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。     

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。     

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。     

基于事故场景分析的海洋平台火灾概率预测分析

根据美国安全与环境执行局(BSEE)近40a的火灾事故统计资料,选取压缩机单元火灾、热处理单元火灾和井喷火灾作为典型火灾事故场景,利用贝叶斯网络模拟不同场景火灾事故概率及其关键因子影响程度。模拟结果表明,压缩机单元火灾频率为2.1×10-4次/a,热处理单元泄漏火灾频率为2.2×10-4次/a,井喷火灾频率约1.0×10-5次/a;其中41.1%的压缩机单元火灾、24.9%的热处理单元火灾和34.8%的井喷火灾事故与"没有遵守作业指导"有关;其次,"管道布局不合理"、"缺乏日常检查"和"缺乏沟通"分别是压缩机单元火灾、热处理单元火灾和井喷火灾中仅次于"没有遵守作业指导"的关键因素。     

船舶舱室火灾风险分析方法研究

以船舶火灾为背景,建立了适用于船舶舱室火灾风险分析的方法。首先确定了舱室起火频率模型以及主要消防措施的可靠性,然后采用贝叶斯网络建立了火灾场景发生概率模型。其次对船舶舱室火灾的不确定性参数进行了分析,并将蒙特卡洛模拟与双区火灾模型结合对场景发生危险的概率进行计算。最后,对实船典型结构舱室进行了算例。结果表明:舱室人员发生火灾危险的概率(2.011×10-3)大于设备发生火灾危险的概率(7.155×10-4);当舱室起火时,喷淋对舱室人员安全几乎没有影响,无论有无喷淋,烟气沉降到危险临界高度的时间都很短,均值约为9 s;喷淋对舱室设备有很好的保护作用,无喷淋的舱室最高温度均值为292℃,有喷淋的舱室最高温度均值为141℃。     

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.     

一种船舶失控情况下桥区水域范围界定方法

为分析船舶失控状态下船-桥碰撞概率分布特征,定量界定船舶失控状态下桥区水域范围,提高桥区通航安全保障水平,对界定方法进行研究。以失控状态下船舶的运动模型为基础,建立基于失控运动特征的船-桥碰撞概率计算模型。在此基础上,根据船-桥碰撞概率可接受标准定量界定桥区水域范围。为验证算法的合理性,运用蒙特卡洛法模拟出不同气象、水文条件和船舶失控状态下的船-桥碰撞概率,基于随机模拟结果,计算出不同船-桥碰撞概率条件下桥区水域范围。仿真结果表明:用该方法界定的桥区水域范围与当前海事主管部门经验设置的范围一致。     

垮塌的大桥无法承受生命之痛

受连续强降雨影响,四川省7月8日晚起出现严重洪涝灾害,暴雨造成三座大桥垮塌。9日,江油绵江公路通口河老青莲大桥发生垮塌,10辆车坠河,3人被救起,12人失踪。刚刚加固维修的大桥垮塌,造成十几条生命的流逝,让十几个幸福的家庭痛失亲人,我们震惊、悲痛。国家财产正遭受着严重损失,生命之痛再一次刺激着我们的神经。     

概率火灾安全分析方法研究

为分析和评估火灾对设备、建筑物等敏感目标结构安全的影响,结合化工定量风险评估方法和气体爆炸概率安全分析方法,提出概率火灾安全分析策略和实施流程。该方法包括火灾危害辨识、泄漏速率计算、火灾后果模拟、频率分析、绘制频率超越热载荷曲线、结构响应分析等关键步骤。以某柴油罐区为例,通过频率分析和火灾模拟,绘制出频率超越热载荷曲线,假定火灾风险可接受准则为10-4/a,求得对应的可信热载荷为21 kW/m2,并以此值作为结构热响应分析的输入参数。火灾概率安全分析方法侧重于描述火灾热辐射强度及其对应的发生可能性,判定敏感目标遭遇的可信火灾热载荷强度和结构热响应行为,评估消防减灾措施效果,确保结构完整性和可用性,不评价工艺系统潜在火灾风险的高低。     

连续弯曲河道段桥位布置及通航安全分析

基于MMG船舶操纵运动数学模型基本理论,利用龙格-库塔方法进行积分计算求解方程组,将船舶的各受力方程结合流场数学模型计算的表面流场数据在MATLAB软件中编制成船舶操纵运动数值模拟可视化程序,以洞庭湖澧水洪道安乡大桥建设工程为背景,计算分析桥梁建设后航道弯曲半径及桥前直线段距离对通航安全的影响.结果表明,船队通过连续弯曲河道出弯时占用的航宽增大,千吨级航道中的弯曲半径取《内河通航标准》中单弯情况规定的最小值480 m时,上游出弯口与大桥间的安全直线段距离需6倍船长以上.距离为5倍船长时,航道弯曲半径应增大至550 m,无法达到相应的航道弯曲半径时,下游桥孔的通航跨距应相应增加15.8％.     

