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原文传递远程控制船舶航行风险辨识与评价方法研究

论文题名：	远程控制船舶航行风险辨识与评价方法研究
关键词：	远程控制船舶;航行安全;风险辨识;操控模式;不确定性
摘要：	当前全球海运业正面临诸多挑战，如高级船员短缺、船舶排放标准严苛、重大事故时有发生等。自主运输船舶的发展不仅有利于以上问题的缓解或解决，也可在后疫情时代下推动全球经济社会转型升级中发挥重要作用。远程控制船舶是现阶段作为自主运输船舶的一种最可能形式，并已成为中国船级社《智能船舶规范》（2020）新增重要组成部分。安全航行是船舶提供运输服务活动的基础。在自主运输船舶发展初期阶段，分析、辨识与评价远程控制船舶的航行风险，对保障混有远程控制船舶的自主水路交通系统安全至关紧要。　　本文围绕远程控制船舶的四个航行风险问题，开展了航行风险辨识与评价研究：构建风险因素辨识模型识别不同航行阶段航行风险因素及其分布；提出多操控模式的航行风险分析方法，评比不同操控模式的航行风险及其不确定性；参考风险辨识结果、设计风险评价衡准，并结合实验研究与专家经验，构建并验证航行风险评价模型，实现航行风险量化评价。具体研究工作内容总结如下：　　（1）远程控制船舶航行风险辨识。通过构建自主运输船舶的航行风险辨识4P4F模型，从相关文献提取远程控制船舶（常态无配员）航行风险因素，结合专家判断，辨识了四类航行风险因素及其在四种航行阶段的分布。　　（2）多操控模式航行风险分析研究。根据失效事件并或串联方式构建三种一般性的风险情景，将风险情景中各失效事件在不同操控模式中频度、严重度和不易探测率的专家评价转换为区间数形式进行运算比较，评比人工、远程和自主操控模式的航行风险次序，并给出风险评价的不确定性。　　（3）远程控制船舶航行风险衡准设计。通过设计具有一般性的风险矩阵绘制方法，针对远程控制船舶，运用区间二型模糊层次分析法获得不同风险水平中潜在的风险影响，在离散化规则下将所绘连续概率后果图转化为风险矩阵，为风险评价提供衡准。　　（4）远程控制船舶操控航行风险评价。基于风险辨识结果、船模航行实验及专家经验等构建航行风险评价贝叶斯网络模型。提出条件概率表构建方法，参考设计的风险矩阵或专家判断，获得节点的条件概率；开展船模实验研究，或结合专家经验，获得节点的先验概率；由此，量化航行风险。根据模型计算结果与实验记录，通过敏感性、一致性、差异性分析评价模型效度。此外，提出风险控制效果评价方法，应用模型对单一和复合风险控制措施进行效果评价。　　基于上述工作，本研究凝练三个主要创新点。一、构建航行风险辨识模型。该模型考虑了四种航行阶段和四类风险因素。不仅可分析船舶无人化存在的人为因素，也可反映科技在航行风险中的重要作用。此外，从风险因素识别结果中分析了远程控制船舶（常态无配员）特有的风险因素。二、设计航行风险评价风险矩阵。该设计方法量化了不同风险水平中潜在风险影响因子对风险的作用。设计的风险矩阵凸显高风险水平时，预防事故发生相较于控制事故后果更为重要。三、构建远程操控航行风险评价模型。该远程操控航行风险评价贝叶斯网络模型涵盖环境、船端、岸端、通信和其他等5个方面。综合专家经验和远程控制船舶船模航行实验，量化了航行风险。从敏感性、一致性和差异性验证等验证了模型。提出了面向远程控制船舶的风险控制效果评价方法，提升了远程控制船舶航行风险控制效果。
作者：	范存龙
专业：	交通运输工程
导师：	张笛
授予学位：	博士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2021