,构建巷道隔热模型,分析不同隔热层基本参数和铺设方式对巷道壁面结构的影响,并进一步探究隔热巷道的降温效果。研究结果表明:铺设隔热层能减小围岩调热圈半径和延缓围岩散热,3种隔热层铺设方式对围岩温度场无明显影响;贴岩式隔热层铺设方式使支护层平均温度相较于无隔热层支护层温度明显降低,而贴壁式和夹心式则与之相反;增加隔热层厚度和降低隔热材料的导热系数可以增加隔热效果,7 cm为最佳隔热层厚度;入口风速或者风温过高都会影响隔热巷道的降温效果,隔热巷道适用于通风风速较低,入口风温较低,通风距离较长的高温巷道。

基于XGBoost的城市污水管道缺陷发生概率预测

马辉, 贺鹰霞, 陈杨杨

2024, 34(11): 163-171. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0368

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为提高城市污水管道缺陷检测效率,减少地毯式检测带来的资源浪费,降低环境安全风险,利用极致梯度提升(XGBoost)模型预测城市污水管道缺陷发生概率。首先,统计分析污水管道缺陷成因,筛选出能够表征管道缺陷状况的关键性指标,作为XGBoost模型的输入;其次,选择合适的目标函数和基学习器参数,利用网格搜索算法寻优基学习器的关键参数,完成模型训练和优化;最后,以广东省中山市某区域污水管网数据为例,验证XGBoost模型的有效性,根据模型输出寻找影响缺陷发生的主要因素和路径,并将区域内污水管网的缺陷发生概率划分出4个不同等级后进行可视化展示。结果表明:XGBoost模型在10折交叉验证下的曲线下面积(AUC)均值达到0.97,模型的预测准确率为93%;管道埋深、坡度和长度3个特征对管道缺陷发生概率变化的影响程度最高;当管长增加,坡度越大、埋深越浅,污水管道发生缺陷的概率会随之增长。

电动自行车违规行为严重程度分析与预测

马社强, 陆育霄, 董春娇, 李鹏辉, 马继辉

2024, 34(11): 172-178. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0166

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为减少电动自行车违规行为,提升交叉口安全管理水平,从冲突对象数量和运动状态2个方面选择后侵入时间(PET)、交通冲突时间(TTC)和安全减速度(DST)等指标,采用k均值聚类将违规骑行电动自行车引起的交通冲突严重程度划分为一般、严重和潜在冲突3类。并采用泊松函数拟合冲突频数分布特征,引入随机变量刻画交通冲突之间异质性的混合效应,构建基于广义线性混合模型(GLMM)的违规骑行电动自行车交通冲突预测模型,预测多等级交通冲突频次。结合视频调查得到的996起电动自行车交通冲突数据进行实证分析。结果表明:不同严重程度的电动自行车交通冲突占比与违规行为类型无关;构建的GLMM模型对违规骑行电动自行车交通冲突数据的拟合优于广义线性模型(GLM)方法,且对一般冲突频数的预测效果最好;通过加强管理电动自行车占用机动车道和越线等待行为、增设协管员和调整信号相位能有效降低违规骑行电动自行车冲突发生率。

基于FQ和IMS的痕量爆炸物探测分析

郝凤龙, 张庆胜, 姜玲玲, 金川, 张涛, 贾二惠

2024, 34(11): 179-184. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0356

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为及时有效地查出行李、包裹和人身中隐藏的爆炸物,利用荧光淬灭(FQ)和离子迁移谱(IMS)2种痕量爆炸物检测仪器,分别通过擦拭和吸气2种采样方式,检测三硝基甲苯(TNT)、黑索金(RDX)、三过氧化三丙酮(TATP)、硝酸铵(AN)等多种爆炸物,并主要从报警时间和恢复时间2个方面进行对比分析。结果表明:擦拭采样情况下,FQ的平均报警时间比IMS少约2 s,平均恢复时间比IMS少约30 s,具有更高的检测效率。吸气采样情况下,FQ仪器可检测TNT和TATP,IMS仪器难以检测爆炸物。

