中国安全科学学报

气粉两相体系爆炸下限变化特征及量化模型研究进展

纪文涛, 王雅歌, 肖海利, 孟令宣, 王燕

2026, 36(7): 1-11. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0948

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可燃气体和粉尘共存形成的可爆两相体系在工业生产中广泛存在,由其引发的爆炸事故已成为爆炸灾害的主要形式之一。为防治气粉两相体系爆炸灾害,聚焦爆炸下限(LEL)这一关键特征参数,从可燃气体体积分数和粉尘质量浓度、可燃气体化学反应活性、粉尘粒径、粉尘热解特征、粉尘组分等角度,分类阐述LEL变化特征的研究现状并总结现有研究的局限;同时,针对LEL的量化需求,从经验/半经验模型和理论模型2个方面分析现有量化模型,梳理其类型、特点及局限,并提出LEL变化特征及量化模型研究展望。结果表明:可燃气体体积分数和粉尘质量浓度直接调控LEL,可燃气体化学反应活性、粉尘粒径、组分和热解特征也是关键影响因素;经验/半经验模型形式简洁、计算便捷,但高度依赖特定试验数据和条件;理论模型虽具有更坚实的科学基础,但往往基于理想化假设建立。

基于Meta分析的超前和滞后指标相关性研究

姜伟, 张卓野, 马晟翔, 李沐珊, 徐源

2026, 36(7): 12-19. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.1479

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为增强事故主动预防水平、优化安全管理资源配置,利用Meta分析法定量研究超前和滞后指标相关性。首先,基于24 Model事故致因理论构建“安全文化-安全管理体系-安全能力”的超前和滞后指标分类框架,归类检索到19项超前指标和3项滞后指标;然后,检索中英文数据库,筛选出25项用于Meta分析的文献,提取相关性系数并进行预处理;最后,使用Meta分析计算超前和滞后指标相关性效应值,同时,通过亚组分析检验相关性结果在不同行业(高危/一般)和文化背景(中国/外国)的表现,并根据结果总结安全启示。结果表明:安全心理(相关性系数r=0.617)和安全参与(r=0.571)与事故频率强相关,检查维护(r=0.54)和安全程序(r=0.514)与事故损失强相关;在高危行业中,安全承诺对事故损失的影响更大(r=0.37);在国外的文化背景下,安全条件对事故频率的影响更为突出(r=0.314)。

考虑公众参与的危险品运输安全监管演化博弈研究

王清民, 邓帅

2026, 36(7): 20-28. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.1407

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为破解危险品运输安全监管困境,构建涵盖运输企业、地方政府和公众参与的三方演化博弈模型,深入剖析三方主体在危险品运输监管中的互动机制与策略演化路径。首先,通过引入公众参与这一关键变量,将企业利润最大化、政府社会福利最大化与公众安全效用最大化设定为三方的决策目标,构建包含企业、政府与公众的三方演化博弈模型;然后,建立并求解企业、政府和公众三方策略的复制动态方程,分析各方在长期重复博弈中的策略互动,并通过求解雅可比矩阵和李雅普诺夫判别法确定系统演化可能收敛的8个均衡点及其稳定性条件;最后,运用数值模拟揭示企业合法运输成本、公众安全意识及监管罚款等关键参数对系统演化的影响。结果表明:降低企业合法运输成本可引导危险品运输企业主动采取合法运输的行为;提升公众安全意识能推动政府严格监管,促使企业选择合法运输;合理设置监管罚款可在特定参数区间内有效调节各方的策略选择,优化整体监管效果。

基于Bayesian-SEM的特种车辆乘员决策行为影响因素研究

邹宇航, 吴晓莉, 李默涵

2026, 36(7): 29-35. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0602

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为探究特种车辆乘员火控任务决策行为的关键影响因素及作用机制,基于信息处理过程将任务解构为目标感知、态势判定、火力决控3个阶段,综合运用层次分析法(AHP)与贝叶斯结构方程模型(Bayesian-SEM)构建多因素影响路径模型。通过文献分析与任务解构,从内源性与外源性2个维度初步提取9项影响因素,采用AHP法结合5位专家评估筛选出时间压力、信息动态性、任务复杂度与心理应激4项关键变量。基于235份有效问卷建立Bayesian-SEM,采用马尔可夫链蒙特卡罗采样进行参数估计,并通过多群组检验验证模型跨群体稳定性。结果表明:信息动态变化对心理应激和时间压力均呈显著正向影响;任务复杂度与时间压力呈负向关联,形成“任务复杂度→时间压力→决策水平”的非典型作用路径;心理应激对决策水平呈正向影响,时间压力则负向作用于决策水平。与传统SEM相比,Bayesian-SEM在有限样本下参数估计标准误更小、稳定性更优。

