基于港口風(fēng)險約束的海巡船最優(yōu)航路徑研究

盧志遠(yuǎn)+周兆欣+王浩宇+賈建偉

【摘 要】結(jié)合海巡船的巡航特點，對巡航海域按照其功能的不同進行網(wǎng)格化劃分，通過對網(wǎng)格的風(fēng)險值計算確定巡航重點，從而建立巡航路徑指標(biāo)評價體系，計算評價指標(biāo)的權(quán)重，并運用灰色系統(tǒng)理論建立了海巡船巡航路徑的方法，從不同方法中確定最優(yōu)路徑。

【Abstract】According to the characteristics of the cruise ships， this paper divides the cruise area into different grids according to its function. We determine the focus of the cruise through calculating the risk value of the grid， and then establish the valuation index system of cruise path， which can be used to calculate the weight of the evaluation index. Moreover， based on the theory of grey system theory， this paper establishes a method to determine the optimal path of cruise ships.

【關(guān)鍵詞】海巡船；最優(yōu)路徑；網(wǎng)格化；灰色理論

【Keywords】sea patrol vessel；optimal path；gridding； grey theory

【中圖分類號】U674.4 【文獻標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）05-0167-02

1 引言

目前，受困于企業(yè)經(jīng)營壓力，企業(yè)安全隱患得不到較好地治理，事故頻發(fā)。再加上航運市場的不景氣，使得有關(guān)航運企業(yè)的所得利益有所下降。為保障企業(yè)安全，維護企業(yè)利益，政府相關(guān)部門已經(jīng)開始轉(zhuǎn)變理念，從督促企業(yè)治理隱患變?yōu)閹椭髽I(yè)治理隱患，以威海港為例，威海海事局增加了海巡船的巡航頻次，但從近幾年事故發(fā)生情況看，收效甚微。因此，科學(xué)指導(dǎo)巡航顯得尤為重要，建立科學(xué)的巡航船指導(dǎo)不僅可以為企業(yè)提供安全保障，彌補企業(yè)在安全管理方面的不足，從而更好地服務(wù)企業(yè)，而且可以結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)及社會資源的合理利用，將可航行海域進行網(wǎng)格化劃分，突出巡航重點區(qū)域，做到科學(xué)調(diào)派巡航力量，合理安排巡航范圍，避免巡航的盲目性和不必要的浪費，從而達(dá)到有效節(jié)約資源，提高巡航效率的目的。[1]

巡航路徑的優(yōu)化對于提高巡航的針對性，節(jié)約巡航資本有著更為重要的作用。對于路徑優(yōu)化這一類問題，建立灰色理論模型是比較適合的方法，本文正是基于網(wǎng)格化劃分與灰色理論系統(tǒng)建立的最優(yōu)巡航路徑選擇的方法。

2 巡航船的基本特征

海巡船是海事部門行使職責(zé)的工作平臺，負(fù)責(zé)對港口、水域的監(jiān)管以及船舶的安全管理，是維護海洋權(quán)益的重要保障。海巡船的工作狀態(tài)大致可分為兩類，一類是為保障海域的日常安全以及海洋權(quán)益，對海域進行巡邏；另一類是當(dāng)遇到海事情況發(fā)生時，為了能夠及時出動，起到緊急救援的作用。因此，海巡船在維護海洋權(quán)益、海事監(jiān)管以及海上救援等方面均做出了卓越的貢獻。[2]

3 海域的網(wǎng)格化劃分方法

近些年來，網(wǎng)格化管理模式在海事管理中應(yīng)用的較為廣泛，并取得了較好的效果。本文利用網(wǎng)格化劃分方法將可航海域進行網(wǎng)格化處理。網(wǎng)格化劃分的方法有等距區(qū)域劃分法、不等距單元劃分法、同類功能劃分法和多標(biāo)準(zhǔn)綜合劃分法。為更好地滿足海巡船路徑優(yōu)化的研究，本文采用同類功能劃分法，其劃分方法是將海域內(nèi)同類功能區(qū)域劃分在一起，比如航線、錨地、港口等分別劃分為不同的功能區(qū)域，并對不同功能區(qū)域進行實地調(diào)研以及事故分析。通過對網(wǎng)格內(nèi)事故總數(shù)及風(fēng)險情況進行風(fēng)險值計算，計算所得到的值越大風(fēng)險就越大。根據(jù)計算所得的風(fēng)險值，確定不同網(wǎng)格的風(fēng)險狀況，對風(fēng)險較大的網(wǎng)格進行重點巡航，從而為海巡船的路徑優(yōu)化及路徑設(shè)計提供理論依據(jù)，進而提高海巡船的巡航針對性，減少資源的浪費。[3]

