课题研究论文：基于云模型的集装箱船大风浪航行安全评价
浅析船舶在大风浪条件下如何安全航行
第17卷 第8期 中 国 水 运 Vol.17 No.8 2017年 8月 China Water Transport August 2017收稿日期：2017-06-01作者简介：刘 洋，男，大连海事大学，交通运输管理学院研究生。
基金项目：国家自然科学基金资助（71303026）；中国博士后科学基金资助（2015M580128）；辽宁省自然科学基金资助（2015020074）；辽宁省高等教育内涵发展专项资金（协同创新中心）资助（20110116102）。
浅析船舶在大风浪条件下如何安全航行刘 洋，刘 琳，郭大斌，胡 燕（大连海事大学，辽宁 大连 116026 ）摘 要：在海上，空气的运动产生风，海水的运动产生海流、潮汐、波浪等。
水面船舶在海上航行时，其运动状态无时不受到这些气象、水文要素的影响。
风、流都将会影响船舶的航行效率。
因此，船舶操纵的安全性不但涉及船舶操纵性能，而且还要考虑各种航行环境的影响。
对于在水面航行的船舶，由于船体水面以上暴漏在空气中，因而受到风压力的作用，从而改变了船舶在静水中的航行状态，进而影响船舶操纵的安全性。
近年来，有很多海上事故证明风浪对船舶的安全航行起着关键的作用，有时甚至是决定性的作用，例如发生火灾时，船舶受风方向将对能否及时扑灭火灾或是能否彻底灭火起到关键性的作用，其次，船舶靠离泊时风向对如何操纵有重要的影响。
要减少船舶在风浪中的航行困难，保证船舶的安全，应充分掌握风浪对船舶的影响规律，并在此基础上采取正确的操纵方法。
本文讨论风浪对操纵性能的主要影响因素，并探讨船舶在风浪中的操纵方法。
关键词：风浪；操纵性能；安全；操纵方法中图分类号：U676.1 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2017）08-0035-02一、引言安全是海上航行的首要任务，随着船舶越来越智能化以及船员素质不断提高，海船事故数量逐年减少。
据调查研究，其中大部分原因是由于人为因素所导致的，恶劣天气是造成事故的主要诱因，如大风浪、海啸、极地航行等等。
基于船舶操纵模拟器的超大型集装箱船在风影响下的停船性能研究
151珠江水运2024年04月学术 · 基于船舶操纵模拟器的超大型集装箱船在风影响下的停船性能研究 ·基于船舶操纵模拟器的超大型集装箱船在风影响下的停船性能研究◎ 杨立军 大连港引航站摘 要：由于集装箱船舶具有运输效率高、货物种类包容性强以及便于开展多式联运等优势，近些年数量不断增长，且大型化发展迅速，超大型集装箱船舶已经逐渐成为承担全球运输的主角。
其航行安全问题也越来越受到人们的关注，超大型集装箱船舶由于具有较大的受风面积，且旋回性不佳，紧急停船是其有效的应急手段，为了探究风对超大型集装箱船舶停船性能的影响，本研究基于船舶操纵模拟器，开展了系列仿真研究，得出了超大型集装箱船舶停船性能相关参数在不同风况下的变化规律，本研究可为超大型集装箱船舶的安全操纵提供技术支持。
关键词：超大型集装箱船；停船性能；仿真模拟1.引言随着经济全球化的发展，国际贸易日益频繁，海上运输也得到了快速发展，由于集装箱船舶在运输过程中所体现出了高效率、低成本、货物兼容性高以及便于多式联运等优势，该类船舶得到了更快速的发展[1]。
因单船装箱量越大，平均运输成本越低，加之集装箱港口的装卸能力也不断提升，为集装箱船舶的大型化发展提供了条件，如今超大型集装箱船舶数量不断增加，已经逐渐成为海上集装箱运输的主力船型。
截止目前，最大的集装箱船舶单船载箱量已经超过24000TEU。
超大型集装箱船舶虽然可提升运输效率，降低运输成本，但是由于该类船舶具有受风面积大、旋回性能差、视觉盲区大等特征[2]，其所面临的操纵安全风险更大。
在航海实践之中，在面对突发事件的时候，通过减速将船停住往往是非常有效的应急手段[3]，这就要求船舶驾驶员对于船舶的停船性能有足够的了解。
对于超大型集装箱船舶而言，巨大的受风面积使其对风的比较敏感，而风对其停船性的影响并不清晰，相关研究较少。
为此，探究风对超大型集装箱船舶停船性能的影响，对提升其操纵安全有重要的意义。
大风浪中船舶安全性评估方法综述
第3卷 第1期2003年3月交通运输工程学报Journal of T raffic and T ransportation Eng ineeringV ol.3 No.1Mar.2003收稿日期:2002-10-18基金项目:国家教育部博士学科点专项基金项目(2000015105)作者简介:刘大刚(1961-),男,辽宁大连人,大连海事大学副教授,博士生,从事航海气象和交通运输安全研究.文章编号:1671-1637(2003)01-0114-05大风浪中船舶安全性评估方法综述刘大刚,郑中义,吴兆麟(大连海事大学航海学院,辽宁大连 116026)摘 要:大风浪中船舶安全性评估问题是航海人员和海事管理部门都十分重视的研究课题。
