（交通信息工程及控制专业论文）武汉辖区船舶交通管理系统（VTS）等级划分的研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 船舶交通管理系统 ( v t s )自在世界各国投入运行以来，明显的提高了 交通安全和交通效率，保护沿岸环境，取得了巨大的经济效益和社会效益。 但v t s投资巨大，各等级差异明显，所以，在建设v t s 之前，以其需要程 度和管理程度进行相应的等级划分，减少不必要的功能浪费，尤显重要。 目前，对沿海港口 v t s等级的划分有了一些较成熟的方法，但对内河 v t s的等级划分， 还没有一套完整的体系， 其实施过程主要是借鉴沿海港口 v t s 等级划分的方法，并将相关的数据依据内河的实际情况作相应的修改。 随着内河v t s 建设的发展， 内河v t s 等级划分这个问题的解决越来越迫切。 在内河v t s 等级划分的研究中， 相关的资料非常少， 而内河航道港口与 沿海港口又有着许多差异。 武汉辖区全长4 9 4 公里， 属于狭窄水道， 有部分 航道宽度只有 8 0 米，兴建v t s ，十分必要，也将对交通安全起到积极的促 进作用。 如何对武汉辖区v t s 进行等级划分， 就成为本文的主要研究内容。 下面按照步骤说明其过程及思路。 第一步:介绍研究水域的基本情况，通过对海损事故的分析，找到该水 域海损事故的种类及原因，进一步研究引起事故的各种因素。 第二步:对v t s 需要程度的3 1 个因素，采用专家调查方式，结合海事 分析的结果，选取6 个主要因素来评价。 第三步:对这6 个因素采用层次分析法，通过对比矩阵，求出其各因素 权重的大小.利用调查研究的数据，求得武汉辖区v t s 各等级的评价值。 第四步:依据我国v t s管理程度的划分方法，将武汉辖区 v t s管理程 度也划分为5 级。 最后， 利用模糊数学理论， 在通过专家调查结果求得的隶属函数基础上， 得到评价结果。 通过本文的研究工作，得出以下研究结论: 1 、 找到武汉辖区的水文、 气象情况。 这些情况对交通安全有着十分重要 的影响，对这些因素的分析是对v t s 等级划分的基础。 2 、 通过上述的分析， 找到武汉辖区对交通影响的主要危险因素及海损事 故的主要原因。要使兴建的 v t s适应武汉辖区的特点，必须建立在海损事 武汉理工 大学硕士学位论文 故分析的基础上，也只有通过海事分析，才能找到评价v t s 最合适的指标。 3 、找到评价 v t s建设等级的因素和这些因素的分级标准。在这几个因 素中，每个因素所起的作用不同， 对交通安全的影响大小也不同，只有对每 个因素逐个分析，才能合理地评价v t s的等级。 4 、得出武汉辖区v t s 的等级，这是本文的最终目 标。 通过对评价结果的分析，我们可以判断目前武汉辖区的交通情况处于一 般危险状态，并得到在此情况下我们建设 v t s应该参照的等级为 2级。根 据目前武汉辖区的交通安全情况和危险状态，已经需要建立交管中心。 从本 文的分析过程来看， 运用本文的研究思路和方法， 也可以得出其它内河水域 的v t s 等级划分的结果。 关键词:武汉辖区v t s等级划分 武汉理t : 大学硕士学位论文 ab s t r a c t t h e b u i l d i n g a n d r u n n i n g o f t h e v e s s e l t r a f f i c s y s t e m ( v t s ) i n t h e c o u n t r i e s a l l o v e r t h e w o r l d h a v e b e e n i m p r o v e d t h e s a f e t y o f w a t e r t r a f fi c a n d e f f i c i e n c y , a n d h a v e p r o t e c t e d t h e e n v i r o n me n t o f w a t e r a r e a , w h i c h h a s t a k e n g r e a t b e n e f it s t o p u b l i c a n d e c o n o m y . o n t h e o t h e r h a n d , t h e e s t a b l i s h i n g o f t h e v t s c o s t s a l o t a n d d i f f e r e n t i a t e w i t h e a c h o t h e r l e v e l . s o , i n o r d e r t o d e c r e a s e w a s t e , i t i s i m p o r t a n t t o d e t e r m i n e w h i c h l e v e l i t s h o u l d b e b e f o r e t h e e s t a b l i s h i n g . n o w , w e h a v e f