动态变化论在机务行车安全风险管理中的运用

事故致因动态变化理论主要包括扰动起源事故理论和变化-失误理论.通过对事故致因理论中动态变化论的研究,分析导致行车安全事故的原因,加强防范措施,可有效提高机务系统在铁路运输中的安全风险管理水平.     

建筑坍塌事故发生机理的尖点突变模型及应用

为研究坍塌事故的发生机理,探索建筑施工系统随风险因素变化而发生坍塌事故的过程,有效预防坍塌事故的发生。基于突变理论,将建筑施工系统中人的因素、物的因素、环境因素和管理因素作为系统的控制变量,建筑施工系统的安全状态作为状态变量,建立坍塌事故随时间变化的动态尖点突变模型,通过模型分析事故致因的演化机理。利用2013～2019年中国发生的237例坍塌事故报告,对系统的控制变量、固有特征量、关键参数和系统的突变风险值进行量化。选取典型坍塌事故案例,建立风险-事故突变树,以表明事故的具体发生过程和风险因素之间的关系。利用Python对坍塌事故的尖点突变数据进行仿真,对事故发生机理进行定性和定量的分析,验证该模型的有效性。研究结果表明：当系统的2个控制变量发生突跳且与分叉集相交时,系统才有可能发生突变,进而发生坍塌事故,事故严重程度与控制变量的突跳值相关。系统中风险能量的释放导致风险值的积累,坍塌事故的发生是系统风险值不断积累的过程。可以通过改变控制变量的状态来降低坍塌事故的发生概率,提前进行人工干预,减小突跳值,防止事故的恶化。该尖点突变模型能够阐述建筑施工系统的突变机理,为坍塌事故的预防和控制...     

基于HFACS-MA的地铁事故人为因素研究

我国地铁事故数据利用率不足,难以对事故发生前的预防、事故发生时的现场决策、事故发生后的分析和定责提供理论支撑与帮助.基于HFACS-MA(地铁事故的人为因素分析与分类系统),将事故致因分析模型划分为事故致因层与事故反馈层,并对30起地铁事故案例进行因素分析.采用Apriori算法对事故人为致因进行关联度分析,并绘制事故致因链图.结果 表明,事故致因链中组织影响层涉及因素最多;监督不力是主要连接因素,需重点关注;事故处理不及时是导致事故扩大蔓延的最直接原因.     

基于社会技术系统的高处坠落事故致因关联性研究

为系统分析高处坠落事故的产生机理,运用社会技术系统理论,分析个人子系统、技术子系统、组织管理子系统和环境子系统对事故发生的影响;通过文献分析、事故研究和专家讨论识别35个影响事故发生的致因因素,建立高处坠落事故宏观工效学模型(MM);再根据201份事故报告数据,运用社会网络分析(SNA)构建高处坠落事故致因关系网络,分析网络的中心度情况;采用潜在类别模型(LCA)分析主要致因的整体交互作用。研究结果表明:高处坠落事故关系网络中,存在40～64岁的普通工人、安全教育培训不到位和工人违规操作等核心节点,防坠落系统,护栏或安全网不合格等纽带节点,感知与决策失误等独立发挥作用节点;高处坠落事故存在4类典型MM,得出各类模型中主要致因的交互作用。综合各因素间相关性,提出针对性的高处坠落事故干预对策。     

轨道交通SIL4级产品危险源辨识方法

为了保证轨道交通系统的安全运营,应当在信号系统投入使用之前,对其安全性进行评估和认证。安全认证首当其冲的就是辨识和分析系统中潜在的事故致因因素,即危险源。危险源是可能导致事故的条件或潜在原因。在北京轨道交通示范工程亦庄线信号系统安全认证过程中,从系统运行的具体场景出发,利用HAZOP(危险与可操作性分析)方法辨识危险源,取得了很好的效果。     

基于集对投影寻踪的轨道交通线路决策模型

轨道交通线路方案择优指标多为定性指标,且具有多重性、多样性及模糊不确定性与转换不确定性,故轨道交通线路方案优选是一个复杂的多属性决策问题。针对以上特点,探讨联系数理论与投影寻踪理论耦合决策模型,该模型首先基于方案优选指标值,应用联系数概念将方案指标进行同一度处理,以定量描述待选样本与最优方案指标间的关系,进而通过投影寻踪模型综合计算待选方案与理想方案的投影值,以对方案进行优选,最后结合实例验证,并与其他方法进行对比分析。结果表明该方法用于轨道交通线路方案优选是有效可行的,取得了较好结果,且计算过程简单,有效避免了多指标高维数据处理的复杂性,也为类似不确定性问题决策提供了新的参考。     

