LNG船舶锚泊安全距离定量计算建模

为保障液化天然气船舶(LNG船舶)锚泊安全,提出了一种基于船舶漂移运动和船舶碰撞风险的锚泊安全距离计算方法.首先,结合船舶运动数学模型,通过蒙特卡洛模拟LNG船舶走锚漂移运动,得出走锚漂移方向概率密度函数,从而确定船舶走锚漂移横向、纵向距离;同时,结合船舶碰撞概率模型、船舶碰撞损害模型和LNG火灾模型,建立LNG船舶碰撞风险模型,确定满足碰撞概率和风险可接受的安全距离.最后,比较两种模型计算结果,并取其较大值作为LNG船舶锚泊安全距离.结果表明,LNG船锚泊安全距离不仅与环境水域的风、流情况有关,还与附近水域内船舶大小及速度有关.建议交通管理中需结合水域环境特征和水域船舶特点确定LNG船舶的锚泊安全距离.     

船-桥避碰监测预警系统研究

为提高桥区船舶航行安全,提出一种基于智能视频处理技术的船-桥避碰监测预警系统。该系统实时采集桥区场景视频,利用视频处理技术自动检测运动船舶目标,基于视觉几何模型进行船舶空间定位,提取船舶运动态势参数,并结合船舶航行操纵知识和相关模型,进行船-桥碰撞风险预测,输出避碰操纵命令。大量仿真及现场试验结果表明,该系统能检测出航行异常船舶并输出避碰操纵命令,达到主动避碰的目的。     

基于船舶操纵模拟的船撞桥概率研究

针对船舶在桥区水域航行过程中撞击桥墩的碰撞概率问题,建立并验证了船舶操纵数学模型,模拟了船舶在不同风、水流等条件下的航行情况,改进了AASHTO船舶撞桥概率模型中几何概率的算法,提出了以模拟试验样本的航迹带中心位置坐标为均值,以模拟实验样本结果计算的方差为方差的几何概率模型,同时引入停船概率模型。将改进后的模型应用于北江油金大桥船舶操纵模拟及船撞概率的研究,预测2020年北江油金大桥受上行船舶碰撞年频率大约2.81×10-6次/a,受下行船舶碰撞年频率3.43×10-4次/a,总碰撞频率3.461×10-4次/a。     

LNG船舶进出港航行移动安全区宽度定量计算分析

为保障液化天然气(LNG)船舶进出港通航安全,提出一种基于LNG船舶碰撞事故概率和风险的LNG船舶移动安全区宽度界定方法。该方法以船舶碰撞概率模型、船舶碰撞损害模型和LNG池火危害模型为基础,计算LNG船舶在航行过程中的事故概率和风险,并根据其分布特征,结合事故概率与风险可接受标准,定量界定LNG船舶移动安全区的宽度。研究表明,LNG船舶移动安全区宽度与通航水域交通流分布、事故船舶的排水量、航行速度等相关。在水上交通管理应用中,可根据LNG船舶及应用水域交通的实际情况确定LNG船舶进出港航行移动安全区的宽度。     

基于组合权重模糊物元模型的船桥碰撞风险评价

为了定量评价船桥碰撞风险,确定不同桥梁的安全程度,通过头脑风暴法对影响船舶通过桥区水域安全的因素进行辨识,构建了包含10个Ⅰ级指标的指标体系,采用AHP法和熵权法分别从主、客观的角度计算各指标的权重,并依据最小鉴别原理进行权重组合,得到兼顾主、客观因素的权重。将各项评价指标划分为低危险度、较低危险度、中等危险度、较高危险度和高危险度5个安全等级,结合组合权重构建船桥碰撞风险模糊物元评价模型。最后利用该模型对长江干线6个典型桥梁的船撞桥风险进行了评价。结果表明,除"C"桥梁处于"中等危险度"外,其他5座桥梁均处于"较低危险度",该模型应用于船桥碰撞综合评价具有较好的适应性。     

基于改进集对分析法的船舶碰撞风险评价

为研究船舶碰撞事故风险,避免由船舶碰撞导致的人员伤亡、经济损失等严重后果,选取琼州海峡某一特定水域为研究对象,建立船舶碰撞风险评价指标体系.分别用层次分析法和熵权法确定主客观权重,后基于博弈论进行组合赋权.再采用改进的集对分析法,量化琼州海峡某一特定水域的船舶碰撞风险等级,分析碰撞事故关键因素.结果 表明,选定水域船舶碰撞风险偏高,原因主要与船舶会遇率、能见度不良等相关,与实际情况相符,表明该模型适用于船舶碰撞风险评价研究.最后提出减少水域中船舶碰撞事故发生概率的相关建议.     

