木材船大风浪航行的安全评估.doc

大连海事大学硕士学位论文木材船大风浪航行的安全评估姓名：曲峰德申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：王凤武201206 本 文主 要针对 木 材 船 这种 特殊的 船 型， 分 析了 木 材 船 及其 运 输货物 的 特点 、几个 主 要的 木 材 船 运 输航 线以 及影 响 这些 航 线的 天气 系 统、 大 风 浪 天气 对 木 材 船航 行安全 的 影 响 ， 借 鉴国 内 外 关 于 木 材 船 航 行安全 的 相 关 研 究 ， 并 根据事 故 发生的 原因 从人、 机 、 环境 三 方 面 分 析了 影 响 木 材 船 在大 风 浪 中航 行安全 的因 素 ， 确立 木 材 船 大 风 浪 航 行安全 评 估 的 指 标 体系 ， 利用贝叶 斯 网络 的 数 学 方 法进行模型的 建 立 ， 并 得出安全 评 估 结 果 ， 通 过对 评 估 结 果 进行分 析， 最终 得到 可能导致 木 材 船 在大 风 浪 中航 行出现 海难 事 故 的 重要因 素 ， 进而提出提高 木 材 船 在大 风 浪 中航 行安全 的 相 应措施 。为木 材 船 在大 风 浪 中航 行提供 参 考 依 据， 有 利于保 障 木 材 船 的 航 行安全 、 减少 海上事 故 ， 同 时 为船 长和 船 舶公司 的 管 理提供 了 决策 依 据。 衧 ， 瑃 ， 蒬 ， 锄 亿 立方米 ： 然而我 国 森 林 覆盖率只 有 全球 平均 水平 的 耍 旁谑 澜绲 位 。 人一中 国 、澳 大利 亚 一中 国 、新西 兰一中 国 等木材运 输 航 线。 立方米 木 材，由巴 布亚由此 可 见 ，大风 浪 天 气 对 木 材船 的 航 行 安 全 同 样 造 成 了很大的 影响。 本 文将对 木 材船 在大风 浪 中 航 行 的 安 全 状况 进 行 评 估，找出 大风 浪 天 气 航 行 时影响木 材船 安 全 的 危 险 因 素，并 提 出 相应 的 应 对 措 施 ，为 决 策 者 提 供 科学 的 参考依 据 ，同时减 小木 材船 在大风 浪 中 航行 的 风 险 ，保 证货 主和 船公司的 利 益。国 内外 安 全 评 估研 究 现 状 木 材船 大风 浪 航 行 的 安 全 评 估册 为 系 统 安 全评 估值 ；肌。 为 某 一评 估项 目 的 实 际测 量值 。糽只为 评 估等 级 的 权 重系 数 ；咒为 评 估等级 数 。 预 计危险 分析 木 材船 大风 浪 航 行 的 安 全 评 估初 步 危险 分析 ，是一种 起 源 于美 国军用 标 准 安 全计划的 方法 。 这 是一种 评 估系 统【】 故障 假 设 分 析 法 琖 是一种 对 系 统 操 作 过 程 或 工艺过 程 的 创造性 分 析 方法。 使 用该方法的 人 员应 该熟悉 工艺，通 过 故障 假 设提 问 的 方式 发现可 能 存在的 事 故隐患 ，即假 如 系 统 中一旦发生 比 较严重的 事 故， 找 出 导致 事 故发生 的 潜 在因 素 ，分 析 在最 恶劣 的 条 件 下 潜 在因 素 可 能 导致 事 故发生 的 可 能 性。 与其他 方法不 同 ，故障 假 设分 析 法要 求评估 人 员了 解 基 本概 念 并 能 够 将其应 用于 具体 的 问 题中， 有 关 该方法及 其应 用的 资 料很 少， 但是它 在工程 项 目发展 的 各个 阶段 都 经常 被采 用【 】 。 该方法包 括检 查 设计 、安 装 、技 改或 操 作 过 程 中可 能 产生 的 偏 差。 要 求 评估 人 员 对 工艺规程 熟知， 并 对 可 能 导 致 事 故的 设 计 偏 差进行 整合 。