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1、 - 1 - 内河桥梁工程施工期船撞风险分析内河桥梁工程施工期船撞风险分析 摘 要：摘 要：随着我国各种桥梁工程日益增多，桥区安全通航事故时有发生，目前对于桥梁工程 船撞风险主要集中在桥梁营运期， 而桥梁工程施工期的船撞风险却基本没有涉及研究。 因此， 本文以内河桥梁工程施工期船撞风险为研究对象，通过研究船舶运动状态，分析桥梁施工期 对船舶通航环境的影响，了解船撞风险源，并对桥梁水域船撞系统风险进行分析，得出桥梁 工程施工期船撞风险评价结果，为后期船舶过桥航行的监控与监管工作做出理论基础。 关键词：关键词：施工期；船撞桥；风险 1 引言引言 随着我国水上交通运输事业的快速发展，跨越通航河流的各
2、种桥梁工程和其它过河建筑 物日益增多，由于桥梁工程施工期对船舶通航环境的影响很大，导致桥区安全通航事故时有 发生，跨江、跨海桥梁都面临着船撞风险。统计数字显示，近几十年来世界上发生的船舶撞 毁桥梁的事故已经超过 100 起，在我国，仅武汉长江大桥建成至今就发生撞桥事故达 70 余 起。在国外，19602002 年间因船舶撞击而导致桥梁垮塌或严重破坏的事故达 32 起，平均 每年约有一座大型桥梁因船舶撞击受到严重破坏。因此，开展内河桥梁工程的防船撞问题研 究具有极大的经济和社会价值1。 我国内河桥梁水域频繁发生船撞桥事故，而桥梁工程施工期相对于桥梁营运期具有其特 殊性，它对船舶通航环境的影响更大
3、，因此内河桥梁在其施工期面临着更大的船撞风险3。 研究内河桥梁工程施工期的防船撞问题研究是桥梁顺利建设和施工期船舶安全通航的重要 保障，也是防船撞研究的重要组成部分，目前，国内外相关研究开展较少。 通过研究内河桥梁工程施工期的船撞风险，识别施工期船撞风险源，建立风险评估模型 得出桥梁工程的安全等级，这样我们就能较好地了解和掌握桥梁水域通航环境危险程度和各 指标因素的危险状况。 2 桥梁施工期对船舶通航环境的影响桥梁施工期对船舶通航环境的影响 1.桥梁施工期施工船舶或桥桩将占去一部分主航道，影响小型船舶习惯性航路，使通航 环境变得复杂。 2.在桥梁施工期将会有许多工程船和运料船往返，增加了船舶流
4、量，也增加了交通事故 的概率。 3.工程船和运料船舶在施工期间将会不断横越主航道或往返于施工现场，势必对正常航 行船舶造成较大的影响，容易与过往船舶形成各种会遇局面，无论白天还是夜间航行船舶均 应特别注意。 4.桥区水域在施工期，由于施工现场的照明灯光，会对过往船舶夜间的正常了望产生影 响，减小航行船舶的了望距离，因此过往船舶夜间航行应谨慎驾驶。施工单位应将施工现场 的灯光靠通航水域一侧用遮光板予以遮蔽。 5.在施工期施工现场可能会出现噪声，对过往船舶的听觉了望产生影响，船舶在此航行 应仔细辨清各种声音，尤其在能见度不太好时，应特别谨慎驾驶船舶。施工单位在施工中也 - 2 - 应注意尽可能减小
5、噪声，以免影响船舶安全航行。 6.大桥桥梁、塔柱建设期和建成后，会对 VTS 中心雷达站的微波发射和接收产生阻挡作 用，因而会影响 VTS 中心的监控范围。 总之，桥梁施工期水域的通航安全环境将会非常复杂，如不采取切实有效的安全措施， 势必造成桥区水域的事故大幅度上升。 3 船撞风险源船撞风险源 桥梁工程在水上施工期间，除了外界自然环境的风险因素外，桥区船舶活动与桥梁之间 的相互关系也是重要的风险源之一。该风险属于“事件”类别的风险，其后果往往导致严重 财产灭失、人命伤亡及工程工期延迟4。 船撞桥的风险主要表现在一下几个方面： 1.船撞桥属于重大突发事故，其影响后果非常严重 2.桥梁施工期水路
6、运输协调发展，是保障通航安全的必然要求 3.船撞桥事故后的应急救助 因此，区别于水情、气象等风险因素对于水上作业施工的影响，船撞桥风险是基于非常 态事件的综合系统工程风险，其影响因素包括了水情和气象，其事故后果往往涉及桥梁工程 损失、通航受阻、环境污染应急与人命救助等。 4 施工期桥梁水域船撞系统风险分析施工期桥梁水域船撞系统风险分析 风险分析可以全面地反映系统的安全性，既研究事故的概率，又研究事故的后果。风险 分析非常有助于加深对系统各个方面、各个阶段的全面的认识，从而为降低系统的风险打下 良好的基础2。 综合考虑桥梁施工期船撞风险因素，水文、气象、船舶流特征以及综合条件等，将船撞 风险因素
7、分为三层：第一层为目标层，第二层为主因素层，第三层为评价指标层，得到如图 1 所示的桥梁建设及施工期船撞风险综合评价指标体系，其中右侧方框内为各指标的权重。 - 3 - 中国中国科技论文在线科技论文在线 图 1 桥梁建设及施工期船撞风险综合评价指标体系 4.1 一级模糊综合评判一级模糊综合评判 评价因素集 1234 ,Uu u u u= 船舶流特征，水文条件，气象条件，通航条件 船舶流特征 111121314 ,uuuuu= 船舶密度，船舶尺度，船舶速度，船舶种类 水文条件 2212223 ,uuuu= 流速，潮流，水位 气象条件 331323334 ,uuuuu= 风，雨，雪，雾 通航条件
8、44142 ,uuu= 航道弯曲程度，桥轴向角 1 u船舶流特征 综合危险性指数 2 u水文条件 3 u气象条件 4 u通航条件 11 u船舶密度 12 u船舶尺度 13 u船舶速度 14 u船舶种类 21 u流速 22 u潮流 42 u桥轴向角 31 u大风 32 u暴雨 33 u大雪 34 u雾 41 u航道弯曲度 23 u水位 - 4 - 中国中国科技论文在线科技论文在线 评判集 12345 ,VV V V V V= 险情，一般，严重，非常严重，灾难 一级权值向量 12 , iiiim WW WW=L 一级模糊关系矩阵 1112131415 2122232425 12345 i mmmm
