改进贝叶斯网络模型在起重作业人机交互差错风险分析中的应用

为量化分析起重作业人机交互差错风险,根据安全工效学原理及安全技术规范将起重作业人、机、环相关影响因素作为根节点,按照事故致因层次关联关系确定子节点,构建起重作业人机交互差错的3层级贝叶斯网络模型(Bayesian Network, BN);基于模糊集理论,采用认知可靠性与失误分析方法(Cognitive Reliability and Error Analysis Method, CREAM),厘定贝叶斯网络父节点失效概率以及中间节点条件概率;利用逆向推理仿真技术分析起重作业人机交互差错发生的因果链,探究起重伤害事故发生的人机交互差错风险。结果表明:起重作业人机交互差错最可能致因链为起重设备安全检查不到位→管理人员失误→人员操作失误→起重伤害事故发生;单因素失效条件下,起重作业人机交互差错风险概率呈线性增长趋势;在多因素失效条件下,一级节点因素失效概率愈大则人机交互差错效应愈显著,且呈现非线性增长态势。

基于DEMATEL-ISM方法的水电站机组检修作业安全事故致因链分析

针对水电站机组检修作业种类和危险因素多、安全事故频发等问题,通过文献挖掘与专家访谈方式,对水电站机组检修作业安全影响因素类别进行了划分。基于DEMATEL-ISM方法,构建了安全事故致因多层次递阶ISM模型来确定事故致因因素层级,通过剖析事故致因因素的中心度和权重,挖掘关键致因因素和推求事故致因链的路径权重,厘定关键致因链。采用该模型对某水电站致因链进行了分析,结果表明,安全检查不到位为关键致因因素,“安全检查不到位→违规作业→设备的问题→粉尘、油漆等有害物质”为关键致因链。

重型施工机械安拆吊装作业视觉可达性BIM仿真分析

为提高重型施工机械安拆吊装作业安全工效,改善安拆作业过程中人员的可视性,提出基于可视锥法的多主体视觉可达性建筑信息模型(BIM)仿真方法。首先,通过重型施工机械视觉任务分解,得到重型施工机械多主体视觉任务;其次,以wk-35型电铲安拆作业为研究对象,分析起重驾驶司机-信号工-司索工多主体视觉任务,运用计算机辅助三维交互应用(CATIA)人因仿真模块,构建安拆吊装作业多主体视觉的BIM仿真场景;然后,采用可视锥法,计算安拆吊装作业过程多主体视觉可达性量值,测度多主体视觉可达性水平,构建重型机械施工机械多主体视觉评价模型;最后,调节BIM模型的过程参数,推演多主体视觉变化趋势,评价安拆吊装作业多主体视觉可达性。结果表明:安拆作业中起重司机在起升下降过程中视觉可达性较差,在平移过程中视觉可达性较好;信号工和司索工的位置与其视觉可达性联系紧密,当信号工处于视野刚好覆盖起重司机和司索工的位置时,其视觉可达性最好,而司索工需不断调整位置,使其视觉可达性达到最佳。

耦合均值-相关性的起重伤害事故致因ZIP模型研究

近些年来,起重伤害事故高发频发,导致了较大的直接经济损失和人员伤亡,受到行业的高度关注。为探究起重伤害事故致因的影响程度,采集2011—2021年376份起重伤害事故调查报告,依据事故致因24Model和系统安全分析法识别事故致因,构建起重伤害事故致因的零膨胀泊松回归模型(Zero-Inflated Poisson,ZIP),并通过Vuong方法和拟合优度检验准则进行检验;综合考虑事故致因发生频次的均值、致因和事故发生的相关性,运用弹性分析方法对事故致因的影响程度进行定量排序。结果表明:ZIP回归模型拟合效果优于泊松回归模型,各事故致因对起重伤害事故的影响程度排序为安全监管不到位C_(6)(T_(k)=1.0221)、安全意识淡薄H_(1)(T_(k)=0.5117)、作业人员违规作业H_(3)(T_(k)=0.4758)、作业人员无证上岗H_(2)(T_(k)=0.2116)、专项施工方案不合格C_(7)(T_(k)=0.1234)和结构构件破坏或连接不可靠M_(3)(T_(k)=0.1045)。研究从事故致因发生频次的均值、致因和事故发生的相关性两个维度刻画事故致因对起重伤害事故的影响程度,为起重伤害事故风险分级管控提供了新的研究思路和方法。

