内河航道桥梁通航安全风险分析及隐患治理实施体系

为解决内河航道船撞桥事故高发的难题,对船、桥、环境等3类客观影响因素进行深入分析,确定桥梁通航安全主要影响因素。通过对航道、水域片区通航环境的综合分析,提出有针对性的整改措施,并建立风险分析及隐患治理实施体系。针对高风险桥梁,建议增设独立防撞桩或主动预警系统,可有效防止船舶碰撞桥梁;针对中风险桥梁,建议增设柔性复合材料防护设施,可在船舶碰撞桥梁时吸收能量,减轻碰撞造成的损失;针对低风险桥梁,建议完善标志标牌,通过设置清晰的标志标牌,提醒船舶驾驶员注意桥梁位置和通航限制,降低船舶碰撞桥梁的风险。该体系充分考虑航道、水域片区的实际情况,采取多种措施综合治理船撞桥隐患,可有效提高整治效果。通过实施这一风险分析及实施体系,可有效降低船撞桥事故的发生,提高航道安全水平。     

基于模糊逻辑的船撞桥风险预警方法

为实现船舶碰撞桥梁前的安全预警及船舶过桥行为的改进,提出一种基于模糊逻辑的船撞桥安全预警模型。通过构建并分析船撞桥情景,确定船撞桥的风险因素,并根据理论分析和统计数据对影响因素进行模糊化处理,建立船撞桥模糊推理规则库和模糊推理机,去模糊化获取船撞桥风险。应用船舶通过港珠澳大桥江海直达航道桥为例,对船撞桥风险进行验证,结果表明该方法能够很好地实现船撞桥安全预警。该预警模型可作为船舶智能航行的重要组成部分,也可供海事部门用于船舶航行的安全监管工作。     

基于视频检测的船舶异常航迹模型及实验分析

水运交通的发展和桥梁的增多,导致船桥相撞事故的增多,同时现有的船舶交通管理系统及被动防船撞装置在内河通航桥梁防撞上具有一定的局限性,而基于视频监控的主动防船撞预警系统则可以更为有效的进行早期预警。因此本文提出了基于视频检测的桥区内河航道船舶异常航迹模型,分析船舶航速、能见度、运动方向、船队大小、船舶领域、风力、浪高和人为因素等8个指标信息,从而判断船舶航行的异常与否,并实时给出预警信号来避免船撞桥事故的发生。经实验及性能分析,验证了该模型具有较高的准确性,可有效的获取船舶异常航迹,用于主动告警决策。     

甬舟铁路桥梁防船撞设施设计及应用

为防止发生船舶与铁路桥梁碰撞事故,提升铁路桥梁的安全性,以甬舟铁路桥梁为例,开展防船撞设施设计。阐述铁路桥梁防船撞理论、相关设施的发展现状和甬舟铁路桥梁的概况,通过数值模拟方法分析不同类型船舶与桥梁碰撞的撞击力,在此基础上开展主动和被动防撞设施设计,得到甬舟铁路桥梁防船撞设施设计方案。实践结果表明,该防船撞设施设计方案能提升桥梁的整体安全性,降低船舶撞击对桥梁造成的损伤。该研究可供同类型桥梁的防护设施设计参考。     

深水航道桥梁防船撞方法

针对5万～10万吨级船舶在长江下游航道、珠江口伶仃洋航道、虎门航道、湛江港航道、象山港航道及一些沿海港湾和岛屿之间航道航行时遇到的"桥梁防船撞"问题,概括30年来航道桥梁防船撞方法研究可以得出以下结论:若水深较浅或有礁石可利用,则选择间接式桥梁防撞装置;若水深较深,则选择直接式桥梁防撞装置。已研发出的采用钢丝绳防撞圈支撑外钢围的柔性防船撞装置属于直接式桥梁防撞装置,与以往的同类装置相比,该装置能降低传到桥墩的船撞力,成倍提高桥墩的抗撞能力,在保护桥梁的同时保护船。该装置可长期使用,且不会破坏航道,已在能通行5万吨级船舶的湛江海湾大桥和象山港大桥等桥梁上得到应用。     

桥梁净空高度实时检测与综合报告系统及其应用

根据现行的规范和标准,桥梁净空高度主要依据航道等级和相应设计最高通航水位确定。考虑到汛期河流水位的频繁变化以及通行船舶空载高度的不统一,存在着船舶碰撞桥梁的风险。文章结合目前我国桥梁净空高度及船舶现状,在分析快速检测和船舶能及时接收的基础上,提出了一种桥梁净空高度的实时自动检测与综合报告系统,并获得国家专利。该测报系统简单易实施,可有效施行净空高度的预警,大大降低船撞桥事故风险,并可在各河流的通航上推广。     

