内河航道船舶碰撞与搁浅风险概率研究杜训柏(江苏海事职业技术学院船舶与港口工程系，江苏南京211170)摘要:针对我国内河航运发达，货物运输量大，事故多发的现状，从理论上建立了船舶碰撞与搁浅的数学概率模型，归纳了引起事故发生的原因并举例进行了计算，分析了不同因素对事故发生概率的影响，所介绍和使用的方法可以在不同的内河航道上使用，对于船舶航运、风险评估、航道管理具有现实意义。关键词:内河航道;船舶;碰撞;船舶搁浅;风险概率中图分类号:U661．4文献标识码:A然后计算不同状况下事故发生的概率，为航运企业、保险单位和政府部门提供参考。船舶在航道内航行受风、浪、流和其他船只影响，其航迹很难与航道轴重合，即使是在无风浪流下行驶，由于螺旋桨产生的横力矩和岸边引力，也会迫使船舶偏转。航行断面图如图1所示。图1中，D为航行有效深度，A为航迹带的宽带，C为船舶与航道侧壁间的富裕间距，W为航行有效宽度。船舶常需要不断地操纵舵角才能保持航向，故其航迹是在航道中线左右摆动呈蛇形的路线。0引言随着内河运输事业的发展，数量越来越多、体型越来越大的运输船舶出现在内河河面上，河面日显拥挤，某些河道口和河道转角处经常出现拥堵。我国长江航道狭窄弯曲，水流条件复杂，某些区域经常发生险情，如镇江尹公州航道，素有“中国百慕大”、“老虎口”之称，该段航道狭窄，暗礁遍布，航道地处扬中岛的转角处，又与京杭大运河相交，自然条件恶劣，航行环境复杂。据统计［1］，仅在2001～2003年间，在该航道就发生重大事故33起，造成23艘船只沉没，22人死亡;2004年，又发生重大事故10余起，4艘船只沉没，1人死亡。在所有水上运输事故中，船舶碰撞和搁浅占据主要位置，其中，碰撞是事故的主要类型［2］，约占事故总数的64%。碰撞和搁浅事故一旦发生，除造成重大的人员伤亡和财产损失外，还给航道货物运输和沿岸居民的生活带来严重影响。长江已成为沿江城市的重要水源地，因此，开展船舶碰撞和搁浅研究具有重要的实际意图1航道断面图船舶航迹呈蛇形，通过对大量船舶航行的观察，Fujii提出了其航行轨迹基本服从高斯分布的规律，并在此基础上开展海上船舶碰撞事故概率研究［6］;Machduff在研究船舶碰撞概率时，引入分子动理论对船舶航行特点进行研究;Pedersen等结合了Fujii和Machduff等人的研究成果，建立了新的数学模型，并将碰撞事故的概率P定义为:1船舶碰撞与搁浅概率模型1．1船舶碰撞概率模型船舶碰撞和搁浅具有偶然性，在引起碰撞和搁浅事故发生的原因中，人为因素是最主要的因素［2～5］，其次是天气、航道特点等。因涉及到人为因素，使得开展碰撞研究比较困难，但通过对大量事故的统计和分析，还是可以就航运本身的特点来开展研究。本文就船舶发生碰撞和搁浅建立概率模型，(1)P=Na·PC式中:Na为碰撞事故发生的几何概率;PC是导致意外事故发生原因的概率。在交叉水域中或船舶航行密集区域，船舶的相遇是不可避免的。船舶交叉水域船舶的转角图如图2所示。收稿日期:2012－01－14作者简介:杜训柏(1985－)，男，助教，从事船舶与海洋工程结构及安全研究。第3期杜训柏:内河航道船舶碰撞与搁浅风险概率研究9图2船舶交叉水域船舶的转角图2中，设在航道1、航道2中的船速分别为Vi、Vj，航道夹角为θ;fi(zi)、fj(zj)为船舶在航船舶航行轨迹基本服从高斯分布，一旦船舶超出航道半宽，就有可能搁浅或撞击到其他结构物。挪威船级社(DNV)提出船只偏离正常航道造成损伤事故概率由通过的船只数量/频率、几何概率、航道2中不同位置的概率分布，Vi、Vj、Vij分别为两航道中船舶的平均航速和相对速度;α和β分别［8］为因素、天气等因素构成，并提出计算公式为:P'=NP1P2P3Vij与Vj、Vij与Vi的夹角。由三角关系知模型中航道1和航道2中行驶的船的相对速度Vij为:(6)式中:P'为船舶搁浅概率;N为航道内每年通过的船舶数量;P1为每次航行超越航道边界的概率;P2为导致船舶发生搁浅的人为因素;P3是其他因素，主要是指风向、风力、潮流、漩涡、浪高、能见度等环境因素。22(2)Vij=槡Vi+Vj－2ViVjcosθPedersen模型中的几何碰撞直径Dij可表示为:1/2sinθ+Bj1－(sinθVLiVj+LjViVi2Dij=+Vijij1/2Bi...