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文檔簡介
海上交通工程鄭中義
教授
大連海事大學(xué)航海學(xué)院海上交通工程鄭中義教授大連海事大學(xué)航海學(xué)院緒論一、早期的海上交通研究研究制定海上避碰規(guī)則;推薦與指定海上航路。二、海上交通研究的開始道路交通工程的確立;二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,世界經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇;多佛爾海峽碰撞事故多;日本與1976年成立海上交通工程學(xué)研究組。緒論一、早期的海上交通研究三、海上交通工程學(xué)的確立日本首先命名為海上交通工程;1971年,發(fā)表海上交通工程的綜述論文1972年在英國召開第一次海上交通工程學(xué)術(shù)會議四、海上交通工程的內(nèi)容與研究方法特點(1)是工程科學(xué)的分支;(2)研究對象是海上交通;(3)研究方法借鑒道路交通工程;(4)研究目的主要是增進(jìn)海上交通安全和提高交通效率。三、海上交通工程學(xué)的確立海上交通工程的研究方法:調(diào)查-分析-應(yīng)用-再調(diào)查歐洲與日本早期海上交通工程研究的區(qū)別(1)理論體系,基礎(chǔ)研究(2)應(yīng)用海上交通工程的研究方法:調(diào)查-分析-應(yīng)用-再調(diào)查第一章海上交通要素第一節(jié)海上交通的概念第二節(jié)船舶與駕駛?cè)藛T特性第三節(jié)海上交通環(huán)境5第一章海上交通要素5第一節(jié)海上交通的概念一、海上交通的定義荷蘭學(xué)者Wepster定義為:指定區(qū)域內(nèi)單個船運動的組合。因此由西歐十幾個國家共同完成的重大海上交通科研項目(COST301)主報告第一卷(概念與定義)中指出:海上交通可定義為“給定海域(或空間)內(nèi)發(fā)生的,使用這一空間的所有船舶的運動”。日本海上交通工程學(xué)者藤井認(rèn)為:船舶行為的總體就是海上交通。吳兆麟教授綜合海上交通的定義為:指定區(qū)域內(nèi)船舶行為的總體與運動的組合。交通事故是指碰撞、擱淺、觸碰等與船舶運動有關(guān)的事故6第一節(jié)海上交通的概念一、海上交通的定義6“海上交通”定義如何理解船舶交通不是指運動的船舶,而是指船舶的運動;船舶交通不是指某一艘船的運動或行為,而是指某區(qū)域內(nèi)所有船舶的運動或行為的總體。“海上交通”定義如何理解二、海上交通的分類按水域類型分:有港口船舶交通、水道船舶交通和沿海船舶交通等。研究港口船舶交通時:分為進(jìn)口船舶交通與出口船舶交通。研究水道船舶交通時:分為過往交通與穿越交通。研究沿海水域船舶交通時:常常以大多數(shù)船舶的運動方向分類,分別研究東行交通與西行交通(如直布羅陀海峽等)或北上交通與南下交通(如我國成山頭附近水域)。研究定線制的船舶交通時:使用交通、穿越交通、使用沿岸通航帶的船舶交通等。在研究船舶交通時,有時從船舶交通的構(gòu)成上進(jìn)行研究,包括船舶各類、船舶尺度等;有時也從船舶操縱性、船舶國籍等方面進(jìn)行研究,這也是一種交通構(gòu)成。另外在研究某水域船舶交通或行為時,特別注意特殊船舶影響。二、海上交通的分類第二節(jié)船舶與駕駛?cè)藛T特性一、船舶特征1.船舶尺度:用來表明船舶的大小。標(biāo)準(zhǔn)船的概念船舶的分級
總噸(噸)船舶參數(shù)的關(guān)系滿載吃水(米)型寬(米)
型深(米)2.船舶速度:分為船速(對水速度)和航速(對地速度)。船舶定速:即海上速度(90%額定功率、96~97%額定轉(zhuǎn)速)港內(nèi)速度:主機額定轉(zhuǎn)速70~80%對應(yīng)的速度安全航速:第6條規(guī)定:“每一船舶在任何時候應(yīng)用安全航速行駛,以便9第二節(jié)船舶與駕駛?cè)藛T特性一、船舶特征9能采取適當(dāng)而有效的避碰行動,并能在適合當(dāng)時環(huán)境和情況的距離以內(nèi)把船停住?!?/p>
《規(guī)則》還規(guī)定:“在決定安全航速時,考慮的因素中應(yīng)包括下列各點:第一,對所有船舶:(1)能見度情況;(2)通航密度,包括漁船或任何其他船舶的密集程度;(3)船舶的操縱性能,特別是在當(dāng)時情況下的沖程和回轉(zhuǎn)性能;(4)夜間出現(xiàn)的背景亮光,諸如來自岸上的燈光或本船燈光的反向散射;(5)風(fēng)、浪和流的狀況以及靠近航海危險物的情況;(6)吃水與可用水深的關(guān)系。能采取適當(dāng)而有效的避碰行動,并能在適合當(dāng)時環(huán)境和情況第二,對備有可使用的雷達(dá)的船舶,還須考慮:(1)雷達(dá)設(shè)備的特性、效率和局限性;(2)所選用的雷達(dá)距離標(biāo)尺帶來的任何限制;(3)海況、天氣和其他干擾源對雷達(dá)探測的影響;(4)在適當(dāng)?shù)牧砍虄?nèi),雷達(dá)對小船、浮冰和其他漂浮物有探測不到的可能性;(5)雷達(dá)探測到的船舶數(shù)目、位置和動態(tài);(6)當(dāng)用雷達(dá)測定附近船舶或其他物體的距離時,可能對能見度作出更確切的估計。船舶特性時間:船舶長度與速度之比。是反映船舶操縱性的特征之一。第二,對備有可使用的雷達(dá)的船舶,還須考慮:(1)雷達(dá)設(shè)備的特3.船舶沖程和旋回(1)船舶沖程停車沖程倒車沖程沖程與安全航速(2)船舶旋回緊迫局面與船舶旋回安全航速與船舶旋回3.船舶沖程和旋回二、駕駛?cè)藛T特征船舶駕駛?cè)藛T是指船長、值班駕駛員、引航員等實際下達(dá)指揮操縱船舶命令的人員。1.視覺特征視力(靜、動)視野(靜、動)色彩感覺影響因素(位置、背景光、光、盲區(qū)、年齡、能見度、照度等)2.聽覺3.反應(yīng)特征駕駛?cè)藛T在駕駛船舶過程中不斷接受本船、他船、助航設(shè)施與標(biāo)志、水文氣象與航路條件及交通管理方面的各種外界信息,并在刺激后作出相應(yīng)的反應(yīng)。反應(yīng)特性的影響因素:二、駕駛?cè)藛T特征(1)反應(yīng)時間與受刺激的感覺器官有關(guān);(2)反應(yīng)時間與運動系的種類(左手、左腳、右手、右腳)有關(guān);(3)反應(yīng)時間與刺激的強度有關(guān);(4)反應(yīng)時間與人體的狀態(tài)有關(guān);(5)反應(yīng)時間與駕駛環(huán)境有關(guān);(6)反應(yīng)時間與速度有關(guān);(7)反應(yīng)時間與飲酒量有關(guān);(8)反應(yīng)時間與藥物有關(guān)。(1)反應(yīng)時間與受刺激的感覺器官有關(guān);4.疲勞、興奮與生理節(jié)律(1)疲勞4.疲勞、興奮與生理節(jié)律(2)生理節(jié)律每天鄭中義——海上交通工程ppt課件每月每年5.人為因素與海上交通事故每月第三節(jié)海上交通環(huán)境海上交通環(huán)境是指船舶運動所處的空間與條件,包括航行水域,該水域的自然條件和交通條件三方面。一、航行水域航行水域是船舶運動的場所和空間。從海上交通系統(tǒng)說,航行水域由港口和航路組成。從地理上說,航行水域包括江河湖海及稱之為港灣、海峽、水道、運河、航道等水域。海上交通工程學(xué)所著重研究的是港口及其附近水域、重要水道(海峽)和沿海水域中的船舶交通。18第三節(jié)海上交通環(huán)境海上交通環(huán)境是指船舶運第三節(jié)海上交通環(huán)境二、自然條件自然條件指的是水域的氣象、水文與地形條件等。地形條件是指船舶航行與操縱的空間范圍是否受到限制的程度。水文條件指的是水深、水流、潮汐、波浪、冰凍等對船舶交通有影響的各種因素。氣象條件是指能見度、大風(fēng)和臺風(fēng)等條件。19第三節(jié)海上交通環(huán)境19第三節(jié)海上交通環(huán)境三、交通條件交通條件指的是港口和航道的布置和設(shè)施、水域中助航標(biāo)志和設(shè)施、交通管理規(guī)章和手段等。它是通過人工努力為便利船舶交通而創(chuàng)造的各種硬環(huán)境和軟環(huán)境,亦可稱為認(rèn)為交通環(huán)境。20第三節(jié)海上交通環(huán)境20第二章海上交通調(diào)查第一節(jié)海上交通調(diào)查概述第二節(jié)海上交通觀測第三節(jié)航海模擬器試驗第四節(jié)查閱資料和發(fā)放調(diào)查表21第二章海上交通調(diào)查21第一節(jié)海上交通調(diào)查概述一、調(diào)查目的(1)發(fā)現(xiàn)妨礙海上交通安全和效率的因素;(2)尋求改善海上交通的辦法和措施;(3)檢驗引進(jìn)新的海上交通設(shè)施、規(guī)則和系統(tǒng)的效果;(4)積累預(yù)報未來海上交通狀況的數(shù)據(jù)資料;(5)為建立交通流理論模型提供基礎(chǔ)資料,等等。22第一節(jié)海上交通調(diào)查概述22第一節(jié)海上交通調(diào)查概述二、調(diào)查項目(1)船舶密度分布(6)船舶到達(dá)規(guī)律(2)航跡分布(7)船舶領(lǐng)域(3)交通流(8)交通容量(4)交通量(9)會遇率(5)船速分布(10)避碰行為23第一節(jié)海上交通調(diào)查概述23第一節(jié)海上交通調(diào)查概述三、調(diào)查工作海上交通調(diào)查工作包括搜集海上交通原始數(shù)據(jù)、確定數(shù)據(jù)處理方法和目標(biāo)、具體處理數(shù)據(jù)三部分。