不同蓄水高度条件下油气爆燃特性分析

吕鹏飞, 朱清, 高笑鹏, 沈静, 杨凯

2026, 36(7): 36-43. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.1213

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为预防和控制受限空间内气体爆燃事故,建立左侧封闭、右侧开口的水平管道数值模型,研究不同蓄水高度对受限空间内油气爆燃特性的影响。结果表明:无蓄水时水平管道内各测点超压时程均表现为先增大后减小而后出现亥姆霍兹振荡并趋于稳定,随着蓄水高度的增加,超压时程主峰由无蓄水时的单峰结构变为双峰或多峰结构,并且在达到最大超压峰值后出现不规则震荡,破坏无蓄水时的亥姆霍兹振荡,超压峰值衰减显著;蓄水的存在吸收爆燃产生的热量,加剧与火焰的接触,对影响温度升高的关键自由基浓度具有抑制作用,加剧管道内爆燃温度的下降;蓄水对火焰传播速度整体呈现抑制作用,随着反应的进行,蓄水吸热蒸发产生大量水蒸气,水蒸气含量的增多对未反应的油气和氧气起到稀释作用,进一步降低反应速率,造成油气爆燃时的火焰传播速度下降显著。

切顶留巷工作面风量对贯通采空区瓦斯富集的影响特征

双海清, 张培震, 周斌, 崔名威, 辛越强, 常哲

2026, 36(7): 44-52. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0404

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为探究切顶留巷工作面Y型通风对贯通采空区瓦斯富集分布特征的影响,基于黄陵矿区高瓦斯矿井开采工作面,采用三维离散单元法(3DEC)软件模拟分析切顶留巷下采空区贯通后的覆岩裂隙分布特征,并构建贯通采空区几何模型,利用Fluent探明Y型通风下不同风量对贯通采空区瓦斯富集区的影响特征,结合裂隙特征确定瓦斯高效抽采区域,设计跨工作面定向长钻孔抽采方案。结果表明:1009采空区切顶侧垮落带、未切顶侧断裂带裂隙发育程度高,1010工作面回采结束后两采空区相互贯通,形成贯通采空区,覆岩下沉量进一步增加;2巷风量单独增加下采空区走向低瓦斯区域长度增加,倾向切顶侧瓦斯受扰动较小;主辅进风巷风量比2∶1时,随风量增加,贯通采空区不同层位低瓦斯区域长度增加51.5~76.2 m,贯通采空区顶部瓦斯受风流影响最小;回采期间,跨工作面定向长钻孔滞后工作面178.3~190.5 m进入高体积分数稳定阶段,1号与2号钻场平均抽采体积分数分别为52.6%、48.3%,整体瓦斯抽采效果良好。

不同倾斜角度和材料宽度下PMMA火蔓延加速行为研究

范传刚, 饶冠杰, 卜蓉伟

2026, 36(7): 53-59. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0811

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为揭示倾斜角度θ与材料宽度W对固体火蔓延加速行为的影响,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为研究对象,通过设计不同θ(0~45°)和W(25~150 mm)的对照试验,探究固体火蔓延的加速临界条件。结果表明:火焰长度随θ和W的增加呈逐渐增长趋势。无量纲火蔓延速度与sinθ呈良好的指数关系,所建立的半经验模型可表征θ与W的耦合作用。随着θ和W的增加,火蔓延逐渐由稳定蔓延转向加速蔓延,且在火蔓延加速条件下临界Θ值趋近于1。质量损失速率与燃烧区特征长度间存在幂律关系,其幂指数随θ的增加而先增后降,传热主导模式由辐射主导过渡为对流主导。

盾构组合刀具切桩机制与变形控制

管晓明, 于庆庆, 刘泽亮, 撒占友, 张拥军

2026, 36(7): 60-69. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0543

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为防止盾构切削大直径桩基引发地层与结构过大变形问题,保障下穿车站安全,提出采用“六齿切刀-撕裂刀”组合刀具系统,通过优化参数提升六齿切刀切削性能与耐磨性,六齿切刀宽度由100 mm增至150 mm、前角由10°提高至15°。利用显式动力学求解器软件建立撕裂刀和六齿切刀组合刀具切桩模型,结合理论解析与现场实测系统研究切桩破坏机制、力学响应及对周边环境变形的影响。首先,揭示切桩过程依次经历混凝土切削、钢筋划痕、弯曲与缩颈断裂4个破坏阶段,阐明“先撕后剪”协同机制下钢筋的拉-剪复合断裂机制;然后,量化分析刀具力学特性,通过宏观切削力对比、细观断口形貌验证及与经典理论一致性分析,证实数值模型可靠性;最后,基于该优化机制,将现场沉降监测结果作为工程验证。研究结果表明:六齿切刀以切削力为主,接触钢筋后其值由8 kN陡增至300~400 kN;撕裂刀则以贯入力为主,峰值达647 kN;施工引起地表与车站最大沉降仅5.10 mm、隆起2.26 mm变形量远低于控制标准。