基于GIS的城市轨道交通与土地利用协调研究

研究目的:目前国内轨道交通进入建设高峰期,但轨道交通线网规划与土地利用之间的协调研究却相对滞后。本文通过研究建立协调评价系统,有助于轨道交通线网合理规划和沿线土地合理开发。研究结论:本文首先提出城市轨道交通线网与土地利用各自的评价指标体系,基于这两个指标体系,用数据包络分析方法(DEA)构建协调度模型。然后以VB2005为平台、结合ArcGIS Engine9.2组件技术进行二次开发,建立了基于地理信息系统(GIS)的城市轨道交通与土地利用协调评价系统。以长株潭城际轨道交通的规划建设为实例,选取六个决策单元,利用该协调评价系统对长株潭城际轨道交通-土地利用复合系统协调度进行计算,分析计算结果可以看出:2010~2012年协调值小于0.6,处于基本不协调状态;2009、2013和2014年,协调值在0.6~0.8之间,处于基本协调状态;2015年协调值大于0.8,处于协调状态。     

基于CBR的地铁工程事故应急决策方法研究

研究目的:地铁工程安全事故涉及因素多,关联关系复杂,一般很难直接获取事故因果关系规则,给事故应急处置决策带来困难。本文针对地铁工程安全事故应急决策的困境,在对地铁工程安全事故机理进行剖析的基础上,借鉴CBR理论构建面向地铁工程事故的案例表示模型,提出案例检索策略和案例相似度计算方法。研究结论:(1)基于灾害系统理论对地铁工程事故发生机理进行分析,地铁工程事故是由孕灾环境、致灾因子和承灾体三要素共同作用的结果;(2)在对地铁工程事故案例特征要素剖析基础上提出的多层次案例结构化表示模型,可为案例检索提供基础;(3)地铁工程事故案例具有特征属性多、类型多样等特点,两级检索策略可提高案例的检索效率和有效性;(4)该研究成果可为地铁工程突发安全事故的应急决策提供支持和参考。     

融合RCM、PHM和数据挖掘的城市轨道交通车辆维护决策技术研究

提出了一种用于轨道交通车辆系统维修决策的RCM(以可靠性为中心的维修)可靠性评估的新方法。针对轨道交通车辆系统故障机理复杂,影响因素冗多,提出基于RCM、PHM(故障预测与健康管理)和数据挖掘算法相融合的方法来构建系统的维护决策模型。与传统方法的区别在于,该方法能够更精准地定义维护模型,并获得系统的最优维护间隔,计算效率高,适用于复杂状态系统的可靠性计算。该方法可有效降低传统RCM的维护不足现象,降低运维成本,具有一定的推广应用价值。     

基于Petri网列车连挂解编模型分析

提出一种基于Petri网描述系统的方法,该方法(简称EPN)将Petri网与UML思想相结合,通过5种简单的事件模型来分析系统.由于借鉴了UML思想,使得EPN易于对一些复杂系统进行描述,也易于利用UML分析结果对系统快速建模.同时EPN是基于Petri网,因此完全可以利用现有Petri网的数学模型和工具进行建模和仿真.本文主要对列车控制系统中的连挂和解编过程进行建模.通过模型验证采用EPN分析系统的有效性和便捷性.     

基于熵权-物元模型的轨道交通建设时序研究

结合轨道交通建设特点,基于物元可拓数学方法、熵权理论和关联度函数,建立轨道交通建设时序决策的熵权物元可拓模型。该方法首先结合熵权理论,根据指标差异度对评价指标进行客观赋权;其次通过客观标准对评价指标的经典域进行区间界定,利用综合关联度将多指标的评价模型转化为单目标决策;然后依据定量测算的加权综合关联度值综合判定建设时序,最后以成都市轨道交通线网进行实例分析。结果表明:该决策算法所确定的结果与实际建设时序一致,且该算法可以极大拓展研究范围,表征更多分异信息,有效支撑城市轨道交通线网建设时序的综合决策。     

