基于改进IWRAP模型的船舶碰撞频率研究

摘要

随着人们对船舶航行安全的愈加重视，海上工程建设的日益增多，对船舶频繁交汇区域和海上工程建设区域的船舶通航风险定量评估就显得愈加重要。工程学上通常将风险定义为不期望事件发生的概率或频率与事故后果的乘积，故对船舶碰撞频率模型的研究是船舶通航风险评估的前提和基础，模型预测准确性会直接影响船舶通航风险评估的量化结果。
　　IWRAP（IALA Waterway Risk Assessment Program）模型是目前使用最为广泛且效果最好的船舶碰撞频率模型之一，为了使模型运算结果更加准确，本文对IWRAP模型开展相关研究。首先，对IW模型中的关键系数事故致因系数的影响因素进行分析总结，以期得到科学的确定方法;其次，结合费马恩模型的优点，对IWRAP模型进行改进，在原模型基础上加入追越局面下同一类型船舶内碰撞事故频率的建模，以及弯道会遇局面下同向的各类型船舶间的碰撞事故频率的建模，使IWRAP模型中的对碰撞情景的分类更加全面，以期模型对船舶碰撞频率的计算更加准确。
　　本文运用改进IWRAP模型的对洋山港深水航道与金山航道的部分航段进行碰撞频率计算以验证其准确性。本文获取了自2014年7月至2017年7月洋山港深水航道一个截面及金山航道两个截面的AIS（Automatic Identification System）数据，数据按时间顺序自2014年7月起每一年为一组，共分为三组。运用改进的IWRAP模型进行计算，得到每年的碰撞事故频率及年均碰撞事故频率。通过与研究水域中实际的碰撞事故频率和运用原IWRAP模型计算得到的碰撞事故频率进行对比，验证了模型的准确性。
　　本文旨在建立更为准确的船舶碰撞频率模型，以提高船舶通航风险定量评估的准确性，从而更好地判断各水域风险情况并提出应对措施，对水上工程建设决策提供更科学的依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．3 研究内容

1．4 研究意义

第2章 船舶碰撞频率模型基础知识

2．1 船舶碰撞频率模型简述

2．2 IWRAP模型相关基础理论

2．2．1 IWRAP模型中的事故分类

2．2．2 IWRAP模型中的相关定义简介

2．2．3 IWRAP模型的数据需求和输出结果

2．3 事故致因系数的影响因素探讨

2．3．1 事故致因系数的影响因素

2．3．2 对影响因素的分析

2．3．3 文献中的事故致因系数

第3章 IWRAP模型的改进

3．1 IWRAP模型中船舶碰撞频率计算方法

3．1．1 对遇局面下的几何碰撞频率

3．1．2 追越局面下的几何碰撞频率

3．1．3 交叉相遇或汇合、分流、弯道局面的几何碰撞频率

3．1．4 船舶几何触碰频率

3．2 费马恩模型中船舶碰撞频率计算方法

3．2．1 对遇局面下的碰撞

3．2．2 追越局面下的碰撞

3．2．3 交叉相遇局面下的碰撞

3．2．4 弯道局面下发生碰撞

3．3 结合费马恩模型对IWRAP模型的改进

3．3．1 费马恩模型与IWRAP模型的对比分析

3．3．2 对lWRAP模型的改进

第4章 模型验证水域简介

4．1 洋山港简介

4．1．1 洋山港位置

4．1．2 洋山港规划及定位

4．2 航道分布情况

4．2．1 洋山深水港主航道

4．2．2 其他相关航道

4．3 气象水文条件

4．3．1 气象条件

4．3．2 水文条件

第5章 模型验证水域船舶碰撞事故频率计算

5．1 研究范围及航道参数

5．2 数据获取及处理情况

5．2．1 数据获取情况

5．2．2 数据处理情况

5．3 运用改进IWRAP模型的事故频率计算

5．3．1 对遇局面下几何碰撞频率计算

5．3．2 追越局面下几何碰撞频率计算

5．3．3 交叉相遇局面下几何碰撞频率计算

5．3．4 弯道局面下几何碰撞频率计算

5．3．5 碰撞事故频率计算

5．4 模型的预测事故数与实际事故数的对比分析

第6章 总结与展望

6．1 研究总结

6．2 不足与展望

参考文献

致谢

作者简介