四、調(diào)查方法從搜集海上交通原始數(shù)據(jù)的方法看,海上交通調(diào)查方法主要有下列幾種:(1)海上交通觀測(marinetrafficobservation);(2)查閱港口船舶記錄與統(tǒng)計報表;(3)航海模擬器試驗(marinesimulatorexperiment);(4)問卷調(diào)查(questionairetechnigue)。24第一節(jié)海上交通調(diào)查概述三、調(diào)查工作24第二節(jié)海上交通觀測通常所說的海上交通調(diào)查主要指交通觀測。海上交通觀測一般又可分為視覺觀測、雷達(dá)觀測和航空攝影三種方法。一、視覺觀測二、雷達(dá)觀測三、雷達(dá)觀測記錄1.直接觀測記錄2.人工標(biāo)繪3.雷達(dá)圖像攝影4.雷達(dá)信息直接輸入計算機四、航空攝影五、交通觀測點位置1.岸邊觀測點2.靜止船舶觀測點3.航行船舶觀測點4.空中觀測點25第二節(jié)海上交通觀測通常所說的海上交通調(diào)查主要指交通觀測。第三節(jié)航海模擬器試驗航海模擬器是從事航海專業(yè)人員培訓(xùn)和航海技術(shù)研究的新型手段。一般分為操縱模擬器和雷達(dá)模擬器。后者是按照國際海事組織(IMO)要求對船員進(jìn)行“雷達(dá)觀測和標(biāo)繪”培訓(xùn)的必備實驗手段。我校主持研究的“高品質(zhì)航海模擬器及其開發(fā)平臺”通過交通部鑒定,亦通過了國際著名船級社DNV(挪威船級社)所提出的A級(最高級別)航海模擬器性能指標(biāo)的認(rèn)證。該研究成果已先后在國內(nèi)外16家航海院校和培訓(xùn)中心推廣應(yīng)用,已取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。26第三節(jié)航海模擬器試驗26第四節(jié)查閱資料和發(fā)放調(diào)查表一、查閱資料1.進(jìn)出港船舶資料2.港口航道資料3.海事資料4.錨地資料5.氣象資料二、發(fā)放調(diào)查表向廣大船員發(fā)放調(diào)查表也是海上交通調(diào)查的一種方法,主要用于收集有關(guān)船舶行為方式的原始數(shù)據(jù)。27第四節(jié)查閱資料和發(fā)放調(diào)查表一、查閱資料27第三章海上交通實況第一節(jié)船舶密度及其分布第二節(jié)船舶航跡分布第三節(jié)交通流第四節(jié)船舶速度分布第五節(jié)交通量第六節(jié)船舶交通的統(tǒng)計特性第七節(jié)交通容量28第三章海上交通實況第一節(jié)船舶密度及其分布28第一節(jié)船舶密度及其分布一、船舶密度船舶密度是指某一瞬時單位面積水域內(nèi)的船舶數(shù),它反映水域中船舶的密集程度。船舶密度還在一定程度上反映水域中船舶交通的繁忙程度和危險程度。二、船舶密度分布船舶密度分布,實質(zhì)上是指一個水域中船舶的空間分布。三、船舶密度及其分布圖船舶密度及其分布根據(jù)海上交通調(diào)查中收集的原始資料加以整理求得,并以船舶密度及其分布圖表示。29第一節(jié)船舶密度及其分布一、船舶密度29第二節(jié)船舶航跡分布船舶航跡,即船舶航行軌跡,是船舶運動路線的記錄。一個水域中所有船舶的航跡就顯示出海上交通路線的特征或交通型式。航跡分布是指一個水域內(nèi)所有船舶運動路線的空間分布。航跡分布這一概念與船舶密度分布有相似之處,前者是線的空間分布,后者是點的空間分布。航跡分布在一定程度上反映一個水域的交通擁擠程度和交通危險程度航跡分布也是表征海上交通實況的一個重要概念。它和船舶密度分布一樣,是船舶交通的基本要素之一。航跡分布以航跡分布圖表示。30第二節(jié)船舶航跡分布船舶航跡,即船舶航行軌跡,是船舶運動路第三節(jié)交通流一、交通流概念交通流指的是一條道路上連續(xù)不斷地沿著這條道路朝著同一方向運動的各種交通工具的總體運動特征。二、交通流模型圖式一般來說,一個交通流模型設(shè)計一下五個基本要素:(1)交通流的位置,它根據(jù)航跡分布圖確定;(2)交通流的方向,它根據(jù)船舶的運動方向確定;(3)交通流的寬度,它根據(jù)航跡分布圖確定;(4)交通流的密度,它根據(jù)密度分布圖確定;在交通流模型中是將交通流的密度假定為均勻分布,以便于理論研究和具體計算;(5)交通流的速度,它根據(jù)船舶速度分布曲線確定,在交通流模型中是將交通流的速度假定為均勻分布的(取速度平均值),以便于理論研究和具體計算。31第三節(jié)交通流一、交通流概念31第三節(jié)交通流三、交通流基本模型關(guān)系式根據(jù)海上交通調(diào)查搜集到的船舶實況資料,假設(shè)船種單一、船速均勻,航向相同,航跡寬度不變,即可得到交通流量、交通流密度、交通流速度、交通流寬度之間的關(guān)系式。這就是船舶交通流基本模型,可以用下式表示:Q=ρ?V?W式中:Q——交通流量(艘/小時);ρ——交通流密度(艘/海里2);V——交通流速度(節(jié));W——交通流寬度(海里)。32第三節(jié)交通流三、交通流基本模型關(guān)系式32在既定的水道中或給定交通流寬度的情況下,可以用以下幾張圖大致表示交通流量、交通速度和交通密度之間的關(guān)系。33第三節(jié)交通流在既定的水道中或給定交通流寬度的情況下,可以用以下幾張圖大致第四節(jié)船舶速度分布從海上交通工程研究對象來說,所謂船舶速度不是指單個船舶航行速度或最大船速,而是指在一個水域中活動的或通過一個水域或水道的所有船舶的速度的分布范圍和速度平均值。由于可以在航跡分布基礎(chǔ)上建立交通流模型,故船舶速度分布一般指歸納到一個交通流模型中的各個船舶速度的分布情況;該交通流模型中的各個船舶航行速度的平均值即平均速度就是交通流速度。船舶平均速度是交通流模型的五個要素之一。研究船舶速度分布的另一個目的是預(yù)測歸于同一個交通流模型中的船舶之間會發(fā)生追越會遇的頻率。34第四節(jié)船舶速度分布從海上交通工程研究對象來說,所謂船舶速第五節(jié)交通量交通量是指單位時間(年、月、日、小時)內(nèi)通過水域中某一地點的所有船舶的數(shù)量,是交通流量或船舶流量的簡稱。它的大小直接反映一個水域船舶交通的規(guī)模和繁忙程度,并在一定程度上反映該水域船舶交通的擁擠和繁忙程度。一、交通量的分類
按船舶用途分:運輸船舶、其他船舶;按船舶種類分:雜貨船、客船、油船、漁船、其他船舶;按船舶推進(jìn)分:機動船、非機動船;按船舶國籍分:本國籍船、外國籍船;按船舶大小分:按船舶總噸位或船舶長度分成幾類;按船舶航區(qū)分:遠(yuǎn)洋船、沿海船、港內(nèi)船、內(nèi)河船;按航行路線分:北上、南下;東向、西向;過往、橫越;航道內(nèi)、航道外,等等。35第五節(jié)交通量交通量是指單位時間(年、月、日、小時)內(nèi)通過第五節(jié)交通量二、交通量的表示方法平均小時交通量:任意期間各小時交通量的總和除以該期間小時數(shù)所得的值。平均日交通量:任意期間各日交通量的總和除以該期間日數(shù)所得的值。同樣,也可以用月平均交通量。根據(jù)交通變化規(guī)律,用于表示交通變化特征的值有:高峰小時交通量:全天交通量最大的一個小時成為高峰小時,該小時內(nèi)的交通量為高峰小時交通量。年最大小時交通量:一年內(nèi)各小時交通量中最大的一個小時交通量。年最大日交通量:一年內(nèi)各日交通量中最大的一個日交通量。36第五節(jié)交通量二、交通量的表示方法36第五節(jié)交通量三、進(jìn)出港口船舶數(shù)在研究港口水域的船舶交通時,與交通量概念相近的一個量是進(jìn)出港口船舶數(shù),并常常按照船舶國籍、航區(qū)和船舶種類等進(jìn)行分類統(tǒng)計,以年、月、日進(jìn)出港口船舶艘次數(shù)來表示。四、加權(quán)交通量由于船舶大小相差甚遠(yuǎn),交通量的單位只用單位時間內(nèi)通過的船舶數(shù)目來表示而不考慮通過船舶尺度與噸位,就不能確切的反映一個水域或水道內(nèi)船舶交通的規(guī)模和該水域或水道的重要程度。為此,日本學(xué)者引進(jìn)了加權(quán)交通量的概念。權(quán)可以取船舶總噸位或船長。五、船舶分布37第五節(jié)交通量三、進(jìn)出港口船舶數(shù)37第六節(jié)船舶交通的統(tǒng)計特性一、基本統(tǒng)計方法數(shù)據(jù)處理的基本方法分為列表法和作圖法兩種。船舶交通調(diào)查數(shù)據(jù)的整理方法如下:1.離散變量的數(shù)據(jù)整理2.連續(xù)變量的數(shù)據(jù)整理用平均數(shù)、中位數(shù),眾數(shù)等來表示數(shù)據(jù)的集中性;用方差、標(biāo)準(zhǔn)差、極差等來表示數(shù)據(jù)的分散性;用變差系數(shù)、偏度系數(shù)等來表示數(shù)據(jù)分布的形態(tài)特點。二、船舶到達(dá)規(guī)律交通量屬于離散型隨機變量,其概率分布通常可用泊松分布和二項分布來描述。38第六節(jié)船舶交通的統(tǒng)計特性一、基本統(tǒng)計方法38第七節(jié)交通容量一、交通容量的概念在海上交通工程學(xué)中,交通容量是指一個水道處理船舶交通的能力。以單位時間內(nèi)能夠通過的最大船舶數(shù)表示。二、交通容量的分類(1)基本交通容量:指的是水道條件和交通狀況皆屬理想狀態(tài)時的單位時間內(nèi)最大交通量。(2)可能交通容量:指在現(xiàn)實的航路條件和交通狀態(tài)之下,單位時間內(nèi)的最大交通量??赡芙煌ㄈ萘吭跀?shù)值上要小于基本交通量。(3)實用交通容量:也稱設(shè)計交通容量,它是實際采用或設(shè)計單位時間內(nèi)的最大交通流量。實際交通容量在數(shù)值上小于可能交通容量。