寻找使用方便且行之有效的大风浪中船舶安全性评估方法也一直是交通运输安全保障方向的研究人员所追求的目的之一。
通过对各种大风浪中船舶安全性评估方法较为全面的介绍和总结,对各种方法的优缺点进行了比较分析,并提出了今后研究工作的方向和重点。
关键词:船舶;大风浪;安全性;评估;综述中图分类号:U 698 文献标识码:AReview on safety assessment for ships under heavy seaL I U Da -gang ,ZH EN G Zhong -y i ,W U Zhao -lin(Schoo l o f Na vig atio n,Dalian M a rit ime U niv ersit y,Dalian 116026,China)Abstract :Safety assessment for ships under heavy sea is a v ery important topic to learn for bo th deck o fficers and marine autho rities.Seeking for safety assessment metho ds that are easy to operate is one of the m ost important aims for resear cher s.T his paper com prehensiv ely introduced and summ ar ized different kind metho ds o f safety assessment for ships under heavy sea ,a co mparative analysis fo r both their m erits and demerits w as given ,and the orientation and fo cal po int for the future r esearch w as po inted o ut.4tabs,1fig,17refs.Key words :ship;heavy sea;safety;assessment;reviewAuthor resume :LIU Da -gang (1961-),m ale ,an associate professo r o f Dalian M ar itime University,eng aged in r esearch of m eteoro logy and safety of ship transportation. 大风浪对船舶安全的影响历来受到航海者的重视,当海上的水文气象条件非常恶劣时,由于风浪对船舶的作用力加大,不但船舶的适居性和使用性会受到很大影响,而且可能给船舶造成致命的危险。
船舶货物运输风险评估模型的研究
船舶货物运输风险评估模型的研究在全球贸易中，船舶货物运输扮演着至关重要的角色。
然而，这一过程并非一帆风顺，面临着众多潜在的风险。
为了确保货物能够安全、准时地抵达目的地，降低运输过程中的损失，对船舶货物运输风险进行准确评估显得尤为重要。
船舶货物运输所涉及的风险种类繁多，包括但不限于自然灾害、机械故障、人为失误、货物自身特性以及市场波动等。
自然灾害如台风、海啸等可能会对船舶造成直接的损害，导致货物损失甚至船舶沉没。
机械故障如发动机故障、舵机失灵等会影响船舶的正常航行，增加运输风险。
人为失误，例如船员操作不当、疏忽职守等，也是导致事故发生的常见原因。
货物自身的特性，如易燃、易爆、易腐蚀等，若在运输过程中处理不当，可能引发严重的安全事故。
此外，市场波动，如油价变化、汇率变动等，也会对运输成本和效益产生影响。
为了有效地评估这些风险，需要建立一个科学、合理的风险评估模型。
首先，需要对各类风险因素进行全面的识别和分类。
这就要求收集大量的历史数据，包括以往船舶货物运输过程中发生的事故案例、相关的统计报告等。
通过对这些数据的分析，可以初步确定可能影响运输安全和效益的主要风险因素。
在确定了风险因素之后，接下来要对每个因素的风险程度进行量化评估。
这是一个较为复杂的过程，需要综合运用多种方法。
例如，可以采用概率分析方法来评估自然灾害发生的可能性；通过故障树分析法来评估机械故障的概率和影响；利用问卷调查和专家评估相结合的方法来确定人为失误的风险水平；对于货物自身特性的风险评估，则需要依据相关的行业标准和规范。
在量化评估风险程度的基础上，可以建立数学模型来综合计算船舶货物运输的总体风险水平。
常见的模型有层次分析法、模糊综合评价法等。
以层次分析法为例，首先将船舶货物运输风险分为多个层次，如目标层、准则层和指标层。
