航行船舶安全会遇距离

刘虎+张仲明

【摘 要】 为更好地保障船舶航行安全，在考虑各种影响因素的基础上，通过运用数理统计理论，研究航行船舶安全会遇距离的分布规律，得到航行船舶安全间距与船型尺度的数学表达式。结论表明：航行船舶尺度越大，船舶所需要的安全会遇距离也越大，两者成二次方关系。

【关键词】 船舶尺度；船吸效应；安全会遇距离

船舶在会遇时，由于存在兴波，二者之间会产生船吸效应。[1] 船速越大，船间距离越短，航行船舶之间的这种船吸效应越强烈。[2] 船吸效应是海上交通事故的重要诱因之一。相关资料统计表明，95%的海上交通事故是发生在船舶相遇中的。因此，有必要研究保障船舶相遇安全的条件，解决相遇船舶正横距离问题。关于船舶相遇正横距离，国内外专家从水力学角度进行了大量的研究，也得出了一些重要结论。他们认为，相遇船舶船吸效应的大小与船速的二次方成正比，与距离成反比。因此，相遇船舶之间应保持足够的距离，以避免船吸效应而引发海上交通事故。虽然相关专家对船间距离研究较多，但这些研究往往仅停留在定性分析层面，关于船间合理间距的定量结论[3]，到目前为止尚未出现。此外，船舶航行安全受到多种因素制约，相遇船舶的安全间距不仅受到兴波的影响，同时还受到风浪、通航密度等其他因素的影响，单从水力学角度探讨相遇船舶之间的合理间距，还不能完全满足通航安全的需要。因此，有必要综合考虑各种影响因素，全面研究相遇船舶的合理间距。本文针对船间间距研究不足之处，在综合考虑各种影响因素的基础上，通过运用数理统计知识，探索相遇船舶之间的合理间距。

1 航行船舶合理间距的数理理论分析

x1和x2是正态分布的随机变量，且x1与x2二者无关联，因为一艘船偏离航道轴线与另一艘船偏离航道轴线无关。由图1可以看出：

z=z0-（x1 + x2）（1）

式中：z0是会遇船舶应保持的安全间距；z是会遇船舶的间距。

由式（1）可以看出：若z>0，即x1 + x2z0，则碰撞危险存在。令zu=z0-z=x1 + x2，则x1的正态分布函数f （x1）和x2的正态分布函数f （x2）的综合表达式为

g（zu）=（2）

将A=，B=，C=代入式（2）得

g（zu）=（3）

由于 =（4）

联合式（3）、式（4）可得

g（zu）= （5）

由式（5）可得

=（6）

式（6）表明，相遇船舶的横间距分布规律服从正态分布。因此，船舶相遇发生碰撞的概率可表示如下：

P=1-（7）

假定=v，则式（7）可以变形为

P=1-（ + ）（8）

引入拉普拉斯参数=€%O（）。由于 =0.5，最终可得

€%O（）=0.5-P（9）

从式（9）可以看出，如果在航道设计时预先给出小值概率P，则可求出相应的z0。

2 实例应用

如果在设计航道时，设定船舶碰撞的危险态势出现的概率P控制在0.005，则由式（9）可得

€%O（）=0.5-0.005=0.495（10）

根据（9）可求解得到

z0=2.58 =2.58（11）

考虑到船舶上、下水航行准确性差异不大，在此情况下，可令=。因此，由式（11）可得

z0=3.616 （12）

相关研究表明，均方差与船舶的尺度有关。通常，均方差与船舶长度L之间存在以下近似关系：

=0.000 8 L2 +0.084 L（13）

联合式（12）及式（13）可得：

z0=0.002 893 L2 +0.303 744 L（14）

根据式（14）计算得出不同尺度船舶所需的安全会遇距离（见表1）。式（14）及表1数据表明，相遇船舶的安全会遇距离z0与船舶的尺度有关，船型越大，船舶之间的安全会遇距离也越大。

3 结 语

船舶的相遇安全间距与船型尺度密切相关，船舶尺度越大，船舶所需的安全会遇距离也越大。船舶的安全会遇距离可按照概率论的相关知识求取。通过相关理论分析，可得出相遇船舶的安全间距。

参考文献：

[1] 甘浪雄.船舶在桥区安全航行可靠性分析[J].武汉理工大学学报，2003（4）：455-458.

[2] 齐传新.内河船舶运输安全学[M].大连：大连海运学院出版社，1991：158-180.

[3] 戴彤宇，聂武，刘伟力.长江干线船撞桥事故分析[J].中国航海，2002（4）：44-47.