4 巡航最優(yōu)路徑選擇指標(biāo)體系

影響船舶航行的因素有很多，比如航行時間、航行距離、本船的條件、水文氣象條件、航線中是否存在受限區(qū)、航行路徑中交通流的大小等一系列因素。綜合考慮到海巡船的特殊性，其航行路徑的制定或選擇應(yīng)與普通船舶有所不同。本文選擇航行時間、航行距離、交通流大小、航行水域安全等級以及水溫氣象條件作為最優(yōu)路徑的評價指標(biāo)。海巡船巡航目的不同選擇的路徑也不相同，比如，當(dāng)發(fā)生海事事故時，應(yīng)充分考慮以最短到達(dá)時間為基本原則，同時也要兼顧其他要素。因此我們說巡航目的不同時，所選擇的最優(yōu)路徑也會不相同，這里的最優(yōu)是針對某一目的來說的，并不是唯一的，一成不變的[4]。

5 以威海港為例

5.1 網(wǎng)格化劃分

結(jié)合威海港實際情況，根據(jù)海域內(nèi)不同功能區(qū)域以及安全等級將威海港進行網(wǎng)格化處理，其劃分方法為同類功能劃分法，圖中不同顏色網(wǎng)格所表示的安全等級不同，其安全等級排列順序為紅、黃、藍(lán)、綠，巡航時可針對不同等級區(qū)域進行有針對性的巡航（如圖3）。目前，威海港還未實現(xiàn)網(wǎng)格化管理模式，圖3針對于威海港的網(wǎng)格化劃分提供參考[5]。

5.2 巡航示例

假設(shè)某海域發(fā)生海事事故，海巡船應(yīng)進行緊急救援，此時，應(yīng)以最短到達(dá)時間為原則進行救援，并適當(dāng)兼顧其他要素。假設(shè)有3條可行路徑，對其路徑信息進行處理后的信息矩陣如表1所示。

根據(jù)層次分析法求取各指標(biāo)的權(quán)重，其結(jié)果為W=（0.39，0.22，0.15，0. 13，0.10）

根據(jù)計算結(jié)果可以看出路徑1是最優(yōu)路徑。

6 總結(jié)

由于海巡船的特殊性，針對于某一地點的巡航目的不同，所選擇的最優(yōu)路徑也不相同。本文以海事網(wǎng)格化管理模式中的同類功能劃分法，將巡航海域進行網(wǎng)格化劃分，以航行時間、航行距離、交通流的大小、航行水域的安全等級、水文氣象條件五個因素構(gòu)造最優(yōu)路徑的評價體系，并通過層次分析法計算不同路徑，不同目的的指標(biāo)權(quán)重。結(jié)合灰色理論模型，建立了最優(yōu)路徑的評價方法，且通過實例對評價模型進行了進一步說明。該方法能夠滿足海巡船針對不同目的的巡航要求，從而提高海巡船的巡航針對性，降低航行成本，同時也為以后無人巡航的路徑研究提供參考。

【參考文獻】

【1】鄧聚龍. 灰色系統(tǒng)理論教程[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1992.

【2】徐健.山東海事網(wǎng)格化監(jiān)管模式研究[D].大連：大連海事大學(xué)，2013.

【3】吳志華，林孝鴻，胡甚平，張錦朋. 沿海水上交通安全網(wǎng)格化管理模式的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 中國航海，2011（01）：54-58.

【4】鄧雪，李家銘，曾浩健，等. 層次分析法權(quán)重計算方法分析及其應(yīng)用研究[J]. 數(shù)學(xué)的實踐與認(rèn)識，2012（07）：93-100.

【5】畢琰冰.威海港海事現(xiàn)場執(zhí)法調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計研究[D].大連：大連海事大學(xué)，2014.