目标层即为总体风险水平，准则层可以包括自然风险、机械风险、人为风险等，指标层则是更具体的风险因素，如台风的强度、发动机故障的类型等。
基于云模型的轮机模拟器效能评价
段 尊雷 ， 任 光 ， 张均 东 ， 刘景升２
（ １ ．大 连海 事大学 轮 机工 程学 院 ，辽宁 大 连 １ １ ６ ０ ２ ６ ； ２ ．辽 宁海事 局船 员考试 中心 ，辽 宁 大 连 １ １ ６ ０ ０ １ ）
摘 要： 轮机模拟 器近年来广泛应用 于我 国船员 的培训 和适 任能力认证 考核 中 ， 但 目前我 国还没有关 于轮机 模拟
２ ．Ｓ ｅ ａ ｆ ａ ｒ ｅ ｒ ｓ ’Ｅ ｘ ａ ｍ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ＭＳ Ａ， Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ １ １ ６ ０ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｍａ ｉｎ ｒ ｅ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｒ ｏ ｏ ｍ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ｉ ｓ ｗ ｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｓ ｅ ａ ｆ ａ ｒ ｅ ｒ ｓ ’ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｔ ｅ ｎ ｃ ｙ ｃ ｅ ｒ ｔ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｘ ａ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ
器的较为规范的标准和功能要求 ， 相关认证标准仍 是空 白。基 于此 ， 研究轮 机模拟器 效能评 价体 系和基于 云模型 的评价方法 ， 采用 云重心法构建轮机模拟器效能综合评价云模型 ， 并对某 型号的 Ｖ Ｌ Ｃ Ｃ轮 机模拟器进 行分析评价 ， 为建立我 国的轮机模拟器效能评价标准和认 证标准奠定理论基础 。 关键词 ： 船舶工程 ； 轮机模拟器 ； 效能评价 ； 云模型 ； 综合评价 云；云重心 中图分类号 ： Ｕ ６ ６ ６ ． １ ５ ８ ； Ｕ ６ ７ ６ ． ４ 文献标志码 ： Ａ
大风浪天气滚装船航行安全预警系统的研究的开题报告
大风浪天气滚装船航行安全预警系统的研究的开题报告一、选题背景及意义近年来，滚装船作为一种经济、高效、快速的海运工具，被广泛应用于国际贸易中。
由于其具有灵活多变的装卸方式和较快的航速，滚装船的运输效率相对传统船只得到了明显提高，成为国际海运中不可或缺的一环。
然而，滚装船在航行中也存在一定的安全隐患，尤其是在遇到大风浪等恶劣天气时，滚装船的风险将进一步提升。
因此，如何加强对滚装船航行安全的预警与监测，是当前亟待解决的问题。
二、研究目的及内容本研究旨在开发一种基于滚装船舱内监测设备和海洋预报系统的滚装船航行安全预警系统，实现对滚装船在大风浪等异常天气条件下的航行安全预警与管理。
具体研究内容包括：（1）调研滚装船航行安全管理现状与存在的安全隐患；（2）设计并开发滚装船舱内监测设备和海洋预报系统；（3）开发滚装船航行安全预警系统，并进行系统测试和优化。
三、研究方法及步骤本研究采用文献调研、实地考察、数据分析、软件开发等方法，具体步骤如下：（1）文献调研：对滚装船运输安全管理的相关法律法规、国内外研究成果和安全事故案例进行梳理和分析；（2）实地考察：对几个滚装船海运企业的安全管理情况进行实地考察，了解现有的安全管理措施和存在的问题；（3）数据分析：对滚装船舱内的环境参数和航行信息进行收集和分析，筛选出影响船舶安全的指标；（4）软件开发：基于收集到的滚装船的环境参数和航行信息，开发一套滚装船航行安全预警系统，并进行测试和优化。
四、预期结果与应用价值本研究预期达到以下结果：（1）开发出一套基于滚装船舱内监测设备和海洋预报系统的滚装船航行安全预警系统；（2）实现对滚装船在大风浪等异常天气条件下的航行安全预警与管理；（3）提高滚装船运输的安全性和效率，减少安全事故发生率，为国家经济发展做出贡献。
综上所述，本研究在提高滚装船运输安全和效率方面具有重要的实际意义和应用价值。
大风浪中航行船舶的危险度估算模型_刘大刚
用下, 此航行方案危险等级分别为
B1 =
max { A1
1lk
( 1) 1
(
tl
)
}
,
max {
1lk
A1
( 1) 2
(
tl
)
}
,
max { A1
