河床演变影响下桥区水域通航安全研究

为了科学地设定滩槽易变河段处的桥梁跨径布置方案,针对荆州长江大桥桥区水域河床演变影响通航安全的问题,采用实例调研及历史资料分析的方法,指出滩槽易变河段选址建设的桥梁,其最大风险是滩槽移位导致船舶从通航孔位置移动到非通航孔位置,提出新建桥梁通航孔布置应覆盖深泓和可能成为航道的深槽的摆动范围;根据提出的原则研究拟建的李埠桥区水域的河床演变机制,选定最低通航水位下3.5 m深槽和深泓的摆动范围作为桥跨布置的依据;最终确定的1 120 m桥跨布置方案能够保障河床影响下拟建李埠长江大桥的通航安全。     

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。     

受限水域船舶积压风险测度方法研究

为了系统、客观地评估受限水域船舶积压衍生风险,实现对船舶积压风险的防控,进行船舶积压风险测度方法的研究。阐述了受限水域船舶积压风险的3种表现形式,提炼了风险表现形式的测评指标,提出了受限水域船舶积压指数,并建立了以二元Logistic回归为核心的风险测度模型,对积压风险测评指标进行量化处理,最后通过对三峡-葛洲坝枢纽船舶积压风险的实证分析验证测度方法的可行性。结果表明,受限水域船舶积压风险测度方法可以根据水域特征筛选积压风险主要测评指标,并最终得到积压衍生风险发生概率预测公式,预测并判断相应水域某一时期的船舶积压衍生风险严重程度,对实时测度和降低受限水域船舶积压风险、完善受限水域船舶通航安全预警和相关软件开发运用具有重要意义。     

长江干线宜昌段船舶通航风险耦合研究

研究船舶通航风险耦合关系对揭示通航风险机理、提升安全监控水平意义重大。从人-船-环-管四方面提出长江干线宜昌段船舶通航风险量化指标,运用系统动力学理论分析了双因素风险耦合关系,采用耦合度模型研究了多因素风险耦合作用并计算多因素风险耦合的耦合度。结果表明:长江干线宜昌段船舶通航风险双因素耦合与多因素耦合差异性明显;在双因素风险耦合关系中,人员与环境风险的耦合有较大的契合度,船舶与环境风险的耦合存在较大波动;在多因素风险耦合关系中,人-船-环-管风险耦合的风险程度较其余风险耦合程度高,其中环境、船舶风险参与多因素风险耦合更易导致事故发生。了解风险耦合的途径,可为水上交通安全监管和船舶航行决策提供保障。     

基于系统动力学的港口船舶通航风险成因耦合模型

为改善水上交通安全条件和有效避免风险事故的发生,需要研究港口船舶通航风险的形成机理。以港口船舶通航复杂性系统为视角,借助系统动力学方法进行港口船舶通航风险成因耦合仿真。首先,探讨港口水域船舶通航风险的形成原因及成因的相互影响和耦合类型;其次,基于港口水域船舶通航风险的人、船、环境与管理子系统构成因素,提出港口水域船舶通航风险成因之间的相互关系动力学流图;然后,建立非线性的系统动力学动态耦合模型,通过港口水域船舶通航风险成因耦合仿真,分析同质因素和异质因素的耦合作用。最后,结合青岛港船舶通航风险影响因素的数据,采用系统动力耦合模型进行港口水域船舶通航风险成因的耦合作用程度分析。结果表明:在港口船舶通航风险成因中双因素耦合作用下,与环境因素耦合造成的风险较大,特别是与交通环境因素耦合后风险大,且变异系数小。需要切实加强交通组织管理,从而降低客观因素的耦合程度,可有效避免通航事故,提高通航系统的安全可靠性。     

基于变异系数-云物元模型的船舶进出港航路设计

为进一步保障出港船舶及在近岸航路航行船舶的通航安全，应对进出港船舶航路的设计方案进行风险评估。鉴于出港航路和近岸航路交叉水域通航安全的特殊性，以该水域内船舶碰撞风险为研究背景，建立了进出港航路与近岸航路交叉水域船舶碰撞风险指标体系。采用变异系数法对评价指标进行赋值，克服了主观赋权法的局限性，提高了评估结果的可信度。同时充分利用云模型理论和物元可拓理论的优点，结合变异系数法构建变异系数-云物元模型对出港船舶与近岸航路船舶交通流冲突水域的船舶碰撞风险进行评估。并以东营港出港航路和近岸航路交叉水域为例，对到达冲突水域前不同备选航路方案进行了安全评价。结果表明，该评价模型正确，实用性强，可用于评价进出港航路设计方案的优选。     