定量 安 全 评估 是运 用广泛 的 事 故资 料统 计 和大 量 的 实验结 果 分 析 获 得 的 指标 或 规律 ，对 生 产 系 统 的 工艺、环 境 、设 施 、设 备、管 理 和人 员等方面 的 状 况 进行 定量 计 算， 安 全 评估 的 结 果 是一些 定量 的 指 标 ，如 事 故发生 的 频率 、定量 的 危险 性、事 故的 伤害蚱 苹 的 范围 、事 故致 因 因 素 的 事 故关 联度 或 重要 度 等【 。按 照 评估 给出 的 定量 结 果 的 类 别不 同 ，定量 风 险 评估 方法可 分 为 概 率 风 险 评木材船在大 风 浪中安 全 评估 有 关 的 方法， 即概 率 风 险 评估 法。概 率 风 险 评估 法是根据 事 故的 基 本致 因 因 素 的 事 故发生 概 率 ，应 用数 理 统 计 糊 化 处理 ，对 被评估 事 物从 多个 因 素 、多个 指 标 的 隶 属等级 状 况 进行 综合 性评判的 、基 于 模糊 数 学的 综合 评标 方法。 模糊 综合 评判法根据 模糊 数 学的 隶 属度 理 论 人 工神 经 网 络 阻 堇砺凼怯社騨 秘钯曜 钕 忍 岢觯 暧伤难 鶶 譮 进一 木材船 大风 浪 航 行 的 安 全评 估本文 首 先对大风 浪 对木材船 航 行 安 全的 影 响进行 分析 ， 而 后对影 响大风 浪 中木材船 航 行 安 全的 因 素 进行 概括 总 结 ， 建 立贝 叶斯网络 评估 模型 ， 并通过 问 卷 调查 得 到 的 实际数 据 验证 木材船 大风 浪 航 行 的 安 全性 ， 同时通过 评估 ， 还可 以 得 出导 致事故发生的 最主 要的 因 素 ， 最后对评 估 结 果进行 分析 ， 提 出保 证 木材船 大风浪 航 行 安 全的 建 议 措施 。 一琋 ， 疻 一弗 拉 特 里角 一维多 利亚引航 站一温 哥 华 。强 冷空 气 的 活动一般 孪 卵 J迹酱 文 月结束 ， 平 均每 年 次 。在 一 强 。冷空 气 活动主要 影 响北 太平 洋西 部 、 中国东 部 沿海、 日本 海和 日本 以东海面 。台 风 中国 澳 大利 亚 航 线 以上 海 悉尼 航 线 为 例：上 海 一 久 米 岛 雅 浦 岛一新爱尔 兰岛一 罗塞尔 岛一 布 里斯 班一 悉尼 。冬 半 年 ，北 半 球 的 强 冷 空 气 通常 南 下 到航 区北 部 附 近 ，寒潮 大风 有的 甚 我 国以东 及以南 至 澳 大 利 亚北 部， 是 世 界典 型 的季 风 气 候 区 。 本 航 线经 过季级 ， 对船 舶 航 行 安全 影 响 不大 。中 国沿 海 海 浪的分布 主要 受季 风 的影 响 ， 冬季 在 东 海 和 黄海 海 域常 常 出现 北向的中 浪到大 浪， 台 湾海 峡 的东 北 大 浪几 率 较 高 ， 在 南 海 有东 北 向的轻 浪到中 浪。在 西 南 太 平 洋海 域主要 是 轻 浪到中 浪， 偶 有偏南 向的中 浪到大 浪。 特别 是 遇到热带气 旋或 台 风 袭击 ， 形 成巨 浪。中 国 西 非 航 线从 中 国出发 经过中 沙 、西 沙 之 间 ， 穿 越南 海 ， 经越南 海 域影 响 东 亚和 北 太 平 洋西 部地 区 的强 冷空 气 在 中 己 介 绍 。台 风 本 条航 线上的热带风 暴和 台 风 的发 源 地 ， 主要 集 中 在 孟 加拉 湾、南 印 度 洋北 船 舶 在 大风 浪 中航 行 ， 由于 受到波 浪 的 扰动 ， 船 体会发生 摇荡 运动 。 如果 将船 舶 看 作 为 一 个 刚 体， 则这 种 摇荡 的 运动 可 以 分 解 为 三 种 线位移 和 三 种 角位移 ，分 别称 为 垂 荡 、 纵 荡 、 横 荡 和 首 摇、 纵 摇、 横 摇。 