五元联系数在大中型水库船桥碰撞风险评价中的应用——以三峡库区为例

跨江大桥的兴建和内河航运需求的增加导致船桥碰撞事故频发。为有效评价大中型水库船桥碰撞风险，首先，构建“人-船-桥-环境-管理”五维动因的评价指标体系；然后，对各风险指标进行组合赋权，基于五元联系数和集对分析理论建立船桥碰撞风险评价模型，识别导致船桥碰撞风险的关键因素，并分析各桥区的风险等级及其发展态势；最后，以三峡库区为例，对江津、朝天门、长寿、丰都、忠县、云阳等地的长江大桥开展实地调研，收集各指标数据以进行实例应用。结果显示：水位、桥梁密度、能见度、水流速度、导航设施、船长超负荷状态及心理素质等指标为影响船桥碰撞风险等级的关键因素；丰都、忠县、江津、朝天门等地长江大桥的风险等级均为较高水平，长寿桥区风险等级为中等水平，云阳县域风险等级为较低水平。此外，五元联系数集对分析模型能够准确评价三峡库区船桥碰撞风险水平，并从同势、均势和反势3方面判别船桥碰撞风险态势，较好地处理风险评价中的不确定性问题，可为其他船桥水域的通航安全评价提供理论参考。     

基于复杂网络的内河船舶碰撞事故致因分析

为了探明内河船舶碰撞事故致因内在联系,基于船舶碰撞事故调查报告,从人-机-环-管视角构建事故致因复杂网络模型。运用“2-4”模型从人-机-环-管视角识别和提取事故致因,采用事故树方法分析调查报告中碰撞事故过程,提取内河船舶碰撞事故致因链,利用复杂网络理论融合多事故致因链,构建包括36个节点、123条边在内的事故致因网络,计算致因网络拓扑特征参数,定量分析内河船舶碰撞事故致因之间相互作用。研究结果表明：疏忽瞭望、错误估计碰撞危险、安全管理不到位、船员不适任、船与船通信信息不足、未及时行动是内河船舶碰撞事故的关键致因。同时,内河船舶碰撞致因网络是1个无标度网络,且具有小世界特性,表明事故致因之间连锁效应明显,管控上述关键致因可有效预防碰撞事故。研究结果可为预防内河船舶碰撞事故、提高内河航运管理水平提供参考。     

自由航行海域船舶碰撞概率计算

为分析船舶在自由航行海域航行的事故风险,提出自由航行海域船舶碰撞概率计算方法。首先,从船舶自动识别系统(AIS)轨迹信息提取船舶航行特征点,利用航迹聚类算法对自由航行海域的船舶行为特征建模,并采用合适的剪枝方法对聚类树进行剪枝,获得某目标海域船舶的航迹分类和航路尺度特征。然后,根据航路中船舶交通流的分布特征,利用IWRAP理论对船舶碰撞概率进行蒙特卡洛仿真,计算不同航路中的船舶碰撞概率值。由试验结果可知,根据航迹聚类算法将该水域划分为10段航路;该水域的最危险航路为T1和T9,最危险的汇聚点是P1,最危险船舶种类为货船;该水域船舶碰撞事故频率为1.18起/a。仿真试验结果表明,航路聚类结果和船舶碰撞概率与目标海域实际情况一致。     