基于C-OWA算子和证据理论的船舶夜航光环境安全评价

为了更好地保障船舶夜航安全,基于船舶夜航光环境的特殊性和船舶夜航的风险性,构建船舶夜航光环境证据理论评价模型。首先,建立以信号灯误导、眩光干扰、频闪污染、光导致疲劳等4个决策层为基础的船舶夜航光环境评价指标体系;其次,运用C-OWA算子处理专家对指标的决策数据,判断光环境对船舶夜航安全的影响程度;最后,将证据理论模型应用于大连大窑湾港的夜航光环境中。结果表明:该光环境安全性高,对船舶夜航安全的影响小。构建的模型为港口、航道以及其他船舶夜航光环境水域安全评价提供了一定的参考依据。     

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。     

船舶废气排放扩散模拟计算方法研究

基于船舶AIS数据的船舶废气排放评估计算模型,以高斯烟团扩散模型为核心,结合船舶航行和排放特征,构建移动船舶源排放烟团扩散模型。利用控制变量法,在其他变量参数相同条件下,分别设定不同风向、不同大气稳定度、不同高程平面,仿真模拟航行状态下的船舶排放烟团扩散至空间环境中的质量浓度分布情况,分析船舶在不同环境参数下的扩散特征。结果表明,仿真模拟结果与实际气体空间质量浓度分布情况相符。通过在深圳市盐田港区布设船舶废气排放岸基固定嗅探监测设备,对港区进、离港和过往船舶进行大气污染物排放组分(SO2、CO2、NO、NO2)全天在线实时监测,以SO2作为试验样本气体,船舶排放的SO2排放至监测站的模拟质量浓度与实际监测质量浓度标准误差为19.81%,在合理的误差范围内,验证了船舶废气排放扩散模拟计算方法的科学有效性。     

长江航行安全问题的研究

运输船舶规模大 ,载货量或载客量非常大 ,一旦发生海损事故 ,带来的直接经济损失和间接损失都难以估算。笔者提出了运用先进的通信技术和通信设备 ,对长江航行船舶进行安全监控 ;针对船舶海事中 70 %是碰撞事故的事实 ,提出了长江船舶避碰预警系统的设计思路和技术路线 ;长江航运各有关机构则应恪尽职守 ,确保船舶具有良好的适航性。这些新观念和新思路对减少长江海损事故都有着积极的现实意义     

FDA事故致因模型在海上船舶碰撞事故安全管理中的运用研究

FDA事故致因模型从安全信息视角出发,将海上船舶碰撞事故发生的宏观与微观因素系统地结合在一起,以管理科学和技术科学为依据,构建海上船舶碰撞FDA事故致因模型,从微观到宏观即个体船只、海运企业、海事局3个层面进行安全信息视域下的事故致因分析,通过逻辑推导定位最佳的安全管理方位。研究结果表明:FDA事故致因模型由3条事故子链及1条事故主链构成,能够从微观到宏观完整表达海上船舶碰撞事故发生过程及机理;破坏3条FDA事故子链或FDA事故主链的形成即可有效地预防海上船舶碰撞事故的发生,对促进海上船舶航行安全管理水平的提高具有重要的理论与现实意义。     

基于F-R-M法的刚构-连续梁桥施工期结构强度风险分析

为了解决刚构-连续梁桥施工过程中的风险问题,提出了一种神经网络与有限元结合的定量风险分析方法（F-R-M法）。以八盘峡黄河特大桥为工程背景建立有限元模型,运用参数敏感性分析确定出最不利施工阶段的结构强度主要风险随机变量,然后以蒙特卡洛原理为基础,通过径向基（RBF）神经网络计算结构失效概率,最后对桥梁施工风险进行定量分析。结果表明:该桥在最大悬臂状态下,结构应力仿真次数超过 1 000 万次时,梁体在最大悬臂端应力失效概率仅约为 1.17×10-5,失效概率极低。基于参数敏感性的F-R-M法可以快速、较高精度地对高速铁路刚构-连续梁桥施工期结构强度风险进行定量分析。     

基于Tripod-Beta模型的船舶火灾事故风险分析

为深入分析船舶火灾事故风险因素及其后果产生的影响,通过分析1991-2017年全球船舶火灾事故调查报告,从人员、管理、船舶设备、货物、环境5个方面对船舶火灾影响因素进行识别研究;采用三脚架事故致因模型(Tripod-Beta model),构建考虑安全栅的船舶火灾事故情景演化模型,识别船舶火灾关键影响因素;并在样本量较少的情况下,采用信息扩散理论计算船舶火灾发生率;最后,利用布尔函数和风险矩阵,对船舶火灾事故风险进行评价研究。结果表明:船员不安全行为和船舶设备表面过热、设备短路是船舶火灾事故的关键风险因素;事故后果链中安全栅遭到破坏时,船舶火灾风险处于不希望发生范围内。该方法能有效评估船舶火灾风险的等级,满足海事管理部门的监管工作需求。     

国内船舶碰撞事故科研产出及主题趋势挖掘

为了全面认识国内船舶碰撞研究的整体现状及趋势,基于中国知网的2000—2016年506篇船舶碰撞学位论文和1957—2016年1 620篇期刊论文,使用科学计量和知识图谱的方法进行了可视化分析。结果表明:学位论文和期刊论文的产出主要集中以大连海事大学、上海海事大学、上海交通大学以及武汉理工大学为核心形成不同的研究团队。关于船舶碰撞的学位论文主要集中在AI、船舶避碰、数值仿真等方面,期刊论文的热点主要分布在船舶避碰、碰撞事故、碰撞危险等方面。整体来看,2000年以后学位和期刊论文在研究上的趋势是相近的,都在关注AI、数值模拟方法和碰撞责任主体等方面的避碰主题,近期新兴的研究更加关注在一些船舶碰撞微观的层面。