基于船舶操縱和失控模擬的橋區(qū)水域范圍界定研究.pdf

1、頻繁發(fā)生的跨江、跨海大橋被撞事故，使船-橋防撞問(wèn)題引起社會(huì)的廣泛關(guān)注。如何在橋梁和船舶數(shù)量進(jìn)一步增加、通航環(huán)境更加復(fù)雜的情況下降低船-橋碰撞風(fēng)險(xiǎn)，如何利用有限的水域監(jiān)管資源，科學(xué)有效地提高橋區(qū)水域船舶通航安全系數(shù)，成為亟待解決的問(wèn)題。從海事監(jiān)管角度出發(fā)，解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵就是橋區(qū)水域范圍的界定。
　　本文根據(jù)橋區(qū)水域通航船舶的特征以及海事監(jiān)管的需求，基于船舶操縱和失控模擬，開(kāi)展橋區(qū)水域范圍尺度界定研究，以期提高現(xiàn)有橋區(qū)水域范圍界定

2、的科學(xué)性、針對(duì)性。
　　論文主要開(kāi)展了以下工作：
　?。?）通過(guò)對(duì)目前國(guó)內(nèi)外船撞橋事故的統(tǒng)計(jì)，說(shuō)明了橋區(qū)水域范圍界定研究的必要性和緊迫性。
　?。?）基于船-橋水動(dòng)力干擾分析的船-橋水動(dòng)力干擾區(qū)研究。應(yīng)用CFD技術(shù)，采用定常和非定常兩種方法對(duì)船-橋水動(dòng)力干擾效應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值研究，確定了船-橋干擾造成的欠控區(qū)尺度，旨在界定橋區(qū)水域船舶禁入?yún)^(qū)，以避免因船-橋干擾使船舶橫向偏移或轉(zhuǎn)首而導(dǎo)致船-橋碰撞事故的發(fā)生。
　?。?

3、）船舶應(yīng)急操縱復(fù)航尺度的界定研究。利用船舶運(yùn)動(dòng)建模和船舶控制模型，通過(guò)模擬確定了船舶在外界因素干擾下緊急避讓或航線變更后恢復(fù)到原航向、原航線所需的船舶復(fù)航水域尺度。該項(xiàng)研究旨在界定海事部門重點(diǎn)監(jiān)管的橋區(qū)水域范圍，以避免在此水域范圍內(nèi)因外界干擾使船舶難以恢復(fù)到安全通過(guò)橋區(qū)的航線和航向上而導(dǎo)致船-橋碰撞事故的發(fā)生。船舶復(fù)航水域尺度對(duì)于確定橋區(qū)水域重點(diǎn)監(jiān)管范圍至關(guān)重要。鑒于目前對(duì)船舶復(fù)航尺度尚無(wú)系統(tǒng)的研究和明確的界定，本論文以船舶復(fù)航尺度作為

4、重點(diǎn)內(nèi)容之一開(kāi)展了研究。
　　（4）橋區(qū)水域船舶交通流AIS數(shù)據(jù)的反演研究。目前基本上都是針對(duì)橋梁設(shè)計(jì)代表船型來(lái)界定橋區(qū)水域范圍，但隨著船舶專業(yè)化程度的進(jìn)一步提升，船舶分類越來(lái)越細(xì)化，不同類型的船舶對(duì)橋區(qū)安全通航的影響是不同的。本論文基于AIS數(shù)據(jù)反演提取交通流特征，從交通流層面根據(jù)船舶在特定橋區(qū)水域分布特征開(kāi)展了橋區(qū)水域范圍研究；同時(shí)將反演結(jié)果用于研究橋區(qū)水域船舶失控撞橋概率和界定計(jì)入船舶復(fù)航尺度的橋區(qū)水域范圍。該項(xiàng)研究旨在根據(jù)

5、橋區(qū)水域船舶分布及船舶類型，科學(xué)地界定橋區(qū)水域重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)。
　　（5）針對(duì)失控船舶的橋區(qū)水域范圍研究。首先建立了失控狀態(tài)下船-橋碰撞模型，然后從失控后船-橋碰撞概率出發(fā)，運(yùn)用蒙特卡洛隨機(jī)模擬的方法，建立了船舶失控狀態(tài)下的船-橋碰撞概率與橋區(qū)水域范圍的關(guān)系模型。該項(xiàng)研究旨在界定計(jì)入船舶失控影響的橋區(qū)水域警戒區(qū)，為海事部門科學(xué)監(jiān)管，保障橋區(qū)水域船舶通航安全及應(yīng)急搶險(xiǎn)提供科學(xué)依據(jù)，以避免因船舶失控導(dǎo)致船-橋碰撞事故的發(fā)生。
　　本