1lk
( 1) 3
(
tl
)
}
,
max {
1lk
A1
(x1 , x2, x3, x4 )
( 1) 4
(
tl
)
}
=
( 5)
B2 =
max { A2
( 2) 1
A1 = ( a11 , a12 , , a1n )
( 1)
A2 = ( a21 , a22 , , a2m)
( 2)
式中: a1i 和 a2i 分别为不同等级的大风和大浪出现的
概率。
使用专家经验评定的方法, 可以得到对于不同
船舶在不同载态下, 在上述不同条件下航行时, 发生
Ⅰ~ Ⅳ级事故的概率, 由此, 可分别得到大风浪中航 行船舶危险等级与风、浪致灾因子之间的模糊关系。
(
t
)
r
( 1) 23
(
t
)
r
( 1) 14
(
t
)
r
( 1) 24
(
t
)
a 11 a 12
=
r( 1) n1
(
t)
[
( 1) 1
(
t
)
Ⅰ
r( 2) 11
(
t)
r( 2) 21
(
t)
R2 ( t ) =
基于SVR的船舶航行安全评估模型
Vvl.41 Nv.2oun.202041 22020 6上海海事大学学报Journal of Shanghai Maritime UniversityD0I ：10.13340/j. jsmu. 2020. 02. 005文章编号：1672 -9498(2020)02-0021-06基于SVR 的船舶航行安全评估模型常菇，柳晓鸣，李梦蕊（大连海事大学信息科学技术学院，辽宁大连116026）摘要：为对船舶航行安全状况进行有效预测，利用支持向量回归（support vector reyression, SVR ）算法构建船舶航行安全评估模型。
在分析影响船舶航行安全的因素的基础上，对船舶历史数据进行 预处理后将其作为模型训练和测试的样本数据&实验结果表明：该模型评估准确度可达99.6%以 上;在同一样本数据条件下，模型的评估准确度和稳定性均优于基于极限学习机（extreme leymingmachine ,ELM ）构建的模型。
模型的评估结果为水上交通管理部门的监管提供参考。
关键词：航行安全；安全评估；支持向量回归（SVR ）；极限学习机（ELM ）中图分类号：U676.1 文献标志码：AShip navigation safety assessment model based on SVRCHANG Jing ，LU Xiaoming ，LI Menomi(Information Sciencc and Technolooy Colleyc , Dalian Maritime University, Dalian 116026, Liaoning, China)Abstract : In order te effectively predict the ship navigation safety status , the ship navigation safety as- se s mentmodeeosoonstouoted b2thesuppooteeotoooegoe s oon ( SVR ) aegooothm.Based on theanaesos oetheeaotoosa e otongshop naeogatoon saeet , theshop hostooooaedataaoepoepoooe s ed and used assampeedataeoomodeetoaonongand testong.Theexpeoomentaeoesuetsshowthat : theaoouoao2oethemodeeeeaeua- tion on reach more than 99. 6% % under the same sample daty conditions , the accuracy and stability oftha modet are bcter than those constmcted based on the extreme mamina machine (ELM ) . The assess ment results of the modet provide referenco for the supervision of the water traffic management depaa- ment.Key words ： navigation safety ; safety assessment ； support vector reyression ( SVR ) % extreme mamina maohone ( ELM )0引言水上交通运输安全已成为制约我国航运业快速发展的重要因素。
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160325 交通运输论文