9、m rrrrr rrrrr R rrrrr = MMMMM 一级模糊判断矩阵 12345 , iiiiiiii BW Rb bbbb= 归一化后得到标准评判矩阵 () * 12 , iiiis Bb bb=L * 5 1 i i i i b b b = = 4.2 二级模糊评判矩阵二级模糊评判矩阵 评价因素集 1234 ,Uu u u u=船舶流特征，水文条件，气象条件，通航条件 评判集 12345 ,VV V V V V=险情，一般，严重，非常严重，灾难 二级权值向量 125 , iiii WW WW=L 二级模糊关系矩阵 () * 1112131415 * 2122232425 * * 1
10、2345 3132333435 * 4142434445 * 5152535455 , T bbbbb bbbbb RB B B B Bbbbbb bbbbb bbbbb = 二级模糊综合评判矩阵 () 12345 ,BW Rb b b b b= 归一化后得到标准模糊综合评判矩阵 () * 12345 ,Bb b b b b= - 5 - 中国中国科技论文在线科技论文在线 * 5 1 i i i i b b b = = 4.3 各种影响因素权重的确定各种影响因素权重的确定 每个评价因素在综合评价中占有不同的权重，可以采用系统工程学的两两比较法来确定 影响高速公路交通安全的各因素的权重。实践证明
11、，这种方法可靠性较高，误差小5。 心理学家认为，一个人同时比较判断多个因素是困难的，而两两比较重要程度是完全胜 任的。因此，在 n 个目标(因素)中，每次只对两个因素进行比较确定其权重。 4.3.1 比较矩阵比较矩阵 进行两因素之间重要程度的比较，得如下结果： 12 111121 221222 12 n n n nnnnn xxx xaaa xaaa xaaa L M M MMMMM M 令 ij n n Aa = ， 称A为比较矩阵， 其中比较矩阵具有的性质为 0;1;1 ijiiijji aaaa= 。 4.3.2 权重系数的近视算法权重系数的近视算法 和法： 1 ,1,2, ij ij
12、n ij i a ai jn a = = L 1 n iij i wa = = 1 i i n ij i w w a = = 根法： 1 1,2, n n i ij j wain = = L 1 i i n i i w w w = = 4.3.3 比较矩阵检验方法比较矩阵检验方法 求取比较矩阵的特征根： 1 max 1 () n i n i i AW w = = 计算一致性指标： - 6 - 中国中国科技论文在线科技论文在线 max 1 n CI n = 计算一致性比率： CI CR RI = 若0.1CR ， 则比较矩阵和求得的权重系数可以被接受； 否则对A加以调整， 重新计算。 通过上述分
13、析可以得到各因素的权重系数，准则层评价指标相对于目标层的权重系数 为： 12n Wwww=L 指标层各因素子集内部的权重系数为： 12 ,1,2, iiiin Wwwwin=LL 4.4 权值计算权值计算 按照前述分析方法，得到各因素权重包括总目标层权重计算，船舶流各因素权重系数计 算结果，水文条件各因素权重系数计算结果，气象条件各因素权重系数计算结果，通航条件 各因素权重系数计算结果。 4.5 评价结果评价结果 通过专家打分给出每个因素相对于不同评语等级的隶属度。继而可以进行风险评价矩阵 计算，得出二级综合评判。 按照最大隶属度原则，可以看出该桥区安全风险指标，即桥梁施工期水域船撞风险评价
14、结果6。 5 结论结论 本文以内河桥梁工程施工期船撞风险为研究对象，通过研究船舶运动状态，分析桥梁施 工期对船舶通航环境的影响，了解船撞风险源，并对桥梁水域船撞系统风险进行分析，得出 桥梁工程施工期船撞风险评价结果，为后期船舶过桥航行的监控与监管工作做出理论基础。 参考文献参考文献 1 刘明俊，方建华，苏通大桥防撞预控技术研究，武汉理工大学出版社，2009.6 2 戴彤宇，船撞桥及其风险分析 ，哈尔滨工程大学博士学位论文，2002.12 3 丁峰，赵健，风险分析在特大型桥梁工程上的应用，桥梁建设，2005 年，第 3 期： 4 王宏波，王再明.长江桥区通航环境危险度评价指标，中国水运（学术版）
15、，2006 年， 5 吴华林，邱健华.长江水上交通安全状况综合评价模型研究.航海技术，2000 年 6 黄明，严新平，三峡库区水域滚装船运输风险识别方法研究，武汉理工大学学报，2008.12 - 7 - 中国中国科技论文在线科技论文在线 River bridge construction period risk analysis of ship collision Liu Mingjun 1, Zhang Jingcheng 1, Huang Kaijun 2 1 College of Navigation, Wuhan University of Technology, Wuhan (430063) 2 Business School, Hubei University, Wuhan（430062） Abstract As Chinas growing a variety of bridge engineering, bridge area safe shipping accidents have occurred, the current bridge engineering for ship collision risk is concentrat
