原创《基于故障树工程作业船和海上平台碰撞风险评价模型》：本文是一篇关于故障树论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
【摘 要】 针对工程作业船舶和海上平台存在的碰撞风险,评价和总结国内外研究现状,介绍水上交通领域风险评价基本流程,提出基于故障树的作业船舶和海洋油气生产平台碰撞风险评价模型,通过计算最小割集的发生概率,预测碰撞概率.该模型对碰撞风险评价提供一种新的解决思路,具有潜在的应用前景.
【关键词】 海上平台；海洋工程；工程作业船舶；碰撞风险；故障树
0 引 言
随着石油、天然气、渔业、风能等海洋资源开发活动的不断开展,各种海上离岸建筑也在不断地建设并投入使用,其中最为典型的是海洋油气生产平台和钻井平台.
挪威船级社发布的《全球海上事故数据库》统计资料显示,1970―2002年,全球共发生船舶和平台碰撞事故465起,其中,工程作业船舶在平台作业、演习、生产和维修过程中发生的事故189起,占事故总数的40.65%.此外,为了进一步寻找碰撞原因,根据英国能源局关于船舶和平台碰撞数据库中的相关统计数据,1975―2001年10月31日期间共发生了557起事故,其中549起是由平台和工作船舶之间发生碰撞造成的.从上述统计数据可以看出,工程作业船舶是船舶和海上平台发生碰撞的主要肇事船型.
海上油气开发平台在建设、运营和维护的过程中,离不开各类工程作业船舶,而工程作业船舶在驶近海上平台,以及在海上平台附近作业的过程中,受到自然环境、人员操作、管理等因素的影响,存在和工程结构碰撞的风险.如何对此类风险进行科学的评估,并提出有针对性的风险控制方案,将风险控制在可接受范围内,成为海洋工程领域面临的关键问题之一.
针对这一问题,本文引入故障树的基本原理,构建作业船舶和海上平台碰撞概率预测故障树模型,将该问题分解为驶近过程中和作业过程中发生碰撞概率预测两个子问题,并逐步分解为若干基本事件的组合,将复杂问题逐步简化成多个简单问题,从而对碰撞概率进行预测.
1 国内外研究现状
目前该领域的研究大多集中在从工程作业船舶和海上平台的结构安全方面,利用船舶动力学原理[1]、海洋结构的有限元建模和仿真等方法[2],研究结构的安全性,为海上平台的设计提供理论依据,有关工程作业船舶和海上平台碰撞概率估算的研究较少.风险的大小是通过不利事件发生的可能性和事故后果的严重程度之乘积来衡量的,因此,估算碰撞的概率同样十分重要.
关于碰撞概率评估问题,最为常用的是船舶交通流理论[3]：根据离岸建筑物周围交通流的长期统计特征,获取船舶处于碰撞航向的概率,进而研究在不同海况下避碰失效的概率,将二者综合即可求得碰撞概率.该理论的一个重要前提是船舶交通流具有明显的统计特征,然而对于工程作业船舶来说,无论是船舶数量和工作频率,都不具备该特征,因此,需要一种全新的解决思路.例如,DAI等[4]提出一种服务船舶和海上风机碰撞风险评价基本框架,综合运用故障树（Fault Tree）、事件树（Event Tree）、贝叶斯网络（Bayesian Networks）等研究船舶和风机的碰撞概率,然而该研究成果是否适用于其他类型的海洋平台需要进一步论证.针对以上问题,本文在分析工程作业船舶航行和作业的基本特征的基础上,提出一种通用的、并且能够适用于工程作业船舶和海上平台的碰撞风险评估基本模型.
2 水上交通风险评价基本流程
不同领域的风险评价通常都会遵循某种固定的步骤,而在水上交通领域,最为常用的是国际海事组织（IMO）提出的综合安全评估（Formal Safety Assessment,FSA）.FSA已被公认为是目前水上安全评估的标准化程序,其基本步骤见图1.本文风险评估框架主要解决步骤1和2中的相关问题.
3 工程作业船舶和海上平台碰撞风险评估模型
3.1 故障树
故障树分析法（Fault Tree Analysis,FTA）将某个不利事件的发生看作是由一系列简单事件发生共同作用造成的.将事故看作一个较为复杂的顶层复合事件,利用“和”“或”来描述简单事件之间的逻辑关系,再进一步根据预测简单事件发生的概率计算顶层事件发生的概率.“和”门和“或”门的基本原理见图2和图3,其中：ET（TOP EVENT）为顶层复合事件；E1（EVENT 1）和E2（EVENT 2）为基本事件,其发生概率可以根据历史数据或者相关领域专家的主观判断获得.
ET是否发生由事件E1和E2共同决定.对于“和”门来说,只有E1和E2同时发生,ET才会发生.因此,ET发生的概率为
等于（1）
式中：表示顶层事件ET发生的概率；表示基本事件Ei发生的概率.
对于“或”门来说,两个底层事件只要有一个发生,ET就一定发生；因此,其发生概率为
等于1- （2）
当顶层事件较为复杂时,可以将其分解为多个层级,且一个“和”和“或”门中可以存在多个子事件.假设故障树中有n个底事件 ,C为某些底事件的集合,当其中全部底事件都发生时,顶事件必然发生,则C为故障树的1个割集.若C是1个割集,且任意去掉其中1个底事件后就不再是割集,则C为最小割集.只要计算出所有最小割集中事件的发生概率,就可以求取顶层事件的发生概率.
3.2 工程作业船舶和海上平台碰撞故障树模型
利用故障树的基本模型,对工程作业船舶和海上平台碰撞风险进行建模研究.在建模前,应先对碰撞风险进行危险源识别,即找出导致碰撞的各个环节中的主要因素.工程作业船舶和海上平台的碰撞事故可能发生在船舶驶 台过程中,也可能发生于船舶在平台附近作业的过程中,这两种碰撞类型的发生机理存在较大差异,其影响因素也有所区别.按照以上思路,构建工程作业船舶和海上平台碰撞发生概率的故障树模型（见图4）,各个节点表示的意义和类型见表1,其中所有节点都存在是（Y）和否（N）两种状态.
故障树论文参考资料：
结论：基于故障树工程作业船和海上平台碰撞风险评价模型为关于本文可作为故障树方面的大学硕士与本科毕业论文故障树分析法 简单实例论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
