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提高港区海上运输安全的综合措施
作者
Ye Li
上海交通大学海洋工程国家重点实验室、先进船舶与深海探测协同创新中心、中国海洋工程战略研究所;以及英属哥伦比亚大学机械工程系
Sander M . Calisal
英属哥伦比亚大学机械工程系和皮里里斯大学
Alexander C Landsburgh
美国海运管理局,华盛顿特区运输部
摘要
海上交通安全的重要性在港口和航道访问已成为一个非常严重的政府关注近年来,与重大海洋灾害举行特别会议,增加对环境问题的担忧,频繁发生的航道拥堵,和更大的存在血管增加事故的潜在影响。另一个令人严重关切的问题是,由于恐怖主义袭击对国家经济和社会造成的影响,主要水道被堵塞。这些问题迫使造船工程师和轮机工程师通过改进仪表和应用更先进的建模技术来寻找解决海上运输安全问题的有效方法。然而,所有这些努力主要集中在工程和技术方面,如船舶操纵性、可控性、航道设计、助航设备等。海上运输安全缺乏系统的改进。
为了实现这一目标,系统地提高海上运输安全,需要严肃地加大调查力度。同时,随着风险分析和决策科学在各个领域的应用,该方法应该从纯粹的工程和确定性方法转向概率的和综合的政策方法。因此,本文从政策的角度对船舶运输和港口安全问题进行了探讨。这种综合方法不仅考虑了各种技术因素,而且还考虑了经验判断、社会因素和经济因素(非技术因素)。首先,提出了一个基于集成方法内部各因素的决策流程图。在这张图中,“提高船舶操纵性标准还是不提高”被列在中间,作为决策过程中的关键角色。根据技术和非技术因素在决策过程中所处的位置,对其进行了描述和讨论,并确定了不确定性问题,因为它们是决策过程中最敏感的问题。特别是四个最重要的不确定问题,并根据大量的政府报告和学术论文进行了解释。这些不确定性问题包括船舶操纵性预测、护航拖船协助、航道重建和应急响应。对这些敏感的不确定性的理解,提供了各种不同的因素,表明它们相对于船舶操纵性标准的重要性及其对海上运输安全的影响。这种综合办法预期将用来协助决策者为其特别目的寻找最佳的出发点。
关键词:海上运输安全,海上技术政策,综合方法,船舶安全,决策
命名法 |
LNG |
液化天然气 |
|
CFD |
计算流体动力学 |
NTSB |
国家运输安全委员会 |
GDP |
国内生产总值 |
RINA |
英国皇家造船学会 |
GPS |
全球定位系统 |
SNAME |
造船和轮机工程师学会 |
IMO |
国际海事组织 |
TSBC |
加拿大运输安全委员会 |
ITTC |
国际拖曳水池会议 |
USCG |
美国海岸警卫队 |
L |
船舶长度 |
V |
船速 |
介绍
在海上国家,港口安全和污染问题在过去四十年已促使关注船在港口运输,水路通行,鉴于国际海上运输的增加与增加船的大小,特别是油轮的大小和液化天然气(LNG)管道。特别是美国和加拿大都是航海国家,有许多水道、湖泊、海湾、海洋通道和漫长的海岸线。如上所述的一次演讲中,总统乔治bull;布什(George w . Bush)在2004年,这强调了经济的健康的担忧,超过95%的美国海外贸易和体积的37%价值来自海上运输,每年贡献7400亿美元(25%)的美国国内生产总值(GDP)。因此,各种政府机构都参与了以海事为重点的调查运输和港口安全。美国海岸警卫队(USCG)调查船舶事故和污染事件,并与国家运输安全委员会(NTSB)合作,当事故超过特定的严重程度,USCG的伤亡数据库可以追溯到25年前。此外,国家科学院海洋委员会2005年的一次讲习班(2005年)审查了海洋打捞工业的健康和准备情况。另一方面,加拿大交通部和加拿大运输安全委员会(TSBC)等加拿大机构也参与了这些调查。从这些调查中得出的一般结论表明,海上事故有发生在近海和通往港口的航道上的趋势。虽然港口的容量一般看来是足够的,但港口从重大船舶事故所造成的阻塞中恢复所需要的时间仍然是十分显著性的意义。显然,除了这些事故造成的人员伤亡外,这些事故还会对经济造成影响,如表1所示(交通统计局,2005年)。在美国,近年来劳动力中断显示,即使是短暂的中断主要港口的货物流可以施加重大影响的公司全国各地的普遍哲学效率高、低库存,和“及时”,这是实现整个行业在世界范围内的零售连锁店。
因此,如何减少这些损失,防止潜在的事故发生?为了解决与这一问题相关的技术政策认识不足的问题,本文以海洋技术政策为研究对象。提出了一种提高港区海上运输安全的具体综合的方法,
表1
与船舶伤亡有关的安全和财产损失数据。
1995 |
1996 |
1997 |
1998 |
1999 |
2000 |
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
|
死亡人数 |
53 |
55 |
48 |
69 |
58 |
53 |
53 |
62 |
53 |
36 |
受伤 |
154 |
254 |
120 |
130 |