基于博弈协调赋权的森林火灾风险评估与区划应用

郭昕曜, 李亮如, 曾珠, 吕伟, 张影

2026, 36(7): 70-76. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.1520

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为科学识别并评估森林火灾风险,基于“危险性-暴露性-脆弱性”理论框架构建多维评估体系及模型。以河南省郑州市为研究对象,结合层次分析法(AHP)与随机森林(RF)算法获取各指标的主客观权重,并利用Kendall系数进行一致性检验与博弈协调,得到组合权重。基于此,在地理信息系统(ArcGIS)软件中评估研究区的森林火灾风险,并绘制风险区划图;利用近10年历史火点数据与风险区划图进行空间叠加分析,验证评估模型的准确性。结果表明:主客观权重经博弈协调,获得稳定组合权重;郑州市森林火灾风险高和较高等级区的占比分别为5.2%和24.2%;Sentinel-2历史火点数据有83.3%集中于高风险和较高风险区,表明模型具有较好适用性。

基于事理图谱相似度的高速公路交通事故持续时间预测

陈娇娜, 张瑾, 毛依文, 靳引利

2026, 36(7): 77-85. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.1372

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为缓解高速公路交通事故造成的拥堵问题、提升道路通行效率,提出基于事理图谱相似度(S-EEG)的高速公路事故持续时间预测模型。首先,构建涵盖属性、实体、事件和关系的高速公路交通事故本体模型,运用事理图谱技术,融合结构化数据与文本数据的事理逻辑知识,揭示事故演化规律与应急处置特征;然后,构建基于最大公共子图(MCS)的图结构相似性评价模型,给出超参数K值和统计推断的寻优策略;最后,经知识抽取与事件泛化构建抽象事理图谱,以K个高相似度事故案例持续时间的统计推断实现预测,并利用陕西省高速公路交通事故记录进行实证分析,构建包含242 150个节点和251 596条有向边的高速公路交通事故事理图谱。结果表明:预测模型的平均绝对百分比误差(MAPE)为42.33%,较基准模型降低56.68%;在交通事故持续时间的分类任务中,性能提升约2.31%。

不同压强与火源功率下压缩空气泡沫灭火性能研究

过羿, 谭甜甜, 张佳庆, 吴革新, 李博

2026, 36(7): 86-91. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0237

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为探究不同环境压强与火源功率下压缩空气泡沫的灭火性能,采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法,搭建三维数值模型并验证其可靠性,分析泡沫喷射与燃烧过程;基于CO₂质量分数、燃料质量分数及反应速率判定灭火状态,分析灭火时间、泡沫覆盖范围、喷射距离及火场温度分布等关键参数,并构建适用于不同环境压强和火源功率的泡沫灭火时间经验公式。结果表明:在50~100 kPa环境压强范围内,13.85和31.84 MW火源功率下灭火时间均随环境压强升高呈单调增加趋势,环境压强升高改变泡沫的结构与流动特性,削弱其铺展及封闭燃料表面的能力,从而导致灭火时间延长。泡沫覆盖范围在各压强条件下均与油池面积基本一致,分别稳定在约10和26 m²,表明环境压强对泡沫覆盖范围影响较小;泡沫喷射距离波动范围较小,整体维持在约2.7 m,受环境压强变化影响不显著。灭火结束后火场温度分布呈现差异,泡沫优先覆盖区域温度迅速下降,而油池两侧区域泡沫覆盖相对滞后,温度较高,存在复燃风险,需进一步降温处理。

聚合物对活性剂溶液雾化黏附降尘性能的影响

周群, 秦波涛, 张婉琳, 赵猛, 白克东, 王刚

2026, 36(7): 92-102. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.1844

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为改善喷雾对煤尘的降尘性能,用表面活性剂与聚合物协同增效的方法提高溶液润湿黏附粉尘能力。采用溶液静态润湿参数(表面张力、接触角、黏附力、黏度)、分子动力学模拟及雾化降尘试验系统研究聚合物对活性剂溶液雾化黏附降尘性能的协同改善效应,研发兼具润湿与黏附双重性能的喷雾降尘溶液。结果表明:单体表面活性剂在显著改善溶液润湿性能的同时黏附力大幅降低;添加小剂量聚合物后水溶液黏附力有较大幅度提升,但润湿性能不佳;在聚合物作用下活性剂溶液在保持其润湿性能变化不大的前提下,黏附性能显著增强;同时,在聚合物作用下煤-活性剂作用能明显增强,活性剂分子更易于吸附煤分子;此外,随着聚合物质量分数(0~0.15%)的增加,活性剂溶液雾滴粒径呈现出先缓慢增大后快速增加的变化趋势,同时降尘效率展现出先快速提升后趋于稳定的特征,其质量分数拐点均为0.05%;在活性剂与聚合物协同作用下,水溶液雾化降尘性能明显提升,且以0.03%表面活性剂O与0.05%聚合物B所制备的复合溶液具有良好的润湿及雾化黏附煤尘性能,降尘效率达到88%以上。