除 了 以 上 摇荡 运动 外 ， 还 会产生 由于 摇荡 运动 引 起 的 以 下 一 些 性能 虺 莆 6， 如砰击、 上 浪 等现 象式中：矽为 波 浪 传 播 方 向与 船 首 向的 夹 角。在 海上 ， 船 舶 实 际 遭 遇 到的 是不 规则的 波 浪 ， 根 据耐 波 性理论 ， 在 谐摇区 内 ，因而 ， 从 船 舶 操 纵 的 角度 来 看 ， 用 规则波 代替不 规则波 来 估 算 船 舶 的 摇荡 幅 度 应 乞为 胎 舶 与 波 浪 的 相遇 刷 刷 ；当 船 舶 横 摇 周 期 比波 浪 相遇 周 期 大时，即。形，船 舶 横 摇 较 慢，并 且与，式中 ：巳为 纵 摇 周 期 系 数 ； ，乃 蘢 大风 浪 对木材船 航 行 安 全的 影 响加 速度会 引 起人 们 晕船 。当 人 的 前庭系统 超 出 一定 的 刺 激就会 导致晕船 。图 是 由 实测得到 的 某 些 船 的 加 速度和摇摆周期 的 基 本 关 系。一般 来 说 ， 发 生 晕船 的 可 能 性 随 着 加 速度的 增大而增加 。最大的 加 速度通 常 发 生 在 船 首或 船 尾， 主要是 由 纵摇和垂荡 产 生 的 。通 常 当 加 速度超 过 倍 的 重 力 加 速度时， 晕船 就开始加 剧 。 图 摇 摆周 期与 加 速度的关系 木材船 大风 浪 航 行 的 安 全评 估 我 国 海 船 法 定 检 验 技 术 规 则 简称 法 定 规 则 ， 对木材 运 输 船 的 稳 性提出 了 特殊要 求：而 增 加：得 小 于 船 宽的 靡 G笪W畹 桶 踩 曜 迹 颐挥 屑 窘 谥 帧 。 在标有和 使用木材载 重 线的 船 上，其积载 范围应 满 足 ：部 分 不 小于 固 点 的 眼 板中，其布置 方式应 尽 可 能保证在整个 高 度上与木材接 触 。 木材船 大风 浪 航 行 的 安 全评 估图 海上 事故 与 人、 船 和 环 境 的 关 系以下分 别从 人、船 舶 和 环 境 角 度 分 析影响 大风 浪 中 木材船 航 行 的 安 全因 素 。 从 世 纪 年代开 始 ，人们 对人为 因 素 在 海事事故 中 所 扮 演角 色的 认 识日 益提高 。船 员职 责的 履 行 、防止船 员疲劳值 守 、船 舶 发 生紧 急情 况 时 的 需 要等 情况 。 船 员 的 健 康 状况包 括 两 个 方 面 ， 即 心 理上 的 和生 理上 的 。随着 经 济一 体化的加速， 国际 航 运 市 场的 竞 争越来 越激烈 ， 船 员 的 工 作量 和工 作强 度也不断 加大，同 时 由于 长期 漂泊在 大海上 ， 风 险 性 极大， 并 且 与 家庭 和社 会 隔 离 等客观因素 ，严重 的 影响 着 船 员 的 健 康 状况。船 员 的 健 康 状况影响 着 整 个 船 员 队 伍 的 团 结 和稳定 ， 同 时 对 船 舶的 安 全生 产 和经 济效益 也有着 潜在 的 威 胁 。船 舶自 身 的 安 全状况在 船 舶安 全评 估 中 占 有重 要 地 位 ， 是 仅 次于 入的 最 能动、船 舶仪器是 指用于 确定 船 位 和保证船 舶安 全航 行 的 各 种 仪器的 统称， 如 综合 舱 盖松 动脱落， 船 舱 内 涌入大量 的 海水。 风 动 压 力是指 处于一 定运动 状 态下的 船 舶，船 体水 线 以 上部 分 所 受 的 空 气动数 纫 蛩 赜泄亍 渲悼梢杂 孟率 焦 浪 】 ： 以 曙 。 吃 风 速增大，风 动 压 力也 增大。在风 速、 风 向一 定的 情 况 下，受 风 面 积 越大，法 抵 御 风 动 压 力偏 转 力矩 ，因而导 致 操 舵 无法 控制的 局 面 。 