航行船舶安全會遇距離
2015-10-31 07:11:49劉虎張仲明
水運管理 2015年10期
劉虎+張仲明
【摘 要】 為更好地保障船舶航行安全，在考慮各種影響因素的基礎(chǔ)上，通過運用數(shù)理統(tǒng)計理論，研究航行船舶安全會遇距離的分布規(guī)律，得到航行船舶安全間距與船型尺度的數(shù)學表達式。結(jié)論表明：航行船舶尺度越大，船舶所需要的安全會遇距離也越大，兩者成二次方關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】 船舶尺度；船吸效應；安全會遇距離
船舶在會遇時，由于存在興波，二者之間會產(chǎn)生船吸效應。[1] 船速越大，船間距離越短，航行船舶之間的這種船吸效應越強烈。[2] 船吸效應是海上交通事故的重要誘因之一。相關(guān)資料統(tǒng)計表明，95%的海上交通事故是發(fā)生在船舶相遇中的。因此，有必要研究保障船舶相遇安全的條件，解決相遇船舶正橫距離問題。關(guān)于船舶相遇正橫距離，國內(nèi)外專家從水力學角度進行了大量的研究，也得出了一些重要結(jié)論。他們認為，相遇船舶船吸效應的大小與船速的二次方成正比，與距離成反比。因此，相遇船舶之間應保持足夠的距離，以避免船吸效應而引發(fā)海上交通事故。雖然相關(guān)專家對船間距離研究較多，但這些研究往往僅停留在定性分析層面，關(guān)于船間合理間距的定量結(jié)論[3]，到目前為止尚未出現(xiàn)。此外，船舶航行安全受到多種因素制約，相遇船舶的安全間距不僅受到興波的影響，同時還受到風浪、通航密度等其他因素的影響，單從水力學角度探討相遇船舶之間的合理間距，還不能完全滿足通航安全的需要。因此，有必要綜合考慮各種影響因素，全面研究相遇船舶的合理間距。本文針對船間間距研究不足之處，在綜合考慮各種影響因素的基礎(chǔ)上，通過運用數(shù)理統(tǒng)計知識，探索相遇船舶之間的合理間距。
1 航行船舶合理間距的數(shù)理理論分析
x1和x2是正態(tài)分布的隨機變量，且x1與x2二者無關(guān)聯(lián)，因為一艘船偏離航道軸線與另一艘船偏離航道軸線無關(guān)。由圖1可以看出：
z=z0-（x1 + x2）（1）
式中：z0是會遇船舶應保持的安全間距；z是會遇船舶的間距。
由式（1）可以看出：若z>0，即x1 + x2
g（zu）=（2）
將A=，B=，C=代入式（2）得
g（zu）=（3）
由于 =（4）
聯(lián)合式（3）、式（4）可得
g（zu）= （5）
由式（5）可得
=（6）
式（6）表明，相遇船舶的橫間距分布規(guī)律服從正態(tài)分布。因此，船舶相遇發(fā)生碰撞的概率可表示如下：
P=1-（7）
假定=v，則式（7）可以變形為
P=1-（ + ）（8）
引入拉普拉斯參數(shù)=€%O（）。由于 =0.5，最終可得
€%O（）=0.5-P（9）
從式（9）可以看出，如果在航道設計時預先給出小值概率P，則可求出相應的z0。
2 實例應用
如果在設計航道時，設定船舶碰撞的危險態(tài)勢出現(xiàn)的概率P控制在0.005，則由式（9）可得
€%O（）=0.5-0.005=0.495（10）
根據(jù)（9）可求解得到
z0=2.58 =2.58（11）
考慮到船舶上、下水航行準確性差異不大，在此情況下，可令=。因此，由式（11）可得
z0=3.616 （12）
相關(guān)研究表明，均方差與船舶的尺度有關(guān)。通常，均方差與船舶長度L之間存在以下近似關(guān)系：
=0.000 8 L2 +0.084 L（13）
聯(lián)合式（12）及式（13）可得：
z0=0.002 893 L2 +0.303 744 L（14）
根據(jù)式（14）計算得出不同尺度船舶所需的安全會遇距離（見表1）。式（14）及表1數(shù)據(jù)表明，相遇船舶的安全會遇距離z0與船舶的尺度有關(guān)，船型越大，船舶之間的安全會遇距離也越大。
3 結(jié) 語
船舶的相遇安全間距與船型尺度密切相關(guān)，船舶尺度越大，船舶所需的安全會遇距離也越大。船舶的安全會遇距離可按照概率論的相關(guān)知識求取。通過相關(guān)理論分析，可得出相遇船舶的安全間距。
參考文獻：
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