基于BiLSTM集成模型的设备剩余使用寿命预测

张远进, 朱子祥, 郭晨

2026, 36(7): 103-110. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.1401

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为减少复杂工业设备意外故障和维护成本,提出一种基于双向长短期记忆网络(BiLSTM)集成模型的剩余使用寿命(RUL)预测及不确定性量化模型。首先,设计卷积残差变分自动编码器(CVAE),通过残差连接和全局特征聚合提取退化特征,并采用动态库尔贝克-莱布勒(KL)散度权重策略平衡重构损失与潜在空间正则化;其次,构建BiLSTM-Transformer时序模型,利用BiLSTM捕获长程依赖,结合Transformer多头注意力机制聚焦关键退化阶段;最后,通过分位数回归(QR)训练多分位数预测子网,生成RUL区间预测,利用核密度估计法(KDE)估计概率密度分布,并通过在美国国家航空航天局(NASA)C-MAPSS数据集上的试验验证文中模型的有效性。结果表明:与现有较优模型相比,文中模型在点预测(均方根误差降低4.28%,得分降低21.91%)和区间预测(覆盖率提升14.12%,平均预测区间宽度缩小14.09%)上均可得到较好结果,验证了其在复杂工业场景下的有效性与可靠性。

基于多模态特征融合的风功率异常检测模型

张海军, 张向东, 张国鑫, 吕娜

2026, 36(7): 111-117. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.1634

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为提升风电场运行的安全性与可靠性,预防潜在安全风险,提出一种基于多模态特征融合的风功率异常检测模型。首先,利用长短时记忆网络(LSTM)提取时间序列的依赖特征,表示风功率在时域上的演化特征;其次,采用小波变换将时间序列转换为时频图像,并采用卷积残差网络提取多尺度时频特征;然后,设计多模态注意力特征融合模块,在统一特征空间内加权重构时序特征与时频特征;最后,融合多模态特征构建联合判别模型,实现风功率异常的精准检测。试验结果表明:多模态异常检测模型在风电场实测数据集上的异常检测准确率显著优于传统单模态方法,能够有效降低漏检率和误检率,尤其在复杂工况和突发状态下展现出更强的鲁棒性。

融合浅层与深度学习的化工过程故障诊断方法

何亚东, 徐伟, 王金江, 苟成冬, 王春利

2026, 36(7): 118-126. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0618

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为解决化工过程故障诊断中数据缺失、特征利用不均衡及单一模型局限问题,提出一种新型的融合诊断方法。首先,通过正交非负矩阵三因子分解有效拟合变量数据,求解矩阵中的空缺数据,构建完整的生产工况关系;其次,并行训练支持向量机(SVM)模型和深度残差收缩网络(DRSN)模型,通过挖掘线性和非线性交互特征完成对过程故障的预诊断;然后,通过多层感知机(MLP)算法从结果和模型层面建立新的映射关系融合模型完成对故障的最终诊断和评估;最后,在田纳西伊士曼过程数据集进行广泛试验和对照,验证方法的有效性。结果表明:在单/多故障场景下,融合诊断方法在准确率和召回率上相比最佳对比算法平均提高1.01倍和1.12倍,显著提升了故障特征表达的完整性与诊断决策的可靠性。

道路运输过程中动力锂电池热失控及预警研究

张平, 汪凯璇, 吴金中, 朱艳丽

2026, 36(7): 127-134. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.1216

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为提升动力锂电池道路运输安全水平,利用非接触式传感技术研究运输过程中动力锂电池热失控机制及预警方法。首先,搭建运输箱试验环境与热失控监测系统,选取50%荷电状态(SOC)的镍钴铝酸锂(NCA)、镍钴锰酸锂(NCM)及磷酸铁锂(LFP)电池包为试验对象;其次,开展热失控触发试验,对比3种类型的动力锂电池在运输箱内的热失控及燃烧特性;然后,通过集成电化学气体(H₂、CO)传感器与红外温度传感器监测运输过程中的动力锂电池安全状态;最后,评估多种非接触式传感器的预警效果。结果表明:NCA热扩散速度最快,其次为NCM和LFP;NCA、NCM、LFP分别呈现温度先于气体、温度略先于气体、气体先于温度的预警特征;以100 ℃或0.001%为预警阈值,NCA、NCM及LFP电池包可分别提前4、125以及2 115 s预警。

