交通环境

《交通环境及控制》1、水上交通环境的定义。

水上交通环境是指以水上交通工具（主要是指船舶）为中心对象的环绕船舶运动的外围世界。

构成船舶运动外围世界的因素有很多，主要考虑对船舶航行及水上交通形势产生影响的因素。

根据对船舶航行造成影响的控制策略范畴不同，把水上交通环境的内容划分为天然和人为两大范畴。

天然的水上交通环境是指天然存在而未经人为改造或不含人为因素的水上交通环境要素。

人为的水上交通环境是指涉及到人为因素的水上交通环境要素。

2、水上交通安全的评价方法有哪些，并指出每个方法的优缺点。

一种是使用概率论和数理统计等数学方法建立精确的数学模型，目前内河水域的通航安全评价工作基本上采用这种方法；另一种方法是在系统信息不完备的情况下，很难建立精确的数学模型时，采用模糊数学或灰色系统理论的方法对系统进行分析与评价。

1、一般统计分析和数理统计分析的方法一般统计分析即统计出各种原因导致的水上交通事故件数或加权事故换算件数(如按事故的等级赋予权系数)，求取各种原因导致的事故占事故总件数的百分比。

数理统计分析即对各种原因导致的事故进行回归分析、主成份分析和相关分析等。

上述方法虽然在水上交通事故定量分析工作中发挥了重要作用，但也存在一定的局限性：首先，统计各种原因导致事故的件数只能表示数值的绝对多少，没有很好地反映出各类原因与事故发生的联系程度；其次，数理统计分析方法要求的样本量大，而且要求有较好的样本分布，在实际工作中已积累的事故数据要满足上述要求难度较大。

另外，对于预测将来通航环境变化所伴生的危险水平的变化，采用这种方法也难以达到目的。

2、灰色系统理论灰色系统理论是在控制论、信息论和系统论的影响下，在80年代初形成的一门新理论，属于边缘学科范畴，其特点是对于部分信息已知、部分信息不知的系统仍能够进行定量分析。

灰色系统理论提出了一种新的系统分析方法，即关联分析方法。

它是根据因素之间发展态势的相似或相异程度，来衡量因素间关联程度的方法。

由于关联分析是按发展趋势作分析，因此对样本量的多少没有过分要求，也不需要典型的分布规律，计算量小，即使是十个变量(序列)的情况也可以手工计算；而且不致出现关联度的量化结果与定性分析不一致的情况。

灰色系统理论一般所解决的是对系统信息认识不完全的系统，它能够通过对系统认识较少的信息对系统进行较深入的分析和研究。

由于通航环境系统是由多因素构成的较复杂的系统，目前对系统各要素间的相互关系作用还不十分清楚，另外加上水上交通事故的小概率性以及数据难以收集等原因，导致它们既没有简单的物理原型和数学原型，其内部机制关系也是模糊不确定的。

它们在互相关系作用、程度和数据收集等方面均符合灰色系统的概念。

因此灰色系统理论在通航环境的危险度分析方面为许多学者所采用。

但灰色系统理论还不是成熟理论系统，还存在许多不完善的地方。

我国学者何文章、郭鹏研究表明，对实际问题应用灰色理论，采用不同的无量纲化方法，结论不同，这就很难令人信服用关联度分析得出的结论。

另外，关联度只能体现数据列的正相关关系，不能体现负相关关系，所以不能用关联度代替相关系数，也不能用关联分析方法代替统计中的因素分析法。

对某些实际问题,还必须采用回归分析、主成分分析、正交设计等各种统计分析方法。

3、模糊数学模糊数学是用数学方法研究和处理具有“模糊性”现象的数学。

模糊数学评价的基本方法是从所评判的事物中选出几个所要考虑的因素，综合考虑该事物关于各个因素的影响建立起评价指标体系，根据实际评价的需要确定各指标因素的评价标准，确定各指标因素的隶属函数并进行单因素评价。

然后按照各个因素的不同权重，应用模糊变换原理、模糊识别的方法和相应的隶属原则，建立综合评价的数学模型。

依此数学模型实现对研究对象的综合评价工作。

由于各个因素对水域危险性的影响没有一个明确的界定，因而在对不同水域或不同航段的交通安全作比较评判时，采用多因素模糊综合评判法被认为是比较合理的。

3、FSA（综合安全评估）方法包含哪五个步骤及其应用领域。

FSA方法包括下述五个步骤：第1步：危险识别；第2步：风险评估；第3步：提出降低风险的措施；第4步：降低风险措施的费用受益评估；第5步：提出降低风险措施的决策建议。

综合安全评估（FSA）主要可用于以下领域：(1)IMO应用FSA审议目前的安全和防污染规则，确定要优先解决的问题；(2)IMO应用FSA比较关于对公约、规则、指南等进行修改的建议；(3)各主管机关向IMO提交建议案时应用FSA提供对提案的评价；(4)各主管机关应用FSA对特殊船舶批准免除或等效；(5)船东应用FSA说明船舶及其营运符合法定要求；(6)船东根据《国际安全管理规则》（International Safety Management Code，简称ISM规则），应用FSA作为识别和控制风险的管理工具；(7)在IMO具有咨询地位的组织应用FSA说明有效执行IMO公约的建议。