长江干线船舶碰撞原因的故障树分析一以武汉海事局辖区水域为例

以2007年武汉海事局辖区船舶碰撞资料为基础,利用故障树分析方法构建该水域船舶碰撞故障树,进行定性、定链分析,得到包括航行疏于戒备、车舵控制失误、疏于了望等14个主要危险因素及各因素的相关事故数。在故障树分析的基础上,构建布尔代数和最小割集,计算各危险旧素的概率重要度,以衡精各危险因素发生概率的变化给碰撞事故发生概率带来的影响;计算临界重要度,从敏感度和概率双重角度衡量每个危险因素的重要度。通过分析发现应急操作不当、违反其他规定、航行疏于戒备、违反分道通航、疲劳驾驶等人为因素是引起该水域船舶碰撞的重要原因。建议船公司重视船员应急培训,提高船员应急处置能力,海事管理机构加大相关法规宣传力度和监管力度。     

跨海大桥船桥碰撞模糊Bow-tie风险评估方法

为有效降低跨海大桥船桥碰撞风险、提高桥区水域安全,建立一种适用于跨海大桥的量化船桥碰撞风险评估方法。首先,结合Bow-tie模型与模糊集合理论,构建跨海大桥船桥碰撞风险评估的模糊Bow-tie模型来定量分析各结果事件概率;然后,用敏感性分析方法揭示船桥碰撞的主要影响因素;最后,通过对某跨海大桥通航风险评估,实例验证所建评估方法的有效性。结果表明:基于估的模糊Bow-tie模型的风险评估方法适用于跨海大桥船桥碰撞的风险评估,且实现评估由定性到定量的转变,为海事监管部门的安全管理提供决策支持。     

基于互信息的长江船舶碰撞险情等级预测方法

为预测船舶碰撞险情等级、评价碰撞事故后果,利用互信息改进传统贝叶斯网络(BN),建立船舶碰撞险情等级预测模型。首先,基于船舶碰撞事故历史数据对船舶碰撞险情等级的风险因素进行识别;其次,计算互信息和条件互信息值判断风险因素之间独立性和条件独立性,确定因素之间依赖关系,确立BN定性部分,进而依据516条事故数据得到条件概率表(CPT),确定BN的定量部分;最后,应用长江历史事故数据验证模型的可行性和精确性。研究表明:经改进的预测模型预测精准度达94%,能够很好地预测船舶碰撞险情等级。     

基于二维灰云模型的LNG动力船航行过程风险推理*

针对风险多维属性问题及船舶航行多种风险表现,提出基于二维灰云模型的LNG动力船航行过程风险推理方法。针对LNG使用及船舶航行2种作业方式,采用系统方法识别安全风险影响因素体系,确定2种作业方式下各风险体系指标变化权重,描述LNG动力船航行过程中LNG使用和船舶航行发生事故概率及后果;通过引入云模型,综合计算2种作业方式下概率及后果组合风险,并采用灰云推理2种作业方式同时存在时LNG动力船航行过程风险。结果表明:LNG动力船航行过程中LNG使用和船舶航行风险耦合,风险程度受控;二维灰云模型可有效分析多维属性下风险评估问题,以及不同作业下风险耦合作用。研究结果可为船舶航行过程风险定量评估提供依据。     

基于序次Probit模型的航道船舶碰撞危险度研究

船舶碰撞严重威胁着船舶水上航行的安全,船舶碰撞危险度的研究能够为船舶避碰提供有效的预防手段和合理的科学依据。选取航道船舶碰撞危险度作为状态变量,选取船舶会遇方式、风速和能见度作为控制变量,运用序次Probit模型拟合出碰撞危险度状态方程。分别对人为判断和序次Probit模型的碰撞危险度利用插值技术,描绘出控制变量对状态变量的作用效果变化特征图。研究结果表明,拟合状态方程可以良好地表征系统状态的连续变化特征,序次Probit模型能够有效克服人为判断的不确定性。     

浅水航道对遇两船的船行波数值模拟

船行波的大小直接影响到两岸的岸堤、护坡和船间效应,同时船行波的波形和波浪参数对航道宽度规划、护岸工程设计等也有着重要的参考意义。运用常用的计算流体力学分析软件STAR-CCM+,基于CFD技术构建了某水域电动游览船实船仿真模型,通过求解RANS数值方程并结合RNGκ-ε湍流模型、VOF多相流模型和6DOF运动学模型模拟分析了内河某浅水航道两艘电动游览船对遇的情形,对比分析了船行波的波形耦合及船行波对两船船体和岸堤的影响。结合6DOF与重叠网格模型仿真分析了对遇两船由驶近到驶离不同局面下两船的运动状况,研究了两船之间的船行波波高的变化。数值计算和模拟试验结果表明,船行波对小型船舶两船的船间作用干扰明显,船行波波高变化明显,船行波波形耦合响应逼真。研究结果真实、可靠,具有较高的使用价值,可为主管单位管理船舶、合理调度、保障通航安全提供有效数据支持和理论依据。     

