内河水上交通险情应急干预建模方法研究

摘要

近年来，水上交通险情由于其存在人员伤亡、财产损失和环境污染的风险受到国内外学者的关注。目前的研究主要集中在风险评价和事故致因分析，但是对于险情发展过程中应急干预的研究较少。文章分析了风险评价、事故致因和应急干预的相同点和不同点，提出了从应急干预的角度开展水上交通险情研究的必要性。
　　在介绍险情/事故基本概念的基础上，总结了险情发展和应急的8大特征，并界定了本文的研究范围为内河水上交通险情。进而提出了险情不同发展阶段的应急干预方法，包括险情发生前的人因可靠性预测、险情初始阶段的应急决策、险情发展过程中的动态决策和险情发生后的应急干预效果评价等，即从险情发展的事前—事中—事后的角度开展应急干预方法的研究；另一方面随着险情的不断发展，险情的应急干预也从微观的船舶干预（人因可靠性预测和初始决策）向宏观的海事干预转变（动态决策和干预效果）。
　　根据不同阶段不同险情特征建立了不同的应急干预方法，并选取了典型内河险情案例进行了验证。主要的研究成果如下。
　　（1）针对内河水上交通险情的特征，提出了事故全过程应急干预建模方法，构建了内河水上交通险情应急干预建模理论体系与方法。这些针对事故不同发展阶段的应急干预方法的提出，可以很好的为目前水上交通险情应急处置提供理论基础，从而实现较快且合理的应急处置。
　　（2）提出了一种基于证据理论的认知可靠性与差错分析方法，能够解决现有模型不能精确描述水上交通险情各个通用性能因子作用效果，以及由此造成的不完整信息问题。通过与结合证据理论相结合，建立了新的认知可靠性与差错分析方法，并与传统的方法进行了比较，结果表明所提的方法在精度上与传统的方法较为一致，但是不需要建立大量推理规则且能处理不确定性信息，最后利用船舶触碰桥梁险情进行了验证。同时，在实际应用中，还可以通过选取合适的外部通航环境来提升人因可靠性，从而实现事前的人因可靠性控制。
　　（3）提出了一种证据理论和逼近理想值解法相结合的险情初始应急决策方法和一种考虑时间相关性的动态险情应急决策方法，这两个方法分别能够较好地解决仅采用证据理论进行最终决策时需要采用区间值进行比较的问题，以及单阶段应急决策方法不能考虑险情的动态发展过程的问题。船舶初始应急处置决策方面，提出了多部门协同下的失控船舶应急干预决策方法，并通过结合证据理论和逼近理想值解法，可以考虑决策过程中的不确定信息、不对称信息和获取各决策部门的权重，并应用长江失控险情进行了验证。动态应急决策方面，通过引入多阶段融合算子，可以在应急处置过程中更为全面的考虑事故的发展过程，即事故发展过程中的相关性。最后，应用失控和搁浅两个案例进行了验证，结果表明提出的多阶段应急干预方法比单阶段决策方法更为全面的实现事故船舶的应急处置。
　　（4）提出了一种改进的数据包络方法来实现应急干预效果评价，该方法能够很好的解决传统数据包络方法难以实现各个决策单元的完整排序，以及在决策过程中会存在部分重要信息丢失的问题。通过引入数据包络方法，并将加权的输入变量和加权的输出变量的比值作为干预效果评价的指标，可以考虑不同区域通航环境的干预效果评价。同时，还提出了空间序列数据包络方法来解决传统方法不能完整对所有决策单元进行排序的问题。最后，应用长江水上交通事故干预效果进行了验证，结果表明提出的模型考虑了不同水域的通航环境差别，其干预评价的效果更符合实际。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 选题背景

1.2 选题来源

1.3 事故分析与应急干预研究现状与评价

1.4 论文研究内容与框架

第2章 基础理论与方法综述

2.1 相关基本概念

2.2 险情发展及应急特征

2.3 研究范围界定

2.4 事故分析基本方法

2.5 人因可靠性分析方法

2.6 决策理论与方法

2.7 小 结

第3章 水上交通险情发展模型与数据来源

3.1 情景和屏障的险情发展模型

3.2 人因可靠性数据

3.3 长江失控船舶险情数据

3.4 多阶段动态应急决策数据

3.5 应急干预效果评价数据

3.6 小 结

第4章 险情发展过程人因可靠性预测

4.1 经典CREAM模型介绍

4.2 建立新的CREAM模型

4.3 模型验证

4.4 水上险情人因可靠性案例分析

4.5 讨 论

4.6 小 结

第5章 多部门协同的水上险情初始应急决策

5.1 多部门协同的应急决策问题描述

5.2 不确定信息下的初始应急决策框架

5.3 偏好决策下的决策准则权重获取

5.4 多部门协同下的各部门权重获取

5.5 最优应急方案选择

5.6 主机失控险情案例分析

5.7 小 结

第6章 水上险情/事故多阶段应急决策方法

6.1 多阶段应急决策框架

6.2 确定险情发展情景

6.3 建立多阶段决策矩阵

6.4 合成多阶段决策矩阵

6.5 选择最优方案

6.6 海事应急案例分析：失控险情

6.7 海事应急案例分析：搁浅事故

6.8 小 结

第7章 水上交通险情/事故应急干预效果评价

7.1 应急干预效果评价问题描述

7.2 建立空间序列数据包络方法

7.3 应急干预效果评价数据

7.4 应急干预效果评价模型验证

7.5 小 结

第8章 结 论

8.1 总 结

8.2 创新点

8.3 未来工作展望

致谢

参考文献

攻读博士学位期间的科研成果及参加的科研项目