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險研究,提出基于客觀監(jiān)測數(shù)據(jù)的貝葉斯動態(tài)風險評估方法。通過分析船舶北極水域航行所面臨主要風險因素,基于控制理論構(gòu)建北極東北航道船舶航行風險評價模型。在此基礎上,結(jié)合貝葉斯網(wǎng)絡評價分析方法,根據(jù)北極水域海冰動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù),實現(xiàn)船舶北極航行動態(tài)風險評價研究。以"永盛輪"北極航行為研究對象,對所研究航線上的航行風險變化進行仿真。評估結(jié)果表明,所提方法可實現(xiàn)對船舶北極水域航行風險的動態(tài)評估,并突出海冰冰情對船舶極地航行風險的影響,其中,完全無冰和完全有冰狀態(tài)下的航行風險差值達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)防護安全RR圖1船舶北極水域航行風險前饋控制結(jié)構(gòu)Fig.1FeedforwardcontrolstructureforshipnavigationriskinArcticwaters

的要求。普通船舶無法實現(xiàn)北極水域通航，需要經(jīng)過特殊的結(jié)構(gòu)加強來達到一定破冰能力，且在冰況較為復雜時還需依賴破冰船的護航。此外，北極水域海拔高、氣溫低，易對船舶及設備產(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險評估貝葉斯網(wǎng)絡模型基于1.2節(jié)提出的船舶北極水域航行風險致因前饋控制結(jié)構(gòu)，根據(jù)風險因素間的邏輯關系，建立北極水域航行風險貝葉斯網(wǎng)絡模型，見圖2。在該貝葉斯評估模型，共有17個節(jié)點，根據(jù)節(jié)點類型，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風險因素，見表1。在圖2所建立的船舶航行風險貝葉斯評估模型中，白色節(jié)點和其它節(jié)點之間的關系為“影響”，能見度和氣溫會影響船員的生理狀態(tài)，風速和氣溫會影響船舶工況，氣溫過低會干擾通信設備的正常工作，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)點之間、淺灰色和深灰色節(jié)點表1北極東北航道船舶航行風險貝葉斯網(wǎng)絡節(jié)點分類Tab.1ClassificationofBayesiannetworknodesforshipnavigationriskinthearcticnortheastchannel分類輸入變量中間變量輸出變量個數(shù)881描述無父節(jié)點，有子節(jié)點的變量含有父節(jié)點和子節(jié)點的變量有父節(jié)點，無子節(jié)點的變量所含因素能見度、氣溫、海冰密集度、海冰厚度、風速、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航服務期間的冰情較差，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日選擇破冰護航服務第1d所處位置為研究航段起點，2013年9月2日結(jié)束護航服務處作為航線終點。該段航線的總航行時間為6d，相關信息見圖3，航線上每一個點代表船舶平均1d的船舶位置變化。航線終點：到達鹿特丹港所研究航線終點從中國出發(fā)所研究航線起點圖3“永盛輪”航跡及所研究航段Fig.3Thetrackof"Yongsheng"andtheroutestudied3.1先驗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[3]中對海冰密集度的劃分標準，將海冰密集度劃分為4個等級，分別為[0,10%]，（10%,30%]，（30%,60%]，（60%,100%]。根據(jù)風險因素對船舶航行安全的影響，參考文獻[9]將貝葉斯網(wǎng)絡中其它節(jié)點的狀態(tài)劃分為“good”，“bad”2個狀態(tài)。根據(jù)圖4中站點A~站點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)等級劃分標準，通過統(tǒng)計得出每一狀態(tài)發(fā)生頻次

【參考文獻】：
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展與比較分析[J]. 馬曉雪,劉陽,劉雨.  交通信息與安全. 2020(01)
[2]基于貝葉斯網(wǎng)絡的浙江沿海船舶通航風險分析[J]. 余靜,蔣惠園,胡佳穎.  中國航海. 2018(02)
[3]基于貝葉斯網(wǎng)絡的船舶自沉事故后果預測[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[J]. 李振福,閆力,徐夢俏,劉柏鶴,馬書孟.  計算機工程與應用. 2013(01)



本文編號：3528891