考虑乘客异质性和群组效应的开敞甲板疏散模拟

杨光照, 蔡薇, 胡敏, 王珺, 陈顺洪, 丁彦铭

2024, 34(11): 185-192. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.1214

摘要 ( 58 )

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为提高乘客在开敞甲板发生事故时的疏散效率,保障乘客安全,在考虑乘客异质性和群组效应的基础上,采用AnyLogic软件构建乘客的异质性疏散模型,并构建单人组、双人组、3人组及混合组4种疏散场景,模拟异质性乘客在不同群组规模情况下的疏散过程。结果表明:总体疏散时间随群组规模的增大呈非线性增加,乘客在双人组、3人组和混合组场景下疏散时间分别比单人组场景下多11.8%、19.6%和15.5%,且4种疏散场景中乘客抵达疏散终点的高峰期均位于疏散的前中期;在群组疏散时,乘客的期望速度越快,其抵达时间分布则更为离散。结果突显乘客异质性和群组效应在疏散过程中的相互影响。

社会技术系统视角下城市地铁内涝事故致因定量分析

邢金朵, 杨威, 张军

2024, 34(11): 193-201. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.2065

摘要 ( 69 )

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为有效防控城市地铁内涝事故风险,提出一种将事故地图(AcciMap)模型、模糊层次分析法(FAHP)以及三角模糊决策实验室分析法(DEMATEL)-解释结构模型(ISM)方法融合的事故致因系统评价模型,定量挖掘城市地铁内涝事故致因及其耦合作用关系。通过AcciMap模型从系统层面遴选事故致因;用FAHP综合专家意见,确定专家权重;利用DEMATEL方法计算事故致因重要程度,采用ISM方法揭示因素间的相互关系,构造多级阶梯有向图。并以郑州地铁的内涝事故为例,验证提出的方法。结果表明:管理部门对特大灾害认识防范不足、监督部门监察职责履行不认真、运营部门应对处置不力是事故发生的核心致因要素,应予以重点关注,防止该社会技术系统失效。

面向灾情侦察的有优先级多无人机协同调度优化

龚英, 刘晓聪, 周愉峰, 杨维

2024, 34(11): 202-212. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0732

摘要 ( 84 )

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为提高灾情侦察效率,针对灾害应急响应中无人机(UAV)侦察调度问题,提出一种考虑优先级的灾情侦察多UAV协同调度优化模型。首先采用混合整数非线性规划描述模型,开发一种改进的禁忌搜索算法,并通过引入特定的邻域算子和修复算子,提升算法的搜索能力和解的质量;然后设计2组算例验证模型和算法,算例组1源于2021年郑州洪灾的实际情境,算例组2为不同规模的模拟算例。结果表明:模型和算法得到有效验证,敏感性分析能够探讨飞行速度、UAV数量、型号以及续航能力对侦察能力的影响;增加UAV数量和优化型号能显著提高侦察效率;资源有限时,应优先选择侦察能力强的UAV;资源充足时,飞行速度则更为关键。

基于气-固两相流的深埋隧道烟尘运移特征

吴宗之, 周玉竹, 魏丁一, 曹伟杰, 马文谨, 余杰

2024, 34(11): 213-219. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.1590

摘要 ( 41 )

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为提高深埋隧道施工机械的耐用性及改善工人作业环境,基于气-固两相流理论,选取CO和粉尘作为主要研究对象,利用Fluent软件建立深埋隧道物理模型,通过模拟分析深埋隧道中不同围岩温度及风筒出口速度对烟尘运移过程的影响。结果表明:爆破后,CO在抛掷区内均匀分布,随通风时间的增加,CO的运移呈现为平移和扩散2种方式,CO以团状的形式向隧道外排出,且隧道壁处的CO运移速度大于隧道中心的运移速度;爆破瞬间,粉尘大量聚集在工作面附近,随通风时间的增加,粉尘不断向隧道外排出;其中,围岩温度对CO的运移有一定影响,且围岩温度越高,CO的运移速度越快,但围岩温度对粉尘运移的影响相对较小;风筒出口速度对CO及粉尘的运移均有较大影响,且风筒出口速度越大,CO及粉尘的运移速度越快,在现场应用中要结合实际条件和经济预算情况合理选择相关设备。

