海上交通安全评价模型及仿真应用的研究

【摘要】： 随着国内经济和世界贸易的发展，交通运输日益繁忙，船舶数目增多，船舶吨位增大，船速加快，重要水域及航道中往来船舶的密度越来越大，加之大型海洋工程的建设，使得交通环境发生了变化，因而海上交通事故时有发生。为了预防和减少海上交通事故的发生，实现安全、高效的海上运输，人们对由人—船—环境组成的海上交通系统进行了多方面的研究。本文在对前人研究成果总结、归纳、分析的基础上，应用控制理论、模糊推理系统、神经网络、计算机仿真的思想与方法，在海上交通安全定量评价研究领域做了如下研究与探索工作。 ●海上交通是在指定区域内个别船舶运动的组合或所有船舶行为的总体，本文将海上交通定量研究划分为交通实态与交通流、船舶行为、交通事故统计分析、交通安全评价等四个研究领域，将当今90年代海上交通定量研究成果进行了统计分析，总结出了海上交通研究的主要研究方向是安全评价和船舶行为二大领域，采用的主要研究手段是仿真技术。 ●海上交通是一个人、船、环境的大系统，安全评价是对这个大系统的安全状况进行定量和定性的估计和评定。本文给出了海上交通环境及安全评价的定义，并全面综述了国内外在海上交通安全定量评价中人、船、环境三个方面的研究现状，在总结、归纳、分析前人研究的基础上，提出了海上交通安全定量评价体系的总体构成。 ●基于控制理论与模糊推理系统(Fuzzy Inference System)的思想与方法，建立了海上交通安全评价FIS模型，分别对海上交通安全系统中人的因素操船危险度、船舶因素操船危险度、交通环境操船危险度进行了评价，最后综合考虑三者之间的相互影响，对海上交通安全进行了综合评价，所得的评价结果与实际情况基本相符。 ●在海上交通安全评价FIS模型的基础上，应用新理论自适应神经网络模糊推理系统ANFIS(Adaptive Network-based Fuzzy Inference System)建立了海上交通安全定量评价的ANFIS模型，达到系统集成的目的，实现了海上交通安全评价系统的运算快捷。 ●为了更好地评价海上交通环境，真实再现海上交通的现状，利用计算机仿真 摘要 一 技术，开发了一种面向对象的基于电子海图的海上交通仿真和海上交通安全 综合评价系统。它对于发现研究海域中海上交通安全存在的问题起到有力的 作用，使得海上交通的评价研究能有的放矢。 ＠海上交通仿真评价系统主要根据船舶交通工程方法论研究交通流的生成与发 展规律，评价现有水域的海上交通环境潜在危险度，预测环境改变对海上交 通安全的影响。以大连港为实例，利用本文建立的海上交通安全的评价模型 对大连港的海上交通安全进行了综合评价，得出大连港交通环境的操船危险 度的评价值为4．47，说明大连港的交通环境状况是安全的。在考虑人、船、 环境三者的情况下，其评价值为4．70，说明大连港的海上交通状况是比较安 全的，这一结果与实际情况基本相符。 ＠尽管大连港的海上交通安全的总体状况是好的，但对于大连湾中的部分交通 密集水域的情况是如何呢？因此结合基于电于海图的计算机仿真平台，利用 本文建立的海上交通安全定量评价模型对所研究海区的危险地段及区域进厅 评价。发现造成H；；号浮附近水域不支全因素是由于交通状况原因造成的， 提出加强港日监控管理手段是达到改善海上交通安全的目的。发现H，号浮 附近水域的不安全因素为地形条件造成的，针对这种情况提出了扩大尸，号 浮附近水域的通航能力，并进行了预测评价，改进措施后的地形条件操船危 险度的评价值为5刀，考虑人、船、环境因素后的海上交通安全的总体评价 值为5刀6，说明其安全水平为中，满足海上安全航行的要求。 ＠本文提出的海上交通安全评价模型与海上交通仿真相结合的评价方法，不仅 能够为海上交通安全管理部门提供有用的动态信息，而且也为改善海上交通 环境提供了有力的理论依据，使之能够采取相应的措施，避免或减少船舶交 通事故的发生，使船舶更安全，海洋更清洁。