4、“人-机-环境-管理”模型中各个因素所包含的风险因子有哪些。

（1）人为因素（其中人主要是指船员或引航员）人为因素涉及技术、经验、能力、心理、生理等方面的问题。

具体说来指人的责任心、精神状态（疲劳程度）、健康程度、海龄、习惯、文化程度和技术业务素质（良好船艺）。

（2）船舶因素具体应包括：船舶的设备装置、操纵性能、载货状态、船型、船舶尺度、船龄等方面的状况。

（3）环境因素自然条件：风、流、波浪、能见度、雾、潮汐、冰况等水文和气象条件航道条件：航道的设置（如长度、宽度、水深、弯曲度等）、地形、底质、助航设施、泊位、锚地等与航道有关的自然或人为航道环境条件交通条件：交通密集程度，交通流模式，交通管理规章，航行支持等、交通软环境条件。

（4）管理因素管理因素包括：应急方案、应急行动、泊位管理、进出港调度等。

5、根据“风致漂移”和“流致漂移”的计算公式推导出桥梁单向通航时的净空宽度。

流致漂移量风致漂移量该系数一般取0.038～0.041；——船体水线上侧受风面积（m 2 ）Ba=L(D-b)——船体水线下侧面积（m 2 ），取Bw=L ×d ；——风中船速（kn ）；——相对风速（m/s ）；——风作用方向与航道轴线的夹角。

L —船长（m ） D —型深（m ）b —船宽（m ）d —吃水（m ）C —船舶与航道底边间的富裕宽度（m ） U —水流流速（m/s ）β—水流和桥梁法线方向的夹角α—船首向和桥梁法线方向的夹角 桥梁单向通航净空宽度为：βαβαUCos VCos USin VSin S B ++⋅=∆1βααUCos VCos Sin S V e B B K B f a V w a s +⋅⋅⋅⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=∆-14.02122B ∆21⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅=w w a a C C K ρρa B wB s V a V f αCbCos Sin L B B B 221++⋅+∆+∆=αα V6、航道通过能力的计算公式。

（针对单向航行的顺直航路而言）1、基本船舶容量假设条件：船舶容量是指某水域单位时间内所能通过的最大船舶数，是一个极限值。

由于实际生活中，同一水域的船舶无论大小，船速，还是操纵性能都不竞相同，为了方便计算，可假设计算条件为所有船舶同一大小，按同一速度、朝同一方向、船舶领域一个挨一个运行的理想状态。

单位时间通常取一天。

计算方法：取某一内河航道为例，根据藤井模型，船舶领域为长轴6L，短轴1.6L的椭圆。

设B为航道宽度，ｎ为小于等于B/1.6L的最大自然数，则船舶容量可按下列公式进行计算：C=ｎ*24V/6L=4ｎV/L式中：C——船舶容量（艏次/天）；L——典型船长（米）；V——典型船速（米/小时）。

典型船舶的选择：典型船舶选择是否合理直接关系到船舶容量分析结果的可信度。

研究水域不同，其船舶的构成就不同，为了计算结果更加体现实际情况可以根据具体水域的交通调查，结合远景发展规划利用百分比方法进行确定。

其具体做法如下：设经交通调查某内河航道船舶组成为：船长L1左右的船舶占总数的ａ1％船长L2 左右的船舶占总数的ａ2％船长L3 左右的船舶占总数的ａ3％则，典型船长L的计算方法为: L= L1*ａ1％+ L2*ａ2％+ L3*ａ3％.结合特定水域的远景发展规划，可以将由上式算出来的典型船长L进行适当的放大得到用于该水域未来船舶容量分析时的典型船舶长度。

同样的方法可用于典型船速的确定。

2、可能船舶容量可能船舶容量是指在现实的航路条件和交通状态之下，单位时间内最大的船舶量。

显然，一个水道中的航行船舶的尺度、性能和速度是不同的。

水道中的水深、地形、潮流对船舶交通必然会有影响，同时，穿越交通、对遇交通、航迹分布等也会对交通量有影响。

因此，可能船舶容量在数值上要小于基本船舶容量。

3、实用船舶容量实用船舶容量，又称设计船舶容量。

它是在可能船舶容量的基础上进一步考虑恶劣天气和海况对船舶交通的不利影响，以及考虑为保证各类船舶在水道上安全航行留有一定的余地后，实际采用或设计的船舶容量。

其数值小于可能船舶容量。

7、15万载重吨的油轮在风力6级，流速1m/s时所需拖轮马力。

（参考《港口工程荷载规范》2010，最后换算单位：马力,1马力=0.735kw）另根据《港口工程荷载规范》2010中附录E和附录F计算。