o u n d s o m e w a y s t o g r a d e t h e v t s a l o n g t h e c o a s t , b u t h a v e n o t s o l v e d t h e s a m e p r o b l e m i n t h e i n l a n d r i v e r . a t t h e r e w e j u s t u s e t h e me t h o d o f t h e c o a s t t h r o u g h a c c o r d i n g l y m o d i fi c a t i o n . wi t h t h e d e v e l o p m e n t o f t h e v t s i n t h e i n l a n d r i v e r , i t i s u r g e n t t o f i n d a p r o p e r w a y t o d e c i d e i t s l e v e l . i n t h e r e s e a r c h o f t h e l e v e l d e c i d i n g i n t h e i n l a n d r i v e r , t h e r e i s n o t m u c h i n f o r ma t i o n a n d t h e r e h a s o b v i o u s d i f f e r e n c e b e t we e n t h e c o a s t a n d t h e i n l a n d r i v e r . wu h a n a d m i n i s t e r a r e a h a s a l e n g t h o f 4 9 4 k m . i t i s a n a r r o w w a t e r w a y . i n s o m e p l a c e s , t h e w i d t h o f i t i s o n l y a b o u t 8 0 m e t e r s . i t i s v e r y n e c e s s a r y t o e s t a b l i s h v t s a n d i t w i l l i m p r o v e t h e s a f e t y o f t h e t r a f f i c . h o w t o g r a d e t h e v t s i n t h e wu h a n a d m i n i s t e r a r e a i s t h e m a i n p r o p o s e o f t h i s t h e s i s . we w i l l i n t r o d u c e t h e m e t h o d t o y o u s t e p b y s t e p . f i r s t , i n t r o d u c e t h e b a s i c s i t u a t i o n o f t h e wu h a n a d mi n i s t e r a r e a , a n d f i n d t h e p a t t e r n s a n d t h e c a u s e s o f t h e m a r i t i m e a c c i d e n t s t h r o u g h t h e r e l a t e d a n a l y s i s m e t h o d o f g r e y s y s t e m t h e o r y , t h e n fi n d o u t t h e f a c t o r s t h a t c a u s e t h e a c c i d e n t s . s e c o n d , t h r o u g h t h e f i r s t e x p e r t i n v e s t i g a t i o n a n d t h e r e s u l t o f a c c i d e n t s a n a l y s i s , s e l e c t 6 f a c t o r s f r o m t h e 3 1 f a c t o r s t h a t r e fl e c t t h e n e e d o f t h e v t s . t h i r d , a n a l y z e t h e 6 f a c t o r s w i t h a h p m e t h o d a n d c o m p u t e t h e p r o p o r t i o n o f e a c h o n e . t h e n u s e t h e r e s e a r c h d a t a o f w u h a n a d m i n i s t e r a r e a , a n d g e t