三、影響交通容量的因素四、交叉路口與錨泊區(qū)的容量39第七節(jié)交通容量一、交通容量的概念39第四章船舶行為第一節(jié)船舶行為研究概述第二節(jié)船舶領(lǐng)域第三節(jié)船舶領(lǐng)域模型的發(fā)展第四節(jié)動界第五節(jié)會遇第六節(jié)避碰行為40第四章船舶行為40第一節(jié)船舶行為研究概述一、船舶行為的概念廣義的船舶行為:船舶的正常航行行為和船舶的避碰行為。狹義的船舶行為:船舶在駕駛?cè)藛T操縱之下以船舶避讓為主要目的的行動方式與規(guī)律。二、影響船舶行為的因素影響船舶行為的因素很多,見以下關(guān)系圖41第一節(jié)船舶行為研究概述一、船舶行為的概念41第一節(jié)船舶行為研究概述42船舶行為影響因素駕駛?cè)藛T特征—知識、技能、經(jīng)驗、心理、生理船舶—靜態(tài)特征、動態(tài)特征、位置、他船動態(tài)交通環(huán)境交通狀態(tài)—船舶密度、交通量、船舶大小及種類等會遇—交叉、對遇、追越航路—可航寬度、交叉狀態(tài)、彎曲程度、視野范圍助航設(shè)施—航標(biāo)、信息服務(wù)管理狀況—法規(guī)、管理、管制水文、氣象—風(fēng)、波浪、視程、流、照度、潮汐狀態(tài)第一節(jié)船舶行為研究概述42船舶駕駛?cè)藛T特征—知識、技能、第一節(jié)船舶行為研究概述三、船舶行為研究方法船舶行為研究的兩大項工作:船舶行為數(shù)據(jù)調(diào)查收集工作和分析工作。船舶行為數(shù)據(jù)調(diào)查收集方法主要有實態(tài)觀測、資料統(tǒng)計、模擬和征詢。船舶行為數(shù)據(jù)的分析只要是利用數(shù)理統(tǒng)計和模糊數(shù)學(xué)的方法。四、船舶行為研究的意義(1)為制定有關(guān)法規(guī)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(2)向船舶駕駛員提供了船舶在航行、操縱方面的宏觀規(guī)律或模式(3)為開發(fā)研制助航儀器設(shè)備提供了理論和數(shù)據(jù)(4)為規(guī)劃整頓船舶交通提供了依據(jù)43第一節(jié)船舶行為研究概述三、船舶行為研究方法43第二節(jié)船舶領(lǐng)域一、船舶領(lǐng)域概念的提出日本開創(chuàng)海上交通工程學(xué)的著名學(xué)者藤井于1963年提出了船舶領(lǐng)域的概念,他將船舶領(lǐng)域定義為絕大多數(shù)后繼船舶的駕駛員避免進(jìn)入的前一艘在航船舶周圍的領(lǐng)域。二、開闊水域船舶領(lǐng)域模型的建立443.2L1.6L8L6L0.850.70.45第二節(jié)船舶領(lǐng)域一、船舶領(lǐng)域概念的提出443.2L1.6L三、藤井和Goodwin建立的船舶領(lǐng)域模型的區(qū)別從定義上看,藤井提出的領(lǐng)域是圍繞他船的(被讓路船);而Goodwin提出的領(lǐng)域是圍繞本船的從研究的水域與會遇形勢看,藤井提出的模型是水道中船舶追越局面下的模型;而Goodwin提出的船舶領(lǐng)域是海上開闊水域船舶在各種會遇局面的模型從確定領(lǐng)域的邊界上看從建立船舶領(lǐng)域適用的船舶數(shù)據(jù)上看三、藤井和Goodwin建立的船舶領(lǐng)域模型的區(qū)別第三節(jié)船舶領(lǐng)域模型的發(fā)展一、平滑不等扇形領(lǐng)域邊界的圓形領(lǐng)域英國學(xué)者Davis用計算機模擬研究船舶會遇和避碰時二、變更中心船位置和船首向的橢圓領(lǐng)域荷蘭學(xué)者VanDdrTak計算船舶會遇和會遇率時三、對遇與追越情況的船舶領(lǐng)域英國學(xué)者Goldwell在研究受限水域船舶行為時四、其他形狀的船舶領(lǐng)域五、船舶之間的標(biāo)準(zhǔn)間隔46第三節(jié)船舶領(lǐng)域模型的發(fā)展46第四節(jié)動界動界(Arena)是英國學(xué)者Davis等在應(yīng)用船舶領(lǐng)域研究船舶避碰行為時提出的新概念。確定以駕駛?cè)藛T開始采取行動以避免緊迫局面時與他船的距離為基礎(chǔ)的超級領(lǐng)域(Superdomain)。這一超級領(lǐng)域就成為動界。動界這一模型的邏輯是:只有當(dāng)未來情況是本領(lǐng)域受到來船“侵犯”時本船才采取轉(zhuǎn)向避讓行動,而這種行為的結(jié)果要導(dǎo)致來船的最小會遇距離正好大于本船領(lǐng)域的范圍,即正好使來船不“侵犯”本船領(lǐng)域。如果來船“侵犯”本船的動界而未來情況是本船領(lǐng)域不會被來船“侵犯”則無需采取任何轉(zhuǎn)向行動。47第四節(jié)動界動界(Arena)是英國學(xué)者Davis等在應(yīng)用第五節(jié)會遇一、會遇的概念會遇(Encounter):海上航行船舶相遇而須采取行動的情況。二、會遇的定義會遇的定義概括起來分為四種:是如果不采取避讓行動,兩船的會遇最近距離就小于某一給定距離的一種實際情況。(基于觀測)會遇是當(dāng)兩船位于某一給定距離以內(nèi)的一種實際情況。(觀測)是如果不采取避讓行動,兩船的會遇最近距離就小于某一給定距離的一種情況。(基于交通流理論)會遇是導(dǎo)致一船或兩船采取實際避碰行動一種情況三、研究會遇的實際意義海上交通研究的主要目的是減少交通事故(主要是碰撞事故),會遇是碰撞發(fā)生的必要條件之一。分道通航制是研究會遇的成果之一。48第五節(jié)會遇一、會遇的概念48第六節(jié)避碰行為一、避碰行為用以下四個量來表征船舶避碰行為:(1)采取避碰行動時兩船距離——D(2)采取避碰行動時目標(biāo)會遇最近距離——CPA(3)轉(zhuǎn)向避碰行動的幅度——△C(4)兩船實際通過距離——d二、海上避碰行為的統(tǒng)計研究1.采取避碰行動時兩船距離2.目標(biāo)船會遇最近距離3.避碰行動的種類4.轉(zhuǎn)向避讓行動的幅度5.兩船實際通過距離6.影響避碰行動的因素49第六節(jié)避碰行為一、避碰行為49第六節(jié)避碰行為三、避碰決策時間和距離四、實際通過距離的統(tǒng)計分布五、最小安全追越距離(MSOD)在通航分道中一船追越另一船時,被追越船突然轉(zhuǎn)向時,追越船能夠?qū)@種出乎意料的行動作出反應(yīng)并且緊急操縱避免碰撞所需保持的最初追越距離,就稱為最小安全追越距離。六、避讓操船措施作為避讓操船措施,有轉(zhuǎn)向(用舵)、變速(用車)、轉(zhuǎn)向和變速兼用三種。在港口和水道中緊急避讓時還會在用車用舵的同時配合以拋錨措施。50第六節(jié)避碰行為三、避碰決策時間和距離50第五章海上交通事故第一節(jié)交通事故調(diào)查第二節(jié)碰撞事故統(tǒng)計分析第三節(jié)擱淺觸礁事故統(tǒng)計分析第四節(jié)海上碰撞危險51第五章海上交通事故51第一節(jié)交通事故調(diào)查一、海上交通事故海事:碰撞Collision擱淺Grounding觸礁Striking觸碰Contact風(fēng)災(zāi)Heavyweather火災(zāi)與爆炸Fire&Explosion沉沒Foundering失蹤Missing機損Enginefailure其他Other海上交通事故:碰撞、擱淺、觸礁、觸碰、浪損等海上交通事故實況一般包括三方面內(nèi)容:(1)交通事故的規(guī)模;即交通事故的次數(shù)、卷入交通事故的船舶數(shù)目、交通事故的比率和交通事故的損失等(2)交通事故的發(fā)生規(guī)律與影響因素;即交通事故的時間趨勢和地理分布、船舶大小、種類、能見度、晝夜、水域等因素對發(fā)生交通事故的影響等(3)交通事故的原因;即人的過失、船舶及其設(shè)備的性能與缺陷、交通環(huán)境和條件的不利或妨礙因素三方面的具體問題52第一節(jié)交通事故調(diào)查一、海上交通事故52第一節(jié)交通事故調(diào)查二、海上交通事故調(diào)查1.事故調(diào)查的分類:一種是海事調(diào)查;一種是事故統(tǒng)計分析。2.事故調(diào)查的目的:了解和掌握海上交通事故實況,查找事故原因,探求減少和避免事故的措施和途徑,以便增進(jìn)海上交通安全和減少經(jīng)濟(jì)損失。3.事故調(diào)查的范圍4.交通事故數(shù)據(jù)的范圍海上交通事故的基本數(shù)據(jù)如下:①事故名稱或種類②事故發(fā)生時間(年、月、日、時)53第一節(jié)交通事故調(diào)查二、海上交通事故調(diào)查53③事故發(fā)生地點(經(jīng)緯度或相對于某一顯著位置的方位、距離及水域種類)④事故發(fā)生時的自然情況(能見度、風(fēng)、浪、流等級)⑤當(dāng)事船舶基本資料(船名、船籍、種類、噸位、船長、吃水等)⑥事故損失(人命、具體金額、沉船或全損等)5.交通事故的數(shù)據(jù)來源三、研究海上交通事故的意義從事故中吸取教訓(xùn)的情況比從成功中總結(jié)經(jīng)驗的情況多。54③事故發(fā)生地點(經(jīng)緯度或相對于某一顯著位置的方位、距離及水域第二節(jié)碰撞事故統(tǒng)計分析一、碰撞事故的規(guī)模一般用碰撞事故次數(shù)、卷入碰撞事故的船舶數(shù)目、碰撞發(fā)生率、碰撞事故占各類海事的比例、碰撞損失和碰撞導(dǎo)致傷亡人數(shù)來表示。二、碰撞事故的規(guī)模和影響因素1.碰撞事故的時間趨向2.碰撞事故的時間分布規(guī)律3.碰撞事故的地理分布4.能見度對碰撞的影響5.晝夜對碰撞的影響6.船舶大小與碰撞的關(guān)系7.船舶種類和碰撞的關(guān)系三、碰撞事故的原因除了承認(rèn)碰撞事故主要原因是人為失誤這種觀點以外,著重探討交通環(huán)境和船舶條件對碰撞事故的影響,以期從改善交通環(huán)境和船舶條件著手減少人為失誤,從而減少碰撞事故的發(fā)生。