结 构 图， 它 是一 个 有 向无 环图沁 囡不 矬生 木材船 大风 浪 航 行的安 全评 估尸伍。 ， 置 ， 閨 伍。 式中：置 为 第 价贝叶 斯 网 络 节点 ：菇 匆 端雇 绲 姆椒 】对 于不同 的应 用 领 域 构 造贝叶 斯 网 络 的过 程 不尽相 同 ， 但 概 括起来 包 括以 下 典型 的 贝叶斯网 络 建 网 过 程 确定 贝 叶斯 的 网络 节点是构 建 网络 的 最重要 步 骤， 通 过 对 影 响大风 浪 中的 木材船 航 行 安 全的 三方面因素 ， 即 人 、船 舶 和 环境因素 的 分析 ， 发 现 导 致大风浪 中 木材船 发 生 事故 的 因素 众多， 对 这 些因素 合理 的 选取会直 接 影 响网 络 模型 的规 模大小 。 因而在 选取贝 叶斯 的 网络 节点时 应遵 循 代表 性、有 效性和 独 立 性三个原则 两】 。 包 对评 估 模 型 进 行 仿真 ， 如 图 所示 。 对综 合 评估 模 型 的 评估 及 分析 图 ： ： 馡 ， 一 郏 骸 駉 瘢琟 ， 鲐 R 弧 鰎 口 弧 瘛 暑 ，二一 觚 鶶 与当 前 专 家学 者 证 实的船 舶 事 故的发 生 以上与人 的因 素 有关 应 该相 一 致 ， 但是 这里有少许 的出 入。笔者 认 为 ， 这主 要 有三 个 原 因 ， 一 是 在 进 行正向 推 理 时，边 缘 父节 点 的先验概 率是 通 过专 家问 卷 调查获 得 的， 具有一 定 的主 观 性： 二是 人为 因 素 可 能包含 在 船 舶 因 素 中 ， 例如 船 舶 的仪 器设 备 没用 定 期 的进 行检 验或 者 在货 物 配 载 时有误差等 等；此外 ， 还 有对 评估 模型 影响 不是 很 大 的、 没有考虑 在 内的小的因 素 ， 这些 情 况中 人的因 素 都是 间 接 性诱 导 因 素 ， 以上三 神情 况都可 能会导 致 最终的结 果 有所不 同 。 木材船 大 风 浪航 行的安全 评估 收 气 象传 真 ，并 结 合 信 息 加以 分析外 ，还 应 该 采 取积极 的 措 施 ，检查 并 装 卸 设备 、锚 设备 、天 线、 舷梯 、缆 绳 、备 件 和 救 生 艇 筏 等 移 动物 体 ，均应采 取 恰 当的 航行 方 法 纬 吲 五当 谐 摇 时由式 可 见 ，在 大风浪中航行 时 ，采 取 改 变 航向 、改 变 航速 或 同时 改 变 两会 超 过 最 大波面角 。 随着 船速 的 增加，纵摇 增强。 但 当纵摇 周 期 与 波浪相遇周 期航向 对 纵摇 的影响，实 际上可归 纳 为纵摇 周期 与波浪相遇周期 对 纵摇 的 当必较小时 ，顺 浪航行 ，垂 荡 运 动也 小，船舶随波作 周期 性 升降； 当滞 航在 通常 情 况 下 ，压 载 状态 航行 的 大型 船舶，当 遇到级 风时 ，就 可 认为属 顺 航是 指船舶 在 大风浪中以船尾 斜向 受 浪航行 的 方 法 。 顺 航时 波浪与 船舶的相对 速 度 减 小，从 而 降低 了波浪对 船舶的 冲击。 由于 可 以保 持 较高的 船速 ，有 利于 摆 脱风浪区 。 但 顺 航时 ，对 于 尾 部 干舷较低 的 船舶，容 易 产 生 尾 淹 。 另 外，顺航时 保 向 性 差 、航向 不稳 ，船长 小于 、等 于 波长 的 船舶或 小型 船尤为严 重，甚 至还 会 产 生 打 横 状态 。 当船速 与 波速 接 近时 ，小型 船的 横 稳 性 还 会 急剧 下 降。 顺 浪航行 时 ，通 常 需 要使 用 大舵 角 来克服 所 产 生 的 偏转，必要时 还 需 要改 变 船速 ，以调整 波速 与 船速 的 关系。 因此 ，顺 航比较 适 合于 快 速 、船尾 干舷高、保 向 性 能好的 大型 船舶，小型 船舶不宜