港口船舶交通安全评价的研究
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摘要
随着我国对外贸易的迅速发展，港口航运业发展迅猛，货物吞吐量急剧增加，根据交通部的统计数据可以看出，我国主要港口货物吞吐量从1980年的30686万吨增长到2000年的164200万吨，年均增长速度为8.7％，随之带来了海上航行船舶数目增多，船舶吨位增大，船速加快，港口及其附近水域及航道中往来船舶的密度越来越大，使得交通环境发生了变化，港口水上交通事故时有发生。为了预防和减少港口水上交通事故的发生，实现安全、高效的海上运输，各国研究人员对由人一船一环境组成的海上交通系统进行了多方面的研究。本文在通过对船舶运动动力建模，并应用模糊数学等相关思想与方法，对内河某港口船舶交通安全问题进行评价研究，具有现实意义。
内河航运是我国交通运输的一种重要的形式，“一港一航”模式是内河港口的典型特色。本课题研究对象张家港港口在内河航运中有举足轻重的地位，它地处福姜沙南水道，航道弯曲，为海轮深水航道，水道南岸弯内码头密集，目前已经形成21个万吨级及以上的泊位规模的码头群，另外在江心还设有15个大型海轮系船浮筒。
港口船舶交通是在特定的某一港口及其附近水域内个别船舶运动的组合或所有船舶行为的总体。港口船舶交通是一个人、船、环境的大系统。本文通过对船舶运动动力建模，模拟大型船舶进出该港口水道的动态特征，并引入模糊系统理论与方法，对港口交通环境及安全进行定量的评价，以得出影响该港口的船舶交通环境的危险度。
论文共分为六章：第一章回顾了国内外海上交通安全评价的研究的历史和现状，阐述本论文的目的和意义以及研究方法。第二章分析和探讨了港口船舶交通安全系统的体系构成，以及系统安全评价的基本过程进行阐述。第三章对本课题仿真所依据的船舶操纵运动数学模型进行多环境作用力下的理论建模分析。第四章利用模糊数学的理论，建立模糊综合等级评判模型。第五章根据前两章的理论模型对张家港港的通航条件和安全环境状况进行模拟和定量的评判分析，综合以上结果，提出改善该港口的交通环境的一些建议。第六章为课题研究的结论和不足之处，并指出本课题的创新点和系统进一步完善的构想。
Along with the speedy development of the foreign trade in China, the maritime industry attains the swift and violent progress; meanwhile, the throughput of cargo is increasing sharply. According to the statistics from the Ministry of Communications, the throughout increase greatly from 306,86 million tons in 1980 to 1.64200 billion tons in 2000 with the annual growth of 8.7%. As a result, the traffic environment has been changed and the vessel accidents have been increased with heavier and heavier in and around port, and larger and faster vessels. So, to prevent the accidents in port and to transport safely and efficiently, the research in the maritime traffic system consisting of personnel, ship and environment has been done on from many aspects by many countries. This paper mainly emphasizes on the safety of the water traffic in and around the river ports by hydrodynamic model of ship maneuverability and the math method of fuzzy system.
It is typical of the mode of "one port to one leg of fairway "as to river port. ZHANGJIAGANG port, the research by this paper, locates in the south waterway of FUJIANGSHA, a curly and deep waterway, and advantages in river shipping. By far, in this port has changed into dock cluster owning 21 berths over myriad ton. In addition, there installed 15 buoys for ocean vessels in the center of fairway.
The vessel traffic in and around port is a large system reacted to personnel, ship, and environment, which concerns either is the individual ship's movement in different time in and around port, or all ships' movements. The thesis builds up hydrodynamic model of ship maneuverability and the math method of fuzzy system to quantitatively assess on the port traffic environment and its safety.
Six chapters are presented in this paper. The state of arts on the assessment of the traffic safety in various countries and the development course in the field is reviewed in chapter 1, moreover, the methods, purpose, and the purport of this thesis are expound in this chapter. The composing of the port traffic safety system is analyzed in chapter 2, as well as the course of the assessment on the system safety is elaborated. The mathematical mode of ship maneuvering
movement as the basis of emulating in this thesis is carried on theoretical modeling analysis under many working forces in chapter 3. The model of fuzzy comprehensive rank assessment is built in chapter 4 by the theory of fuzzy math. With simulating and quantitatively assessing the shipping condition and the safe environment of the ZHANGJIAGANG port in former two chapters, some suggestions are rendered in chapter 5. At last chapter, the conclusion and the shortage in the paper are summarized, contemporary, the innovative points and the conceptions consummating this system are also pointed out.