55第二節(jié)碰撞事故統(tǒng)計分析一、碰撞事故的規(guī)模55第三節(jié)擱淺觸礁事故統(tǒng)計分析擱淺觸礁雖說也是一種海上交通事故,但人們對它的重視程度不及對碰撞事故,其原因也許在于這類事故的發(fā)生往往取決于單個船舶與航行障礙物之間的關(guān)系,而主要不是與交通流和船舶有關(guān)。由于擱淺觸礁事故,統(tǒng)計分析的內(nèi)容和方法基本上與碰撞事故統(tǒng)計分析相同,故本節(jié)只作簡單介紹。一、擱淺觸礁事故的規(guī)模二、擱淺觸礁事故的規(guī)律和影響因素三、擱淺觸礁事故的原因56第三節(jié)擱淺觸礁事故統(tǒng)計分析56第四節(jié)海上碰撞危險海上碰撞危險是指某一海區(qū)發(fā)生船舶碰撞事故可能性的大小,一般以會遇率和碰撞概率來表示。各國海上交通工程學(xué)者關(guān)于海上碰撞危險的主要研究成果可歸納如下:1.碰撞次數(shù)與碰撞率(Collisionrate)2.會遇次數(shù)和會遇率(Encounterrate)3.碰撞概率(Collisionprobability)4.近距離錯過(Nearmiss)和時間差(Timeclearance)5.碰撞操縱次數(shù)(NumberofCAMs)6.綜合碰撞率57第四節(jié)海上碰撞危險57第六章船舶交通模擬第一節(jié)船舶交通模擬概述第二節(jié)航海模擬器模擬第三節(jié)船舶交通計算機模擬58第六章船舶交通模擬58第二節(jié)航海模擬器模擬一、航海模擬器航海模擬器一般分為兩類:第一類是雷達(dá)模擬器或雷達(dá)及ARPA操作模擬器;第二類是船舶操縱模擬器,亦稱船舶駕駛(臺)模擬器等。二、航海模擬器模擬的作用1.船舶行為研究的數(shù)據(jù)收集2.航行環(huán)境改變的評價3.對新的避讓操船方法進(jìn)行研究4.對船舶交通事故(主要是對碰撞事故)進(jìn)行研究5.船舶靠離泊操縱的研究59第二節(jié)航海模擬器模擬一、航海模擬器59第二節(jié)航海模擬器模擬三、模擬器模擬的實施模擬器模擬的工作過程一般是先提出問題,再確定模擬方案,然后實施模擬,最后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。模擬實施過程中要注意的問題:1.在提出問題,確定方案階段,要對模擬的全部工作進(jìn)行全面的描述。為了避免模擬失敗,可在正式模擬前進(jìn)行預(yù)模擬。2.模擬環(huán)境要盡可能接近實際航行狀態(tài)。3.模擬過程中所給出的船舶交通狀態(tài)應(yīng)盡可能接近考察水域中的船舶交通實際。4.認(rèn)真選定參加模擬的船舶駕駛員。60第二節(jié)航海模擬器模擬三、模擬器模擬的實施60第三節(jié)船舶交通計算機模擬一、概述計算機模擬的工作方式:計算機根據(jù)模擬程序產(chǎn)生船舶信號,控制船舶運動,形成各種船舶交通狀態(tài);根據(jù)會遇模型判定會遇狀態(tài),根據(jù)避讓操船模型控制船舶避讓操船;航路模型作為靜態(tài)模型存于計算機,風(fēng)、流數(shù)據(jù)作為約束條件在程序中給定或根據(jù)一定模型變化;模擬過程中的參數(shù)由計算機記錄,并進(jìn)行統(tǒng)計分析。二、計算機模擬模型三、船舶交通計算機模擬61第三節(jié)船舶交通計算機模擬一、概述61第七章船舶交通安全評價第一節(jié)安全評價概述第二節(jié)船舶交通安全評價62第七章船舶交通安全評價62第一節(jié)安全評價概述一、安全和危險的含義何謂安全?辭典上稱安全是沒有危險、不受威脅、不出事故;安全工程學(xué)上稱安全是指不發(fā)生傷亡、設(shè)備或財產(chǎn)損害和環(huán)境破壞等事故或災(zāi)害及不存在發(fā)生事故或災(zāi)害等危險的狀態(tài)。因此,人們往往用危險和事故的狀況來描述安全。危險指數(shù)=事故危害度×事故發(fā)生概率二、安全評價安全評價,也成為風(fēng)險評估(Riskassessment),就是對系統(tǒng)的安全狀況進(jìn)行定量和定性的估計和評定。對一個系統(tǒng)進(jìn)行安全評價所遵循的三條可以稱之為公理的重要原則是:1.不可能完全根除一切危害和危險;2.可以努力減少來自現(xiàn)存危險的危險;3.應(yīng)努力減少全面的危險而不是僅僅根除幾種特定的危險。63第一節(jié)安全評價概述一、安全和危險的含義63三、海上交通風(fēng)險分析與評價的主要工作安全評價危險性確認(rèn)危險性評價檢查出危險觀察:1.新的危險2.危險變化危險的定量鑒定1.發(fā)生概率2.受害程度危害排除鑒定1.危險減小2.危險消失允許范圍社會上所允許的危險性三、海上交通風(fēng)險分析與評價的主要工作安全評價危險性確認(rèn)危險性四、安全評價的系統(tǒng)工程方法就目前解決問題的方法而言,基本上有兩種:1.是在事故發(fā)生后,總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn),查看事故原因,采取防止事故重復(fù)發(fā)生的措施這種傳統(tǒng)安全管理方法。2.是安全系統(tǒng)工程方法。五、安全評價的系統(tǒng)工程方法安全系統(tǒng)工程的內(nèi)容主要有以下三個方面:1.系統(tǒng)安全分析2.安全評價3.實施安全措施船舶交通安全系統(tǒng)評價的意義主要表現(xiàn)在:1.完善船舶交通安全測度方法,使之更合理、更科學(xué)2.建立船舶交通安全比較方法3.為實施船舶交通安全措施提供依據(jù)4.科學(xué)地指導(dǎo)船舶交通安全管理工作65四、安全評價的系統(tǒng)工程方法65第二節(jié)船舶交通安全評價一、船舶航行安全的綜合評價船舶航行安全的綜合評價是在分析我國用海事統(tǒng)計數(shù)字評價海上交通安全的傳統(tǒng)做法的基礎(chǔ)上提出的。其思路和觀點如下:其一,安全不僅包括不出事故,而且包括沒有危險和不受威脅。其二。我國的海事統(tǒng)計包括事故次數(shù)、直接經(jīng)濟(jì)損失、死亡人數(shù)、受傷人數(shù)和船舶全損數(shù)五項指標(biāo)。其三,海事統(tǒng)計采用的是絕對數(shù)字,不考慮船舶數(shù)目和船舶活動量的實況及其變化,簡單比較事故統(tǒng)計數(shù)字是不科學(xué)的,也是不合理的;應(yīng)該采用相對數(shù)字(比率)評價船舶交通安全狀況。66第二節(jié)船舶交通安全評價一、船舶航行安全的綜合評價66第二節(jié)船舶交通安全評價二、安全指數(shù)法安全指數(shù)法采用一個港口或水域在某一期間內(nèi)(如季度或年度)所發(fā)生的船舶交通事故數(shù)與該期間內(nèi)的船舶活動量的比值作為衡量該港口或水域在該期間內(nèi)的船舶交通安全狀況的指標(biāo)。67第二節(jié)船舶交通安全評價二、安全指數(shù)法67第3節(jié)碰撞危險分析與評價方法3.1船舶碰撞危險度的概念船舶碰撞危險度(CRI)是一個模糊的概念,是船舶之間發(fā)生碰撞可能性大小的度量3.2船舶碰撞危險度的分類總結(jié)歸納研究船舶碰撞危險度的文獻(xiàn),對船舶碰撞危險度的定義大致有四種方法:
1)主觀碰撞危險度和客觀碰撞危險度;
2)宏觀碰撞危險度和微觀碰撞危險度;
3)時間碰撞危險度和空間碰撞危險度;
4)幾何碰撞危險度和潛在碰撞危險度。第3節(jié)碰撞危險分析與評價方法3.1船舶碰撞危險度的概念3.3碰撞危險分析指標(biāo)3.3.1碰撞次數(shù)與碰撞率(Collisionrate)碰撞次數(shù):用某一區(qū)域內(nèi)單位時間內(nèi)發(fā)生的碰撞事故次數(shù)來說明該區(qū)域的船舶碰撞危險。碰撞率(1)是指某一區(qū)域單位時間內(nèi)卷入碰撞事故的船舶數(shù)與該區(qū)域單位時間內(nèi)營運船舶數(shù)之比;(2)是指某一區(qū)域單位時間卷入碰撞事故的次數(shù)與該區(qū)域單位時間內(nèi)船舶航次數(shù)之比美國對其水域內(nèi)船舶碰撞率進(jìn)行分析,從1969年的0.00097增加到1978年的0.0001663.3.2會遇次數(shù)和會遇率(Encounterrate)Goodwin:(1)將會遇率定義為:某一區(qū)域給定時間發(fā)生的會遇次數(shù)與該區(qū)域給定時間內(nèi)面臨會遇危險的船舶數(shù)目之比。在實際估算時,將會遇率定義轉(zhuǎn)換為所有會遇持續(xù)的時間和與所有船舶面臨會遇持續(xù)的時間和之比。其最后提出的加權(quán)會遇率實際為海上秩序指數(shù),其表達(dá)式為:3.3碰撞危險分析指標(biāo)式中:M-海上秩序指數(shù);E-所有會遇持續(xù)的時間和;S-所有船舶面臨會遇危險所持續(xù)的時間和(2)她還采用危險系數(shù)作為代替會遇率評估海上碰撞危險。將會遇率定義為船舶實際進(jìn)入另一船舶領(lǐng)域范圍內(nèi)的總數(shù)與船舶進(jìn)入另一船周圍更大范圍內(nèi)的總數(shù)之比,乘上兩個區(qū)域半徑之比,也稱為危險系數(shù)。為領(lǐng)域半徑鄭中義——海上交通工程ppt課件Lewison假設(shè)兩個船舶交通流相遇,將會遇區(qū)域定義為半徑為R的圓,提出了估算會遇次數(shù)的表達(dá)式:SA為交通A的單位交通流寬度上每小時通過的船舶數(shù)SC為交通C的單位交通流寬度上每小時通過的船舶數(shù)fA為交通流A的速度分布fC為交通流C的速度分布藤井將船舶視為不受操縱自由運動的分子,并利用氣體分子理論的,研究了船舶的會遇,提出了會遇次數(shù)的計算公式。Lewison假設(shè)兩個船舶交通流相遇,將會遇區(qū)域定義為半徑為3.3.3碰撞概率(Collisionprobability)Lewison(1)將碰撞概率定義為某一區(qū)域單位時間內(nèi)實際碰撞次數(shù)與估算的會遇次數(shù)之比。其表達(dá)式為:(2)還提出,可按不同能見度和不同會遇態(tài)勢分別求得各個碰撞概率,然后求和得到整個碰撞概率。其表達(dá)式為:藤井將碰撞概率定義為某一區(qū)域單位時間內(nèi)實際碰撞次數(shù)與估算的幾何碰撞次數(shù)之比。其表達(dá)式為:
Nc是某區(qū)域單位時間內(nèi)實際發(fā)生的碰撞次數(shù)藤井的研究結(jié)果表明:幾何碰撞概率約為萬分之一;幾何碰撞數(shù)約為會遇次數(shù)八分之一3.3.3碰撞概率(Collisionprobabil3.3.4近距離錯過(Nearmiss)和時間差(Timeclearance)
英國Barratt的提出用非常接近實際碰撞的事件作為預(yù)報碰撞率的基礎(chǔ),即近距離錯過;為估算近距離錯過數(shù)目,又提出了時間差。3.3.5碰撞操縱次數(shù)(NumberofCAMs)
荷蘭Brok和Vandervet提出了避碰操縱次數(shù)和避碰操縱失敗概率的評估方法。觀點是:碰撞事故中人的因素?zé)o法公式化,故以交通流及會遇模型估算碰撞概率是不當(dāng)?shù)?;同時每一船舶的碰撞概率應(yīng)不同。為此,提出的碰撞概率為:3.3.6綜合碰撞率原聯(lián)邦德國KWIK博士提出的一種系統(tǒng)評估方法,如圖所示。與目標(biāo)船T構(gòu)成會遇形勢K的CAM次數(shù);CAM失敗的概率3.3.4近距離錯過(Nearmiss)和時間差(Ti交通管理交通規(guī)則航行規(guī)則助航設(shè)施氣象與地理條件船長的訓(xùn)練與經(jīng)歷船舶操縱能力交通密度、航向、速度、船型船舶分布船長在會遇中的行為必要的避碰操縱會遇率會遇能導(dǎo)致碰撞的概率碰撞率交通管理氣象與地理條件船長的訓(xùn)練與經(jīng)歷船舶操縱能力交通密度、3.3.7基于交通流分布的船舶會遇概率分析對于雙向通航航道內(nèi)自由運動船舶的航跡分布,服從正態(tài)分布,即:3.3.7基于交通流分布的船舶會遇概率分析第4節(jié)基于交通的擱淺事故分析4.1井上模型發(fā)生擱淺事故的船舶僅限于航跡位于航道外的船舶,則:但位于航道外,只是發(fā)生擱淺事故的必要條件,而非充分條件。若在航道外發(fā)生擱淺事故的概率為G,則航道上擱淺概率P’G為:0.5WP’G第4節(jié)基于交通的擱淺事故分析4.1井上模型0.5W第5節(jié)對海事交通事故的總體分析5.1基于統(tǒng)計方法的分析與評價統(tǒng)計分析方法的特征:科學(xué)性。統(tǒng)計分析方法以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ),具有嚴(yán)密的結(jié)構(gòu),需要遵循特定的程序和規(guī)范,從確立選題、提出假設(shè)、進(jìn)行抽樣、具體實施,一直到分析解釋數(shù)據(jù),得出結(jié)論,都須符合一定的邏輯和標(biāo)準(zhǔn)。直觀性?,F(xiàn)實世界是復(fù)雜多樣的,其本質(zhì)和規(guī)律難以直接把握,統(tǒng)計分析方法從現(xiàn)實情境中收集數(shù)據(jù),通過次序、頻數(shù)等直觀、淺顯的量化數(shù)字及簡明的圖表表現(xiàn)出來,這些數(shù)據(jù)的處理,將我們的研究與客觀世界緊密相連,從而提示和洞悉現(xiàn)實世界的本質(zhì)及其規(guī)律。可重復(fù)性。可重復(fù)性是衡量研究質(zhì)量與水平高低的一個客觀尺度,用統(tǒng)計分析方法進(jìn)行的研究皆是可重復(fù)的。第5節(jié)對海事交通事故的總體分析5.1基于統(tǒng)計方法的分6節(jié)中、美海事與其因素灰色關(guān)系分析
6.1灰色關(guān)聯(lián)分析概述灰色關(guān)聯(lián)分析能夠定量分析結(jié)果序列與其影響因素序列的關(guān)系,找到影響結(jié)果序列最大的因素;灰色關(guān)聯(lián)分析適用于知道因素對結(jié)果序列有影響,但不知道是如何影響的,以及不知道影響程度有多的系統(tǒng);灰色關(guān)聯(lián)分析不同于模糊分析,關(guān)聯(lián)分析適用于邊界清晰但內(nèi)涵不清的系統(tǒng),而模糊分析則適用于內(nèi)涵清晰,但邊界不清的系統(tǒng)。6節(jié)中、美海事與其因素灰色關(guān)系分析
6.1灰色關(guān)聯(lián)分析6.2中、美兩國水上交通事故的關(guān)聯(lián)分析6.2.1中國水上交通事故的關(guān)聯(lián)分析1996-2005年關(guān)聯(lián)矩陣(1)為人均GDP貨運量運輸船舶數(shù)貨物運輸周轉(zhuǎn)量0.63660.74610.92980.6247事故件數(shù)0.78270.83400.67830.7673沉船艘數(shù)0.69130.79050.90160.6761死亡失蹤人數(shù)0.55350.73470.72080.5349經(jīng)濟(jì)損失6.2中、美兩國水上交通事故的關(guān)聯(lián)分析1996-2005年1996-2005年我國水上交通事故灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)論①事故件數(shù)與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序從大到小為:運輸船舶數(shù)>貨運量>人均國內(nèi)生產(chǎn)總值>貨物運輸周轉(zhuǎn)量②沉船艘數(shù)與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序從大到小為:貨運量>人均國內(nèi)生產(chǎn)總值>貨物運輸周轉(zhuǎn)量>運輸船舶數(shù)③死亡失蹤人數(shù)與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序從大到小為:運輸船舶數(shù)>貨運量>人均國內(nèi)生產(chǎn)總值>貨物運輸周轉(zhuǎn)量④經(jīng)濟(jì)損失與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序從大到小為:貨運量>運輸船舶數(shù)>人均國內(nèi)生產(chǎn)總值>貨物運輸周轉(zhuǎn)量1996-2005年我國水上交通事故灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)論1996-2000年數(shù)據(jù)為對象得到的關(guān)聯(lián)度矩陣(2)為人均GDP貨運量運輸船舶數(shù)貨物運輸周轉(zhuǎn)量0.58260.76130.89780.5907事故件數(shù)0.72670.71620.54030.6813沉船艘數(shù)0.65700.78800.68290.6617死亡失蹤人數(shù)0.60290.73970.77480.6068經(jīng)濟(jì)損失1996-2000年數(shù)據(jù)為對象得到的關(guān)聯(lián)度矩陣(2)為人均G1996-2000年我國水上交通事故關(guān)聯(lián)分析結(jié)論①事故件數(shù)與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序從大到小為:運輸船舶數(shù)>貨運量>貨物運輸周轉(zhuǎn)量>人均國內(nèi)生產(chǎn)總值②沉船艘數(shù)與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序從大到小為:人均國內(nèi)生產(chǎn)總值>貨運量>貨物運輸周轉(zhuǎn)量>運輸船舶數(shù)③死亡失蹤人數(shù)與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序從大到小為:貨運量>運輸船舶數(shù)>貨物運輸周轉(zhuǎn)量>人均國內(nèi)生產(chǎn)總值④經(jīng)濟(jì)損失與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序從大到小為:運輸船舶數(shù)>貨運量>貨物運輸周轉(zhuǎn)量>人均國內(nèi)生產(chǎn)總值1996-2000年我國水上交通事故關(guān)聯(lián)分析結(jié)論1996-2005年數(shù)據(jù)為對象得到的關(guān)聯(lián)度矩陣(3)為人均GDP貨運量運輸船舶數(shù)貨物運輸周轉(zhuǎn)量0.68840.70120.86240.6903事故件數(shù)0.70980.72630.76300.6561沉船艘數(shù)0.68080.69060.97140.6835死亡失蹤人數(shù)0.58350.57490.55550.5957經(jīng)濟(jì)損失1996-2005年數(shù)據(jù)為對象得到的關(guān)聯(lián)度矩陣(3)為人均G①事故件數(shù)與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序從大到小為:運輸船舶數(shù)>貨運量>貨物運輸周轉(zhuǎn)量>人均國內(nèi)生產(chǎn)總值②沉船艘數(shù)與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序從大到小為:運輸船舶數(shù)>貨運量>人均國內(nèi)生產(chǎn)總值>貨物運輸周轉(zhuǎn)量③死亡失蹤人數(shù)與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序從大到小為:運輸船舶數(shù)>貨運量>貨物運輸周轉(zhuǎn)量>人均國內(nèi)生產(chǎn)總值④直接經(jīng)濟(jì)損失與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序從大到小為:貨物運輸周轉(zhuǎn)量>人均國內(nèi)生產(chǎn)總值>貨運量>運輸船舶數(shù)①事故件數(shù)與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序從大到小為:6.2我國十年水上交通事故灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)論關(guān)聯(lián)分析得到的規(guī)律:1.