不同变质程度煤的孔隙-官能团协同作用对气体吸附的影响

吴春雷, 史波波, 李佳, 薛勇

2026, 36(7): 135-143. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0402

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为揭示不同变质程度煤的孔隙结构、表面官能团与O₂、N₂和CO₂吸附特性的内在关联,选取长焰煤(DX)、气煤(TX)、烟煤(YCW)和无烟煤(XT)4种典型煤样,综合利用低温液氮/CO₂吸附、压汞、弗伦克尔-哈尔西-希尔(FHH)分形模型及傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术表征煤的微观结构,并在20、30和40 ℃温度及0.1~1.0 MPa条件下开展O₂、N₂和CO₂的吸附试验。结果表明:随变质程度升高,微孔孔容和比表面积呈“先减小→后增加→再减小”的非单调演化,烟煤(YCW)微孔最发达且分形维数最高(2.68);含氧官能团含量随变质程度增加而降低,芳香度逐渐升高;非极性气体(O₂、N₂)的吸附能力严格受微孔体积控制,遵循YCW>XT>DX>TX的顺序;而极性气体(CO₂)的吸附受“孔隙-官能团”协同效应主导,呈现YCW>TX>XT>DX的差异化特征;3种气体均为物理吸附,等量吸附热大小顺序为CO₂>O₂>N₂。

综合管廊弯道处掺氢天然气爆炸特性及控爆措施

曹娇娇, 吴建松, 姚卫

2026, 36(7): 144-152. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0828

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为解决含转向弯道综合管廊燃气舱掺氢天然气泄漏爆炸传播特性不明、防控方法低效等问题,采用自主研发的管廊爆炸缩尺试验系统、OpenFOAM数值模拟仿真技术和爆炸动力学理论,研究转向弯道对爆炸传播特性的影响及弯道处爆炸控制方法。结果表明:高含氢量的掺氢天然气在转向弯道附近爆炸威力激增;管廊转向前爆炸超压峰值随转向角增大而增大,转向后则相反;大角度弯道对转向后管廊结构具有保护作用;管廊转向弯道处激波绕射形成弱化学反应区,随转向角度增大演变为三角高压区;弯道泄压口在直角弯道下控爆效率最高达到73.33%,水喷淋系统为50.21%,吸能材料为16.31%。

基于反应分子动力学的烟煤分子模型构建及热解机制

李静静, 江丙友, 许颇, 苏明清, 鲁昆仑, 余昌飞

2026, 36(7): 153-163. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.1961

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为揭示烟煤热解过程中分子结构演化及产物生成特性,以平顶山烟煤为研究对象,采用试验表征与反应力场分子动力学(ReaxFF-MD)模拟相结合的方法,通过X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FTIR)、固态核磁共振波谱(¹³C NMR)等表征技术获取煤样结构参数,结合密度泛函理论(DFT)构建并验证煤分子模型;基于ReaxFF-MD模拟研究烟煤热解产物分布特性与结构演化机制,并与宏观热解特征相互印证。结果表明:烟煤碳骨架由71.23%芳香碳和28.77%脂肪碳构成,芳香结构以苯环和萘环为主;构建的煤分子式为C₁₃₀H₈₂O₁₈N₆S,其DFT计算分子振动频率与试验红外光谱在1 500~1 000 cm^-1和3 700~2 800 cm^-1范围内宽峰特征一致;煤分子热解过程中,含氧官能团脱除,芳香结构逐步缩聚,并伴随CH₄、CO、CO₂、H₂和H₂O等气相产物生成,其总产量随升温速率增大而降低,低升温速率更有利于二次重组反应;烟煤热解的质量残余率、特征峰温度迁移趋势和气相产物种类与模拟结果一致,其中质量残余率对应偏差均小于5%;烟煤分子模型能够较好反映烟煤热解过程中的结构演化与产物生成特征。

基于玻璃毛细管坩埚DSC的高能化学品含能量分析

李玮晔, 吕小宝, 沈雯怡, 赵晓雷, 田均均, 盛敏

2026, 36(7): 164-170. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0230

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为解决常规量热测试高能化学品含能量误差较大的问题,在玻璃毛细管坩埚内微量填充样品,并使用差示扫描量热仪(DSC)测试样品的热分解特性,分析三硝基甲苯(2,4,6-TNT、2,3,6-TNT)、硝基甲烷及特屈儿(Tetryl)4种高能化学品的含能量,获取其热分解特征图谱与吸放热数据,深入解析复杂多硝基化合物的分解反应机制,并结合Yoshida关系式评估其爆炸属性区间。研究结果表明:相较于目前常用的高压镀金坩埚,采用在玻璃毛细管坩埚内填充样品在可靠性与经济性上更具优势;2,4,6-TNT与硝基甲烷在玻璃毛细管坩埚中测得的含能量分别为-4 545.9、-5 436.5 J/g,在高压镀金坩埚中测得的含能量分别为-2 907.6、-2 997.5 J/g,相比之下,玻璃毛细管坩埚中测得的含能量更贴合理论值(-4 184、-5 246 J/g)。同时,采用玻璃毛细管坩埚方法的测量误差均控制在10%以内,展现出良好的重现性与测试精度。