内河航运是我国交通运输的一种重要的形式，“一港一航”模式是内河港口的典型特色。本课题研究对象张家港港口在内河航运中有举足轻重的地位，它地处福姜沙南水道，航道弯曲，为海轮深水航道，水道南岸弯内码头密集，目前已经形成21个万吨级及以上的泊位规模的码头群，另外在江心还设有15个大型海轮系船浮筒。
港口船舶交通是在特定的某一港口及其附近水域内个别船舶运动的组合或所有船舶行为的总体。港口船舶交通是一个人、船、环境的大系统。本文通过对船舶运动动力建模，模拟大型船舶进出该港口水道的动态特征，并引入模糊系统理论与方法，对港口交通环境及安全进行定量的评价，以得出影响该港口的船舶交通环境的危险度。
论文共分为六章：第一章回顾了国内外海上交通安全评价的研究的历史和现状，阐述本论文的目的和意义以及研究方法。第二章分析和探讨了港口船舶交通安全系统的体系构成，以及系统安全评价的基本过程进行阐述。第三章对本课题仿真所依据的船舶操纵运动数学模型进行多环境作用力下的理论建模分析。第四章利用模糊数学的理论，建立模糊综合等级评判模型。第五章根据前两章的理论模型对张家港港的通航条件和安全环境状况进行模拟和定量的评判分析，综合以上结果，提出改善该港口的交通环境的一些建议。第六章为课题研究的结论和不足之处，并指出本课题的创新点和系统进一步完善的构想。
Along with the speedy development of the foreign trade in China, the maritime industry attains the swift and violent progress; meanwhile, the throughput of cargo is increasing sharply. According to the statistics from the Ministry of Communications, the throughout increase greatly from 306,86 million tons in 1980 to 1.64200 billion tons in 2000 with the annual growth of 8.7%. As a result, the traffic environment has been changed and the vessel accidents have been increased with heavier and heavier in and around port, and larger and faster vessels. So, to prevent the accidents in port and to transport safely and efficiently, the research in the maritime traffic system consisting of personnel, ship and environment has been done on from many aspects by many countries. This paper mainly emphasizes on the safety of the water traffic in and around the river ports by hydrodynamic model of ship maneuverability and the math method of fuzzy system.
It is typical of the mode of "one port to one leg of fairway "as to river port. ZHANGJIAGANG port, the research by this paper, locates in the south waterway of FUJIANGSHA, a curly and deep waterway, and advantages in river shipping. By far, in this port has changed into dock cluster owning 21 berths over myriad ton. In addition, there installed 15 buoys for ocean vessels in the center of fairway.
The vessel traffic in and around port is a large system reacted to personnel, ship, and environment, which concerns either is the individual ship's movement in different time in and around port, or all ships' movements. The thesis builds up hydrodynamic model of ship maneuverability and the math method of fuzzy system to quantitatively assess on the port traffic environment and its safety.
Six chapters are presented in this paper. The state of arts on the assessment of the traffic safety in various countries and the development course in the field is reviewed in chapter 1, moreover, the methods, purpose, and the purport of this thesis are expound in this chapter. The composing of the port traffic safety system is analyzed in chapter 2, as well as the course of the assessment on the system safety is elaborated. The mathematical mode of ship maneuvering
movement as the basis of emulating in this thesis is carried on theoretical modeling analysis under many working forces in chapter 3. The model of fuzzy comprehensive rank assessment is built in chapter 4 by the theory of fuzzy math. With simulating and quantitatively assessing the shipping condition and the safe environment of the ZHANGJIAGANG port in former two chapters, some suggestions are rendered in chapter 5. At last chapter, the conclusion and the shortage in the paper are summarized, contemporary, the innovative points and the conceptions consummating this system are also pointed out.