大型通航桥梁防船撞主动预警系统分析

为解决传统桥梁防船撞主动预警系统应用于大型通航桥梁时,存在预警分析准确性较低的不足,提出了大型通航桥梁防船撞主动预警系统分析,基于红外热成像仪的选择,以及激光测距单元、声光警告单元的设计,实现了大型通航桥梁防船撞主动预警系统硬件分析;依托轨迹跟踪算法以及主动预警程序的设计,完成了主动预警系统的软件分析。实验数据表明,提出的主动预警系统较传统的主动预警系统,预警分析准确率提高47.89%。适合于大型通航桥梁的防撞船主动预警。     

AASHTO概率模型在船桥碰撞风险评估中的应用

近年来随着航道等级的提升,设计通航船舶尺度增大,要求的通航净空尺度增加,桥区通航水域条件发生显著变化。桥梁存在船撞风险,需对船撞桥梁风险实施评估、为实施防撞设施工程提供依据。国内外因船舶撞击而导致桥梁垮塌或严重破坏的事故逐渐增多,平均每年就有一座大型桥梁因为船舶撞击而遭受严重破坏甚至倒塌。北江航道乌石至三水河口航段经整治由Ⅳ级提升为Ⅲ级后,桥梁存在船撞风险。以船撞桥概率模型(AASHTO)为研究方法,分析了整治河段清远北江二桥参数对船撞桥概率的影响,计算了船舶撞击桥梁各涉水桥墩的年撞击概率,确定了存在较大船撞风险的桥梁与涉水桥墩,建立了船撞桥损伤概率模型,分析桥梁各部位抗撞能力、桥梁各部位船舶撞击力及各部位的年撞击频率,得出通航孔桥墩的年撞击倒塌频率。     

跨越航道桥梁主动防碰撞预警系统研究

针对跨越航道的桥梁水域通航环境复杂,易发生船桥碰撞事故的特点,为积极响应国家政策和通航管理规定,开展了跨越航道桥梁主动防碰撞预警系统的研究。通过在通航区域的桥墩上加装自动识别系统（AIS）、全固态波雷达、远红外热成像、可见光、报警装备等配套设备,并设置电子围栏警示区域对进入危险区域的偏航船舶主动预警,远距离识别桥区通航船舶并预判其形式轨迹,使其进入正常航道并安全通过桥区。应用案例表明,主动预警系统具有可行性和有效性,实现了全天候、全天时和全自动的桥梁安全主动防护和预警。     

内河大型船舶撞桥安全风险评估研究

由于已建跨河桥梁设计航道等级普遍偏低,船舶大型化发展日趋明显,虽然船舶大型化具有明显的规模经济效应,但是导致超航道等级船舶通过桥区水域安全风险增加。从船舶综合安全评估的角度出发,深入研究船撞桥的安全风险是十分必要的。本文基于AASHTO模型获得了船撞桥概率,分析了船舶结构损坏程度和倾覆力矩,评估了船舶翻沉和桥梁倒塌的风险灾害水平。     

西江（界首至肇庆）航道扩能升级工程对桥梁防船舶碰撞问题的研究

西江是广东省内河航运的主干线,经过10年来的整治和.发展,西江航运干线广东段,水运量增长了近5倍,已超过原内河Ⅱ级航道设计通过能力13亿吨。为充分发挥西江在航运中的作用,广东省委省政府于2014年决定启动西江界首至肇庆段航道扩能升级工程,将航道等级从通航2000t级船舶升级至通航3000t级船舶。航道等级的提升以及船舶吨位的大型化,也增加了船舶在水域航行时碰撞桥梁的安全风险,因此,研究西江已有桥梁的通航安全问题,并提出防船撞处理方案十分必要。     

基于视频目标检测的桥梁防船撞主动预警技术研究*

为减少船撞桥事故的发生,提高桥区水域的通航安全等级,以目标检测算法为基础通过AForge.NET工具包设计实现对桥区水域的运动船舶实时检测与跟踪。根据运动船舶的航行轨迹预测船舶航向,判断船舶是否具有撞桥危险并做出相应预警措施。并在安徽淮河干流蚌埠段等进行验证试验,试验结果表明检测效果良好,能够对高等级航道桥群河段的桥梁防撞主动预警提供有效可行的实施方案。     

内河船舶防碰撞的预警系统研究

针对船舶在内河水域航行时面临的复杂环境,经常导致船舶碰撞桥梁、碍航物等,提出以建立内河船舶防碰撞预警系统,保证船舶更好地通过桥梁、碍航物、会遇船等的构想,探讨了内河船舶防碰撞预警工作原理、流程、特性和作用等。     

