尹飆 于翔 營(yíng)口港引航站,遼寧 115007

港內(nèi)大型船舶靠泊操縱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的探討

尹飆 于翔 營(yíng)口港引航站,遼寧 115007

大型船舶在港口水域的安全航行問(wèn)題一直以來(lái)都是業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注的課題。由于其本身操縱性能的限制,加之港口水域的自然條件的影響, 大型船舶在港口水域的操縱困難度日益加劇。為了提高港口引航的安全性，本文借鑒國(guó)際通用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析方法，利用一階船舶操縱運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)果以及調(diào)查結(jié)果，對(duì)建立港內(nèi)大型船舶靠泊操縱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程進(jìn)行了探討，為引航員在港內(nèi)安全引航提供參考。

大型船舶；靠泊操縱；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；MMG建模

引言

靠泊操縱過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是利用有效操縱手段對(duì)船舶靠泊過(guò)程中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制的過(guò)程。這里的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是指船速、航向和距離等運(yùn)動(dòng)和幾何參數(shù)。合理選擇這些參數(shù)有利于靠泊操縱的安全。本文主要是針對(duì)某超大型油輪VLCC的船舶參數(shù)，利用船舶運(yùn)動(dòng)模型MMG對(duì)該船的運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行仿真，結(jié)合調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果，建立了港內(nèi)大型船舶靠泊操縱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。

1 大型船舶

從船舶操縱角度出發(fā)，按運(yùn)動(dòng)慣性或建造規(guī)模來(lái)分類，運(yùn)輸船舶可分為小型船舶、中型船舶和大型船舶。所謂小型船舶一般指載重量1萬(wàn)噸級(jí)以下的船舶，中型船舶一般指3～5萬(wàn)噸級(jí)船舶，而大型船舶一般指載重噸8萬(wàn)噸級(jí)以上、船長(zhǎng)250m以上的船舶[1][2]。

2 風(fēng)險(xiǎn)分析

風(fēng)險(xiǎn)分析的特征是存在改進(jìn)—分析的循環(huán)。風(fēng)險(xiǎn)分析的流程大體可以分為三個(gè)步驟。其一是風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別（Risk Identification），調(diào)查、分析系統(tǒng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，確定需要解決的問(wèn)題。其二是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（Risk Assessment），評(píng)價(jià)可以分為對(duì)策實(shí)施前的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)和對(duì)策實(shí)施后的效果評(píng)價(jià)。預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)是定量預(yù)測(cè)安全對(duì)策導(dǎo)入后風(fēng)險(xiǎn)能有多大程度的減輕，事后評(píng)價(jià)是調(diào)查安全對(duì)策的實(shí)際效果與預(yù)測(cè)有多大程度的偏離，必要時(shí)修改對(duì)策。其三是風(fēng)險(xiǎn)管理（Risk Management），規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、減少損失，實(shí)施通過(guò)費(fèi)用效果分析得出的最佳安全對(duì)策。

3 一階船舶操縱運(yùn)動(dòng)模型的建立

為了對(duì)大型船舶的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真，我們選用了通用的船舶運(yùn)動(dòng)建模方法MMG[3]。船舶運(yùn)動(dòng)時(shí)呈現(xiàn)大慣性，并且操舵機(jī)構(gòu)的能量有限，因此船舶運(yùn)動(dòng)具有低頻特征[4]。傳遞函數(shù)為：

4 靠泊操縱安全富余度

在速度遞減中向泊位靠攏的操船，對(duì)船舶駕駛?cè)藛T來(lái)說(shuō)可謂最緊張的時(shí)刻。在向港內(nèi)泊位靠攏時(shí)，一般情況下，在泊位的前方會(huì)有護(hù)岸工事、淺灘、其他船舶等。在這種情況下，如果船舶超過(guò)預(yù)定停止點(diǎn)，即常說(shuō)的“沖過(guò)頭”，就可能導(dǎo)致事故發(fā)生。要根據(jù)船舶到達(dá)泊位的剩余距離徐徐地降低船速，以達(dá)到在泊位前不“沖過(guò)頭”把船停下來(lái)，船舶駕駛?cè)藛T必須綜合考量本船的大小、裝載情況、運(yùn)動(dòng)慣性、操縱性能、外力影響等因素，及時(shí)調(diào)整靠攏余速。因此，我們提出了安全富余度的概念。