PEDOT:PSS/GO柔性温度传感器制备及锂电池热安全监测

郑祥鹏, 谢松

2026, 36(7): 171-179. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.1744

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为解决锂离子电池在机械、热及电滥用工况下易触发热失控的问题,以温度为关键预警参数,制备1种可紧密贴附于电池表面的高灵敏度柔性温度传感器,并评估其在锂离子电池热安全监测中的应用能力。以聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)为导电相,引入氧化石墨烯(GO)作为非导电片层填充网络,相较于传统导电填充料更有利于提升灵敏度;采用打印技术在聚酰亚胺(PI)基底上制备;利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、原子力显微镜(AFM)及差示扫描量热法(DSC)表征材料形貌与热特性;在搭建的测试平台上开展温度性能试验,并在锂离子电池倍率充放电及外加热模拟热事件工况下验证其应用效果。结果表明:所制备传感器在20~70 ℃范围内呈负温度系数特性,平均温度系数为-1.43%/℃,线性拟合决定系数为0.997;20~50 ℃循环20次过程中,输出曲线未见性能衰减;0~90°弯曲条件下,电阻变化率波动小于0.02;20~70 ℃阶跃温度变化下,最快响应时间为13 s。在电池倍率充放电和外加热工况下,传感器可实现温度测量,并对升温过程及时响应,适用于锂离子电池表面温度监测及异常升温感知。

基于模糊DEMATEL-FCM新生代建筑工人不安全行为研究

成连华, 刘如萍, 朱文宇, 郭慧敏, 任慧娜

2026, 36(7): 180-189. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0837

摘要 ( 11 )

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为探究新生代建筑工人不安全行为的影响因素,提出一种基于改进决策试验与评价实验室法(DEMATEL)-模糊认知图(FCM)的分析方法。首先,以新生代建筑工人为访谈对象,运用扎根理论提取新生代建筑工人不安全行为的影响因素,构建涵盖外在约束与内在驱动2大核心范畴(含8个主范畴及多项初始范畴)的影响因素体系;其次,引入三角模糊数以改进DEMATEL中的直接影响矩阵,以降低专家评价的主观性,通过计算各影响因素的影响度、被影响度、原因度及中心度,将因素划分为预防区、控制区、预警区和监管区并进行初步分析;最后,结合FCM的预测推理,开展影响因素的动态仿真分析。结果表明:技术差异大、职业发展不明晰及组织归属感弱等因素处于核心地位,且各因素间存在显著的动态传导效应。

铁路行车安全风险事件知识图谱构建与分析方法

张振海, 聂雨, 梁靖祎, 孙岩

2026, 36(7): 190-198. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0707

摘要 ( 14 )

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为解决铁路事故报告因非结构化导致关键隐患信息难以提取的难题,提升铁路运输安全风险智能管控能力,以某铁路局行车安全典型事故分析报告为数据源,提出一种基于词典增强型令牌对链接(TPLinker)模型的铁路行车安全风险事件知识图谱构建方法。首先,在模型编码层引入词典增强型双向编码器表示(BERT)强化领域特定词汇表征,联合抽取文本语料的实体与关系;其次,利用Neo4j图数据库完成风险事件知识图谱的存储与可视化;最后,运用Cypher查询语言,探索知识问答技术,支撑复杂智能问答与辅助决策场景。结果表明:改进后的TPLinker模型在知识抽取任务中,F₁值达到90.59%;相较于端到端复制关系表示学习(CopyRRL)模型、级联二进制标注框架(CasRel)模型及标准TPLinker模型,改进后的TPLinker模型知识抽取精确率分别提升了20.79%、4.46%和2.57%。

用于车辆运行风险预测的ISMA-BP神经网络算法

陈昱光, 海凌滔, 杨彬, 郭延永, 肖海承

2026, 36(7): 199-206. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.1583

摘要 ( 10 )

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为准确预测车辆运行风险,提出一种基于改进黏菌算法(ISMA)与反向传播(BP)神经网络的ISMA-BP模型。首先,通过Bernoulli混沌映射初始化黏菌种群,引入多领导者策略,改善算法位置的更新方式;其次,引入T分布变异策略,优化算法的后期局部探索能力,并引入优化动态权重系数策略,动态调整搜索步长,使用ISMA优化BP神经网络;然后,设计消融试验,使用6个基准测试函数对比分析算法改进过程;最后,采用某市实际浮动车数据,使用灰色关联-多元回归方法预测车辆运行风险。结果表明:通过混沌映射与引入多领导者策略能有效改善黏菌算法迭代效率与精度,每改进一步,均值与最优值之间的误差降低5%~35%;ISMA均值与最优值误差比其他4个寻优算法降低5%~30%;与5种元启发式算法结合的BP神经网络模型进行对比,平均绝对误差(MAE)分别降低3.88%、0.40%、3.48%、3.89%、2.53%,均方误差(MSE)分别降低0.34%、0.06%、0.21%、0.32%、0.17%,均方根误差(RMSE)分别降低4.76%、0.69%、3.53%、4.52%、3.09%,说明本文方法在预测车辆运行风险时具有较好性能。