引文
[1]何则楠．船舶典型事故案例分析．大连海事大学出版社，2001．4
[2]谢鸣一等．安全系统工程．北京：科学文献出版社，1988．9
[3]余龙．航运决策方法及投资决策支持系统的研究．武汉理工大学船舶与海洋结构物色机制造专业硕士论文，2001．3
[4]吴兆麟．海上交通工程．大连：大连海运学院版社，1992：9—12，199—208
[5]施欣．水运企业现代管理理论方法与应用．人民交通出版社，2000．1
[6]陈永晓．内河运输安全学．大连：大连海运学院出版社，1989
[7]齐传新．内河船舶运输安全学．大连：大连海运学院出版社，1990：173—193
[8]陈刚 张圣坤．船舶搁浅概率的模糊事件树分析．上海：上海交通大学学报，2002．1：112—116
[9]黄克安，管理系统工程概论．北京：中国经济出版社，1990．08
[10]高士晔．海上交通安全管理．北京：海洋出版社，1986年：65—76
[11]中华人民共和国海事局编．水上交通事故年报1999．北京：人民交通出版社，2001．3
[12]冯肇端．安全系统工程．北京：冶金科技出版社，1987年
[13]冯兴耿．航海技术辩证法．大连海事出版社，1995年
[14]梁辉志．我国海上遇险和安全系统工程简介．水运工程，1996．10
[15]陈建艺．全球海上遇险与安全系统．现代通信，1996．03
[16]于风河 黄印堂 金希平．高速公路交通安全系统的分析及建议．广东公路交通，1997．12
[17]邱民．船舶交通工程学．人民交通出版社，1992年
[18]张宝晨．ISM规则与实施．人民交通出版社，1999．7
[19]龙升照．人—机—环境系统工程研究进展．海洋出版社，1999年
[20]王武宏 孙逢春 曹琦 刘淑艳．道路交通系统中驾驶行为理论与方法．北京：科学出版社，2001年
[21]赵仁宇．水域交通危险度的模糊综合评判法．上海：上海海运学院学报，1997．2：40—45
[22]张均浩 王逢辰．海事研究的多元统计分析方法．大连：大连海运学院学报，1990．8
[23]马会 吴兆麟．港口航道水域操船环境危险度的综合评价．大连：大连海事大学学报，1998．8：15—18
[24]陈伟炯．船舶安全与管理．大连海事出版社，1998．12：1—26
[25]许昌文．模糊数学在船舶工程中的应用．国防工业出版社，1992年
[26]孙瑞山 刘汉辉 张秀山 林亚柏．航空公司安全评估系统，中国民航学院学报，
1999．6
[27]石剑荣 叶明．突发事件概率估算研究．中国科学安全学报，1999．2
[28]翁跃宗 吴兆麟．厦门港船舶航行环境系统的安全分析．大连海事大学学报，2001．2：1—4
[29]张春来 吴兆麟．机舱火灾事故中人为因素的研究．大连海事大学学报，1999．5：
[30]郑洪章．海损事故自然因素的定量分析．中国航海，1995．6
[31]陈伟炯 沈康辰 苏飞．安全管理体系的计算机辅助审核技术研究中国科学安全学报，2001．2
[32]方祥麟，王逢辰，吴兆麟．船舶交通安全评价方法—安全指数法．大连海运学院学报：1—5
[33]关政军．船舶交通事故的分析．大连海事大学学报，1997．2
[34]许乐平 张春来 刘福生．海上安全人为因素研究概述．大连海事大学学报，2000．2：56—59
[35]程卫民．安全综合评价中的若干问题及改进方法．北京：中国安全学报，1999．
[36]黄忠秀．船舶运输控制系统．北京：人民交通出版社，2001．1
[37]林敏．灰色关联分析在海难事故中的应用研究．大连：大连海事大学报1995．4
[38)[苏]A．B．尤道维奇 著 杨守仁等 译．船舶航行海事预防．北京：人民交通出版社1990．4
[39]王泽中．安全分析和事故预测．北京：北京经济学院出版社，1990
[40]张延欣 吴涛．系统工程学．北京：冶金科技出版社，1987年
[41]ABS.Risk Assessment Applications For The Marine And Offshore Oil And Gas Industries，June 2000：45—49
[42]翁跃宗．厦门港及附近水域船舶交通安全评价．大连：大连海事大学硕士论文．2000：15—43
[43]张春来．海上安全中人为因素研究的重要性及方法．大连：世界海运 2000．3
[44]张春来．船舶安全管理中的人为因素．大连：大连海事学报 2003．2
[45]小林弘明等．船舶操纵特性对航行环境安全评价的影响．日本海上交通工学特集，1992
[46]新井康大等．航行安全评价中的自然环境条件的影响．日木海上交通工学特集，1992
[47]井上欣三．操船负担的定量评价．日木海上交通工学特集，1992
[48]吴兆麟等．海上交通安全评估方法技术研究报告．大连：大连海事大学学报，1997