t h e e v a l u a t e v a l u e o f e a c h l e v e l . f o u r t h , a c c o r d i n g t o g r a d e m e t h o d o f t h e c o a s t , d i v i d e t h e m a n a g e d e g r e e t i t 武汉理工大学硕士学位论文 i n t o 5 l e v e l s . a t l a s t , b a s e d o n t h e s e c o n d e x p e r t i n v e s t i g a t i o n , c a l c u l a t e t h e f u n c t i o n u n d e r t h e j u r i s d i c t i o n a n d g e t t h e e v a l u a t e r e s u l t t h r o u g h f u z z y t h e o ry . f r o m r e l a t i v e r e s e a r c h w o r k o f t h i s t h e s i s , w e c a n g e t b e l o w c o n c l u s i o n : 1 、 ma k i n g c e r t a i n t h e s i t u a t i o n o f h y d r o l o g y a n d m e t e o r o l o g i c a l p h e n o m e n a . t h e s e f a c t o r s p l a y a v e ry i m p o r t a n t r o l e o n t h e t r a f f i c s a f e t y . i t i s t h e b a s i c o f g r a d i n g t h e v t s t o a n a l y z e t h e s e f a c t o r s . 2 , f i n d i n g o u t t h e m a i n d a n g e r o u s f a c t o r s a n d t h e m a i n c a u s e s o f m a r i t i m e a c c i d e n t s i n t h e wu h a n a d m i n i s t e r a r e a . i n o r d e r t o m a k e t h e v t s a d a p t t o t h e s i t u a t i o n o f t h e wu h a n a d m i n i s t e r a r e a , w e m u s t t a k e t h e a n a l y s i s o f m a r i t i m e a c c i d e n t s , a n d t h i s i s t h e o n l y w a y t o f i n d o u t t h e p r o p e r f a c t o r s t h a t i s u s e d t o g r a d e t h e v t s . 3 , i n a d d i t i o n t o fi n d o u t f a c t o r s o f g r a d i n g , w e m u s t i n c l u d e t h e c r i t e r i o n o f e a c h f a c t o r . e a c h f a c t o r p l a y s a d i f f e r e n t r o l e i n t h e g r a d i n g a n d i n t h e t r a f f i c s a f e t y . o n l y d o i t t h i s w a y c a n w e m a k e t h e g r a d i n g r e a s o n a b l e . 4 , d r a w i n g a c o n c l u s i o n o f t h e l e v e l o f t h e v t s i n wu h a n a d m i n i s t e r a r e a , a n d t h i s i s t h e f i n a l o b j e c t o f t h i s t h e s i s . wi t h t h e a n a l y s i s r e s u l t , w e c a n k n o w t h e t r a f f i c s i t u a t i o n o f t h e wu h a n a d m i n i s t e r a r e a i s n o r m a l d a n g e r o u s a