大型船舶会船区碰撞风险的灰色评判模型.pdf

NAVIGATIONOFCHINASep.20232023年9 月Vol.46No.3第46 卷第3期中国海航文章编号：10 0 0-46 53（2 0 2 3)0 3-0 0 0 1-0 8大型船舶会船区碰撞风险的灰色评判模型徐东星12,尹建川-2，孙 1.2（1.广东海洋大学船舶与海运学院，广东湛江52 40 8 8；2.广东省船舶智能与安全工程技术研究中心，广东湛江52 40 8 8）摘要：为提高大型船舶会船区的航行安全，减少大型船舶在会船区内的碰撞风险，提出一种基于水上交通冲突和枢纽复杂度的灰色变权聚类模型，对大型船舶会船区的碰撞风险进行评价，并对容量不足的会船区进行扩展提供合理化措施。结合会船区交通流和水上交通冲突状况，选取交通冲突率和交通冲突点作为会船区碰撞风险的评价指标，并考虑评价指标的意义、量纲和数值上差距较大及会船区附近的锚地环境等因素，综合利用交通枢纽复杂度与初值化算子灰色变权聚类算法，对会船区的碰撞风险进行评价。以湛江港南三岛西航道4号会船区（分为东段、中段和西段3段）为例进行验证，评价结果与实际调查情况基本相符，较好地解决了海上通航环境中数据信息不足和定性分析对碰撞风险评价的影响，为会船区的碰撞风险评价提供新的研究方法，并在此基础上结合湛江港大型船舶会船区的客观情况提出对会船区进行扩展的建议，从而满足湛江港对于大型船舶会遇的实际需求，为航道设计和科学制定水上交通管理措施提供参考依据关键词：会船区；水上交通冲突；交通枢纽复杂度；初值化算子；灰色变权聚类；碰撞风险中图分类号：U698.6文献标志码：AD01:10.3969/j.issn.1000-4653.2023.03.001Grey model for evaluaticollisionrisksinameetarea for large shipsXU Dongxingl2,YIN Jianchuan2,SUN Tingl-2(1.Naval Architecture and Shipping College,Guangdong Ocean University,Zhanjiang 524088,China;2.Guangdong Provincial Engineering Research Center for Ship Intelligence and Safety,Zhanjiang 524088,China)Abstract:A grey variable weight clustering model is introduced to evaluate the collision risks for large ships in a meetingarea.The traffic flow and the ships encountering situations in the meeting area are studied and the traffic conflict rate anddistribution of traffic conflict points are defined as the collision risk evaluation indexes for the meeting area.The greyvariable weight clustering model with adjusted initialization operator is used because the indexes are significantly different inmeaning,dimension,and range of value,besides,there are environment factors influencing the navigation safety in thearea such as the anchorage around.No.4 ship meeting area of west channel of Nansan Island in Zhanjiang Port is processedforverification.Key words:ship meeting area;vessel traffic conflict;complexity of transportation hub;initialization operator;greyvariable weight clustering;collision risk海上交通运输是一动态的，复杂的人、机、环境和管理有机结合的系统。由于海上环境复杂多变，易导致人、机、环境和管理因素相互不协调，造成海上交通事故时有发生。随着经济全球化、国际贸收稿日期：2 0 2 2-0 4-0 6基金项目：国家自然科学基金面上项目（52 2 7 136 1；52 2 310 14；518 7 9 0 2 4）；广东省自然科学基金（2 0 2 3A1515010684）；广东省高校重点领域专项（新一代信息技术）（2 0 2 1ZDZX1008）作者简介：徐东星（19 8 8 一），博士生，研究方向为交通信息工程及控制。