在當(dāng)前管理、通航水域等一定的前提下,船舶數(shù)量決定了水上交通事故的件數(shù)。2.在當(dāng)前管理、通航水域等一定的前提下,貨物運輸量決定了水上交通事故的沉船艘數(shù)。3.在當(dāng)前管理、通航水域等一定的前提下,運輸船舶數(shù)決定了水上交通事故死亡失蹤人數(shù)。6.2我國十年水上交通事故灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)論關(guān)聯(lián)分析得到的規(guī)由關(guān)聯(lián)分析預(yù)測今后水上交通安全形勢:1.我國水上交通事故件數(shù)與“運輸船舶數(shù)”的關(guān)系最為密切,其次為“貨運量”。表明在“十一五”期間,水上安全形勢不容樂觀。因為據(jù)預(yù)計“十一五”期間,水路貨物周轉(zhuǎn)量將增長38%,全國港口貨物吞吐量、沿海主要港口吞吐量將分別增長46%和78%?!笆晃濉蹦?,全國港口吞吐量達(dá)到72億噸以上,水路貨運量30億噸左右。2.今后水上交通安全形勢將趨于平穩(wěn)。由關(guān)聯(lián)分析預(yù)測今后水上交通安全形勢:6.3近年來美國GDP及分析
95-04年美國的GDP情況統(tǒng)計表年份GDP(十億$)人口數(shù)(萬人)人均GDP貨運量(百萬噸)1994707226344268452214.81995739826656277542240.41996781726967289872284.11997830427291304282333.11998874727612316782339.51999926827930331832322.62000981728240347632424.620011010128533354012393.320021048128817363712340.320031098829103377562394.320041173429391399242549.76.3近年來美國GDP及分析95-04年美國的GDP情況6.3.1美國水路運輸?shù)拇皵?shù)與載重量狀況年份運輸船舶數(shù)(艘)貨物運輸周轉(zhuǎn)量(億噸英里1-46b)旅客運輸周轉(zhuǎn)量(百萬人英里)19913934284842821992393138567271199339306789726019943906481492601995396418077260199641104764726519974141970742941998420326728294199941766655931020004135464583302001415886217325200241002612133320033998360623946.3.1美國水路運輸?shù)拇皵?shù)與載重量狀況年份運輸船舶數(shù)(6.3.2美國數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析后關(guān)聯(lián)矩陣
美國水上事故四項指標(biāo)與其宏觀數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)度表人均GDP($)貨運量(百萬噸)運輸船舶數(shù)(萬艘)貨物運輸周轉(zhuǎn)量(億噸英里)0.50110.60940.61240.8546事故件數(shù)0.54470.64510.64570.8995涉及船舶艘數(shù)0.44020.48030.48160.5584死亡失蹤人數(shù)0.56260.61360.61460.7396經(jīng)濟(jì)損失(百萬$)6.3.2美國數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析后關(guān)聯(lián)矩陣美國水上事故四項指標(biāo)在94-03年美國水上交通事故與相關(guān)因素關(guān)聯(lián)度矩陣中按行進(jìn)行分析,比較各特征因素與子因素的關(guān)聯(lián)度,容易得到:①事故件數(shù)與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序為:貨物運輸周轉(zhuǎn)量>運輸船舶數(shù)>貨運量>人均國內(nèi)生產(chǎn)總值②涉及船舶艘數(shù)與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序為:貨物運輸周轉(zhuǎn)量>運輸船舶數(shù)>貨運量>人均國內(nèi)生產(chǎn)總值③死亡失蹤人數(shù)與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序為:貨物運輸周轉(zhuǎn)量>運輸船舶數(shù)貨>運量>人均國內(nèi)生產(chǎn)總值④經(jīng)濟(jì)損失與各宏觀因素的關(guān)聯(lián)次序為:貨物運輸周轉(zhuǎn)量>運輸船舶數(shù)>貨運量>人均國內(nèi)生產(chǎn)總值在94-03年美國水上交通事故與相關(guān)因素關(guān)聯(lián)度矩陣中按行進(jìn)行6.3.3美國水上事故關(guān)聯(lián)分析結(jié)論
貨物運輸周轉(zhuǎn)量>運輸船舶數(shù)>貨運量>人均國內(nèi)生產(chǎn)總值從美國水上事故四項指標(biāo)與其運輸船舶、水運貨物周轉(zhuǎn)量、水運貨物量、人均國內(nèi)生產(chǎn)總值情況看,四項事故指標(biāo)都與其貨物周轉(zhuǎn)量關(guān)系最為密切,其次為運輸船舶數(shù)。也就是說美國的水上事故是隨著其水運貨物周轉(zhuǎn)量的變化而變化,而其運輸船舶數(shù)量對其水上事故也有較大影響。6.3.3美國水上事故關(guān)聯(lián)分析結(jié)論貨物運輸周轉(zhuǎn)量>運輸船6.4我國與美國關(guān)聯(lián)分析的比較
我國水上交通事故四項指標(biāo)與“運輸船舶數(shù)”的關(guān)系最為密切,其次為“貨運量”,美國的水上事故四項指標(biāo)是隨著其“水運貨物周轉(zhuǎn)量”的變化而變化,其次為“運輸船舶數(shù)量”,并且美國的水上事故四項指標(biāo)受宏觀因素影響的排序完全相同。這可能預(yù)示著,我國水上交通事故的發(fā)展也會向著這樣的趨勢變化,也就是說,我國水上交通事故在未來,也會隨著水運貨物周轉(zhuǎn)量的變化而變化,同時受運輸船舶數(shù)量的影響。也說明我國今后水上交通安全形勢不容樂觀。6.4我國與美國關(guān)聯(lián)分析的比較我國水上交通事故四項指標(biāo)與6.5灰色關(guān)聯(lián)分析在水上交通安全分析中的其它應(yīng)用6.5.1船舶碰撞事故中人為失誤的灰色識別
【摘要】利用灰色關(guān)聯(lián)分析方法,對從有條件隨機選取的100個船舶碰撞事故書面調(diào)查報告中的人為失誤數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,識別出碰撞事故中涉及的主要人的不安全行為,這些行為對事故發(fā)生的貢獻(xiàn)排序依次為:望不當(dāng)、雷達(dá)設(shè)備使用不當(dāng)、判斷失誤、操縱時間不當(dāng)、通信交流不當(dāng)、操船不當(dāng)、未使用安全航速、違反規(guī)則以及未運用良好船藝。結(jié)果表明,灰色關(guān)聯(lián)分析方法在人為失誤識別中是有效、可行的。
6.5灰色關(guān)聯(lián)分析在水上交通安全分析中的其它應(yīng)用6.5.2灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交通事故預(yù)測比較
