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原文传递基于AIS数据的船舶碰撞风险评价研究

论文题名：	基于AIS数据的船舶碰撞风险评价研究
关键词：	船舶碰撞;风险评价;Bow-tie模型;贝叶斯网络
摘要：	水路运输对于世界经济发展的快速发展至关重要。近年来，我国尤为重视航运事业的发展，相继提出“一带一路”、“交通强国”、“海洋强国”等一系列重大发展战略，海路运输的发展使得海上交通流变得日益繁忙，海上交通事故，特别是海上船舶碰撞事故频繁发生，给社会经济、环境保护及人命安全带来巨大威胁。开展船舶碰撞风险研究，分析船舶碰撞事故发生机理，找出导致事故发生的主要因素和影响事故后果事态变化的因子，采取针对性的措施，对预防船舶碰撞事故的发生和降低事故后果严重程度具有重要意义。　　本文从风险的定义出发，分别从船舶碰撞几何概率和致因概率对碰撞风险进行评价。基于AIS数据和船舶碰撞事故数据，对船舶碰撞事故从发生原因到发展后果进行了全链条的全面分析，建立了一种基于贝叶斯网络的改进Bow-Tie模型，对船舶碰撞事故进行了推理和分析，得到了船舶碰撞事故各种影响因素与事故之间的因果关系及事故发生后后果因素与产生的后果之间的逻辑关系。本文的具体工作如下：　　（1）根据风险理论，建立基于模糊四元船舶领域模型的候选船舶检测模型，计算船舶碰撞的几何概率。首先对AIS数据进行处理，筛选分析出船舶的到达规律、船舶相关组成等特征，随后结合对船舶领域模型的研究，建立基于四元模糊船舶领域的候选检测模型，以“一船驶入另一艘船舶的船舶领域且存在相对运动趋势”作为安全标准，对候选船舶进行筛选。最后以深圳西部水域为例进行实例分析，筛选出候选船舶数及相关特征，得到水域内年候选船舶数及几何碰撞概率。　　（2）构建船舶碰撞致因概率模型。结合搜集获得的历史船舶碰撞事故数据和已有研究，对船舶碰撞过程当中导致碰撞事故发生的影响因素进行了分析，明确了船舶碰撞事故致因概率模型中所需的致因因子，构建船舶碰撞致因故障树。随后将故障树映射到贝叶斯网络中，构建优化后的基于贝叶斯网络的船舶碰撞致因概率计算模型。　　（3）基于对碰撞事故的致因分析和后果分析，构建碰撞事故Bow-tie模型。将碰撞事故从发生到后果的全过程进行直观、清晰的定性和定量分析，并依据屏障理论提出安全保障建议。最后以深圳西部水域作为研究对象进行实例验证，对导致碰撞事故的影响因素进行敏感度分析，得到影响碰撞事故发生的最主要因素，提出事前预防措施及事后控制措施。　　本文提出的基于AIS数据和历史船舶碰撞事故报告的船舶碰撞风险理论与贝叶斯网络仿真分析方法，可以较为准确地计算出船舶碰撞风险，同时通过构建优化的BN-BT(Bayesian Network and Bow-tie)船舶碰撞风险评价模型，直观、清晰地展示多因素耦合下船舶碰撞事故的发生、发展和最终后果的内在规律，通过模型和推理计算进行量化求解，并对敏感因素进行有针对性的预防和合理处置，这为保障我国水上交通安全管理，提高海上运输的安全性和高效性，提供了一定的理论价值和实践意义。
作者：	向阳
专业：	交通信息工程及控制
导师：	江福才
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2021