基于系统动力学的三峡大坝通航风险演化研究

为深入研究三峡坝区船舶通航风险的演化过程,通过分析三峡大坝通航风险与其影响因素间的因果关系和影响函数,构建三峡坝区船舶通航风险演化的系统动力学(SD)模型,并运用Vensim软件模拟各因素影响下的船舶通航风险演变过程。仿真结果表明:当能见度、交通流密度、船员操作准确度、船舶设备故障率中某一影响因素恶化时,可以通过通航监管对其进行控制,从而降低由该因素带来的额外风险;随着影响因素恶化,坝区船舶通航风险将不同程度地增大,其中船员操作准确度影响最大。     

通航隧洞内船舶安全间距模型

为保障通航隧洞的安全高效运营,提出了一种船舶跟驰安全间距计算方法.在分析通航隧洞船舶间距影响因素的基础上,首先应用交通流及跟驰理论建立通航隧洞船舶跟驰安全间距模型,研究通航隧洞内船舶不同状态下安全间距计算方法;然后,对通航隧洞不同位置船舶安全间距进行分区研究,提出通航隧洞船舶安全间距控制模式;最后,结合乌江二线思林枢纽通航隧洞的具体资料和数据开展案例研究,并将结果与现有乌江一线构皮滩通航隧洞船舶安全间距进行比较.结果表明,通航隧洞内船舶安全距离与船舶所处位置有关,并存在较大差异.在隧洞运营管理和调度中需考虑位置特点进行分区来控制前后船舶间的安全距离.     

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。     

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。     

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。     

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。     

Ergonomic assessment of selected workstations on a merchant ship

This study describes some key ergonomic factors within the engine room, navigation bridge and other locations of a merchant ship. Ergonomic assessments were carried out on a crew of a merchant ship. The study examines the importance of factors such as noise, vibration, heat radiation (in machinery areas), psychological stress and ergonomics of the physical arrangement of the navigation bridge. It also addresses the effect of working in confined areas for a long duration and the need to process large amounts of data, decision-making and the influence of specific operating conditions in different areas of a ship. This study includes analysis of workstations, working methods and the burden of environmental factors as well as a discussion of specific marine environmental conditions such as confined working and leisure spaces, long-term family and sociocultural separation, frequent changes in climate and time zones, and temporary physical overload and long-term psychological burdens.     

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。     

基于车桥耦合振动的高速铁路系杆拱桥吊杆优化布置*

为研究吊杆布置形式对系杆拱桥动力特性的影响,以建成的某主跨度128 m系杆拱桥为工程背景,将车速、吊杆布置形式作为影响因素建立全桥有限元模型;车辆动力模型采用CRH2型动车组,并利用有限元软件ANSYS以及UM（Universal Mechanism）动力学分析软件联合进行仿真分析;研究桥梁结构的吊杆布置形式以及列车过桥运行速度对系杆拱桥结构自振及动力响应的影响。结果表明:斜吊杆拱、网状吊杆拱能明显提高面内振动的自振频率,对面外振动影响微弱;随着速度的增加,位移、加速度、冲击系数等大致呈增大的趋势,且速度等级越高其增大趋势越显著,桥梁的各项动力响应参数均在规范允许限值内;3种不同吊杆布置形式相比较,桥梁跨中横向位移基本不变,网状吊杆拱可以明显降低跨中竖向位移峰值。     

基于突变理论的近海船舶航行安全评价

基于船舶航行安全评价在海事预防与管理中的重要性,从"人-机-环境-管理"指标体系出发,结合近海航行船舶的特点及影响安全的因素,建立一个定量指标为主、定性指标为辅的4级安全评价体系;结合突变级数法和模糊综合评价对近海船舶航行安全进行评价和预测;最后以秦皇岛海域的5艘航行船舶为例进行实例演示。结果表明:用突变级数法对近海船舶航行进行安全评价得出的结论与实际情况基本吻合。应用突变级数法对近海船舶的安全状况进行实时监控、评价和预测,有助于海上运输的安全管理。     

渤海海域超大型船舶安全航速限定标准研究

为确保超大型船舶在渤海海域的航行安全,避免偏航和搁浅事故的发生,鉴于船舶安全航速限定标准的重要性,提出基于交通流要求(纵向)、航道尺度要求(横向)和富裕水深(UKC)要求(垂向)的船舶安全航速三维限定数学模型。研究在渤海海域通航条件下,以超大型油轮(VLCC)和散装船为代表船型的船舶在不同风流条件下的安全航速限定标准。结果表明,不同船舶的安全航速限定标准不同,该标准应考虑风流、航宽、水深等条件,并与船舶方形系数有直接关系。