地下储气库(以下简称储气库)老井封堵施工,因井况复杂、动态交互性强,存在井筒窜气及封堵失效等高风险隐患。现有封堵井施工风险评价方法多依赖定性分析,难以量化关键因素间的非线性影响,且传统决策试验和评价实验室(DEMATEL)方法存在...地下储气库(以下简称储气库)老井封堵施工,因井况复杂、动态交互性强,存在井筒窜气及封堵失效等高风险隐患。现有封堵井施工风险评价方法多依赖定性分析,难以量化关键因素间的非线性影响,且传统决策试验和评价实验室(DEMATEL)方法存在主观偏差问题。为此,基于模糊集理论改进DEMATEL算法,通过量化专家判断与引入原因度—中心度权重优化机制,构建了从系统级事故到不安全控制行为(UCA)的动态因果路径;然后结合概率阈值判定与多级风险传递分析,实现关键风险因素的定量排序与演化机理解析,最后建立了一种融合模糊逻辑与系统理论过程分析(Systematic Theory Process Analysis, STPA)的多尺度风险评价模型。研究结果表明:(1)融合改进的模糊DEMATEL与系统理论过程分析(STPA)方法能有效量化关键风险因素,通过引入原因度和中心度优化权重计算,显著降低了主观偏差,改进后方法的皮尔逊积矩(Pearson)相关系数优于传统模糊DEMATEL;(2)改进后的多级分析能对多个相互影响的风险因素进行多尺度的风险评价,确定不同风险因素的优化权重、相互间的因果关系、整体概率分布和传递路径;(3)多级风险传递路径分析揭示了不安全控制行为动态演化机制。结论认为,案例验证识别结果与施工现场实际风险高度吻合,该方法可以有效识别关键风险因素,且能够克服专家评价的模糊性与不确定性,为储气库老井封堵施工系统精准风险管控提供了理论和技术支撑。展开更多
随着地面无人平台(Unmanned Ground Vehicles,UGVs)在复杂作业环境中的潜在应用和战略价值日益凸显,确保其自主行为的安全性变得至关重要。提出一种结合系统理论过程分析(System-Theoretic Process Analysis,STPA)和Bow-Tie模型的地面...随着地面无人平台(Unmanned Ground Vehicles,UGVs)在复杂作业环境中的潜在应用和战略价值日益凸显,确保其自主行为的安全性变得至关重要。提出一种结合系统理论过程分析(System-Theoretic Process Analysis,STPA)和Bow-Tie模型的地面无人平台系统安全分析方法。围绕遥控操作地面无人平台系统安全,通过STPA方法识别UGV系统中的不安全控制行为及其潜在风险,并利用Bow-Tie模型分析从损失致因场景到可能事故后果的事件链,得到风险传播路径和风险扩散路径。最终,基于Bow-Tie分析结果确定主被动安全分级控制措施,并通过自主安全控制器实现了系统安全管理。展开更多
基于系统理论过程分析(system theory process analysis, STPA)提出了一种在汽车驾驶辅助系统中进行安全性分析的方法。该方法应用在紧急刹车辅助系统的原型开发阶段,通过安全分析得到系统的4个不安全控制行为(UCA)。针对不安全控制行为...基于系统理论过程分析(system theory process analysis, STPA)提出了一种在汽车驾驶辅助系统中进行安全性分析的方法。该方法应用在紧急刹车辅助系统的原型开发阶段,通过安全分析得到系统的4个不安全控制行为(UCA)。针对不安全控制行为,分析得到不安全控制行为的6个致因场景,导出5个安全需求。展开更多
平视显示(Head-up Display,HUD)系统属于航电安全关键系统,可以提高低能见度下的飞机运行安全,需要在系统研制过程中开展完善的风险识别与分析。随着系统复杂性的增加,传统方法很难捕获系统组件交互带来的危险。为此,采用系统理论过程分...平视显示(Head-up Display,HUD)系统属于航电安全关键系统,可以提高低能见度下的飞机运行安全,需要在系统研制过程中开展完善的风险识别与分析。随着系统复杂性的增加,传统方法很难捕获系统组件交互带来的危险。为此,采用系统理论过程分析(Systematic Theory Process Analysis,STPA)对HUD进行分析,充分考虑系统的多方交互,识别系统潜在的不安全控制行为,同时利用时间自动机理论及其工具UPPAAL对系统进行建模,验证STPA识别的不安全控制行为;最后设计了一个路径算法,对导致其发生的危险路径进行检索。结果表明,该方法能够识别出系统潜在的危险及其原因,减少了人为因素对分析的影响。展开更多
