基于多智能体的虚拟化地铁站乘客行为仿真

地铁站是典型的人群密度大的公共场所,根据人群行为特点以及基于人群行为特点的引导,可以有效培训人群应急疏散。采用多智能体的方法,通过度量地铁站建筑场景特点,分析乘客行为特征的影响因素,基于乘客从众心理规律,提出单Agent属性定义及约束规则,建立乘客Agent路径选择行为模型,在虚拟地铁站内为多智能体建立MAS(Multi-Agent System)行为决策系统,通过WebVR实验研究乘客从众行为以及决策行为的影响因素,为高峰期人员流动策略的制定提供理论依据,有效地缓解地铁站内人群拥挤现象。     

基于支持向量回归的地铁牵引能耗预测

预测地铁线路未来牵引能耗.有助于评价线路的牵引用能效率、节约能源.地铁牵引能耗影响因素众多且呈非线性关系.因此基于历史数据建立支持向量机回归模型对地铁牵引能耗进行预测.首先,将牵引能耗的影响因素分为供电系统、线路条件、列车属性、运营组织及环境因素五类,并选取线路可变影响因素作为模型输入;然后,利用遗传算法对模型参数进行寻优,适用度函数设计采用交叉验证方法:最后,基于模型最优参数对牵引能耗进行预测.案例结果表明,交叉验证方法有助于提高模型预测精度;支持向量机回归模型的预测精度高于BP(back-propagation)神经网络模型与多元线性回归模型.     

复杂装备多因素耦合安全性QHS-ESN度量

针对装备安全事故耦合机理不明确、危险因素关联复杂的问题,提出场景分割耦合方法。将危险因素分割为危害故障、人为失误、致命环境、危险属性4个分量,从危险分量之间的非线性耦合关系拟合角度进行装备安全性度量;在此基础上,利用量子和声算法较强的全局寻优能力,构建一种新的量子和声搜索回声状态网络(quantum harmony search echo state network, QHS-ESN)模型及其算法。并将其应用到某型飞机低空大表速飞行安全性度量中。仿真结果表明,该模型比原有的回声状态网络模型、和声神经网络模型在低空大表速飞行场景危险分量非线性耦合关系拟合上,兼顾拟合精度和稳定性能,具有更好的装备安全性度量效果。     

基于系统论的STAMP模型在煤矿事故分析中的应用

为应对大量使用数字组件和构建复杂系统所带来的安全挑战,将系统工程的思想融入事故预防被认为是有效的应对方法.Systems-theoretic accident model and processes(STAMP)正是一种基于系统论的事故分析模型,目前已在航空航天、化工、医疗、交通安全等领域取得良好的应用.本文首次尝试使用STAMP模型详细分析一起煤矿事故,分别从物理过程、基层操作、直接监管、矿级监管和系统设计、省级监管及事故的动态过程等方面对导致事故发生的控制缺陷进行剖析,发现除技术原因和工人违章操作外,自下而上有12个组织机构存在控制错误,导致这些错误的关键原因是该系统分层控制结构中各层之间的反馈回路在系统外部环境改变后发生了变化.总之,煤矿事故是我国第一大生产事故,本文希望能提供一个更系统、广泛的视角,以帮助发现日益复杂的煤矿系统存在的安全隐患,减少类似事故发生的可能性.     

铁路运输动态车流组织的策略优化模型研究

基于我国铁路网络规模大、列车组织形式多样化以及按图行车的特点,设计了与物理时空网络有所区别的服务时空网络.时空网是研究铁路动态车流组织的一种有效方法.借助于服务时空网,构建了我国铁路运输动态车流组织的策略优化模型,该模型将重空车运输联合考虑,并兼顾站点装卸能力、解编能力、输送能力以及政策性运输任务等对优化目标的影响.基于模型的特点,设计了能解决大规模网络问题的基于整数编码的改进遗传算法.最后以实例显示了该算法的有效性.     

基于对象Petri网的列车运行模型及仿真

用带有对象的Petri网对列车群运行进行建模，具有规模小、灵活、直观、模块性好、可操作性良好，属性描述方便，有利于不确定性问题的处理等优点；仿真实验验证了面向对象和Petri网的结合既可以克服面向对象方法缺少模型分析，验证手段的缺点，又可以克服Petri网在系统描述上的不足，文章描述了仿真系统的总体结构，主要数据结构和仿真策略，由于设计中采用了Petri网模型，路网数据，运行图相分离的原则，使系统具有良好的普适性和扩充性。     

基于STPA-ANP模型的民机系统安全性分析

随着民机系统复杂程度不断提高, 传统的安全性分析方法已不能完全满足危险源高效识别的要求, 为有效分析和评估民机系统安全性, 提出系统理论过程分析(system-theory process analysis, STPA)和网络分析法(analytic network process, ANP)相结合的安全性分析方法。针对STPA没有给出完整的关键致因分析与评估过程, 将STPA与ANP关键结构对应结合, 对危险控制动作进行致因分析和评估, 得到危险控制动作关键致因。以某型民机数字式飞控系统为例展开分析, 通过形式化建模验证及仿真验证, 证明该模型方法可以准确和完整地识别分析系统潜在危险并确定危险关键致因, 为民机系统安全性分析提供支持。     