【摘要】針對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多變量輸入難以確定的缺點,提出了采用灰色關(guān)聯(lián)分析法確定主要影響因子輸入的多因子灰色關(guān)聯(lián)分析神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型,實例證明,該方法預(yù)測精度優(yōu)于全輸入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測。進(jìn)一步提出了應(yīng)用選優(yōu)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入預(yù)測和GM(1,N)組合預(yù)測的模型,它結(jié)合了灰預(yù)測利用少數(shù)據(jù)累加生成建模,容易找出數(shù)據(jù)變換規(guī)律的特點和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能很好地非線性逼近,又需要較全數(shù)據(jù)的特點。實證研究結(jié)果表明,該組和網(wǎng)絡(luò)模型獲得了更準(zhǔn)確的預(yù)測值,模型新穎,具有更好的預(yù)測精度,可廣泛應(yīng)用于各種預(yù)測研究,有較高的推廣價值。6.5.2灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交通事故預(yù)測比較6.5.3航標(biāo)風(fēng)險定量評估方法的研究根據(jù)國內(nèi)外的有關(guān)研究結(jié)果、統(tǒng)計數(shù)據(jù)及實驗數(shù)據(jù),通過專家咨詢確定了航標(biāo)技術(shù)風(fēng)險指標(biāo)體系;對灰色關(guān)聯(lián)分析、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊綜合評判等三種定量分析方法進(jìn)行了借鑒和研究,并結(jié)合航標(biāo)技術(shù)投入實例,分別得到了航標(biāo)技術(shù)風(fēng)險的指標(biāo)體系中各風(fēng)險指標(biāo)對航標(biāo)技術(shù)風(fēng)險影響程度的排序。通過三種方法排序的一致性,可以明確得出指標(biāo)體系中各風(fēng)險評估指標(biāo)對航標(biāo)技術(shù)風(fēng)險的影響程度。根據(jù)本文對每種方法的研究和定量評估實例,對三種方法在實際應(yīng)用中的優(yōu)劣作了比較,灰色關(guān)聯(lián)分析通過計算各個風(fēng)險評估指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度,比較精確地探討出每個指標(biāo)對航標(biāo)風(fēng)險評估的影響程度,清楚明確、一目了然且宜掌握。6.5.3航標(biāo)風(fēng)險定量評估方法的研究6.5.4用改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)度分析交通事故成因【摘要】改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)模型與普通灰色關(guān)聯(lián)模型相比,可以突出關(guān)聯(lián)度的微小變化,且更加科學(xué)。通過實例,用改進(jìn)的灰關(guān)聯(lián)對道路交通事故成因進(jìn)行了分析,并與普通灰色關(guān)聯(lián)分析進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)前者分析結(jié)果更具層次性、差異性,更容易識別事故主要、次要和潛在的成因。6.5.4用改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)度分析交通事故成因6.5.5船舶引航風(fēng)險成因灰色綜合評價模型【摘要】為控制或降低船舶引航風(fēng)險,在利用時間序列數(shù)據(jù)對船舶引航風(fēng)險成因重要性進(jìn)行定量化分析的基礎(chǔ)上,應(yīng)用改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)分析方法,提出船舶引航風(fēng)險成因系統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)分析模型。運用模糊函數(shù)對相對風(fēng)險的構(gòu)成因子綜合計算,得出引航風(fēng)險成因的最優(yōu)關(guān)聯(lián)因數(shù),進(jìn)行船舶引航風(fēng)險成因的關(guān)聯(lián)度排序。該模型的計算結(jié)果表明灰色關(guān)聯(lián)分析可以得出更符合實際情況的結(jié)論。6.5.5船舶引航風(fēng)險成因灰色綜合評價模型6.5.6福建沿海船舶事故的灰色關(guān)聯(lián)分析【摘要】運用灰色系統(tǒng)理論中的關(guān)聯(lián)分析原理,通過總結(jié)福建沿海最近10年的海事資料,計算出其關(guān)聯(lián)度,由此分析福建沿海發(fā)生的海事與事故種類、事故船舶大小、事故發(fā)生時間和地理位置、事故發(fā)生原因等的關(guān)系,說明福建沿海海事特點、成因及規(guī)律,并提出改善福建沿海海上交通環(huán)境的一些建議與措施。更多還原6.5.6福建沿海船舶事故的灰色關(guān)聯(lián)分析6.5.7臺灣海峽及附近水域海難事故的灰色關(guān)聯(lián)分析
【摘要】運用灰色關(guān)聯(lián)系統(tǒng)分別分析了所有船舶和300gt及以上的船舶在臺灣海峽及附近水域中發(fā)生的海難事故,并對碰撞、觸礁或擱淺、觸碰、失火或爆炸、機械故障、傾斜或傾覆等六類海難事故,進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)矩陣運算及分析。分析結(jié)果表明該水域海難事故以300gt以下的小船所占比率較高,同時該水域海難事故類型以機械故障具較高關(guān)聯(lián)性;當(dāng)排除300gt以下的船舶后,該水域海難事故類型則以碰撞具較高關(guān)聯(lián)性。6.5.7臺灣海峽及附近水域海難事故的灰色關(guān)聯(lián)分析6.5.8港口船舶事故致因的灰色關(guān)聯(lián)分析模型摘要:運用灰色關(guān)聯(lián)分析方法,建立了港口因素對港口水域船舶事故主要致因的關(guān)聯(lián)分析模型。該模型既可為我國水上安全宏觀管理提供依據(jù),也可為特定港口的安全管理提供依據(jù)。6.5.9灰色關(guān)聯(lián)分析在海事分析中的應(yīng)用摘要:通過對灰色關(guān)聯(lián)分析方法在海事分析中應(yīng)用的研究,探討了如何應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析矩陣分析方法分析海事的原因并進(jìn)行了定量分析,從而可為相關(guān)船公司和主管機關(guān)提供科學(xué)的依據(jù)。6.5.8港口船舶事故致因的灰色關(guān)聯(lián)分析模型6.5.10大風(fēng)浪海損事故的灰色關(guān)聯(lián)分析摘要:針對大風(fēng)浪天氣發(fā)生的海損事故,運用灰色系統(tǒng)理論中的關(guān)聯(lián)分析方法,建立了大風(fēng)浪海損事故與其致因間的關(guān)聯(lián)矩陣,進(jìn)行了事故原因的灰色關(guān)聯(lián)分析,從定量的角度得出造成海損事故的主國是船舶不適航和人為因素。6.5.10大風(fēng)浪海損事故的灰色關(guān)聯(lián)分析6.6系統(tǒng)工程中因子分析方法的應(yīng)用6.6.1因子分析方法的思路海上交通安全系統(tǒng)的人、船、環(huán)境三要素又各自包括許多因素。在目前的統(tǒng)計中,由于變量的個數(shù)太多,并且彼此之間存在著一定的相關(guān)性,使所觀測的數(shù)據(jù)所反應(yīng)的信息在一定程度上使信息有所重復(fù);另一方面,因素太多,所以能找出幾個綜合的因素來代表原來為數(shù)眾多的因素,同時這些綜合因素盡可能反映原來因素的信息而彼此之間不相關(guān)。因子分析就是用少數(shù)幾個因子來描述許多指標(biāo)或因素之間的聯(lián)系,以較少幾個因子反映原由資料的大部分信息的統(tǒng)計方法。6.6系統(tǒng)工程中因子分析方法的應(yīng)用6.6.2因子分析的特點
1)因子變量的數(shù)量遠(yuǎn)少于原由的指標(biāo)變量的數(shù)量,對因子變量的分析能夠減少分析中的計算量。
2)因子變量不是對原有變量的取舍,而是根據(jù)原始變量的信息進(jìn)行重新組構(gòu),它能夠反映原有變量大部分的信息。
3)因子變量之間不存在線性相關(guān)關(guān)系,對變量的分析比較方便。
4)因子變量具有命名解釋性,即該變量是對某些原始變量信息的綜合和反映。
6.6.2因子分析的特點港口因素通過定性分析和專家咨詢得到事故的要素序列,它們是:能見度(X1)、大風(fēng)(X2)、最大流(X3)、主航道長度(X4)、交叉點和轉(zhuǎn)向點數(shù)(X5)、船寬/航道寬度(X6)、船舶交通密度(X7)、船舶加權(quán)交通量(X8)、VTS管理程度(X9)、分道通航程度(X10)和助航標(biāo)志正常率(X11)。具體數(shù)據(jù)見下表所示。港口因素鄭中義——海上交通工程ppt課件6.7.3因子分析模型應(yīng)用
根據(jù)表1的數(shù)據(jù),運用spss統(tǒng)計軟件的因子分析功能,得出各影響因素與事故數(shù)(Y)之間的關(guān)系如下:
由上述方程系數(shù)可知各個因素的影響程度:
6.7.3因子分析模型應(yīng)用6.8基于關(guān)聯(lián)分析與因子分析的綜合分析6.8基于關(guān)聯(lián)分析與因子分析的綜合分析6.9基于層次分析法安全分析6.9.1層次分析法概述(1)基本的思路------先分解后綜合的系統(tǒng)思想整理和綜合人們的主觀判斷,使定性分析與定量分析有機結(jié)合,實現(xiàn)定量化決策。首先將所要分析的問題層次化,根據(jù)問題的性質(zhì)和要達(dá)到的總目標(biāo),將問題分解成不同的組成因素,按照因素間的相互關(guān)系及隸屬關(guān)系,將因素按不同層次聚類組合,形成一個多層分析結(jié)構(gòu)模型,最終歸結(jié)為最低層(方案、措施、指標(biāo)等)相對于最高層(總目標(biāo))相對重要程度的權(quán)值或相對優(yōu)劣次序的問題。(2)一般步驟①建立問題的遞階層次結(jié)構(gòu);②構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣;③判斷矩陣計算比較元素相對權(quán)重;④一致性檢驗,計算各層次元素的組合權(quán)重6.9基于層次分析法安全分析6.9.2層次分析法在船舶近海安全航行中的應(yīng)用影響因素層次結(jié)構(gòu)如圖所示構(gòu)建兩兩比較矩陣如表所示6.9.2層次分析法在船舶近海鄭中義——海上交通工程ppt課件第七節(jié)船舶交通安全系統(tǒng)的分析評價7.1船舶安全打分評價安全和環(huán)境保護(hù)符合目標(biāo)矩陣船舶管理船旗船級社歷史船型5點USCG網(wǎng)站所列船東、經(jīng)營者或租家7點USCG網(wǎng)站所列的船旗PriorityI滯留率高于2%5點滯留率在1%2%之間3點滯留率在0.5%-1%之間0點滯留率低于0.5%PriorityⅡ首次到美國港口(5點/次)前12個月內(nèi)滯留次數(shù)1點/次前12個月內(nèi)有過其它操作控制次數(shù)1點/次前12個月內(nèi)發(fā)生事故次數(shù)1點/次前12個月內(nèi)發(fā)生違反次數(shù)1點/次前6個月內(nèi)未登輪次數(shù)1點油船或化學(xué)品船1點氣體運輸船2點10年以上的散貨船1點客船2點散裝低價值日用品第七節(jié)船舶交通安全系統(tǒng)的分析評價7.1船舶安全打分評價7.2模糊綜合評價方法7.2.1模糊綜合評價原理7.2.2步驟第一,確定模糊綜合評判的對象,即所評判的系統(tǒng);第二,根據(jù)所評判的系統(tǒng),確定評判的指標(biāo)體系。在建立該評判指標(biāo)體系時,應(yīng)建立合理的指標(biāo)層次,避免不同指標(biāo)內(nèi)涵的重疊;第三,確定所評判的評語集,或評判的級別;第四,建立各指標(biāo)屬于各評語的隸屬度函數(shù);第五,確定或建立各指標(biāo)權(quán)重;第六,確定評判所適用于的合成算子;第七,確定反模糊化的方法。7.2模糊綜合評價方法7.2.3模糊綜合評價所涉及的對象(1)船舶整體或某一子系統(tǒng)的安全性評價(2)船員適任性的綜合評價船舶輪機系統(tǒng)安全運行人為因素的模糊綜合評價(3)通航環(huán)境的綜合安全性評價港口通航環(huán)境安全綜合評價系統(tǒng)及實現(xiàn)分道通航制水域航行環(huán)境安全的集對綜合評價研究膠州灣適航資源分析及航道通航環(huán)境安全綜合評價港區(qū)水域通航環(huán)境綜合評價模型研究煙臺港航道通航環(huán)境模糊綜合評價基于模糊綜合評價法的連云港港主航道通航環(huán)境風(fēng)險評價馬六甲和新加坡海峽通航環(huán)境危險度綜合評價模糊綜合評判模型在三峽庫區(qū)通航環(huán)境安全評價中的應(yīng)用(4)船舶航行安全評價基于模糊綜合評判方法的船舶航行安全評價深圳西部水域LNG船舶進(jìn)出港通航安全風(fēng)險評價研究(5)海上交通安全模糊綜合評價7.2.3模糊綜合評價所涉及的對象7.3基于突變理論的天津港通航安全綜合評價7.3.1突變理論概述突變理論研究的是從一種穩(wěn)定組態(tài)躍遷到另一種穩(wěn)定組態(tài)的現(xiàn)象和規(guī)律。非線性系統(tǒng)從某一個穩(wěn)定態(tài)(平衡態(tài))到另一個穩(wěn)定態(tài)的轉(zhuǎn)化,是以突變形式發(fā)生的。突變理論作為研究系統(tǒng)有序演化的有力數(shù)學(xué)工具,能較好地解說和預(yù)測自然界和社會上的突然現(xiàn)象,在數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、工程技術(shù)、社會科學(xué)等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。突變理論是用形象的數(shù)學(xué)模型來描述連續(xù)性行動突然中斷導(dǎo)致質(zhì)變的過程。7.3基于突變理論的天津港通航安全綜合評價7.3.2研究的思路7.3.2研究的思路7.3.3采用突變理論分析評價步驟構(gòu)建評價體系選取突變類型底層指標(biāo)規(guī)格化歸一運算7.3.3采用突變理論分析評價步驟指標(biāo)體系建立(說明)指標(biāo)體系建立(說明)7.4基于可拓學(xué)的航道水域通航環(huán)境安全評價研究可拓學(xué)是用形式化的模型研究事物拓展的可能性和開拓創(chuàng)新的規(guī)律與方法,并用于解決矛盾的科學(xué)。其研究對象是矛盾問題,理論基礎(chǔ)是可拓論,方法體系是可拓方法;邏輯基礎(chǔ)是可拓邏輯,應(yīng)用技術(shù)是可拓工程可拓綜合評價方法是重要的可拓方法之一,它是建立在可拓集合論的基礎(chǔ)上,利用物元的可拓性,通過關(guān)聯(lián)函數(shù)建立事物之間、因素之間的關(guān)聯(lián)程度和數(shù)量關(guān)系,結(jié)合定性定量方法對一個或多個對象(包括事物、決策、方法等)的優(yōu)劣評價。7.4基于可拓學(xué)的航道水域通航環(huán)境安全評價研究7.5基于粗糙集的港口通航環(huán)境對航行安全的影響7.5.1概述粗糙集理論作為一種處理不精確(imprecise)、不一致(inconsistent)、不完整(incomplete)等各種不完備的信息有效的工具,一方面得益于他的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)成熟、不需要先驗知識;另一方面在于它的易用性。由于粗糙集理論創(chuàng)建的目的和研究的出發(fā)點就是直接對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和推理,從中發(fā)現(xiàn)隱含的知識,揭示潛在的規(guī)律,因此是一種天然的數(shù)據(jù)挖掘或者知識發(fā)現(xiàn)方法,它與基于概率論的數(shù)據(jù)挖掘方法、基于模糊理論的數(shù)據(jù)挖掘方法和基于證據(jù)理論的數(shù)據(jù)挖掘方法等其他處理不確定性問題理論的方法相比較,最顯著的區(qū)別是它不需要提供問題所需處理的數(shù)據(jù)集合之外的任何先驗知識,而且與處理其他不確定性問題的理論有很強的互補性7.5基于粗糙集的港口通航環(huán)境對航行安全的影響粗糙集的特點(1)它能處理各種數(shù)據(jù),包括不完整(incomplete)的數(shù)據(jù)以及擁有眾多變量的數(shù)據(jù);(2)它能處理數(shù)據(jù)的不精確性和模棱兩可(ambiguity),包括確定性和非確定性的情況;(3)它能求得知識的最小表達(dá)(reduct)和知識的各種不同顆粒(granularity)層次;(4)它能從數(shù)據(jù)中揭示出概念簡單,易于操作的模式(pattern);(5)它能產(chǎn)生精確而又易于檢查和證實的規(guī)則,特別適于智能控制中規(guī)則的自動生成。粗糙集的特點7.5.2粗糙理論的應(yīng)用選取33個港口數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,指標(biāo)值如表27.5.2粗糙理論的應(yīng)用7.6信息熵對接近對遇局面船舶行動不確定性分析7.6信息熵對接近對遇局面船舶行動不確定性分析第一,當(dāng)DCPA相同時,船舶采取避碰行動的種類隨著距離的增加,不確定性增加,在兩船相距2~4nmile時達(dá)到最大值。其后隨著距離的增加,不確定性逐漸減小。第二,對不同的DCPA,隨著DCPA值的增加,在2~4nmile內(nèi)船舶避碰操縱的不確定性逐漸增加,當(dāng)DCPA在0。3~0。5nmile時達(dá)到最大值,其中最大值發(fā)生在DCPA為0。4nmile時。然后隨DCPA增加,船舶操縱的不確定性逐漸減小。第三,當(dāng)DCPA較小時,在一船可能采取避碰行動各距離上,船舶向右轉(zhuǎn)向的不確定性最大,而向左轉(zhuǎn)向及保持航向的不確定性最小。此時可知道,一般情況下船舶不會采取向左轉(zhuǎn)向和保持航向,而是向右轉(zhuǎn)向。第四,隨著DCPA增加,向右轉(zhuǎn)向的不確定性逐漸減小,而向左轉(zhuǎn)向及保持航向的不確定性增加。也即會遇的船舶向左轉(zhuǎn)向和保持航向的數(shù)量增加,向右轉(zhuǎn)向的數(shù)量逐漸減少。當(dāng)DCPA=0.5nmile時,向右轉(zhuǎn)向、向左轉(zhuǎn)向和保持航向的不確定性幾乎相等,約為1;保持航向的不確定性達(dá)到最大值。當(dāng)DCPA>0.5nmile時,向右轉(zhuǎn)向的不確定性逐漸減小,而向左轉(zhuǎn)向的不確定性繼續(xù)增加。當(dāng)DCPA=0.8nmile時,達(dá)到最大值,其后向左轉(zhuǎn)向的不確定性開始減小。第一,當(dāng)DCPA相同時,船舶采取避碰行動的種類隨著距離的增加第8節(jié)事件樹與故障樹分析與評價8.1基于事件樹的安全分析與評價8.1.1事件樹分析與評價原理事件樹分析(EventTreeAnalysis,簡稱ETA)起源于決策樹分析(簡稱DTA),它是一種按事故發(fā)展的時間順序由初始事件開始推論可能的后果,從而進(jìn)行危險源辨識的方法。在事件發(fā)生的順序上,存在著因果的邏輯關(guān)系。事件
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