中国列车控制系统(Chinese train control system,CTCS)作为一种安全苛求系统,使用前需要经过严格的安全分析和测试。对我国铁路客运干线主要采用的CTCS-3级列控系统而言,由于传统的安全分析方法主要关注单一场景,因而对其复合场景的安...中国列车控制系统(Chinese train control system,CTCS)作为一种安全苛求系统,使用前需要经过严格的安全分析和测试。对我国铁路客运干线主要采用的CTCS-3级列控系统而言,由于传统的安全分析方法主要关注单一场景,因而对其复合场景的安全性分析存在欠缺。此外,CTCS-3列控系统对控制时序有严格要求,现有安全分析方法难以有效解决该问题。为解决上述问题,采用基于系统理论的过程分析方法,以便更全面、更准确地分析CTCS-3级列控系统的安全性。首先,在分析CTCS-3级列控系统典型运营场景的基础上,提取由列控系统直接控车的运营场景,并建立分层控制结构模型;其次,结合时序逻辑辨识运营场景的不恰当控制行为,并将各场景中互不冲突的不恰当控制行为组合成复合场景;最后,对复合场景进行分析,辨识导致不恰当控制行为的控制缺陷。仿真结果表明:系统理论的过程分析方法可以实现对CTCS-3级列控系统复合场景功能的安全性分析。展开更多
文摘地下储气库(以下简称储气库)老井封堵施工,因井况复杂、动态交互性强,存在井筒窜气及封堵失效等高风险隐患。现有封堵井施工风险评价方法多依赖定性分析,难以量化关键因素间的非线性影响,且传统决策试验和评价实验室(DEMATEL)方法存在主观偏差问题。为此,基于模糊集理论改进DEMATEL算法,通过量化专家判断与引入原因度—中心度权重优化机制,构建了从系统级事故到不安全控制行为(UCA)的动态因果路径;然后结合概率阈值判定与多级风险传递分析,实现关键风险因素的定量排序与演化机理解析,最后建立了一种融合模糊逻辑与系统理论过程分析(Systematic Theory Process Analysis, STPA)的多尺度风险评价模型。研究结果表明:(1)融合改进的模糊DEMATEL与系统理论过程分析(STPA)方法能有效量化关键风险因素,通过引入原因度和中心度优化权重计算,显著降低了主观偏差,改进后方法的皮尔逊积矩(Pearson)相关系数优于传统模糊DEMATEL;(2)改进后的多级分析能对多个相互影响的风险因素进行多尺度的风险评价,确定不同风险因素的优化权重、相互间的因果关系、整体概率分布和传递路径;(3)多级风险传递路径分析揭示了不安全控制行为动态演化机制。结论认为,案例验证识别结果与施工现场实际风险高度吻合,该方法可以有效识别关键风险因素,且能够克服专家评价的模糊性与不确定性,为储气库老井封堵施工系统精准风险管控提供了理论和技术支撑。
文摘随着地面无人平台(Unmanned Ground Vehicles,UGVs)在复杂作业环境中的潜在应用和战略价值日益凸显,确保其自主行为的安全性变得至关重要。提出一种结合系统理论过程分析(System-Theoretic Process Analysis,STPA)和Bow-Tie模型的地面无人平台系统安全分析方法。围绕遥控操作地面无人平台系统安全,通过STPA方法识别UGV系统中的不安全控制行为及其潜在风险,并利用Bow-Tie模型分析从损失致因场景到可能事故后果的事件链,得到风险传播路径和风险扩散路径。最终,基于Bow-Tie分析结果确定主被动安全分级控制措施,并通过自主安全控制器实现了系统安全管理。
文摘基于系统理论过程分析(system theory process analysis, STPA)提出了一种在汽车驾驶辅助系统中进行安全性分析的方法。该方法应用在紧急刹车辅助系统的原型开发阶段,通过安全分析得到系统的4个不安全控制行为(UCA)。针对不安全控制行为,分析得到不安全控制行为的6个致因场景,导出5个安全需求。
文摘平视显示(Head-up Display,HUD)系统属于航电安全关键系统,可以提高低能见度下的飞机运行安全,需要在系统研制过程中开展完善的风险识别与分析。随着系统复杂性的增加,传统方法很难捕获系统组件交互带来的危险。为此,采用系统理论过程分析(Systematic Theory Process Analysis,STPA)对HUD进行分析,充分考虑系统的多方交互,识别系统潜在的不安全控制行为,同时利用时间自动机理论及其工具UPPAAL对系统进行建模,验证STPA识别的不安全控制行为;最后设计了一个路径算法,对导致其发生的危险路径进行检索。结果表明,该方法能够识别出系统潜在的危险及其原因,减少了人为因素对分析的影响。
文摘中国列车控制系统(Chinese train control system,CTCS)作为一种安全苛求系统,使用前需要经过严格的安全分析和测试。对我国铁路客运干线主要采用的CTCS-3级列控系统而言,由于传统的安全分析方法主要关注单一场景,因而对其复合场景的安全性分析存在欠缺。此外,CTCS-3列控系统对控制时序有严格要求,现有安全分析方法难以有效解决该问题。为解决上述问题,采用基于系统理论的过程分析方法,以便更全面、更准确地分析CTCS-3级列控系统的安全性。首先,在分析CTCS-3级列控系统典型运营场景的基础上,提取由列控系统直接控车的运营场景,并建立分层控制结构模型;其次,结合时序逻辑辨识运营场景的不恰当控制行为,并将各场景中互不冲突的不恰当控制行为组合成复合场景;最后,对复合场景进行分析,辨识导致不恰当控制行为的控制缺陷。仿真结果表明:系统理论的过程分析方法可以实现对CTCS-3级列控系统复合场景功能的安全性分析。