[49]郑中义等．港口船舶航行环境危险度的灰色评估数学模型．国家教育部博士点基金项日，318—320
[50]赵仁余．水域交通危险度的模糊综合评判法．中国航海， 1997：41—45
[51]陈伟炯．船舶航行安全的可持续改善途径．交通运输工程学报，2002．9： 115—119
[52]吴兆麟．海事调查与分析，大连海运学院出版社，1993：12—17
[53]李勇．船舶操纵．人民交通出版社，1999：124—143
[54]高岩松，吴兆麟．大连海事大学学报，2001．2：5—8
[55]汪元辉．安全系统工程．天津大学出版社，1999．9：1—11，267—284
[56]Doerffer, J. W., Activities of the International Maritime Organization (IMO) in the Field of Maneuverability of Ships, Proc. of MARSIM & ICSM'90, Tokyo, Japan, 1990, 3-4
[57]Srivastava, S.D., IMO's Activities on Ship Maneuverability, Proc. of MARSIM'93, St.John's, Newfoundland, Canada, 1993, 527-541
[58]Proc. of 21st ITTC, Maneuvering Committee Final Report and Recommendations to the 21st ITTC, Trondheim, Norway, 1996, 347-398
[59]Proc. of 21st ITTC, Maneuvering Committee Final Report and Recommendations to the 21st ITTC, Trondheim, Norway, 1996, 347-398
[60]Proc. of 22nd ITTC, Maneuvering Committee Final Report and Recommendations to the 22nd ITTC, Seoul, Korea & Shanghai, China, 1999, 71-118
[61]孙荣兴．船舶运输的全面质量管理．北京：人民交通出版社，1986
[2]谢鸣一等．安全系统工程．北京：科学文献出版社，1988．9
[3]余龙．航运决策方法及投资决策支持系统的研究．武汉理工大学船舶与海洋结构物色机制造专业硕士论文，2001．3
[4]吴兆麟．海上交通工程．大连：大连海运学院版社，1992：9—12，199—208
[5]施欣．水运企业现代管理理论方法与应用．人民交通出版社，2000．1
[6]陈永晓．内河运输安全学．大连：大连海运学院出版社，1989
[7]齐传新．内河船舶运输安全学．大连：大连海运学院出版社，1990：173—193
[8]陈刚 张圣坤．船舶搁浅概率的模糊事件树分析．上海：上海交通大学学报，2002．1：112—116
[9]黄克安，管理系统工程概论．北京：中国经济出版社，1990．08
[10]高士晔．海上交通安全管理．北京：海洋出版社，1986年：65—76
[11]中华人民共和国海事局编．水上交通事故年报1999．北京：人民交通出版社，2001．3
[12]冯肇端．安全系统工程．北京：冶金科技出版社，1987年
[13]冯兴耿．航海技术辩证法．大连海事出版社，1995年
[14]梁辉志．我国海上遇险和安全系统工程简介．水运工程，1996．10
[15]陈建艺．全球海上遇险与安全系统．现代通信，1996．03
[16]于风河 黄印堂 金希平．高速公路交通安全系统的分析及建议．广东公路交通，1997．12
[17]邱民．船舶交通工程学．人民交通出版社，1992年
[18]张宝晨．ISM规则与实施．人民交通出版社，1999．7
[19]龙升照．人—机—环境系统工程研究进展．海洋出版社，1999年
[20]王武宏 孙逢春 曹琦 刘淑艳．道路交通系统中驾驶行为理论与方法．北京：科学出版社，2001年
[21]赵仁宇．水域交通危险度的模糊综合评判法．上海：上海海运学院学报，1997．2：40—45
[22]张均浩 王逢辰．海事研究的多元统计分析方法．大连：大连海运学院学报，1990．8
[23]马会 吴兆麟．港口航道水域操船环境危险度的综合评价．大连：大连海事大学学报，1998．8：15—18
[24]陈伟炯．船舶安全与管理．大连海事出版社，1998．12：1—26
[25]许昌文．模糊数学在船舶工程中的应用．国防工业出版社，1992年
[26]孙瑞山 刘汉辉 张秀山 林亚柏．航空公司安全评估系统，中国民航学院学报，