n d t h e p r o p e r l e v e l o f t h e v t s w e w a n t t o b u i l d i s g r a d e 2 . a c c o r d i n g t o t h e t r a f f i c s i t u a t i o n a n d d a n g e r c o n d i t i o n , v t s s h o u l d b e b u i l t i n wu h a n a d m i n i s t e r a r e a n o w . f r o m t h e a n a l y s i s p r o c e s s w e c a n s e e t h a t t h i s r e s e a r c h me t h o d c a n a l s o b e u s e d i n o t h e r wa t e r a r e a i n t h e i n l a n d ri ver . k e y w o r d s : wu h a n a d m i n i s t e r a r e a ; v e s s e l t r a f f i c s y s t e m ; i v 武汉理工大学硕士学位论文 第 1 章前言 随着国际航运业的迅速发展，船舶的种类、数量、吨位和航速都得到了 很大的提高，同时，船舶事故也不断发生，不仅危及船舶人员和财产安全， 也影响其他船舶的航行安全， 破坏环境， 对水域的开发和使用都造成严重影 响。为了增进船舶航行安全，提高营运效率，保护水域环境，近五十年来， 世界各主要港口及河流均建立起船舶交管系统，加强水上交通安全管理。 1 . 1 v t s 的发展及简介 v t s ( v e s s e l t r a f f i c s y s t e m ) 是负责增进交通安全和提高交通效率以 及 保护环境的主管机关所实施的任何服务系统， 其范围是从提供简单的信息到 广泛管理一个港口 或水道的交通1 1 1 v t s的发展大致可分为三个阶段:第一代 v t s主要使用引航员、通讯 和视觉信号，以苏伊士运河、基尔运河和巴拿马运河 v t s为代表:第二代 v t s主要使用雷达和v h f无线电话，以荷兰鹿特丹、英国泰晤士和德国汉 堡v t s 为代表;第三代v t s引进了计算机技术来处理相当大水域内的复杂 的船舶交通问题，以美国旧金山的v t s 为代表。 根据 v t s 指南 ，建立船舶交管系统的原因在于: ( 1 ) 协助适当区域的航行; ( 2 ) 组织船舶运行以提高v t s 区域的交通流的效率: ( 3 ) 处理当事船舶的数据: ( 4 ) 在一旦发生海事时参与行动; ( 5 ) 支持联合行动。 v t s 特别适合于建立在港口附近及其进出口航道，以及具有下列一种或 多种特点的水域: ( 1 ) 交通密度高: ( 2 ) 通航船舶载运有害的或危险的货物: ( 3 ) 航行困难; ( 4 ) 狭水道; 武汉理工大学硕士学位论文 ( 5 ) 环境敏感。 从内河航运的特点来看，以上的几点都满足，所以，在内河建立 v t s 是十分必要的。 船舶交通系统可以分为小型、中型、大型和超大型四种类型。小型的船 舶交管系统多为港口船舶交管系统， 大都由港务局、引航协会等机构负责管 理，其覆盖范围为港区。中型的船舶交管系统也多为港口船舶交管系统，由 港务局负责管理， 其覆盖范围为港口 及进港航道。 大型船舶交管系统可能是 航路、区域或综合船舶交管系统。由海运管理局等管理，覆盖的范围应满足 船舶动态报告制所管理的区域。 超大型的船舶交管系统可能是大型综合或大 型航路等船舶交管系统， 由海运管理局等管理， 覆盖范围为大型运河或内河， 拥挤的海峡或大型港口及其进港航道。 根据第三次v t s 普查，将船舶交通管理系统的管理方式分为五级: ( 1 ) 甚低级，根据请求提供助航服务，根据法规进行交通管理; ( 2 ) 低级，通过引航员进行管理; ( 3 ) 中级，对船舶实施信号控制，要求进出港报告和批准; ( 4 ) 高级， 船舶主动向交管系统报告动态， 交管系统进行交通监测并提供 信息服务; ( 5 ) 甚高级，实行船舶动态报告制和进出入批准。 其中较高一级管理的方式和内容包括较低一级管理的方式和内容。 v t s 的功能包括: 数据收集; 数据评估; 信息服务;航行协助服务; 交 通组织服务:支持联合行动。 船舶交通管理系统在世界各国的运行实践中证明， 在港口及船舶交通拥 挤水域、 特殊航路上建立v t s ,能显著增进交通安全，提高交通效率和保护 沿岸环境， 但建设v t s耗资规模巨大， 德国汉堡一 易北河v t s建设历时上 十年，投资约 3 0 0 0多万马克，广州黄浦港从桂山引水锚地到港池 v t s ，分 三期建设，整个建设期约需9 - 1 2 年，总投资 1 3 8 0 多万美元，长江南浏段总 投资也超过了1 亿元人民币，可见对v t s 建设的规划决策必须审慎。