[发明专利]基于协同学的桥梁防撞系统协同配置的构建方法

说明书

本发明公开了一种基于协同学的桥梁防撞系统协同配置的构建方法，具体包含以下步骤：分别构建环境子系统、船舶子系统及与所述环境子系统、船舶子系统相协同的桥梁子系统，从而构成桥梁防撞系统；通过对所述环境子系统及船舶子系统、桥梁子系统协同关系的分析，并引入序参量桥梁船撞概率及桥梁船撞倒塌概率对桥梁防撞系统进行协同配置。本发明可实现多阶段，多层次，多角度协同解决桥梁与船舶碰撞问题，最大程度的保障航道桥梁及通航船舶的安全。

技术领域

本发明涉及桥梁防撞领域，具体涉及一种基于协同学理论的桥梁、船舶与通航环境的桥梁防撞系统协同配置的构建方法。

背景技术

随着航运经济的不断发展，航道内船舶的数量持续增长，通航水域的环境逐渐复杂，为桥区水域桥梁与船舶的通航安全带来了更多碰撞风险。当前，桥梁与船舶的碰撞问题研究主要集中于桥梁结构被动防撞的研究，通过提高桥梁结构防船撞的能力，尽量避免桥梁主体结构在船撞事件中失效的可能。上述方法对提高通航桥梁在船撞情况下的安全性能有很大裨益，但被动防撞理念占据主流的结果是：很多航道桥梁设计和布局没有或未充分考虑水上交通运输发展的需求，导致桥梁与船舶碰撞问题一直难以根除。另外，不少的桥梁防撞专题研究均是基于已成型的设计方案进行船撞风险评估，鲜有在设计阶段就介入桥梁与船舶碰撞问题的案例。

发明内容

本发明提出了一种基于协同学的桥梁、船舶、环境相协同的桥梁防撞系统协同配置的构建方法，从桥梁的设计、施工与运营三个维度，解决桥梁与船舶碰撞问题的顽疾，最大程度保障航道桥梁及通航船舶的安全。

为了达到上述目的，本发明提出了一种基于协同学的桥梁防撞系统协同配置的构建方法，具体包含以下步骤：

分别构建桥梁防撞系统、环境子系统、船舶子系统及桥梁子系统；所述桥梁子系统与所述环境子系统及船舶子系统相协同；

通过对所述环境子系统及船舶子系统、桥梁子系统协同关系的分析，并引入序参量桥梁船撞概率及桥梁船撞倒塌概率对桥梁防撞系统进行协同配置。

进一步地，从桥梁的设计阶段、施工阶段以及运营阶段三个维度构建桥梁子系统；所述桥梁设计阶段包含桥位与桥址、桥跨与通航净空及桥梁防撞结构与布局三个层面，所述桥梁施工阶段包含工程船舶往来、航道线路变迁、噪声与光源三个层面，所述桥梁运营阶段包含主动防船撞预警系统、船舶安全管理、航道与航行管理三个层面。

进一步地，所述桥位与桥址层面与所述环境子系统相协同，所述桥跨与通航净空层面与所述环境子系统相协同，所述桥梁防撞结构与布局层面与所述环境子系统相协同。

进一步地，若所述桥梁子系统与所述环境子系统不协同，则采用桥梁防撞结构与通航代表船型协同进行优化，和/或，采用桥跨与通航净空和船舶交通流协同手段进行优化，和/或，优化桥梁防撞结构，和/或，将通航净空与桥区水域历史最高水位相协同，和/或，将通航净空及通航净宽与至少未来10年船舶交通量的增长相协同，和/或，将桥梁的选址定于航道顺直、水深充裕的水域，和/或，将桥梁布置的轴线尽量与航道水流方向正交。

进一步地，若桥梁子系统的施工阶段存在船撞隐患，则优化工程船舶往来航线和/或控制施工现场噪声及光源的污染，和/或，调整原有通航船舶航线。

进一步地，若桥梁子系统的运营阶段与船舶子系统不协同，则将主动防船撞预警系统与船舶相协同，和/或，对船舶驾驶员进行安全培训，提高船舶驾驶员安全意识，和/或，定期检查船舶设备的有效性，和/或，船舶的防撞结构与桥型相适应，和/或，为航道及桥涵设置合理的助航标注，和/或，对河道、码头、锚地、横越区进行科学管理。

进一步地，从水文气象、航道状况以及交通状况三个层面构建环境子系统，所述水文气象层面包含：风、雨、雾、水流、水深、水位涨落；所述航道状况层面包含：航道变迁、碍航物、航道弯曲角；所述交通状况层面包含：桥区水域船舶交通密度、通航代表船型、船舶航行轨迹分布。