铁路客运专线列车运行调整策略仿真分析

针对客运专线高中速列车共线运行的组织模式,首先综合考虑列车等级、正晚点状态及剩余运程等因素,分析了调度员可采取的运行调整策略,在此基础上模拟调度员在不同的晚点设置条件下,利用不同调整策略进行运行调整的过程,并重点对各类晚点列车数量及时间等指标进行了分析。通过仿真分析可以发现:1)高速列车的抗干扰能力比较强,当列车晚点时,令所有列车按现有次序运行可获得较好的效果;2)当中速列车不允许影响高速列车时,其抗干扰能力较差,应适当安排远程车及正点车先行;反之,其抗干扰性大为提高,并且当高速列车可被连带移动的时间不大于实际列车间隔时间时,对高速列车的影响较小。     

尾矿库风险演化复杂网络模型及关键隐患分析

针对尾矿库隐患及事故风险演化问题,面向尾矿库生命周期阶段,对事故影响因素包括技术,人为,环境与管理等因素和尾矿库隐患进行了辨识,进而构建了尾矿库事故风险演化的复杂网络模型.通过分析尾矿库复杂网络模型的特征参数和指数,得到了有关尾矿库隐患及风险演化的整体网络和事故子网的一些特性和规律;通过进行网络干扰和测试全网效率指数,找出了尾矿库风险演化复杂网络的关键节点(隐患),对预防和控制尾矿库隐患及事故风险演化具有指导意义.研究结果表明,尾矿库风险演化网络具有小世界网络特征,体现为局部空间或特定时间上的因素变化或干扰即可引发尾矿库系统的灾变,中间中心度较高的节点(隐患)是尾矿库风险演化过程中的关键节点(隐患),优先处置关键节点(隐患)有助于预防尾矿库事故的发生.     

基于二元决策图的建筑施工安全风险评估

研究建筑施工安全风险的定量分析, 提出基于BDD (binary decision diagram, 二元决策图)的建筑施工安全风险评估方法, 为制定安全风险控制措施提供科学依据. 该方法首先将建筑施工安全风险的故障树转化为BDD结构, 然后沿BDD结构从上到下访问各结点来计算风险事故率和基本事件重要度. 依据计算得到的数据, 安全管理人员可预测建筑施工中风险事故的发生概率、确定引发事故的关键因素. 此外, 实现了计算风险事故率和基本事件重要度的算法, 并结合建筑施工中主要风险事故类型给出了施工安全综合风险的分析思路. 基于BDD的方法充分利用了空间优势和易于计算机编程实现的特点, 相比传统的故障树方法具有更高的效率. 实验数据的对比分析表明: 该方法的分析结果与故障树定性分析结果吻合, 而且能快速得到建筑施工安全的风险事故率和影响安全的关键因素.     

突发性事故系统的脆性风险分析及其在煤矿中的应用

煤矿事故的发生存在一定的偶然，但其内在也是存在着必然的，此必然就体现到了煤矿系统内部所存在风险因素。文章利用熵理论从事件发生的概率，事件发生对于系统造成损失的严重程度，事件的不可控制程度三个方面来量化风险熵函数。并研究风险熵函数的性质。针对煤矿系统中的瓦斯爆炸问题，从系统级、事件级、因素级三个级别上考虑其脆性过程，分析各级别内部以及各级别之间元素的脆性联系，从中找出使整个系统崩溃（事故发生）的因素集合，并根据风险熵函数的定义得出现今煤矿瓦斯爆炸事故系统的风险熵。     

煤矿建设项目安全事故系统思考

本文采用解释结构模型（ISM）方法分析煤矿建设项目安全系统结构层次,描述安全要素的影响路径关系,把安全系统划分为现场作业层、安全保障层、决策管理层和监督规范层四个结构层次,界定安全事故涉及的行为主体。采用系统思考观点,讨论造成煤矿建设项目安全系统结构功能失效的原因,有助于深化认识安全事故的致因机理。     

基于相依网络和SVM的管制系统运行态势评估

客观准确地评估管制系统整体的运行态势, 能够帮助管制员从宏观上掌控管制系统的运行状态, 针对这一问题本文提出了一种基于相依网络和支持向量机(support vector machine, SVM)的管制系统运行态势评估方法。使用管制-飞行状态相依网络模型来代表管制系统, 充分考虑了空中航空器与地面管制员的整体状态, 采用相依网络指标描述网络运行态势。评估方法选择SVM, 将运行态势评估问题转化为分类问题, 以点到运行顺畅分类边界的距离作为指标从整体上评估管制系统的运行态势, 降低了主观因素对评估方法的影响。仿真分析与在长水机场的实例分析结果均表明: 该评估方法能够给出具体的管制系统运行态势值, 为管制员提供客观准确的态势信息。     