基于模拟仿真的蛇蟠水道大桥非通航孔防撞风险分析

自20世纪80年代以来,我国已修建和规划修建大量跨航道桥梁,同时船舶航运也发展快速,上述两个因素使得我国桥梁工程领域的从业者必须解决桥梁的船撞安全分析和防撞风险分析。在桥梁船撞风险评估的基础理论研究方面,我国学者也进行了初步的研究与探索,但在深度和全面性等方面还有不足之处,还不能与我国大量航道桥梁工程建设相适应。文中研究思路主要采用计算机模拟仿真的方法。通过对蛇蟠水道大桥基本情况的调查,对蛇蟠水道大桥非通航孔的船撞风险进行了综合分析,得出该桥非通航孔的船撞风险概率,并对其进行了船撞风险评估。     

船舶抗碰撞性能研究

船舶在海上航行时,存在与其他船舶发生主动或被动碰撞的风险。为准确评估船舶的耐撞性能,以某船为例,考虑多种计算工况,对目标船的耐撞性能进行动态响应计算,获得机舱及艏部区域的结构损伤、应力、能量吸收等动态结构响应,并计算获得被撞船达到临界状态时的极限撞击速度。研究成果可为船舶的防撞结构设计提供参考。     

转筒式防撞设施防船撞性能研究

为探究转筒式防撞设施的防船撞性能,本文采用PATRAN软件建立转筒式防撞设施及船舶的精细化数值计算模型,并采用LS-DYNA软件进行显式动力响应分析,研究了船舶吨位、撞击速度及碰撞角度对三种材料形式的转筒式防撞套箱防船撞性能的影响。结果表明:复合材料套箱在船撞力折减效果及船艏保护方面的性能要显著优于钢套箱和钢-复合材料套箱;对于不同吨位、速度的船舶撞击,船舶吨位越大、速度越快,三种材料形式的防撞套箱均表现出更好的防船撞性能;碰撞结束后,正撞计算工况的船舶初始动能全部转化为其它形式的能量,而15°和30°斜撞计算工况仍有40%～50%的初始动能停留在船舶上,碰撞结束后船舶可继续航行。     

桥梁防撞工程独立防撞设施的研究

近年来随着航道等级的提升,设计通航船舶尺度增大,要求的通航净空尺度增加,桥区通航水域条件发生显著变化,桥梁存在船撞风险,需实施防撞设施工程对存在船撞风险的桥梁进行防撞保护。本文提出了集中式和围栏式两种独立防撞设施,以有限元数值技术为研究方法,通过船舶撞击水上防撞浮态的物理模型实验对有限元碰撞模型进行验证与修正,在验证有效性的基础上研究两种独立防撞设施的防撞效果。研究表明碰撞后集中式和围栏式防撞群桩的整体变形量都较大,其中集中式群桩混凝土的应力远远超出了标准值,且钢筋大部分区域已进入屈服,但距离抗拉强度还有一定距离,说明其仍对船舶成功进行了拦截,而围栏式群桩只有部分混凝土的应力超出了标准值,钢筋大部分仍然处在弹性阶段,未进入到屈服甚至抗拉极限。     

跨海大桥桥区航道智能助航系统研发

跨海大桥桥区航道是典型的船舶航行受限水域,船桥碰撞安全风险大,桥区航道智能助航技术有助于提高桥区航道安全保障水平。分析了桥区航道通航风险因素以及水文气象分布规律,按通航规则将水域划分为预警、警戒、航道等不同区块,构建了桥区航行的船舶动态领域风险辨识模型。研发了自主检测船舶动态并向其播发防撞预警信息的装置,以及自动管理和运行软硬件设施的桥区航道船舶避碰智能助航系统。该系统已应用在福建省平潭海峡大桥桥区航道,有效改善了桥区水域的航道通航安全形势。     

基于模糊网络分析法的大桥船撞风险评价

为进一步提高船舶桥区通航的安全性,识别影响桥区水域船舶航行的风险因素,利用模糊网络分析法对船舶在桥区水域航行的风险进行测算。并以上海港辖区大桥船撞的安全性为例,从"人-船-环境-管理-桥梁"五个方面对上海港辖区大桥船撞风险进行评价,得出了上海港辖区大桥船撞的风险值,并总结影响大桥船撞的主要因素,最后提出相应的改善建议与措施,为船舶在桥区航行提供参考和借鉴。     

芜湖长江二桥主墩防船撞设施配布研究

随着交通运输业的快速发展,我国近期修建的跨越通航江河、港区和海峡的大型桥梁数量逐步增多,而航道上船舶数量也不断增加且船型趋于大型化,使得桥梁和通行船舶之间的矛盾日趋突出,因此船舶撞击桥墩的事故~([1])亦不断增加。本文通过对芜湖长江二桥主墩进行防船撞设施配布研究,确保芜湖长江二桥自身安全及通行船舶的安全。