因此， 在建设 v t s之前，必须对船舶交通的历史和实态、事故环境、港口能力和 规划，进行周密的调查研究，在定性分析的基础上，对港口 v t s的需要程 度和管理功能的需求，进行定量划分，决定建设v t s 等级的依据。 武汉理工大学硕士学位论文 1 .2 v t s 等级划分研究的现状 1 、 美国海岸警卫队按交通管制程度从低到高将v t s 分为七类6 1 4 5 1 4 6 1 . ( 1 ) 船舶驾驶台之间无线电话通讯; ( 2 ) 交通规则; ( 3 ) 分道通航制; ( 4 ) 船舶动态报告系统; ( 5 ) 基本监测; ( 6 ) 高级监测; ( 7 ) 自 动化高级监测。 2 、日 本按交通管制程度从低到高提出了三种分类方法2 1 ，见下表: 表1 - 1日 本交 通管 制程 度分类表 第一类第二类 第三类 1 ) 指定航路1 ) 信息服务1 )信息服务 2 )指定方向2 )交通规则 2 )分道通航制与信息服务 3 )限制速度3 )建议性的指导 3 )基于引航的管理系统 4 )信号指挥4 )主动的管制4 ) 船舶动态报告系统 5 )个别指挥5 )信号控制 6 )全面自 动化管理6 )要求进行许可的船舶动态 报告系统 3 、加拿大按管制程度从低到高将v t s 分成四级: ( i ) 船一 岸信息系统 ( 2 ) 船一 岸咨询系统 ( 3 ) 船一 岸管制系统 ( 4 ) 船一 岸指挥系统 国际海事组织在 1 9 8 3年开始讨论 船舶交通服务系统指南 3 1 时，曾 吸收其他国际组织与一些国家的意见，将 v t s分成两大类，即主动的 v t s 和被动的v t s ， 后来几经研究， 大家觉得这种分法不科学， 故在通过 v t s 指南的时候取消了这种方法，分类的基础还是交通管制程度。 武汉理工大学硕士学位论文 从上可以看出，国外考虑港口 v t s等级划分时，多着眼于区域等级， 从定性的角度来考虑，并没有从影响 v t s的多种因素入手，因而未能从总 体上，特别是定量的综合评价港口对 v t s需要程度及管理功能的等级。为 此，国内学者在借鉴国内外经验的基础上， 做了大量的研究和探索。吴兆麟 在 海上交通工程概论4 1 一书中 对海上交通调查、交通实况、交通事故的 分析及安全评价等方面做了 大量的 研究， 提出了 安全指数法4 1 5 1 等一系列研 究方法。 交通部委托中国航海学会召开了“ 中国沿海港口 船舶交通管理系统 学术会议， ， 组织专家编写了 关于建立中国沿海港口v t s总体规划的建议 的报告。同时， 交通部把 沿海港口v t s 等级划分的研究 和 广州港v t s 的模拟与分析 、 长江v t s的研究 、 天津新港地区v t s交通控制塔 、 船 舶交通数据处理器等一起纳入了交通部 “ 七五” 科研项目 6 0 1 9 8 8 年， 邱 志雄等发表了 港口 船舶交通管理系统等级定量划分方法的探讨 7 1 ， 应用 海上交通工程、模糊数学及系统工程的理论和方法对港口 v t s等级划分进 行了定量的研究。1 9 8 9 年，于伯发表了 港口v t s 管理程度等级划分的定 量研究 8 1 0 1 9 9 1 年， 方祥麟等发表了 船舶交通管理系统 ( v t s ) 等级划 分的 研究9 4 4 0 1 9 9 2 年，陈世才等发表了 一种港口v t s 工程建设标准 的分级方法 0 1 . 1 9 9 4 年， 武力平发表了 海损事故原因的灰色关联分析 . 1 9 9 7 年， 李散发表了 船舶交通事故的灰色分析 ， 将灰色系统理论应 用于海事分析。以上的学术成果在丰富研究理论的同时， 也为船舶交通管理 系统的等级划分提供了定量研究的方法和思路。在众多的等级划分方案中， 由大连海运学院、 上海海运学院和交通部上海船舶运输科学研究所共同实施 的交通部 “ 七五” 重点科研项目 一一 中国沿海港口船舶交通管理系统等级 划分的研究 1 2 1 最为完整。 虽然上面所涉及到的很多方法在这个研究报告中 并没有使用到，但其定量研究的思路和方法仍然是对 v t s等级划分的有效 工具。 如果将后来众多学者对海事分析和调查研究取得的成果与该报告相结 合，必然会进一步推进船舶交通管理系统等级的定量划分。 沿海港口v t s 等级划分的思路及方法如下: 1 、根据v t s 需要程度的主要影响因素，课题组根据国内外文献资料， 调查研究，实地观测和考察，归纳出 3 3个因素，经专家咨询，反复筛选， 确定了2 6 个主要因素， 作为沿海港口v t s 需要程度的主要影响因素。并根 据各因素的不同性质，分成六大类:( 如图1 - 1 ) 2 、把我国沿海港口v t s 管理功能分为5 个等级【 1 3 1 ，即 武汉理工大学硕士学位论文 水文气象条件 能见度 台风 大风 最大流速 航道条件 主航道长度 距危险物距离 与次航道交叉点数 转向点数 船长与航道宽比 交通危险程度 需要程度 年事故次数 年事故损失 年死亡人数 事故率 通航船舶交通流 船种危险指数 船舶平均总吨 船舶密度 船舶日交通量 船舶峰均值比 年货物吞吐量 年客运量 港 口规模年危险货物吞吐量 万吨级生产码头泊位数 千吨级生产码头泊位数 港口发展规划 未来年货物吞吐量 未来万吨级生产码头泊位数 设计最大通航船舶吃水 图 1 - 1港口v t s 需要程度因素关系图 9 一一一一一一一一一一述 g z : )r a5 m1 0 级:交通法规管理 1 级:交通信息服务 2 级:交通监测和危险警告服务 3 级:交通咨询 4 级:交通组织 3 、后一级的系统功能包括前一级的系统功能。