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基于突变理论的海上交通风险预测研究

齐迹  
【摘要】:作为经济发展的支柱产业,航运业承担着超过90%的全球贸易货物运输。但与此同时,高风险也成为航运业的显著特征,海事造成的各方面损失远远高于其它交通形式。伴随国民经济的发展,以及世界经济一体化的不断加深,如何有效地预测和降低海上交通风险成为国际性的焦点和难点。 开展海上交通风险预测研究,在提高海上交通运输安全、预防海上交通事故发生、降低海上交通风险、保护海洋环境的同时,适应了国家经济发展、国家安全和科学发展观的重大需求,具有巨大的社会、经济和环境效益。 以系统学原理为基础,突变理论为工具,揭示了海上交通风险的演化、评价、预测的一般规律和方法,提出海上交通安全系统动力学机制的思想及理论框架体系,为海上交通风险预测研究提供新思路,对于预防海上交通事故发生具有理论和现实意义。 针对由“人—船—环境”三要素组成的海上交通安全系统,确立了以突变理论为工具研究海上交通安全系统的思路;基于该系统的突变结构,建立了海上交通安全系统尖点突变势函数结构模型,并推导出使系统结构失稳的分叉集方程,用来表征海上交通安全系统演化的动态本质;通过对系统状态的剖析,提出了系统特征演化曲线以及海上交通安全系统的安全演化模式、事故演化模式、风险演化模式;利用胞映射理论阐述三种演化模式的形成、相互转化及作用机理,用于海上交通风险演化模式的进一步研究。 针对海上交通风险模式中存在相对性、动态性、模糊性、突变性等不确定特质,分析了传统风险评价方法的局限性;在传统风险模型基础上汲取模糊综合评价法的精华,将模糊突变原理应用于海上交通风险领域;在构建海上交通风险评价指标体系的基础上,建立了基于模糊突变的海上交通风险综合评价模型,该模型仅需考虑评价指标的相对排序,有效降低了评价工作的主观性,提高了风险评价的准确性和效率,进一步可以用于判断海上交通安全系统的安全等级。 针对由海上交通风险评价值组成的时间序列散点,结合灰色理论的优势,构建海上交通安全系统演化的灰色时间序列模型,通过推导出该灰色时间序列模型具有尖点突变结构,从而界定出海上交通风险的可预测性条件;在此基础上,以系统突变点、突变时间、突变方向、风险致因能力、风险致因效率为研究对象,建立了基于灰色突变的海上交通风险预测模型;对某港口突变点前后的安全状况进行调查与分析,从宏观上评价海上交通环境风险;确定出海上交通环境突变时间及突变点后,基于“人—船—环境”对该港口突变点前后的安全状况进行风险评价与预测;通过将预测结果与模糊综合评价结果进行比较,验证模型的科学性与先进性。


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