[發(fā)明專利]一種用于橋梁的通航風(fēng)險評價方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010427371.3
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111553016A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孔憲衛(wèi);張慶河;紀(jì)超;陳同慶;王晨陽;張帥;李延偉;李曉松;郝媛媛;張磊;曲徑;楊宗默;干偉東;李曉星;黎國森;李華國;王義安;馬殿光;康蘇海
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué);交通運輸部天津水運工程科學(xué)研究所
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/15;G06Q10/06
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

1.一種用于橋梁的通航風(fēng)險評價方法，其特征在于，建立船舶運動數(shù)學(xué)模型，基于船舶運動數(shù)學(xué)模型，將橋梁的設(shè)計尺寸、通過船型、橋梁區(qū)域風(fēng)流航行條件和船舶流量作為船舶與橋梁相撞的風(fēng)險因素，建立船舶與橋梁相撞概率數(shù)學(xué)模型；建立對應(yīng)船舶與橋梁相撞概率的通航風(fēng)險分級標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用船舶與橋梁相撞概率數(shù)學(xué)模型評估橋梁的通航風(fēng)險。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于橋梁的通航風(fēng)險評價方法，其特征在于，建立船舶的運動坐標(biāo)系，取船舶上一點為運動坐標(biāo)系原點，Ox軸垂直于船舶中橫剖面，指向船首為正，Oy軸垂直于船舶中縱剖面，以指向右船舷為正，Oz軸垂直于水線面，指向龍骨為正，建立船舶運動數(shù)學(xué)模型如下：

式中，m_x為船舶的x軸方向附連質(zhì)量；m_y為船舶的y軸方向附連質(zhì)量；m為船舶質(zhì)量；u為船舶在x方向的速度；v為船舶在y方向的速度；r為船舶在繞z方向的轉(zhuǎn)首角速度；X_H為不包括慣性力的x方向船體水動力；Y_H為不包括慣性力的y方向船體水動力；N_H為不包括慣性力的z方向船體水動力；X_P為螺旋槳產(chǎn)生的x方向力；Y_P為螺旋槳產(chǎn)生的y方向力；N_P為螺旋槳產(chǎn)生的繞z方向力矩；X_R為船舵產(chǎn)生的x方向力；Y_R為船舵產(chǎn)生的y方向力；N_R為船舵產(chǎn)生的繞z方向力矩；X_WD為風(fēng)產(chǎn)生的x方向力；Y_WD為風(fēng)產(chǎn)生的y方向力；N_WD為風(fēng)產(chǎn)生的繞z方向力矩；X_c為流產(chǎn)生的x方向力；Y_c為流產(chǎn)生的y方向力；N_c為流產(chǎn)生的繞z方向力矩；I_z為船體對z軸的轉(zhuǎn)動慣量；J_z為船舶的慣性矩；為船舶在x方向的加速度；為船舶在y方向的加速度；為船舶在繞z方向的轉(zhuǎn)首角加速度；x_c為船舶中心在x軸上的值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于橋梁的通航風(fēng)險評價方法，其特征在于，根據(jù)船舶船型尺度參數(shù)，將船舶分為大型尺度船、中型尺度船和小型尺度船三類，對建立的船舶運動模型進(jìn)行修正，使船舶特性符合國際海事組織《船舶操縱性臨時標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于橋梁的通航風(fēng)險評價方法，其特征在于，采用統(tǒng)計分析方法和數(shù)學(xué)模型方法，建立船舶與橋梁相撞概率數(shù)學(xué)模型。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于橋梁的通航風(fēng)險評價方法，其特征在于，基于AASHTO規(guī)范算法，建立船舶與橋梁相撞概率數(shù)學(xué)模型如下：

P＝N×P_A×P_G；

式中，P為船舶碰撞橋梁的概率，N為年通過橋區(qū)水域的船舶數(shù)量，P_G為船舶碰撞橋梁的幾何概率；P_A指船舶通過橋區(qū)水域時偏離正常航行路線的概率；

P_A的函數(shù)表達(dá)式如下；

P_A＝B_R×R_B×R_C×R_XC×R_D；

式中，B_R為偏航基率，R_B橋位修正的系數(shù)，R_C為平行于航中線的縱向流速的修正系數(shù)，R_XC垂直于航中線的橫向流速的修正系數(shù)，R_D為船舶的交通流密度修正系數(shù)；

幾何概率P_G基于船舶運動數(shù)學(xué)模型及統(tǒng)計分析方法獲得。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于橋梁的通航風(fēng)險評價方法，其特征在于，通過以下方法建立幾何概率P_G的模型：基于船舶運動數(shù)學(xué)模型，綜合風(fēng)、流的作用，以仿真試驗得到的船舶航跡帶中心位置為均值，以試驗樣本計算結(jié)果為均方差，建立幾何概率P_G的模型。