v t s管理功能的确定直 接影响 v t s设备的技术指标和投资的大小，而合理的选取影响管理功能的 因素又是确定管理功能的关键所在。 经过调查研究， 并向有关单位和专家发 放咨询表，参考国内外研究成果，最后从需要程度的 2 6个因素中选取了 7 项因素， 作为决定我国 沿海港口v t s 管理功能的影响因素川 : 1 )年交通事故造成的损失金额 ( 简称 “ 事故损失，) 2 ) 5 0 0 总吨以上船舶日交通量 ( 简称 “ 交通量” ) 3 )年货物吞吐量 ( 简称 “ 吞吐量” ) 4 )万吨级生产码头泊位数 ( 简称 “ 万吨泊位，) 5 )低能见度年积累天数 ( 简称 “ 能见度，) 6 )主航道与次航道交又点数 ( 简称 “ 航道交叉” ) 7 )年危险货物吞吐量 ( 简称 “ 危货吞吐” 4 、 对世界6 3 个已建成v t s 并明确其管理程度功能范围的港口的相应7 个因素进行了统计， 计算出各级别国外港口样本的各因素平均值， 并进行了 修正，提出了我国沿海港口v t s管理功能各等级相应因素定量范围的平均 值。( 表略)表中没有设置 0 级，因为我国沿海各港口均能达到该功能要求。 5 、 设因 素论域x = x l , x 2 , . ， x 7 气事故损失， 交通量， ， 危货吞 吐 ， 等 级 论域y = y i , y 2 , y 3 , y 4 卜则x 上的 模 糊子 集可表 示为m维向 量， 记为 a = ( a , , a 2 , ( b , ，6 2 , b 3 .玩) ， ， a 7 ) , y上的模糊子集可表示为s 维向量，记为b = 设r是从y到x的一个模糊关系， 1.1|夕 rl4r24.r74 r i g r i 3 r 2 2 r 2 3 r n r 7 3 rlrz.r7 厂|1又 r= 其中 ， r ;i 表示第i 个因 素对第 个管 理功能 等级的 隶属度。 武汉理工大学硕士学位论文 通过二元对比矩阵法，求得各因素在评价管理功能中的权重向量: w= ( w i ,w 2 . . . . . . . w o，作为因素集合上的模糊子集。 通过建立因素集合与评价集合的模糊关系，应用模糊综合评价来解决等 级划分问题，我们有: b = a o r = wo r = b 1 , b 2 ,b 3 ,b 4 1 则最大的b 1 e 1 , 4 对应该港的v t s 管理功能等级 1 4 1 1 1 5 1 1 . 3 v t s 等级划分的合理性及原则 建设v t s 系统之前， 需要对该港口或水域内是否有必要建设船舶交管系 统进行分析，即其需要程度如何以及应建立哪一级的船舶交管系统。 这可以 从以下三个方面来考虑: v t s 需要程度的确定是否合理: v t s管理程度的确 定是否合理;v t s 等级确定是否合理。 1 , v t s 需要程度的确定 v t s 需要程度是进行船舶交管系统等级划分的基本依据， 我国在考虑影 响港口 船舶交管系统需要程度的因素时， 经过深入调查和实地考察， 最后确 定了 2 6个因素作为我国沿海港口船舶交管系统需要程度的主要因素。由于 各个因素对船舶交管系统需要程度影响的大小是不同的， 所以在对我国沿海 港口 v t s影响程度的确定时采用了组织专家成对地比较各因素对目标影响 程度的方法，对各因素的影响进行了赋值，并求得了各因素对目标的权重。 但应用这种方法确定 v t s需要程度是相对的。其合理性应从下面两个方面 来考虑: ( 1 ) 、对沿海港口v t s系统而言，v t s需要程度的确定是否合理就要 看需要程度因素中所列的 2 6个因素的基本数据是否真实，各个因素的权重 赋值是否恰当，确定v t s 需要程度的计算方法是否正确。 ( 2 ) 、对于内河港口航道 v t s系统而言，v t s需要程度的确定在理论 上处于空白，现有的研究表明我国沿海港口 v t s需要程度确定方法只能基 本上适用于内河港口航道， 但有关因素、 各因素权重的赋值均应做相应的调 整，使因素更加合理，数据更加真实。 v t s 之所以有必要， 是因为目 前某些水域的交通方面存在某种问题， 或 者预想到港口航道将来要发生的问题。关于特定水域的特有方式， 需要定量 武汉理工大学硕士学位论文 地明 确 现在以 及将来交通上的问 题所在。 这需 要从以 下几个方 面入手 l 6 ) . ( 1 ) 、对交通实际情况进行调查 为了找出问题和取得 v t s所需要的基础数据，主要对以下项目，进行 交通实况调查: a .船舶交通流量:艘数分布、船型分布、船舶种类分布等; b .船舶密度: c .速度分布: d .航迹分布; e .船舶的对遇行驶和追越行驶等; f .船与船之间的距离分布; g .有障碍物相隔开的距离。 ( 2 ) 、海事 v t s的目的之一是交通安全， 是如何减少海事。 海事中包括碰撞、 触礁、 主机故障、火灾等。