152 |
150 |
210 |
192 |
227 |
198 |
事故 |
5349 |
5260 |
5504 |
5767 |
5526 |
5403 |
4958 |
6008 |
5163 |
4962 |
船只 |
7802 |
7695 |
7802 |
7824 |
7265 |
7103 |
6439 |
7304 |
5937 |
6032 |
财产损失(目前为百万美元) |
159.0 |
200.8 |
158.2 |
234.9 |
177.1 |
180.5 |
100.9 |
483.8 |
189.6 |
303.3 |
系统地解决这一问题,通过阐述影响安全的各种因素进行详细的讨论,并提出一些可行的建议。在对影响因素的讨论中,目前的工作不仅列出了所有的因素,还显示了相关因素之间的关系。进一步讨论了船舶操纵性标准的关键影响因素,指出了船舶操纵性标准的发展历史及其重要性。在此基础上,详细阐述了与其他相关因素的关系。随着对综合方法的理解,不确定性和详细的关系也被提出。最后,提出了建议和结论。
综合方法的结构
港口安全问题众多,安全问题的解决取决于各种不同的因素。通过对世界范围内众多港口事故预防研究人员的分析,已经确定了许多导致事故发生的船舶操作因素。这些因素归纳如下:
■船舶操纵性和可控性
船舶与海岸之间的通信
■助航设备
■航道拥堵
■船舶基本设计特点
■电力系统
■消防
■海洋条件
引航员与船长之间的通信
■各种人为错误和疏漏
■突发应急因素
■其他情况
为了处理这些因素造成的安全问题,彻底了解这些因素的影响,有必要提出一种全面、综合的方法。综合方法是描述和建模涉及决策过程的复杂问题的一种流行和有效的方法(Seo, 1980;Basson amp; Petrie, 2007;戴维斯和韦斯特,1987)。柯林斯上将(2006)强烈强调了综合方法的重要性和迫切性。这种综合方法应该是一个复杂的决策过程,包含许多影响因素。它要求各领域专家的知识,并考虑到不同领域的知识在方法学中的权重是不同的。不同知识的权重会影响这些因素在决策过程中的作用。讨论了与港口安全相关的因素在决策过程中的关系和作用。图1为提高港区海上运输安全决策过程影响图。右侧给出了技术因素,包括商用和非商用计算流体动力学(CFD)组件的使用、浅水船舶操纵研究、先进数据采集技术的使用、控制和先进导航系统、护航拖轮辅助、其他港口设施和航道重建与设计。基本上,商用和非商用CFD软件包的使用,浅水船舶操纵性的研究,以及先进的数据采集技术的使用,都是提高船舶操纵性认识的有前途的手段。随着计算技术的发展,这些领域的现有技术在过去几十年里有了显著的进步。先进的数据采集技术为最终的决策服务
图1
海洋运输与港口安全决策影响图。
提高海上运输安全(更好地理解航道设计、护航船选择、浅水效果等),并对CFD工作进行验证和验证。1 控制和导航辅助系统、护航拖船辅助、航道设计和改造是外部辅助。这些因素不会直接影响船舶固有操纵性决策,但会直接影响港口安全决策。为适应地方政府、港务局、国家或国际经济和国土安全的需要,港口建设不断发展。然而,它们尚未被这些组织广泛接受。此外,它们还带来了许多关于可靠性问题的新的不确定性,这些问题将在下一节中讨论。
非工程/技术因素(大部分与人相关)在图1的左侧给出。这些因素包括专家预测、研究预算约束、初期船东关注、船长经验、应急响应与沟通、与引航员、港长合作等未知因素。专家(captains, pilots, harbor masters等)的实证预测和研发(Ramp;D)的预算限制是图1左侧的两个重要因素。决策者在决策时总是遵循这些专家的建议
受财务预算限制。然而,在决策过程中,在最初的设计阶段,开发知识的机构对船舶设计师满足当前造船标准是非常有帮助的。在船舶设计和建造的过程中,船舶的可操纵性实际上可以在船舶初始设计的早期阶段进行粗略的估计。然而,在此阶段,许多商船船东对船舶的操纵性表示很少关注。因此,当船体振动或货物形状等其他因素对船尾水下侧面积的要求较低或船体形状较宽、较厚时,船舶的操纵性很容易受到影响。为了确保在设计螺旋中进行适当的权衡(图2),有必要将船舶操纵性规划与适当评估权衡的分析工具相结合。预算限制是大多数研发工作的共同问题,船舶运输领域也不例外。因为船费太贵了在船舶安全研究领域中,海上试验、预算约束问题日益突出,可能导致船舶海上试验和计算机仿真结果出现误差。因此,在某些情况下,专家的预测可能比模拟结果准确得多。在过去的几年里,由于快速的全球化和日益增长的国土安全问题,飞行员和船员之间的应急响应、沟通和合作受到了越来越多的关注。这些因素会给决策过程带来更多的不确定性,同时也会带来一些未知的因素。这些因素将直接或间接地影响港口安全监管的最终决策。
在决策过程图(图1)中,传统的船舶操纵性方法处于中间位置,作为一个集成子模块,将各技术因素与非技术因素联系起来。此外,它直接
图
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