基于DPSIR的高铁与轨道交通换乘系统协调性评价与分析模型

为改善高铁与轨道交通换乘协调,管理者通常根据换乘系统运行现状发现问题并采取相应措施,而主动识别换乘系统产生变化的因果关系,量化旅客换乘活动对衔接协调性的干扰程度,可以解决目前管理的被动性和滞后性。由于影响和表征换乘系统状态的对象均为旅客,故从人因的视角选取相关评价指标,获取高铁换乘轨道交通乘客感知数据。引入生态环境领域的DPSIR模型构建换乘系统协调性评价的结构方程模型,利用偏最小二乘法原理进行参数估计,研究驱动力、压力、状态、影响以及响应之间的交互关系,分析各影响因素对换乘系统的作用效应并对其进行矩阵分类。研究结果表明：DPSIR模型适用于高铁换乘轨道交通衔接协调性的因果变化描述,各项验证性指标和路径假设均满足要求,模型具有较好的预测效果;驱动力、压力共同作用于换乘系统,导致其状态发生改变,进而影响换乘协调,但响应对协调性具有一定的改善效果;处于不协调和极不协调区域的指标均为压力型,提高换乘协调的关键在于缓解压力。上述研究结果为改善换乘协调,提高乘客换乘体验,进一步增加轨道交通换乘吸引力具有实际意义。     

轨道交通车站空调系统模型预测控制方法及其节能性分析

由于轨道交通的能耗增长迅速,因此节能已成为轨道交通行业的重要关注点。分析车站空调系统目前所采用的控制方法及其存在的问题,提出模型预测控制方法,对该方法的滚动预测、优化目标与约束条件、全局寻优等进行描述,并对该方法的使用效果进行仿真分析。结果表明,使用模型预测控制轨道交通车站空调系统后,能耗降低12.7%,夏季用电峰值负荷降低约35%。     

基于振动分析的自动扶梯状态监测与预警系统研究

自动扶梯是特种设备,其安全性与乘客的人身安全密切相关.自动扶梯状态监测与预警是为了保证自动扶梯安全性的预测性系统,该系统由传感器、数据采集器和数据分析软件等组成,采用振动分析原理,实现故障预警及维修部件指导,预防故障或事故的发生.该系统已在北京轨道交通项目中使用,通过对项目中的典型案例进行分析,详细阐述该系统应用及运行模式,并结合北京轨道交通6号线和大兴机场线的使用情况,验证了采用振动分析方法的自动扶梯状态监测与预警系统的有效性及在实际工程中的意义.     

基于STAMP与模型检验的全自动无人驾驶复杂运营场景安全验证方法

与传统列控系统相比,全自动无人驾驶运营场景更加复杂多变,潜在的危险及致因具有更强的隐蔽性和复杂性,给运营安全带来了新的挑战。针对以上问题,提出一种STAMP(Systems-Theoretic Accident Model and Process)与模型检验相结合的复杂运营场景安全验证方法。首先,基于STAMP理论构建运营场景分层控制结构模型,辨识潜在的不安全控制行为、分析危险致因和安全约束;其次,定义分层控制结构模型与安全状态机模型间的基本转换规则,基于分层控制结构模型、安全约束和转换规则,构建运营场景安全状态机模型;最后,针对提取的安全约束,利用数据流图建立安全属性验证模型,结合模型检验技术,对运营场景安全状态机模型进行形式化验证。以全自动无人驾驶运营场景中列车自动进站停车为例,对方法进行验证分析。结果表明,当STAMP理论提取的安全约束通过了场景安全状态机模型的验证时,表示在该场景中对应的不安全控制行为没有发生且不导致相应危险。该方法结合系统安全分析与形式化建模验证的优势,降低了运营场景建模的难度,构建的运营场景形式化模型满足系统安全约束,可以作为全自动无人驾驶系统安全设计和安全...     