基于机器学习的户外作业警务人员热应激预测模型

胡啸峰, 黄玲

2024, 34(11): 220-228. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0171

摘要 ( 72 )

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为解决高温环境下户外作业警务人员热应激风险预测问题,构建不同环境工况、劳动强度和服装等条件下的警务人员核心温度监测试验数据集,提取身高、体质量、年龄、性别、体脂率、身体活动比率(PAR)、服装热阻(CI)、环境温度、相对湿度为特征,基于K近邻(KNN)、随机森林(RF)、梯度提升决策树(GBDT)等多种机器学习方法,建立户外作业警务人员核心温度及热应激风险预测模型,并进行验证。结果表明:对于高温环境下户外作业警务人员的核心温度预测模型,KNN、RF和GBDT的拟合优度R²均超过0.9,在误差方面,KNN模型的预测误差最小,均方根误差(RMSE)为0.053℃;对于高温环境下户外作业警务人员热应激预测模型,RF、GBDT和KNN模型的预测性能明显优于其他模型。

融合眼动-心电的地下洞室施工环境驾驶负荷评价

陈云, 何诗语, 晋良海, 陈述, 曾沁, 刘皓

2024, 34(11): 229-238. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0655

摘要 ( 48 )

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为探究地下洞室施工环境下驾驶负荷变化特征,搭建试验平台并开展地下洞室施工环境下的驾驶模拟试验,获取驾驶员眼动及心电(ECG)数据;以心率、心率变异性(HRV)时域指标及平均眨眼次数(BF)为参量,构建基于因子分析与熵值法的驾驶负荷综合评价模型,并提出基于K-means聚类算法的驾驶负荷等级划分方法。结果表明:地下洞室非施工路段环境相对单调,心理压力相比视觉压力能更准确地反映驾驶负荷;施工路段环境复杂多变,心理压力易受驾驶操作影响,而当视线受限时,单一的视觉压力指标易高估驾驶负荷;基于眼动-心电建立的驾驶负荷综合评价模型灵敏度高、稳定性好,可校正单一指标的评价结果,有效量化驾驶负荷。

新型超音速气动雾化喷嘴雾化特性及降尘性能

张天, 穆新升, 陶爽, 郭雨浩, 沈祉伏, 陈星宇

2024, 34(11): 239-246. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0603

摘要 ( 70 )

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为解决现有气动喷雾技术对呼吸性粉尘的实际降除效果不佳的问题,研创一种新型超音速气动雾化技术,通过试验和数值模拟方法分析该技术的雾化特性,并通过多尺度试验对比分析该技术与超音速虹吸式、内混式气动雾化降尘技术的瞬态降尘性能。结果表明:新型超音速气动雾化喷嘴喷雾场中形成高速细雾域,随喷射距离的增加,雾滴粒径逐渐增大、雾滴速度逐渐减小;不同水流量时,随着压力的增大,雾滴粒径减小,雾滴运动速度增大,降尘效率逐步提升;与超音速虹吸式和内混式气动雾化喷嘴相比,不同水流量下,当气动压力为0.3~0.4 MPa时,新型喷嘴均具有更小的雾滴粒径和更大的雾滴运动速度,具有更高的降尘效率,最高可达90%。随气动压力的增大,新型喷嘴形成的高速细雾区域范围增大,微雾浓度增加,使不同时刻小粒径粉尘的降尘效率升高;当气动压力为0.4 MPa、水流量为10 L/h时,对2.5~10 μm的呼吸性粉尘降尘效果最佳。

基于区域语言政策的语言安全规划策略——评《语言安全与语言规划研究》

穆浩

2024, 34(11): 247-247.

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李明明

2024, 34(11): 248-248.

摘要 ( 28 )

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现代企业安全生产风险管控机制研究——评《企业安全风险管控与隐患排查实务》

刘武祥

2024, 34(11): 249-249.

摘要 ( 39 )

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严盼盼

2024, 34(11): 250-250.

摘要 ( 30 )

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文物展览安全的策划和实施策略——评《文物展览安全研究》

王家荣

2024, 34(11): 251-252.

摘要 ( 27 )

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