4.1 安全富余度的概念

具體地說(shuō)，如圖1所示，在離開(kāi)泊位距離D的位置，余速為V的船舶在一定的制動(dòng)力作用下，前進(jìn)到離開(kāi)預(yù)定停止點(diǎn)距離A的位置停止下來(lái)。這時(shí)的安全富余度可用下式來(lái)計(jì)算。

安全富余度(R)=A/D

A：船舶停止點(diǎn)到停止目標(biāo)點(diǎn)的剩余距離;

D：制動(dòng)位置到停止目標(biāo)點(diǎn)的距離。

圖1 安全富余度

4.2 仿真與調(diào)查結(jié)果

為求取安全富余度，其中一個(gè)參數(shù)就是船舶所有的制動(dòng)力。通常，船舶的制動(dòng)力除了主機(jī)的后退推力外，還有拖輪所提供的制動(dòng)力等。在計(jì)算安全富余度時(shí)，我們僅考慮本船主機(jī)的后退推力。本船主機(jī)的后退推力可以分為Full、Half、Slow、D.Slow等4種。

圖2表示的是到達(dá)泊位的剩余距離和殘存速度的關(guān)系使得安全富余度為0的條件。列舉了主機(jī)的后退推力為Full、Half、Slow、D.Slow等4種參數(shù)的仿真計(jì)算結(jié)果。另外，在圖中還一并記載了針對(duì)引航員實(shí)施的VLCC靠泊操縱過(guò)程中，速度遞減問(wèn)卷調(diào)查所得到的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的范圍。

圖2 MMG仿真及調(diào)查結(jié)果

在幾乎所有引航員有關(guān)靠泊操船時(shí)速度遞減計(jì)劃的意識(shí)中，在D.Slow Ast.制動(dòng)力下，安全富余度都在0.3～0.6的范圍內(nèi)。引航員對(duì)安全富余度的這種估算，體現(xiàn)了不使船舶“難以控制”的特殊考慮。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文在借鑒風(fēng)險(xiǎn)分析流程的基礎(chǔ)上，利用船舶運(yùn)動(dòng)模型MMG建模技術(shù)所得的仿真計(jì)算結(jié)果以及對(duì)引航員調(diào)查問(wèn)卷的統(tǒng)計(jì)分析可以得出以下結(jié)論:

1)利用MMG建模技術(shù)和調(diào)查問(wèn)卷進(jìn)行港內(nèi)大型船舶靠泊操縱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)建模是可行的；

2)通常實(shí)際靠泊操縱安全富余度都控制在0.3～0.6的范圍內(nèi)。

值得注意的是，當(dāng)近距離靠泊操縱時(shí)可能出現(xiàn)安全富余度為0～0.3，可能與引航員的操船技術(shù)、船舶載重狀態(tài)、停船性能以及水域環(huán)境、水文氣象條件等因素有關(guān)，這一點(diǎn)還需要進(jìn)一步研究。

[1](日)VLCC研究會(huì).超大型船舶操縱要點(diǎn).人民交通出版社.1982

[2]洪碧光.船舶操縱原理與技術(shù)[M].大連海事大學(xué)出版社.2007

[3]賈欣樂(lè)，楊鹽生.船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型-機(jī)理建模與辨識(shí)建模[M].大連：大連海事大學(xué)出版社.1999年4月第1版289-290

[4]野本謙作.船舶操縱性和控制及其在船舶設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[R].哈爾濱:中國(guó)船舶科學(xué)研究中心.1982.3,38

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.192

尹飆,1971.05.12,遼寧北鎮(zhèn)人,營(yíng)口港引航站,一級(jí)引航員,主要從事船舶安全引航方面的研究。