(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211388216.0 (22)申请日 2022.11.08 (71)申请人 西南交通大 学 地址 610031 四川省成 都市金牛区二环路 北一段111号 (72)发明人 郭健　 (74)专利代理 机构 北京中和立达知识产权代理 有限公司 1 1756 专利代理师 孟姣 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 111/08(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 宽阔水域 桥梁船撞的风险概 率计算方法 (57)摘要 本发明实施例公开了一种宽阔水域桥梁船 撞的风险概率计算方法。 其中， 方法包括： 将一年 划分为多个时段； 对各时段内通过所述桥梁的各 类型船舶， 分别执行如下操作： 根据任一时段内 通过所述桥梁的任一类型单船的动力学方程， 求 解所述单船进入撞桥风险区后在风力作用和水 流作用下的偏移量； 根据所述偏移量， 计算所述 单船从任一横向位置进入所述风险区后发生撞 桥的航偏角范围； 根据所述航偏角范围， 计算所 述类型的单船在所述时段内的撞 桥频率； 累加所 述类型的单船在各时段内的撞 桥频率， 得到所述 类型船舶的撞 桥年频率； 累加各类型船舶的撞桥 年频率与通航量的乘积， 得到桥梁的年船撞概 率。 本实施例提高了预测准确度。 权利要求书3页 说明书9页 附图3页 CN 115438416 A 2022.12.06 CN 115438416 A 1.一种宽阔水域 桥梁船撞的风险概 率计算方法， 其特 征在于， 包括： 将一年划分为多个时段， 其中， 特定桥梁所处宽阔水域中的风速和水速在同一时段内 保持不变； 对各时段内通过 所述桥梁的各类型 船舶， 分别执 行如下操作： S1、 根据任一时段内通过所述桥梁的任一类型单船的动力学方程， 求解所述单船进入 撞桥风险区后在风力作用和水流作用下的偏移 量； 具体的， 根据所述单船在静水中的阻力， 计算所述单船进入撞桥风险区后受到的推进力； 沿顺桥方向和横桥方向分解所述推进力， 以及所述单船进入撞桥风险区后受到的水阻力和风阻力； 根据分解后的各力， 求解所述单 船在所述风险区内沿顺桥方向和横桥方向的偏移 量， 分别作为在风力作用和水流作用下的 偏移量； S2、 根据所述偏移量， 计算所述单船从任一横向位置进入所述风险区后发生撞桥的航 偏角范围， 其中， 横向位置表示沿顺 桥方向的位置； S3、 根据所述航偏角范围， 以及航迹横向位置和航偏角的概率分布， 计算所述类型的单 船在所述时段内的撞桥频率； S4、 累加所述类型的单 船在各时段内的撞桥频率， 得到所述类型 船舶的撞桥 年频率； 累加各类型 船舶的撞桥 年频率与通 航量的乘积， 得到桥梁的年船撞概 率。 2.根据权利要求1所述的宽阔水域桥梁船撞的风险概率计算方法， 其特征在于， 所述各 时段为1天或1小时。 3.根据权利要求1所述的宽阔水域桥梁船撞的风险概率计算方法， 其特征在于， 所述根 据分解后的各力， 求 解所述单 船在所述 风险区内沿顺 桥方向和横桥方向的偏移量， 包括： 根据如下公式， 求解所述单船沿顺桥方向进入所述风险区后的每一时刻的位置 u(x,y, t)： 其中，x表示单船沿顺桥方向的位置， y表示单船沿横桥方向的位置， m表示船舶质量， t 表示时间， cf表示摩擦系数， ρ表示水的密度， vc表示所述时段的水流速度， S表示船舶在水下 的面积，vw表示所述时段的平均风速， Aw表示船舶的受风面积， ζ表示风压系数， α表示所述时 段水流与横桥方向的夹角， β表示所述时段风力与横桥方向的夹角； 根据所述 风险区的长度和平均船速， 计算所述单 船通过所述风险区的平均时间； 根据所述平均时间， 提取所述单船在进入所述风险区和离开所述风险区的时刻所处的 位置； 根据所述 位置， 计算所述单 船在所述 风险区内沿顺 桥方向和横桥方向的偏移量。 4.根据权利要求1所述的宽阔水域桥梁船撞的风险概率计算方法， 其特征在于， 所述根 据所述偏移量， 计算所述单船从任一横向位置进入所述风险区后发生撞桥的航偏角范围，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115438416 A 2包括： 根据以下公式， 计算所述单船从任一横向位置 x进入所述风险区后发生撞桥的最大航 偏角 和最小航偏角 ： 其中，BP表示桥墩宽度， BM表示单船宽度， D表示所述风险区的长度， λ1表示风力作用下 的偏移量， λ2表示水流作用下的偏移量。 5.根据权利要求1所述的宽阔水域桥梁船撞的风险概率计算方法， 其特征在于， 所述根 据所述航偏角范围， 以及航迹横向位置和航偏角的概率分布， 计算所述类型 的单船在所述 时段内的撞桥频率， 包括： 根据所述航偏角范围和航偏角的概率分布， 计算所述单船从所述横向位置进入所述风 险区后发生撞桥的第一 概率； 根据航迹横线位置的概率分布， 计算所述单船从所述横向位置进入所述风险区的第 二 概率； 将所述第一概率和第 二概率相乘， 得到所述单船从所述横向位置进入所述风险区且发 生撞桥的第三 概率； 累加所有横向位置对应的第三 概率， 得到所述类型的单 船在所述时段内的撞桥频率。 6.根据权利要求5所述的宽阔水域桥梁船撞的风险概率计算方法， 其特征在于， 所述航 偏角的概率分布满足第一正态分布， 所述根据航迹横线位置的概率分布满足第二正态分 布； 所述根据 所述航偏角范围和航偏角的概率分布， 计算所述单船从所述横向位置进入所 述风险区后发生撞桥的第一 概率， 包括： 根据以下公式， 计算单 船从横向位置 x进入所述 风险区后发生撞桥的第一 概率Pn： 其中， 和 分别表示单船在从横向位置 x进入所述风险区后发生撞桥的最大航偏角 和最小航偏角， 和 分别表示所述第一 正态分布的均值和标准差； 所述根据航迹横线位置的概率分布， 计算所述单船从所述横向位置进入所述风险区的 第二概率， 包括： 根据以下公式， 计算所述单 船从所述横向位置 x进入所述 风险区的第二 概率Pm： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115438416 A 3