在 v t s中作为直接对象的交通事故是碰撞和触礁。它 是由自 然条件、 航道条件、 船舶条件、 交通条件与驾驶人员相互作用的结果。 上述条件中主要因素如下: a .自 然条件:包括流的影响、视线不良、风的影响等; b .航道条件:包括航道宽度:航道弯曲、存在障碍物等; c .船舶条件:包括船体缺陷和主机缺陷等; d .交通条件:包括船舶抢行、渔船介入、工程作业船舶介入等; e .驾驶员条件:包括知识、技能、船员常识等。 2 . v t s 管理程度的确定 6 管理程度，亦即管理功能，指的是 v t s的功能范围。不同的管理功能 对应了不同的v t s等级。管理的功能从要建立的v t s功能范围着眼，侧重 考虑与功能范围有关的主要因素。管理功能的大小反映了港口建立 v t s的 必要性和迫切性，因而是 v t s等级划分研究的基础，需要程度高的港口， 其管理功能要求也高，但也有一些例外，也就是说，管理功能的大小，不仅 取决于需要程度的大小，而且还与其他条件有关。 v t s管理程度与 v t s需要程度既存在内在联系又存在区别。需要程度 的概念是以港口对船舶交管系统的实际需要为出发点， 综合考虑各方面因素 影响的结果。 而管理程度的概念则是从所要建立的港口的船舶交管系统的功 能范围着眼。 其联系在于需要程度是港口 船舶交管系统在一定程度上决定了 管理程度的高低，而区别在于两者所反映的侧重面不同， 前者体现了港口对 武汉理工大学硕士学位论文 建立船舶交管系统的迫切程度， 但并不能由此就决定港口的船舶交管系统的 具体功能范围; 后者则是在前者研究的基础上，具体反映某港口水域究竟实 施哪个级别的船舶交管系统。 对于不同的港口类型、水道类型、某一港口或水域，对 v t s管理程度 的影响因素也不尽相同，因此对 v t s管理程度的确定是否合理应从以下两 个方面来考虑: ( 1 ) , v t s 管理程度的影响因素选择是否合理， 是否反映该港口或水域 水上交通安全管理的基本情况和特点; ( 2 ) 、每一项 v t s管理程度影响因素的取得方法是否科学，赋值是否 合理。 3 , v t s 等级的确定 由于船舶交管系统的等级划分取决于多个因素， 单就某一个因素的分级 标准来确定是不合理和不全面的。 各因素对船舶交管系统管理程度的影响和 管理程度的等级界限本身都具有一定的模糊性，很难准确的限定。 按照船舶交管系统的管理程度进行等级的划分， 归纳起来有两种主要的 方法: 一种方法是分析某一区域在一定时间内所发生的交通事故， 即根据交通 事故所造成的损失和建立船舶交管系统可避免的损失等情况来决定应建立 哪一级的船舶交管系统。 这种方法由于仅考虑了交通事故因素的影响，而对港口或水域的地理、 水文气象、自然条件、船舶交通情况以及目前港口航道的规模和今后的发展 缺乏全面的考虑，所以常常作为参考。 另一种方法是根据某一水域历史的交通数据、自然条件、 船舶运动规律 和港口的现状等因素建立数学模型， 综合考虑各方面因素的影响， 从而对船 舶交管系统进行评价和等级的划分。 本文就是以第二种方法为主， 结合海事 分析来考察的. 从上述分析可以看出， 对v t s 等级的确定需要从以下两个方面来考虑: ( 1 ) v t s等级划分所选择的管理程度的影响因素是否全面、合理以及 等级划分数学模型的选择是否合理; ( 2 ) v t s等级划分所依据的v t s管理程度的影响因素分级标准是否合 理 口 一一一一一一一一一 c rx - r_ l t 1 .4本文研究的主要内容 现在，我国沿海港口大多数都建立了相应等级的v t s .在内河，特别是 长江沿线，在下游也建立起了几个v t s中心站。内河中所建v t s的管理程 度和等级的划分大多都按照 “ 七五”项目中所制定的 中国沿海港口 v t s 等级划分的定量研究 中的相应方法及方案。 但我们要注意到， 在内河航路， 特别是长江中游，与我国沿海港口的特点有着许多差异。 这些差异决定了我 国内河 v t s的建立要依据内河本身的特点来实施，但到目 前为止，还没有 具体的等级划分方案。沿海港口v t s等级划分中的7个主要因素在内河中 存在着不适应和不完善、不准确的地方。经初步分析可以看出，内河航道和 沿海港口 存在着很大的差异，主要表现在: 1 、内河航道宽度小; 2 ,船舶吨位普遍小于海船; 3 、船舶密度大，但货物吞吐量却相对较小: 4 、航道长度普遍较长，v t s 所需管辖的距离普遍很长; 5 、横驶区、航道交叉点多，安全隐患多: 6 ,船舶驾驶人员素质不齐，出现人为事故较多; 7 、河道弯曲，部分河段弯曲度很大; 8 、有急流、浅滩存在，有桥梁、渔船等的影响，障碍物距离近; 9 、受风、潮汐影响相对较小，但受流、能见度影响较大，弯曲河段能 见距离受河道弯曲影响严重: 1 0 ,航道水深不足，且常年变化。 参见前述的v t s 需要程度的2 6 个影响因素可知， 在内河航道中， 类似 于流、浅滩、航道弯曲、水深等没有考虑到，而危险物距离、航道宽度与船 长比、事故次数、事故损失和船舶总吨、密度等与沿海港口相比， 有的数值 明显偏高，有的又太低。