基于STAMP-DEMATEL的既有建筑改造安全事故致因研究

城市更新背景下既有建筑改造将是大势所趋,而既有建筑改造安全事故逐年增多,危害到国家、企业和个人生命财产安全。厘清既有建筑改造安全事故的致因并针对性防范,对降低安全事故的发生频率具有重要现实意义。基于STAMP模型,分析并构建既有建筑改造项目安全事故的分层控制结构,并以此为框架识别和筛选事故致因因素;运用DEMATEL算法分析安全事故系统各层级致因因素之间的关联关系,辨识关键性致因因素;以泉州XJ酒店改造工程坍塌事故开展案例研究,验证STAMP-DEMATEL模型的适用性。结果表明：既有建筑改造项目分层控制结构包括物理层、现场基础层、运营层、政府及社会层等4个递进层级;政府社会层如五方责任主体监督监管失察、既有建筑改造施工标准体系不健全、企业行为规范缺失等原因因素属于导致既有建筑改造事故发生的高效力因素;物理层、基层如钢柱板件严重变形、应急预案缺失、改造技术方案安全性缺失、施工机械选择不当等结果因素属于诱发事故的直接因素;基于STAMP和DEMATEL的分析结果与案例事故报告高度贴合。所构建的安全事故致因模型可用于指导既有建筑改造施工安全管理。     

基于ALE有限元的轮轨稳态滚动接触分析

基于Arbitrary Lagrangian Eulerrian(ALE)有限元方法建立稳态轮轨滚动接触的三维有限元模型.该模型用接触面上相对滑移速度定义轮轨滚动接触的黏着和蠕滑条件,并在虚功率方程中通过Lagrange乘子法引入接触界面上无切向滑移约束,更好地计算分析接触斑的黏着特性.该模型不但可以考虑材料、几何和接触非线性问题,还可以考虑车轮滚动速度、轮轨的实际几何形态以及惯性力的影响,并能分析接触斑的接触应力和相对滑移速度的分布情况.用该模型对单轮对在轨道上稳态滚动时的接触状态分析表明:基于该模型计算得到的轮轨滚动接触的接触斑形态和Hertz理论的椭圆假设有较大差别;通过相对滑移速度来描述接触斑滑动和黏着状态,更有利于描述轮轨的相互作用;明显观察到接触斑里的摩擦力分布和相对滑移速度的自旋效应;接触斑里摩擦力的旋转分布对轮轨系统的振动、轮轨的黏着和磨损的产生有较大影响.     

地铁盾构掘进安全影响因素及事故致因模型

研究目的:近年来地铁盾构施工安全事故逐渐增多,给国家、行业、企业和个人带来严重损失。为预防地铁盾构掘进施工安全事故,本文基于"人-机-环境"系统工程方法构建地铁盾构掘进安全影响因素分析框架,综合运用文献分析、案例分析和专家访谈等方法系统识别安全关键影响因素;应用DEMATEL-ISM方法剖析因素间影响关系,构建地铁盾构掘进安全事故致因模型;选用HF盾构区间开展案例研究,验证事故致因模型的适用性。研究结论:(1)地铁盾构掘进安全影响因素可系统识别为人员类、机械设备类和环境类等安全影响因素;(2)地铁盾构掘进安全事故致因过程可用5级安全事故致因模型解释,其中致险作业情境是安全事故发生的直接原因;(3)安全预案、安全检查和安全技术作业是现场安全管理的重点;(4)本文研究的安全事故致因模型可用于指导地铁盾构施工安全管理。     

基于系统动力学的轨道交通车站客流演变算法

将轨道交通车站看作人、设施、环境、管理4类元素相互交融的复杂系统,引入系统动力学的方法分析轨道交通车站系统各元素之间复杂的关系;在考虑闸机通行力、楼梯通道最大容纳人数、通道阻塞以及列车满载率等因素的基础上,利用系统动力学建立轨道交通车站客流的演变模型及演变算法;对轨道交通车站的客流演变规律进行分析。在此基础上,以一典型换乘车站为例,将该算法结合轨道交通服务水平评价方法,应用于以优化车站设施服务水平为目的的轨道交通乘客引导决策支持;通过实例与仿真软件legion的仿真结果进行对比,验证该客流演变算法的可信性。     

基于涌现和熵的城轨运营安全程度评判方法及应用研究

通过对城市轨道交通历史事故进行分析,提出基于复杂网络的城市轨道交通运营安全影响要素网络模型,以此为基点分析不同影响要素之间的关联,构建基于涌现的事故演化过程网;通过对该网动态特性研究,建立城市轨道交通运营系统安全程度动态评判模型;利用Matlab仿真软件,以列车脱轨影响要素演化过程为算例,对提出的模型进行验证。结果表明,系统的安全程度评判结果与实际情况吻合,验证了用复杂网络理论进行影响要素分析事故形成的可行性。