考虑公众参与的应急物资协同储备演化博弈模型

雷婷, 回晓靖

2026, 36(7): 207-215. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0801

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为优化应急物资储备体系,提升突发事件应对效能,在考虑公众参与的前提下,构建包含政府、应急产业、媒体、公众在内的四方应急物资协同储备演化博弈模型,确定渐进演化稳定点及其条件约束,结合数值仿真,开展演化稳定策略分析。结果表明:系统存在多个演化稳定策略,这些策略可映射多主体协同储备的潜在场景,政府应结合区域风险特征引导公众合理储备应急物资,在突发事件高频发生的背景下,借鉴四川雅安石棉县保供模式与浙江防汛防台风储备经验,通过媒体科普宣传、政策引导,增强公众的接受程度与自主储备意识;在常规风险应对背景下,参考山东潍坊打造应急产业联盟的经验,发挥应急产业的市场主体作用,媒体广告投放与体验式宣传,促进公众采取主动储备行为。

突发事件扰动下油气储备库安全韧性评估

肖尚蕊, 胡瑾秋, 张来斌

2026, 36(7): 216-224. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0688

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为保障我国油气战略储备安全,提出一种突发事件扰动下油气储备库安全韧性定量评估方法,围绕传统、战略与信息-物理跨域3类风险,开展系统失效演化动态模拟。考虑油气储备库系统的抗干扰和自恢复能力,定量描述系统安全韧性演化特征,评估不同突发事件下系统安全韧性。以某地上油气战略储备库为例,开展4类9种突发事件场景模拟。结果表明:同一突发事件下,不同直径、位置的储罐失效其事故演化特征与安全韧性值存在显著差异;信息-物理跨域风险突发事件呈现高传播、易阻断、快恢复的特点;战略安全风险突发事件破坏程度高,韧性水平低。该方法可清晰地量化不同突发事件对储备库系统动态影响,对比不同安全保障措施应用效果,从而针对性提出“事前-事中-事后”多维度安全韧性提升措施。

信号交叉口左转非机动车行为特性及安全性分析

李涛, 张存保, 符鼎俊, 高天昊, 张梦岩

2026, 36(7): 225-233. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.1629

摘要 ( 9 )

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为探究信号交叉口左转非机动车行为特性及安全性影响因素,采集武汉市3个信号交叉口的视频数据,利用Tracker软件提取左转非机动车运动信息和交通冲突数据;对比分析3种左转方式下的轨迹、速度和加速度差异;基于后侵入时间(PET)和冲突当量速度,采用K-means聚类算法划分交通冲突严重程度;从车辆、道路和环境特征中选取10个潜在影响因素,构建Ordered Probit模型,识别左转非机动车交通冲突严重程度的显著影响因素,并通过边际效应定量分析各显著因素的影响程度。结果表明:3种左转方式的非机动车行为特性差异显著;非机动车左转方式、左转时期、机动车运动方向、机动车类型、非机动车类型、机非通过情况和左直比为交通冲突严重程度的显著影响因素;绿灯后期对严重冲突正向影响程度最大(边际效应为9.81%),逆时针二次过街反向影响程度最大(边际效应为-17.41%)。

EasyEnsemble与指标体系法耦合的高层住宅火灾风险评估

付思菡, 王顾儒, 崔华莹, 黄弘, 赵金龙

2026, 36(7): 234-240. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0228

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为加强高层住宅火灾防控,破解评估维度单一、专家依赖性强及主观性突出的问题,构建融合机器学习与指标体系的火灾风险评估方法。首先,基于历史火灾与公开数据集,对比EasyEnsemble、极端梯度提升(XGBoost)等机器学习算法预测火灾发生概率;其次,从“人-建-环-管”4个维度构建火灾后果评估指标体系,融合机器学习模型与结构熵权法确定指标权重并量化火灾后果;最后,耦合量化结果判定火灾风险等级,并以J市为例,验证方法的可行性和有效性。结果表明:EasyEnsemble算法的曲线下面积(AUC)值与召回率优于随机森林(RF)、XGBoost、支持向量机(SVM)、轻量级梯度提升机Light GBm 4种算法;XGBoost计算的权重区分度更高,更能客观反映指标相对重要性;融合机器学习与指标体系的高层住宅火灾风险评估方法,弱化专家主观性,实现火灾风险的多维度综合量化。

民航飞行签派员心理疲劳反应时增长预测模型

王岩韬, 胡雨寒, 时统宇

2026, 36(7): 241-250. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0446

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为准确测量与预测心理疲劳对民航飞行签派员反应时的影响,首先,选取97名航空公司飞行签派员作为被试,筛选出可有效反映心理疲劳情况的指标,设计并开发签派员心理疲劳反应时测试系统,按任务开展4批次测试;然后,结合飞行签派员警觉性三过程模型(TPMA),基于测试数据构建签派员心理疲劳反应时增长预测模型;最后,通过实测结果验证预测模型的有效性,并采用脑电(EEG)信号数据辅助验证。结果表明:反应时增长模型预测得到的持续注意力平均绝对占比误差为2%、细微注意力为3%、视觉疲劳为3%;嗜睡状态下的预测反应时与EEG信号数据平均相关系数为84%,当工作时间≥7 h时,平均反应时和错误个数分别增加14%和35%;航班量≥80架次时分别增加15%和30%;卡罗林斯卡嗜睡量表评分≥7时分别增加12%和39%。

