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-橋防撞問題引起社會的廣泛關注。如何在橋梁和船舶數(shù)量進一步增加、通航環(huán)境更加復雜的情況下降低船-橋碰撞風險，如何利用有限的水域監(jiān)管資源，科學有效地提高橋區(qū)水域船舶通航安全系數(shù)，成為亟待解決的問題。從海事監(jiān)管角度出發(fā)，解決上述問題的關鍵就是橋區(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、的科學性、針對性。
　　論文主要開展了以下工作：
　?。?）通過對目前國內(nèi)外船撞橋事故的統(tǒng)計，說明了橋區(qū)水域范圍界定研究的必要性和緊迫性。
　　（2）基于船-橋水動力干擾分析的船-橋水動力干擾區(qū)研究。應用CFD技術，采用定常和非定常兩種方法對船-橋水動力干擾效應進行了數(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)首而導致船-橋碰撞事故的發(fā)生。
　?。?

3、）船舶應急操縱復航尺度的界定研究。利用船舶運動建模和船舶控制模型，通過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到原航向、原航線所需的船舶復航水域尺度。該項研究旨在界定海事部門重點監(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到安全通過橋區(qū)的航線和航向上而導致船-橋碰撞事故的發(fā)生。船舶復航水域尺度對于確定橋區(qū)水域重點監(jiān)管范圍至關重要。鑒于目前對船舶復航尺度尚無系統(tǒng)的研究和明確的界定，本論文以船舶復航尺度作為

4、重點內(nèi)容之一開展了研究。
　　（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橋梁設計代表船型來界定橋區(qū)水域范圍，但隨著船舶專業(yè)化程度的進一步提升，船舶分類越來越細化，不同類型的船舶對橋區(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)水域分布特征開展了橋區(qū)水域范圍研究；同時將反演結果用于研究橋區(qū)水域船舶失控撞橋概率和界定計入船舶復航尺度的橋區(qū)水域范圍。該項研究旨在根據(jù)

5、橋區(qū)水域船舶分布及船舶類型，科學地界定橋區(qū)水域重點監(jiān)控區(qū)。
　?。?）針對失控船舶的橋區(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)，運用蒙特卡洛隨機模擬的方法，建立了船舶失控狀態(tài)下的船-橋碰撞概率與橋區(qū)水域范圍的關系模型。該項研究旨在界定計入船舶失控影響的橋區(qū)水域警戒區(qū)，為海事部門科學監(jiān)管，保障橋區(qū)水域船舶通航安全及應急搶險提供科學依據(jù)，以避免因船舶失控導致船-橋碰撞事故的發(fā)生。
　　本