可以分析出，利用沿海港口的 2 6个影响因素对内 河航道进行评价， 仍然选用最终确定的7 个因素来评判， 与内河的实际情况 相比较，有着一定的偏差，这将影响到内河港口航道 v t s等级及投入的分 析。如何合理选择内河港口 v t s需要程度的各个因素，并从中确定相应的 几个主要因素来对内河港口 v t s进行等级划分，是需要进行研究的课题。 本论文就是着眼于武汉辖区航道的特点，以 海事分析为基础， 找出其中的主 要危险因素，将这些因素与前述的2 6 个因素相比较，从中找出影响v t s 需 要 程 度 和管 理 程度的 数个因 素， 并以 此 对内 河v t s等 级划分 提供一 种 新的 武汉理工大学硕士学位论文 思路和解决办法，用此方法来确定武汉辖区v t s建设的相应等级。 1 . 5论文内容和实施方案 i .前言部分 在前言部分中，将介绍v t s的发展及相关情况，对v t s等级划分的国 内外研究现状作初步分析，最后还将提出本论文内容及研究目的和意义。 2 .内河海事分析 首先， 介绍研究水域的水文、 气象等情况， 对该水域的水域危险度作初 步分析。 其次，找出事故的空间分布，即等级分布、种类分布等。 再次， 对航行环境的潜在危险作分析 u 1 ，找到该水域的主要潜在危险。 最后， 利用海损事故的灰色关联度分析， 在灰色关联分析数学原理基础 上，作海事种类与海损事故、海事与其发生原因的灰色关联分析。 3 .港口航道v t s 需要程度及主要影响因素的确定 通过与沿海港口v t s需要程度影响因素的对比，在海事分析和内河航 道本身特点的基础上，从水文条件、航道条件、危险程度、船舶交通流、港 口 规模、 港口发展等六个方面来分别考虑， 增加一些沿海港口忽略的而在内 河港口航道中却十分重要的因素，删除一些对内河港口航道影响很小的因 素。再对这些因素通过专家调查，求出对内河 v t s建设需要程度影响最大 的几个因素。 接下来， 利用第二次专家调查， 在层次分析法的基础上， 通过对比矩阵 求得各因素权重的大小，并作归一性和一致性检验。 4 . 武汉辖区v t s 管理程度等级的划分 首先，依据沿海港口v t s 管理程度的划分方法，将武汉辖区v t s 管理 程度也分为 5 级。 其次， 利用调查研究的数据和第三次专家调查表的结果， 求取武汉辖区 v t s 管理功能因素分级标准值。 再次，确定因素和等级划分之间的隶属函数。 最后，通过模糊关系矩阵，计算出评价结果。 武汉理工大学硕士学位论文 1 . 6论文研究的目的和意义 通过该论文，力求达到以下目的: i .找到研究水域的主要潜在危险因素，并弄清海损事故的主要发生原 因 z .得出武汉辖区v t s 需要程度的主要影响因素及其权重 3 .找到武汉辖区v t s 管理功能因素分级标准和隶属函数 4 .找到武汉辖区v t s 管理程度的评价等级 通过本论文的论证和相应的调查研究，可以对所研究的内河航道的情况 作初步分析， 确定内河v t s 分级的主要思路、 过程和方法， 为即将建设v t s 和正在进行 v t s论证的相关管理部门提供参考数据，也同时定性和定量的 提出武汉辖区 v t s建设分级的建设参考结果。我们希望，该论文的完成能 对提高武汉辖区交通安全和管理作出贡献， 为完善内河航运管理和规划提供 依据。 武汉理工大学硕士学位论文 第2章 研究水域海事分析 2 . 1研究水域的气象、水文和地理情况介绍【 1 8 1 长江干线武汉辖区管辖范围:洪山头一一仙姑山，全长4 9 4公里。具体 界线是: 上界: 左岸天星阁 ( 中游航道里程2 9 2 公里)到右岸洪山头 ( 中游航道 里程 2 9 2公里)联线; 下界:左岸李顶屋 ( 下游航道里程8 4 1 .2 公里)到右岸仙姑山 ( 下游航 道里程8 4 1 .2 公里)联线。 1 .气象环境: 1 ) 、年平均温度: 武汉辖区年平均气温 1 6 . 9 0c 。月平均最高气温 2 9 . o ic ( 7月) ;月平均 最低气温2 . 8 0c ( 1 月) 。极端最高气温4 1 . 3 c，极端最低气温- 1 7 . 3 c o 2 ) 、年平均降水量: 武汉辖区降水量:年平均降水量 1 2 7 1 . o m m 。年最大降水量 2 1 0 7 . l m m ( 1 8 8 9 年) ; 年最小降水量5 7 6 . 4 m m ( 1 9 0 2 年) 。 2 4 小时最大降水量3 2 7 . o m m ( 1 9 5 9 . 6 . 9 ) 3小时最大降水量 1 7 2 . 9 m m ( 1 9 5 9年) ，6 0分钟最大降水量 7 6 . o m m ( 1 9 5 9 年) ，年降雨天数 1 2 5 . 2 d . 3 ) 、风 : 武汉辖区冬季主导风向n n e ， 夏季主导风向s e , s w ， 年平均风速2 . 4 m / s ( n n e ) ，大于8 级风以上大风的年平均天数为8 . 2 天，最多为 1 6 天，最少 为 1 天。 4 ) ,雾: 武汉辖区:年平均雾日2 8 . 4 d 年最多雾日5 7 d 年最少雾日1 0 d 2 .水文情况: 划分标准 汉口水位 高洪水位期 1 3 . 0米 以