基于云模型的集装箱船大风浪航行安全
评价
0 引言
從20世纪末以来，在新的科技革命带动下，全球经济快速发展，集装箱水路运输的重要性也越来越突出，随之而来的集装箱船的航行安全问题也越来越受到IMO（国际海事组织）、各国海事管理部门、航运企业以及广大船员的关注。
到目前为止，国内外的许多专家学者对该问题进行了研究，并取得了一定的研究成果。
文献[1]以对集装箱船的安全状况的定性和定量分析为基础，重点研究了事件链和风险控制的成本。
文献[2]针对中日航线集装箱船建立了基于模糊数学理论的综合评价模型，并评价了集装箱船的航行安全，提出了应对措施。
为减小安全评价过程中主观因素的影响，文献[3]利用证据理论建立评价模型，评价了大风浪中集装箱船的航行安全，并进行了实际验证。
然而，影响大风浪中航行的集装箱船安全的因素较多，而且大多数因素都具有随机性和模糊性，这使专家在评价过程中很难对其进行精确确定，从而影响评价结果的精准性。
为此，本文利用云模型具有实现定性描述与定量评价相互转换的特点，对评价过程进行处理，以提高安全评价结果的准确性。
1 集装箱船大风浪航行的安全评价指标体系
集装箱船在大风浪中航行可能发生的事故包括船舶沉没、船舶碰撞、船舶搁浅、人员伤亡、集装箱货物破损、集装箱货物入海、船舶与货物火灾等。
本文主要讨论船舶在大洋航行时遇大风浪天气可能发生的事故，因此主要涉及船舶沉没、船体损坏、人员伤亡、集装箱货物破损以及集装箱货物入海等航行安全问题。
考虑到影响因素较多且属于不同层次，本文运用系统工程理论，研究各层次之间以及各要素之间的相互关系[4]。
通过文献调研，发现多数研究人员习惯上将在大风浪中航行的船舶作为一个由人、船、环境组成的系统进行研究。
考虑到管理因素对集装箱船航行安全的重要性，引入管理因素，构成“人—船—环境—管理”系统，建立如表1所示的安全评价指标体系。
2 基于云模型的安全评价模型
云模型是以模糊数学理论和概率论为基础的，概念的模糊性、随机性和关联性主要是通过随机给样本点赋予确定度来刻画的。
该方法可以实现定性概念与定量数据的转
换，并能对评价对象的模糊性和随机性进行有效的揭示[5]。
鉴于云模型理论具有能够有效地降低安全评价过程中专家打分的主观性，提高评价结果的准确性的优点，该理论被广泛应用于数据挖掘、模拟预测、算法改进等多个领域。
文献[6]对我国进口原油海运安全的影响因素进行了系统的分析，建立了安全评价指标体系，最后借助云模型理论对该系统进行了安全评价，为建立相应的预警系统提供理论基础。
文献[7]针对集装箱船货物运输过程中风险评价的模糊性和随机性问题，建立了货物运输的风险评价体系，并利用云模型对货物运输的风险程度进行了定量评价。
为减弱港口低碳绿色发展评价过程中主观因素的过度影响，文献[8]在确定了各指标云权重的基础上，利用云模型进行安全评价，其研究结果可为港口的低碳绿色发展提供相应的理论支持和实践指导。
文献[9]采用云推理模型，利用从数据中挖掘的不确定性知识，对灌溉区中长期灌溉制度进行优化。
（3）基于云模型的评价。
通过正向云发生器得出各底层指标的评价云模型后，利用式（5）～（7）求得人的综合云模型为（0.541 4，0.085 0， 0.011 7），船的综合云模型为（0.430 8，0.076 6， 0.007 0），环境的综合云模型为（0.320 5，
0.074 5， 0.011 6），管理的综合云模型为（0.327 9，0.075 8， 0.009 8）。
再次对人、船、环境、管理因素进行综合，最终求得集装箱船大风浪航行安全综合评价云模型（0.437 1，0.079 1，0.010 2）。
综合评价云对应到评语区间上的位置关系见图1。
（4）安全评价结果分析。
该集装箱船大风浪航行的安全评价结果处于“较危险”与“一般”之间，略趋向于“一般”。
由于大风浪恶劣环境的影响，该船多个集装箱和扭锁变形，这从侧面印证了基于云模型的安全评价具有一定的可靠性。
就评价结果而言，人、船、环境、管理这4个因素的风险按从高到低的顺序排序依次为环境因素U3、管理因素U4、船舶因素U2、人的因素U1，且环境因素与管理因素的评价结果相接近，说明除外在恶劣环境影响外，该船及其所属船公司在安全管理方面有待进一步加强。
总的来说，船舶因素U2的熵En和超熵He比其他因素的低，说明这艘船的维护保养及设备运转状况较好。
人的因素U1的熵En和超熵He较高，这与该船已经在大风浪中航行数日导致船员身体不适以及新船员对设备的熟悉程度一般有较大关系。
4 结束语
鉴于集装箱船大风浪航行安全评价指标具有较强的模糊性和随机性，且专家打分时存在较强的主观性，利用云模型将模糊性与随机性集成，实现定性评价与定量评价的相互转换。
这不仅提高了安全评价的精度，而且更符合人们的认知和思维判断。