基于IWRAP模型的跨海大桥建设通航风险研究

为支撑跨海大桥建设决策,对拟建桥梁水域通航风险进行预测,采用IWRAP模型对通航风险进行量化,运用分布函数对观测桥梁水域航道/航路船舶流量进行拟合,构建风险分析模型,计算桥梁水域通航风险水平;根据设定桥梁通航标准,类比拟建桥梁水域内已建成桥梁桥区交通流分布情况,预测桥梁建成后船舶流量分布函数并计算通航风险水平,通过对比得出跨海大桥建设带来的通航风险变化。研究结果表明:运用IWRAP模型预测跨海大桥建设的通航风险较为合理。     

长江干线船舶碰撞原因的故障树分析——以武汉海事局辖区水域为例

以2007年武汉海事局辖区船舶碰撞资料为基础,利用故障树分析方法构建该水域船舶碰撞故障树,进行定性、定量分析,得到包括航行疏于戒备、车舵控制失误、疏于了望等14个主要危险因素及各因素的相关事故数。在故障树分析的基础上,构建布尔代数和最小割集,计算各危险因素的概率重要度,以衡量各危险因素发生概率的变化给碰撞事故发生概率带来的影响;计算临界重要度,从敏感度和概率双重角度衡量每个危险因素的重要度。通过分析发现应急操作不当、违反其他规定、航行疏于戒备、违反分道通航、疲劳驾驶等人为因素是引起该水域船舶碰撞的重要原因。建议船公司重视船员应急培训,提高船员应急处置能力,海事管理机构加大相关法规宣传力度和监管力度。     

一种利用AIS数据计算受限水域内航标安全距离的方法

AIS数据详细记录了特定水域的船舶位置、船首向和尺寸等数据,可用于计算受限水域内航标安全距离。按一定标准网格化目标航标附近水域,统计周围航行的他船船体出现在每一个网格中的频数,形成他船航迹的网格频数图。按长度尺寸分类,将同类他船航迹网格频数图叠加,形成特定类型船舶的航迹网格频数图。按频数大小填充颜色,可清晰地显示航标附近他船安全通行状态下与航标保持的距离。实验选取上海港航标附近水域海量AIS数据,获取了60~79m,80~99m,100~129m,130~159m船舶航迹形成的网格频数图,结果显示,四类船舶距航标的安全距离随着他船长度的增大而增加,分别为50m,70m,110m,150m。     

海船避碰专家系统领域知识的来源和决策流程初探

综述了海船避碰专家系统知识库领域知识的来源;对反映船舶碰撞危险程度的特征值进行了分析,认为取两船距离作为判别值是简明可行的,经比较,提出以王逢辰划分的船舶行动阶段与具体赋值后的动界和船舶领域模型相结合,是知识库判断碰撞危险和避让时机的基础;在考虑了能见度、船舶种类、相对方位和动态的基础上,提出了专家系统避让决策的初步流程。     

锂离子电池热解气体爆炸极限测定及其危险性分析

为定量研究锂离子电池热失控的危险性,利用锂离子电池在滥用条件下释放气体的种类及体积分数,计算锂离子电池热解气体爆炸极限并研究锂电池荷电状态对热解气体爆炸极限的影响。结果表明:在一定热失控条件下锂离子电池荷电状态为100%时其热解气爆炸下限为6.22%,上限为38.4%,在相同热失控条件下,锂离子电池热解气体的爆炸极限范围随着荷电状态的升高而增大,锂电池的荷电状态对热解气体的爆炸上限影响较大而对爆炸下限影响较小。在相似条件下,锂离子电池热解气体的爆炸极限范围比普通烃类气体大,一旦锂电池发生热失控会对锂离子电池运输造成潜在威胁。