建筑工程施工安全生产事故致因的共现特征分析

解析事故致因之间的关系图谱,厘清事故致因的共现特征,对于揭示建筑工程施工安全生产事故的发生、发展规律至关重要。收集近10年来300起典型建筑工程施工安全生产事故调查报告文本数据,通过对文本数据进行分词处理和特征项降噪,基于事故致因理论提取建筑工程施工安全生产事故致因要素;通过改进词频-逆文件频率(TF-IDF)算法,挖掘高权重事故致因关键词,构建可视化共现网络图谱,探究事故致因的共现规律;运用层次聚类分析方法,探究事故致因特征相关性,确定事故致因类团。结果表明:建筑工程施工安全生产事故致因具有显著的共现规律,部分直接致因与间接致因之间呈现出耦合共现特征,部分事故致因呈现显著的类团结构,可将共现致因联系起来作为“集群”风险进行重点防控。

电梯设备安全事故率的广义代数差分预测模型

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0.0022,均方根误差(RMSE)为0.045352,拟合度为0.8868,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。

内涝积水对城市交通路网邻域拓扑势的影响

为定量分析内涝积水对城市路网交通运行的影响,开展内涝积水下城市交通路网邻域拓扑势研究。首先,利用对偶拓扑方法将路段映射为点、交叉路口映射为边,构建城市路网的对偶拓扑图;其次,根据势函数原理,厘定节点间最短拓扑距离、地势高差传递权值、路网对偶节点吞吐量、势场影响因子等参数,构建内涝积水对城市交通影响的路网邻域拓扑势模型,并采用黄金分割优化算法对模型进行求解;最后,以宜昌市西陵区易涝地段为例,分析不同积水深度下城市路网拓扑势的演化趋势。结果表明:积水深度达到15 cm以上时,各路段拓扑势下降大于20%;随着高峰和平峰时积水深度的增大,节点拓扑势从平缓波动到急剧下降;从节点间的拓扑势值排序可以看出,积水路段西陵一路与一级领域的路段之间的拓扑势最大,而和其他路段之间的拓扑势随着距离的增加而减小。研究揭示了内涝积水对城市交通路网邻域拓扑势的影响规律,可为城市内涝治理及交通管制提供理论依据。

水旱灾害时间序列的动力学拓扑特征研究

【目的】为提高水旱灾害年际时间序列数据分析的可视化程度,采用拓扑网络可视化分析的新范式,挖掘水旱灾害年际时间序列的非线性分形动力学特征,为水旱灾害防御规划设计等提供多维度信息。【方法】首先,借助可视图方法,根据时间序列数值柱状图顶点的可视关系,建立水旱灾害时间序列的拓扑网络,厘清分形时间序列与拓扑网络度分布的映射关系;其次,利用拓扑网络理论分析点强度、介数中心性、平均路径长度、聚类系数等参数,揭示水旱灾害年际时间序列的拓扑分形动力特征;最后,以我国1955—2018年的水旱灾害数据为例,对比分析拓扑网络参数与采用R/S分析方法计算的Hurst指数。【结果】结果表明,水旱灾害受灾、成灾面积时间序列分布均具有分形特性、小世界特性和无标度网络特性,介数中心性大的节点均对应年受灾、成灾面积大,【结论】以上两种方法分析结果相近,而拓扑网络可视化分析方法可为水旱灾害年际时间序列分析提供更多维度信息。

