基于突变理论的海上交通风险预测研究

摘要

作为经济发展的支柱产业，航运业承担着超过90％的全球贸易货物运输。但与此同时，高风险也成为航运业的显著特征，海事造成的各方面损失远远高于其它交通形式。伴随国民经济的发展，以及世界经济一体化的不断加深，如何有效地预测和降低海上交通风险成为国际性的焦点和难点。
　　开展海上交通风险预测研究，在提高海上交通运输安全、预防海上交通事故发生、降低海上交通风险、保护海洋环境的同时，适应了国家经济发展、国家安全和科学发展观的重大需求，具有巨大的社会、经济和环境效益。
　　以系统学原理为基础，突变理论为工具，揭示了海上交通风险的演化、评价、预测的一般规律和方法，提出海上交通安全系统动力学机制的思想及理论框架体系，为海上交通风险预测研究提供新思路，对于预防海上交通事故发生具有理论和现实意义。
　　针对由“人—船—环境”三要素组成的海上交通安全系统，确立了以突变理论为工具研究海上交通安全系统的思路;基于该系统的突变结构，建立了海上交通安全系统尖点突变势函数结构模型，并推导出使系统结构失稳的分叉集方程，用来表征海上交通安全系统演化的动态本质;通过对系统状态的剖析，提出了系统特征演化曲线以及海上交通安全系统的安全演化模式、事故演化模式、风险演化模式;利用胞映射理论阐述三种演化模式的形成、相互转化及作用机理，用于海上交通风险演化模式的进一步研究。
　　针对海上交通风险模式中存在相对性、动态性、模糊性、突变性等不确定特质，分析了传统风险评价方法的局限性;在传统风险模型基础上汲取模糊综合评价法的精华，将模糊突变原理应用于海上交通风险领域;在构建海上交通风险评价指标体系的基础上，建立了基于模糊突变的海上交通风险综合评价模型，该模型仅需考虑评价指标的相对排序，有效降低了评价工作的主观性，提高了风险评价的准确性和效率，进一步可以用于判断海上交通安全系统的安全等级。
　　针对由海上交通风险评价值组成的时间序列散点，结合灰色理论的优势，构建海上交通安全系统演化的灰色时间序列模型，通过推导出该灰色时间序列模型具有尖点突变结构，从而界定出海上交通风险的可预测性条件;在此基础上，以系统突变点、突变时间、突变方向、风险致因能力、风险致因效率为研究对象，建立了基于灰色突变的海上交通风险预测模型;对某港口突变点前后的安全状况进行调查与分析，从宏观上评价海上交通环境风险;确定出海上交通环境突变时间及突变点后，基于“人—船—环境”对该港口突变点前后的安全状况进行风险评价与预测;通过将预测结果与模糊综合评价结果进行比较，验证模型的科学性与先进性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究目标

1．4 研究内容

1．5 技术路线

1．6 本章小结

第2章 海上交通安全系统突变动力学研究

2．1 海上交通安全系统概述

2．2 系统论概述

2．3 突变理论概述

2．4 海上交通安全系统的突变现象

2．5 海上交通安全系统的突变结构

2．6 海上交通安全系统突变动力学研究

2．7 本章小结

第3章 海上交通安全系统演化及建模

3．1 海上交通安全系统动力学建模流程

3．2 海上交通安全系统结构模型

3．3 海上交通安全系统的表征状态

3．4 海上交通安全系统演化机理

3．5 海上交通安全系统安全演化模式

3．6 海上交通安全系统事故演化模式

3．7 海上交通安全系统风险演化模式

3．8 本章小结

第4章 基于模糊突变的海上交通风险评价研究

4．1 海上交通风险不确定特性分析

4．2 突变模糊隶属函数法

4．3 海上交通风险的可接受标准

4．4 海上交通风险评价指标体系

4．5 基于模糊突变的海上交通风险综合评价模型

4．6 本章小结

第5章 基于灰色突变的海上交通风险预测研究

5．1 海上交通风险预测原理

5．2 海上交通风险预测步骤

5．3 海上交通风险灰色预测

5．4 海上交通风险的可预测性条件

5．5 基于灰色突变的海上交通风险预测模型

5．6 广义的海上交通风险预控模型

5．7 本章小结

第6章 实证研究

6．1 验证背景

6．2 验证方案

6．3 基于突变理论的某港口风险评价与预测

6．4 基于突变理论的海上交通事故分析

6．5 模型可靠性分析

6．6 海上交通风险防范措施

6．7 本章小结

第7章 结论

7．1 全文结论

7．2 研究展望

参考文献

附录Ⅰ 指标重要性排序研究专家调查表

附录Ⅱ 四级指标原始数据表

附录Ⅲ 船舶概况

附录Ⅳ 风险评价与风险预测结果

攻读学位期间公开发表论文

致谢

作者简介