标题 | 航行船舶安全会遇距离 |
范文 | 刘虎+张仲明 【摘 要】 为更好地保障船舶航行安全,在考虑各种影响因素的基础上,通过运用数理统计理论,研究航行船舶安全会遇距离的分布规律,得到航行船舶安全间距与船型尺度的数学表达式。结论表明:航行船舶尺度越大,船舶所需要的安全会遇距离也越大,两者成二次方关系。 【关键词】 船舶尺度;船吸效应;安全会遇距离 船舶在会遇时,由于存在兴波,二者之间会产生船吸效应。[1] 船速越大,船间距离越短,航行船舶之间的这种船吸效应越强烈。[2] 船吸效应是海上交通事故的重要诱因之一。相关资料统计表明,95%的海上交通事故是发生在船舶相遇中的。因此,有必要研究保障船舶相遇安全的条件,解决相遇船舶正横距离问题。关于船舶相遇正横距离,国内外专家从水力学角度进行了大量的研究,也得出了一些重要结论。他们认为,相遇船舶船吸效应的大小与船速的二次方成正比,与距离成反比。因此,相遇船舶之间应保持足够的距离,以避免船吸效应而引发海上交通事故。虽然相关专家对船间距离研究较多,但这些研究往往仅停留在定性分析层面,关于船间合理间距的定量结论[3],到目前为止尚未出现。此外,船舶航行安全受到多种因素制约,相遇船舶的安全间距不仅受到兴波的影响,同时还受到风浪、通航密度等其他因素的影响,单从水力学角度探讨相遇船舶之间的合理间距,还不能完全满足通航安全的需要。因此,有必要综合考虑各种影响因素,全面研究相遇船舶的合理间距。本文针对船间间距研究不足之处,在综合考虑各种影响因素的基础上,通过运用数理统计知识,探索相遇船舶之间的合理间距。 1 航行船舶合理间距的数理理论分析 x1和x2是正态分布的随机变量,且x1与x2二者无关联,因为一艘船偏离航道轴线与另一艘船偏离航道轴线无关。由图1可以看出: z=z0-(x1 + x2)(1) 式中:z0是会遇船舶应保持的安全间距;z是会遇船舶的间距。 由式(1)可以看出:若z>0,即x1 + x2 g(zu)=(2) 将A=,B=,C=代入式(2)得 g(zu)=(3) 由于 =(4) 联合式(3)、式(4)可得 g(zu)= (5) 由式(5)可得 =(6) 式(6)表明,相遇船舶的横间距分布规律服从正态分布。因此,船舶相遇发生碰撞的概率可表示如下: P=1-(7) 假定=v,则式(7)可以变形为 P=1-( + )(8) 引入拉普拉斯参数=€%O()。由于 =0.5,最终可得 €%O()=0.5-P(9) 从式(9)可以看出,如果在航道设计时预先给出小值概率P,则可求出相应的z0。 2 实例应用 如果在设计航道时,设定船舶碰撞的危险态势出现的概率P控制在0.005,则由式(9)可得 €%O()=0.5-0.005=0.495(10) 根据(9)可求解得到 z0=2.58 =2.58(11) 考虑到船舶上、下水航行准确性差异不大,在此情况下,可令=。因此,由式(11)可得 z0=3.616 (12) 相关研究表明,均方差与船舶的尺度有关。通常,均方差与船舶长度L之间存在以下近似关系: =0.000 8 L2 +0.084 L(13) 联合式(12)及式(13)可得: z0=0.002 893 L2 +0.303 744 L(14) 根据式(14)计算得出不同尺度船舶所需的安全会遇距离(见表1)。式(14)及表1数据表明,相遇船舶的安全会遇距离z0与船舶的尺度有关,船型越大,船舶之间的安全会遇距离也越大。 3 结 语 船舶的相遇安全间距与船型尺度密切相关,船舶尺度越大,船舶所需的安全会遇距离也越大。船舶的安全会遇距离可按照概率论的相关知识求取。通过相关理论分析,可得出相遇船舶的安全间距。 参考文献: [1] 甘浪雄.船舶在桥区安全航行可靠性分析[J].武汉理工大学学报,2003(4):455-458. [2] 齐传新.内河船舶运输安全学[M].大连:大连海运学院出版社,1991:158-180. [3] 戴彤宇,聂武,刘伟力.长江干线船撞桥事故分析[J].中国航海,2002(4):44-47.
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