语言风格对安全生产标语语义通达的影响作用

为发挥安全生产标语的最大宣传效用,研究语言风格对安全生产标语语义通达的影响作用。分析认知心理过程,确定理解度、接受度、遵从度等语义通达效度指标(因素),基于情绪启动效应厘清安全生产标语类型(水平),设计3×4(3因素4水平)问卷;采用方差分析(ANOVA)方法,探究不同语言风格维度差异;利用独立性权系数法,确定语义通达效度指标权重;加权集结因素指标值,计算出不同语言风格安全生产标语语义通达效度。结果表明:安全生产标语根据语言风格划分为严肃庄重型、情感呼告型、幽默另类型、威胁恐吓型4种类型。语义通达效度测度指标定义为理解度、接受度、遵从度。不同语言风格安全生产标语在理解度方面无显著差异;严重庄重型安全生产标语接受度最高;威胁恐吓型安全生产标语遵从度最高;总体来说,威胁恐吓型安全生产标语义通达效度更高。

公共通道行人非理性切变行为效应仿真

针对公共通道行人非理性切向变道行为问题,提出了一种基于行人交互特征的行人非理性切向变道行为效应仿真方法.结果表明,中密度状态下切变行为效应最大,通行速度波动最大,但存在少数人行为优势现象;当非理性切变行为占少数时,其切变行为效应为正,反之为负.低密度状态比高密度状态更容易发生切变行为,但频率较小,影响不显著.一般来说,行人平均速度的波动取决于切变行为.

基于复杂网络的煤矿火灾爆炸致因研究

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。

塔机起重作业夜间照明工效的BIM辅助优化研究

为提升塔式起重机施工作业的夜间照明工效水平,采用数学模型和BIM技术相结合的方法,以灯源的光通量及入射角为光学驱动参数,模拟眩光值、照度及其均匀度等光学变量,建立照明工效的光度学BIM辅助优化模型,优化起重作业照明灯源光学参数。研究结果表明:对塔式起重机施工作业区照明灯源光学参数进行组合优化后,夜间起重作业面照度及其均匀度显著提升,眩光值满足起重作业视觉环境条件。研究结果可为塔式起重机夜间起重作业照明方案设计提供科学依据。

视觉信息驱动的起重作业操作行为响应特性研究

为了提高起重作业安全工效水平,考虑可视角度与可视距离,分析最佳视野可视锥与最大视野可视锥,并从几何光学角度测度起重作业视觉信息驱动水平;以起重驾驶人作为被试,根据作业任务构建虚拟的试验场景,运用眼动追踪技术采集视觉认知参数,设计起重作业视觉信息驱动水平眼动测度试验;采用工作分解结构(WBS)、动素分析方法,开发动素行为编码系统,研究视觉信息对起重操作行为速率、行为失误的驱动作用及响应特性。结果表明:视觉信息驱动水平越高,操作速率越快,且两者之间呈现较强的指数关系;操作行为正确的视觉信息驱动水平总体上要高于操作行为失误的视觉信息驱动水平,即视觉信息驱动水平高时不易发生失误操作。

考虑旅客携行行为的安检系统服务参数优化研究

为提高公共交通安检系统服务效率,考虑旅客“绕行取行李”“等待取行李”的携行行为,分析安检系统服务流程,构建安检系统的Jackson排队网络模型;分析旅客人体安检和行李安检之间的速度差,厘定在携行行为条件下及不同情境中旅客提取行李前的等待时间,并修正安检系统的Jackson排队网络模型;优化安检系统服务参数,实现系统服务设施的最优配置;以某公共客运站为研究对象,进行案例验证分析。结果表明:优化模型不仅能改善安检服务设施配置效率,而且显著降低系统稳态条件下的平均等待队长;增加“绕行取行李”行为的旅客比例能显著降低旅客提取行李前的平均等待时间。

杨房沟水电站料场开挖爆破粉尘粒度分布特征

通过分析杨房沟水电站料场开挖爆破粉尘的粒度分布特征,为改进爆破降尘工艺提供粉尘粒度学依据。在料场爆破区、工作平盘、出入沟、最终边帮等处采集粉尘样品,采用激光粒度分布仪测试粉尘样品的分散度;以粉尘粒度分布数据拟合分布函数,表明爆破粉尘的粒度分布函数呈现对数正态分布特征;与经典的罗森·拉姆勒(RosinRammler)分布函数模型对比分析表明,对数正态分布函数用于描述爆破粉尘的粒度分布更加准确。基于对数正态分布函数模型,厘定爆破粉尘粒度分布参数,分析TSP、PM10、PM5、PM2.5及PM1粉尘占全尘的比例,定量表达爆破粉尘粒度分布特征。结果表明:杨房沟水电站料场爆破粉尘具有显著的对数正态分布特征;离爆破中心距离越远,粒度分布范围越窄,对人体有害粉尘占比越大;建议采用爆破粉尘捕捉吸附技术、掺和湿润性抑尘剂的水雾喷洒等降尘措施。