1999．6
[27]石剑荣 叶明．突发事件概率估算研究．中国科学安全学报，1999．2
[28]翁跃宗 吴兆麟．厦门港船舶航行环境系统的安全分析．大连海事大学学报，2001．2：1—4
[29]张春来 吴兆麟．机舱火灾事故中人为因素的研究．大连海事大学学报，1999．5：
[30]郑洪章．海损事故自然因素的定量分析．中国航海，1995．6
[31]陈伟炯 沈康辰 苏飞．安全管理体系的计算机辅助审核技术研究中国科学安全学报，2001．2
[32]方祥麟，王逢辰，吴兆麟．船舶交通安全评价方法—安全指数法．大连海运学院学报：1—5
[33]关政军．船舶交通事故的分析．大连海事大学学报，1997．2
[34]许乐平 张春来 刘福生．海上安全人为因素研究概述．大连海事大学学报，2000．2：56—59
[35]程卫民．安全综合评价中的若干问题及改进方法．北京：中国安全学报，1999．
[36]黄忠秀．船舶运输控制系统．北京：人民交通出版社，2001．1
[37]林敏．灰色关联分析在海难事故中的应用研究．大连：大连海事大学报1995．4
[38)[苏]A．B．尤道维奇 著 杨守仁等 译．船舶航行海事预防．北京：人民交通出版社1990．4
[39]王泽中．安全分析和事故预测．北京：北京经济学院出版社，1990
[40]张延欣 吴涛．系统工程学．北京：冶金科技出版社，1987年
[41]ABS.Risk Assessment Applications For The Marine And Offshore Oil And Gas Industries，June 2000：45—49
[42]翁跃宗．厦门港及附近水域船舶交通安全评价．大连：大连海事大学硕士论文．2000：15—43
[43]张春来．海上安全中人为因素研究的重要性及方法．大连：世界海运 2000．3
[44]张春来．船舶安全管理中的人为因素．大连：大连海事学报 2003．2
[45]小林弘明等．船舶操纵特性对航行环境安全评价的影响．日本海上交通工学特集，1992
[46]新井康大等．航行安全评价中的自然环境条件的影响．日木海上交通工学特集，1992
[47]井上欣三．操船负担的定量评价．日木海上交通工学特集，1992
[48]吴兆麟等．海上交通安全评估方法技术研究报告．大连：大连海事大学学报，1997
[49]郑中义等．港口船舶航行环境危险度的灰色评估数学模型．国家教育部博士点基金项日，318—320
[50]赵仁余．水域交通危险度的模糊综合评判法．中国航海， 1997：41—45
[51]陈伟炯．船舶航行安全的可持续改善途径．交通运输工程学报，2002．9： 115—119
[52]吴兆麟．海事调查与分析，大连海运学院出版社，1993：12—17
[53]李勇．船舶操纵．人民交通出版社，1999：124—143
[54]高岩松，吴兆麟．大连海事大学学报，2001．2：5—8
[55]汪元辉．安全系统工程．天津大学出版社，1999．9：1—11，267—284
[56]Doerffer, J. W., Activities of the International Maritime Organization (IMO) in the Field of Maneuverability of Ships, Proc. of MARSIM & ICSM'90, Tokyo, Japan, 1990, 3-4
[57]Srivastava, S.D., IMO's Activities on Ship Maneuverability, Proc. of MARSIM'93, St.John's, Newfoundland, Canada, 1993, 527-541
[58]Proc. of 21st ITTC, Maneuvering Committee Final Report and Recommendations to the 21st ITTC, Trondheim, Norway, 1996, 347-398
[59]Proc. of 21st ITTC, Maneuvering Committee Final Report and Recommendations to the 21st ITTC, Trondheim, Norway, 1996, 347-398
[60]Proc. of 22nd ITTC, Maneuvering Committee Final Report and Recommendations to the 22nd ITTC, Seoul, Korea & Shanghai, China, 1999, 71-118
[61]孙荣兴．船舶运输的全面质量管理．北京：人民交通出版社，1986