在移动闭塞条件下列车运行调整的仿真研究

针对我国铁路运能运量矛盾日益突出的现状，提出了采用移动闭塞制式加大行车密度以缓解上述矛盾的方案。首先在对移动闭塞与固定闭塞差异进行简要分析的基础上，建立了移动闭塞条件下列车的运行调整模型。其次基于专家系统技术建立了移动闭塞条件下的列车运行调整仿真系统。最后对仿真结果进行了细致分析。该仿真系统的建立将为移动闭塞条件下的列车运行提供了仿真平台。     

系统动力学运算过程图分析方法——以供应链模型参数调控延迟计算为例

针对系统动力学仿真方法存在的两个问题，一是仿真结果的数值输出，其数值大小动态变化过程直观性差，不利于理解与应用；二是因仿真程序内涵与计算过程被隐藏，使得流图模型的因果链、仿真方程、仿真程序、仿真数值结果间的内在关系不能较好地展示出来.论文以供应链模型的仿真数值输出为例，首先将流图的因果链与仿真方程相结合建立运算因果链，将运算因果链与仿真方程相结合建立数据过程顶点，进而将数据过程顶点集合与运算因果链组合成"运算过程图"，展示变量顶点值计算过程，解决仿真数值输出难以理解的问题.接着，进行单参数调控延迟量的仿真规律研究，推导出单参数调控延迟量计算的2个定理，为相关参数调控的延迟计算及理论分析提供依据.文章提出的运算过程图具有3个功能：1）直观展示仿真数值计算过程；2）揭示系统动态变化规律，为模型仿真规律展示和研究提供一个新平台；3）验证系统动力学模型的可靠性.     

虚拟仿真技术在地铁列车运行仿真系统中的研究

对虚拟仿真技术进行了研究,并将其应用到地铁运行仿真系统的视景仿真中.着重从场景模型的生成、动态场景的控制、视点变换、人物仿真等几个方面研究了虚拟仿真技术与地铁运行仿真系统的结合,并以北京地铁二号线的改造为背景,在PC机上实现了CBTC(Communication Based Train Control)地铁列车运行仿真系统中的虚拟视景仿真.     

主动道路交通安全规划体系

随着经济的高速发展．我国道路交通安全形势也日益严峻。以事故黑点改造为代表的传统“被动交通安全改善”方法虽然能有效解决道路安全中的一些问题，但也存在着明显的缺陷。本文在国内首先提出了“主动道路交通安全规划”这一概念．建立了主动道路交通安全规划框架体系，并构筑了主动交通安全规划的目标函数。其次，从城市总体规划、土地利用规划、综合交通规划和道路网规划四个方面提出了主动交通安全规划的要素和规划原则。最后，本文就主动道路交通安全规划今后的研究重点进行了讨论。     

基于HS-BP算法的尾矿库安全评价

为有效预防尾矿库事故的发生, 针对尾矿库事故率具有随机波动性和非线性的特点, 采用和声搜索算法(HSA)和BP神经网络建立尾矿库安全评价模型. 该方法利用HS算法对BP神经网络权值进行优化, 进而对尾矿库进行安全评价. 通过对辽宁本溪南芬尾矿库安全现状进行拟合预测, 结果表明:将HS算法和BP神经网络有机结合, 能够克服传统BP网络易陷入极小值、收敛速度慢得缺陷, 有效的刻画了尾矿库事故的随机波动特性, 并且预测能力均优于其他评价算法, 具有重要意义.     

Application of Teleonic Principles in the Search for Systemic Causes of Accidents in Anesthesia

Safety of patients in anesthesia has always been one of the major concerns of the anesthetist. It is clear from studies of safety in general that many accidents and critical incidents occur as the result of latent systemic failures to which a great number of factors contribute (Reason, 1990). An ideal way to approach this problem would be within a systemic framework, such as teleonics, developed by Járos and his co-workers (Cloete, 1999; Járos and Cloete, 1987, 1993). In this framework the events and procedures in anesthesia are considered to be part of a very complex network of process systems (teleons). It is postulated that teleonic uncertainty (telentropy) in this complex network is a factor that might lead to accidents. In a previous paper presented to the World Congress at Toronto in 2000, the principles of teleonics were described in a mathematico symbolic way (Horváth et al., 2000). This paper contains selected examples of application of these principles to the identification of possible systemic causes of accidents in anesthesia.     

基于RUP的城轨列车运行控制仿真系统设计和实现

作为城市轨道交通列车运行控制系统研究的重要辅助工具,列车运行控制系统仿真系统的开发将对研究工作给予最大程度上的促进.文章从仿真软件的功能需求出发,着重阐述了基于Rational统一过程RUP对仿真系统进行开发的详细过程.使用这种方法将仿真软件的开发分成了四个阶段,在每个阶段中有效地使用UML建模语言和Rose可视化建模工具辅助开发过程.在仿真系统之上,运用列车、线路等模型对列车的运行仿真,对控车策略进行测试,并完成了运行数据的分析评估.