北極東北航線的開通大大縮短了亞洲至歐洲的航行距離,而海冰是船舶北極航行的主要威脅。針對海冰影響下船舶北極水域航行風(fēng)險(xiǎn)研究,提出基于客觀監(jiān)測數(shù)據(jù)的貝葉斯動態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估方法。通過分析船舶北極水域航行所面臨主要風(fēng)險(xiǎn)因素,基于控制理論構(gòu)建北極東北航道船舶航行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)評價(jià)分析方法,根據(jù)北極水域海冰動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)船舶北極航行動態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究。以"永盛輪"北極航行為研究對象,對所研究航線上的航行風(fēng)險(xiǎn)變化進(jìn)行仿真。評估結(jié)果表明,所提方法可實(shí)現(xiàn)對船舶北極水域航行風(fēng)險(xiǎn)的動態(tài)評估,并突出海冰冰情對船舶極地航行風(fēng)險(xiǎn)的影響,其中,完全無冰和完全有冰狀態(tài)下的航行風(fēng)險(xiǎn)差值達(dá)0.14,模型靈敏性高。 

【文章來源】：交通信息與安全. 2020,38(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

結(jié)構(gòu)防護(hù)安全RR圖1船舶北極水域航行風(fēng)險(xiǎn)前饋控制結(jié)構(gòu)Fig.1FeedforwardcontrolstructureforshipnavigationriskinArcticwaters

的要求。普通船舶無法實(shí)現(xiàn)北極水域通航，需要經(jīng)過特殊的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)來達(dá)到一定破冰能力，且在冰況較為復(fù)雜時(shí)還需依賴破冰船的護(hù)航。此外，北極水域海拔高、氣溫低，易對船舶及設(shè)備產(chǎn)生影響。對于北極水域航行船舶作業(yè)人員，除了需要具有極端環(huán)境下的作業(yè)技能（如冰區(qū)航行時(shí)的適任能力），還需要克服心理和生理上產(chǎn)生的變化對作業(yè)安全的影響。2.2北極水域船舶航行風(fēng)險(xiǎn)評估貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型基于1.2節(jié)提出的船舶北極水域航行風(fēng)險(xiǎn)致因前饋控制結(jié)構(gòu)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)因素間的邏輯關(guān)系，建立北極水域航行風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，見圖2。在該貝葉斯評估模型，共有17個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)類型，可以分為輸入變量、狀態(tài)變量和輸出變量3類，每種類別又包含多個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素，見表1。在圖2所建立的船舶航行風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯評估模型中，白色節(jié)點(diǎn)和其它節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系為“影響”，能見度和氣溫會影響船員的生理狀態(tài)，風(fēng)速和氣溫會影響船舶工況，氣溫過低會干擾通信設(shè)備的正常工作，海冰冰情會直接影響船體可靠性。此外，船舶上的通信設(shè)備、船舶工況及船舶抗冰等級會影響船體的可靠性，船員的心理狀態(tài)、生理狀態(tài)和技能水平會對船員可靠性產(chǎn)生影響。淺灰色節(jié)點(diǎn)之間、淺灰色和深灰色節(jié)點(diǎn)表1北極東北航道船舶航行風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分類Tab.1ClassificationofBayesiannetworknodesforshipnavigationriskinthearcticnortheastchannel分類輸入變量中間變量輸出變量個(gè)數(shù)881描述無父節(jié)點(diǎn)，有子節(jié)點(diǎn)的變量含有父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)的變量有父節(jié)點(diǎn)，無子節(jié)點(diǎn)的變量所含因素能見度、氣溫、海冰密集度、海冰厚度、風(fēng)速、船員心理狀態(tài)、技能水平、船舶冰級船員生理狀態(tài)、船舶通訊設(shè)備、船舶工況、海冰冰情、船體可靠性、船員可靠性、船?

于2013年9月10日到達(dá)荷蘭鹿特丹港[19]，“永盛輪”作為1條抗冰船舶，在冰情較差的情況下需要有破冰船的護(hù)航作業(yè)。由于本研究主要針對船舶極地航行，通過海冰冰情分析，2013年8月28日—9月2日“永盛輪”選擇俄羅斯提供的破冰護(hù)航服務(wù)期間的冰情較差，航行其它階段海冰對航行的影響不大。因此以“永盛輪”2013年8月28日選擇破冰護(hù)航服務(wù)第1d所處位置為研究航段起點(diǎn)，2013年9月2日結(jié)束護(hù)航服務(wù)處作為航線終點(diǎn)。該段航線的總航行時(shí)間為6d，相關(guān)信息見圖3，航線上每一個(gè)點(diǎn)代表船舶平均1d的船舶位置變化。航線終點(diǎn)：到達(dá)鹿特丹港所研究航線終點(diǎn)從中國出發(fā)所研究航線起點(diǎn)圖3“永盛輪”航跡及所研究航段Fig.3Thetrackof"Yongsheng"andtheroutestudied3.1先驗(yàn)概率分布獲取海冰的主要特征包括厚度和密集度，本研究中主要針對海冰密集度的動態(tài)變化對船舶航行安全的影響，數(shù)據(jù)來自于美國國家冰雪數(shù)據(jù)中心（NationalSnow&IceDataCenter，NSIDC）公布的精度為25km×25km的海冰密集度日平均變化衛(wèi)星監(jiān)測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)網(wǎng)址為https://nsidc.org/data，本研究中所用到的海冰密集度原始數(shù)據(jù)見圖4。參考文獻(xiàn)[3]中對海冰密集度的劃分標(biāo)準(zhǔn)，將海冰密集度劃分為4個(gè)等級，分別為[0,10%]，（10%,30%]，（30%,60%]，（60%,100%]。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)因素對船舶航行安全的影響，參考文獻(xiàn)[9]將貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)劃分為“good”，“bad”2個(gè)狀態(tài)。根據(jù)圖4中站點(diǎn)A~站點(diǎn)F在8月—9月的海冰密集度日平均變化數(shù)據(jù)，結(jié)合對海冰密集度的狀態(tài)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，通過統(tǒng)計(jì)得出每一狀態(tài)發(fā)生頻次

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于知識圖譜的國內(nèi)外北極航線安全研究進(jìn)展與比較分析[J]. 馬曉雪,劉陽,劉雨.  交通信息與安全. 2020(01)
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[3]基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的船舶自沉事故后果預(yù)測[J]. 張笛,梁崢,范存龍,伍靜.  中國航海. 2018(01)
[4]北極航線通航環(huán)境評價(jià)[J]. 李振福,閆力,徐夢俏,劉柏鶴,馬書孟.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2013(01)



本文編號：3528891