商业综合体导向标志空间秩序标定研究

为提高商业综合体导向标志的视觉传达效率,提出导向标志空间秩序标定方法。考虑导向标志的空间节点分布和视觉传达影响因素,以视觉传达效率最大化为目标、导向标志的属性集合为配套约束条件,构建导向标志空间秩序标定模型;运用眼动追踪技术进行导向标志空间秩序标定试验,采集并分析视觉传达受体的注视点、注视持续时间和注视次数等眼动参数,刻画视觉传达受体的信息感知程度,并结合某商业综合体进行数值验算。结果表明:视觉传达效率达到0.968时,导向标志的空间秩序最优,此时标定导向标志空间节点共15个,其中引导性导向标志节点为10个,多位于商业综合体边缘;方位性导向标志节点为5个,多位于商业综合体中部区域。

长距离管道水毁灾害风险的半结构化评价研究

为提升长距离埋地管道水毁灾害风险辨识和防控能力,构建了长距离管道水毁灾害孕育风险的半结构化评价方法。首先分析长距离管道水毁灾害的孕育特征,归纳水毁灾害风险的易发性和易损性因素,建立水毁风险评价指标体系;然后基于水毁风险评价指标,确定半结构化处理方法,构建FAHP综合评价模型,划分管道水毁风险等级;最后选取川气东送管道改迁工程的10段管道作为评价对象,对易发性和易损性风险指标进行半结构化处理,评价水毁风险等级。结果表明:该工程整体风险评分较高,部分管道风险等级为高风险,需根据分级管控方案优化管道水毁风险因素,提升项目安全管理水平。提出的半结构化评价方法能够有效评价长距离埋地管道水毁灾害风险现状,为管道水毁灾害治理提供理论支撑。

径流时间序列的网络拓扑模态研究

为揭示径流时间序列的复杂动力学特征和非线性规律,借助可视图方法将径流时间序列转化为复杂网络,利用网络拓扑分析理论对网络的点强度、中间中心性、平均路径长度、聚类系数等参数进行分析,探明径流时间序列的网络拓扑特征与模态。采集北江流域石角站和赣江流域外洲站的水文数据,对北江与赣江径流时间序列的网络拓扑模态进行验证分析。结果表明:北江与赣江径流时间序列网络的聚类系数均较大而平均路径长度均较小,2个网络均具有小世界特性和无标度网络特性,中心性大的节点均对应年中月径流,北江与赣江的径流时间序列非线性动力特征及拓扑模态基本相似。从新的维度刻画径流时间序列的结构特征以及内在动力学特性,更有利于揭示径流时间序列的多维度非线性特征。

特种设备安全事故时间序列拓扑网络特征研究

为揭示特种设备安全事故时间序列的非线性动力特征,以2005-2020年中国不同类型特种设备安全事故时间序列为对象,采用可视图法将特种设备安全事故时间序列转化为拓扑网络图,生成拓扑网络结构模型;利用拓扑网络理论分析节点度、网络密度、加权聚类系数、幂律指数、介数中心性等拓扑网络特征参数,挖掘特种设备事故发生的时间序列规律。结果表明:各类特种设备安全事故时间序列的拓扑网络具有小世界特性和无标度特性;拓扑网络的聚类系数均较大,社团结构明显;介数中心性越大的节点,对应年份发生事故概率越大。采用的拓扑网络分析方法能更简洁、直观地展示特种设备安全事故时间序列的拓扑网络结构,更全面地表征特种设备安全事故时间序列的非线性动力特征,可为特种设备安全事故预测提供理论基础。