融合iTransformer与迁移学习的高温环境人体核心温度预测

胡啸峰, 唐睿君, 丛澳, 生春雷

2026, 36(7): 251-259. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.1118

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为提升高温环境下作业人员的热应激风险防控水平,提出融合iTransformer与迁移学习的人体核心温度预测方法。利用联合系统体温调节模型(JOS-3)生成大规模模拟数据集,预训练iTransformer深度学习模型;采用人工气候室试验数据微调预训练模型,通过迁移学习策略预测人体核心温度。结果表明:文中方法在测试集的平均绝对误差(MAE)为0.103 ℃,均方根误差(RMSE)为0.321 ℃,显著优于采用相同迁移学习策略的Transformer、Reformer、Informer、长短期记忆(LSTM)网络,以及直接使用试验数据训练的深度学习方法和基于JOS-3的数值计算方法。

基于DEMATEL-ANP的飞行员心理健康风险评估方法

瞿凯, 汪磊, 杨麒玉

2026, 36(7): 260-267. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0648

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为量化评估民航飞行员心理健康风险,首先,基于安全管理风险评估视角,采用决策实验室分析方法-网络分析法(DEMATEL-ANP)融合专家调研,构建涵盖心理健康水平、应激及社会支持维度的指标体系,明确指标权重与交互影响关系;其次,引入风险纠正系数,提出心理健康风险值量化评估方法;最后,面向航空公司飞行员(191位)和航校飞行学员(130位)开展测评,验证方法适用性。结果表明:实例中86.60%被试心理健康水平良好,10.90%风险较低、1.56%风险一般、0.94%风险较高(需关注干预);飞行学员因心理发育尚不成熟,应对训练与疫情等压力的心理弹性不足,总体风险较高。基于DEMATEL-ANP的心理健康风险评估方法,可为基于风险聚集特征的飞行员心理健康分级管理决策提供支持。

消防员上下楼梯步态周期内不同部位衣下空气层变化特征

谢岩磊, 杨杰

2026, 36(7): 268-276. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.1090

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为提高个体防护装备工效性能,增强救援作业灵活性,依托可控环境人体工效试验平台开展试验,选取标准消防防护服与被试人员,划分上下楼梯步态周期为4类特征步相;采用三维扫描设备采集裸体、着装2种工况人体模型数据,借助Geomagic软件完成模型降噪优化,采用体积法与接触面积比率(CA)计算公式量化测算躯干、臀部、下肢多部位衣下空气层厚度及CA指标。结果表明:在整个步态周期中,躯干部位的空气层比下肢的空气层大,胸部、背部、腹部空气层厚度在35~40 mm之间,腿部和臀部的空气层厚度在25~30 mm之间;上楼弯曲腿空气层较直立腿的空气层厚度减少2 mm,下楼屈曲腿空气层因被动屈曲幅度小而变化较小,臀部空气层随髋部姿态转换波动;右腿、左腿及臀部的CA呈现出与肢体运动姿态紧密关联的动态变化特征,其中臀部呈现出较大的CA。

面向复杂火灾场景的AI驱动无人化消防救援体系综述

王佩, 何昌原, 尹燕博, 王建伟, 黄思聪, 王港

2026, 36(7): 277-286. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.07.0505

摘要 ( 21 )

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为提高消防安全,针对复杂火场面临的感知滞后、近身作业风险高与异构装备协同弱等救援瓶颈,以及通用人工智能(AI)向消防场景迁移时存在的环境适配差、动态调度弱与人机协同机制不清等阻碍,综合采用文献计量分析、综述等方法,剖析2016—2025年通用AI无人化技术领域与消防无人化领域相关研究的演进差异。结果表明:通用AI无人化技术领域相关年发文总量远超消防细分领域,两者研究成熟度存在明显的技术剪刀差;复杂火场救援的关键约束已由单一平台性能不足,转向多目标优化、断续通信条件下的协同控制以及可信决策治理。基于系统工程视角,提出面向复杂火场的“五层八步”无人化体系架构,从终端执行、边缘智能、协同控制、通信网络和指挥孪生5个层级,构建感知-理解-决策-传输-执行-评估-学习-优化的业务闭环,该架构在局部安全保护、任务连续性与链路恢复后重调度方面显著优于传统云-端架构。在此基础上,凝练出多模态抗干扰感知与受限算力下的边缘推理等4项技术方向,以及资源配置与动态调度耦合等3类前沿科学问题。

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