E-mail：x d q d mu 16 3.c o m通信作者：尹建川（19 7 4一），博士，教授，研究方向为智能计算与数据挖掘。E-mail：y i n j i a n c h u a n g d o u.e d u.c n引用格式：徐东星，尹建川，孙斑.大型船舶会船区碰撞风险的灰色评判模型J.中国航海，2 0 2 3,46（3）：1-8.XU D X,YIN J C,SUN T.Grey model for evaluating collision risks in a meeting area for large ships JJ.Navigation of China,2023,46(3):1-8.(in Chinese)中国第46 卷第3期海航易量大幅增长，大型船舶交通量的大幅提升对水上交通运输安全提出新的要求。对于港口的某些敏感区域，根本无法承受大型船舶在该区域内造成的海事事故。船舶碰撞事故在海上交通事故中发生最频繁，且极易造成严重损失2。对于港口航道交汇区与分道通航区等船舶通航密度较大的水域，其具有交通流通航秩序复杂及航行在该水域中的船员心理压力增大等特点，造成水上安全形势愈发紧张，将导致船舶发生碰撞事故的概率大大增加3。另外，随着交通量的增加，交通管理部门针对船舶会遇专门设置的会船区也面临容量不够，需要扩展的问题。因此，研究复杂会遇区域的船舶碰撞风险对减少船舶碰撞事故的发生具有一定的现实意义。交汇水域具有船舶交通密度大、复杂的水文气象条件与交叉局面等特点，是目前影响船舶安全行为最为复杂的水域之一。因此，学者们对交汇区域交通流的运行状况、船舶冲突规律等方面进行了研究。何良德等4通过引入空档率的概念，对可接受间隙理论模型进行改进并将其应用于内河航道交叉口通过能力的计算，实例表明通过能力与冲突交通量（呈负指数规律）和速度（呈缓-快-缓趋势）有关，并且穿越船舶取平均速度时评估通过能力是合理的。金辉5以空间自相关理论为基础，提出一种能同时从时间和空间维度对交汇水域内船舶冲突特征进行分析和表征的时空统计模型。刘琪6 利用船舶自动识别系统（AutomaticIdentificationSystem，AIS）提取船舶会遇信息，分析会遇的时空演化形式，提出交汇水域会遇意图在线辨识方法并应用于助航预警系统。船舶碰撞风险的评价对于水域航行安全有着重要意义。SILVEIRA等7 提出一种基于专家判断的多准则排名方法来评估船舶碰撞风险，在碰撞风险评估背景下模拟专家的偏好。ZHANG等8 提出一种基于卷积神经网络和图像识别的方法来说明和分类会遇场景中的船舶碰撞风险。LI等9 结合动态贝叶斯网络结构提出北极海域液化天然气（Lique-fiedNaturalGas,LNG）船舶航行的风险性能推理策略，一项案例研究证实北极夏季水域的主要风险是由航道中难以探测的障碍物构成的，如冰山和礁石。ZHENG等10 考虑模拟碰撞概率的本船和目标船的船舶领域之间的界限，提出基于支持向量机技术的船舶碰撞风险定量评估算法，可通过使用船舶状态获得连续和定量的碰撞风险，从而克服传统风险评估方法的一些缺点。HUANG等提出基于AIS的进港航道船舶航行安全评估方法，即交叉线法和蒙特卡罗法，通过对高雄港人境船舶行为的分析，定量评估高雄港入口和内航道的搁浅风险，对促进拥挤水道和港口的航行安全具有一定的意义。PAK等12 通过一个真实的案例研究，确定影响港口航行安全的因素，用模糊层次分析法（FuzzyAnalyticHierarchProcess，FA H P）用于评估这些因素的重要性，并从船长的角度对韩国港口的安全等级进行排序。董海亮等13利用层次分析法（AnalyticHierarchyProcess，A H P)建立通航风险评估指标体系并收集风险评估历史数据，采用极限学习机构建船舶通航风险评估模型，提高船舶通航风险评估的准确性。黄跃华14采用灰色定权聚类算法对天津港通航安全进行综合评价，是对传统评价模型的发展，对丰富港口通航安全评价方法具有一定的意义。以上通过定量与定性相结合，从宏观角度对海上船舶碰撞风险进行较为全面的分析。对某航行区域的水上交通安全评价除了考虑当地的水域通航环境，常依托水上交通事故作为重要的参考指标，以事故数、事故类型和事故等级等具体指标判断区域安全性。目前，水上交通冲突技术（Vessel TrafficConflictTechnique，VT CT)作为海上交通安全评价和事故预测的有力工具，国内外学者对VTCT开展了多方面的探讨，如冲突类型的判别、水上交通安全评价和VTCT的标准化等问题进行研究。李松等15运用VTCT对船舶定线制航道交叉口交通流冲突的情况进行研究，对局部水域的安全状况进行评价，寻找改善措施，减少警戒区交通冲突的发生，降低事故率。李惠敏16 以成山头这一特定水域，通过对该水域内交通流和交通冲突数据进行分析处理，引进VTCT，以冲突率为指标，运用灰色聚类评价模型判定该水域内各区域的危险度。张金水等17 利用在时间维度上扩展的空间自相关模型探讨了不同时间尺度下船舶的冲突变化，该模型能对隐藏在船舶冲突数据中的特征更进一步地进行分析与挖掘。KUMAR等18 提出利用VTCT测量港口锚地水域潜在的碰撞风险和检验导致碰撞的因素，建立港口锚地水域潜在碰撞模型，得出基于碰撞模型的港口锚地水域碰撞的可能性与港口引航员感知到的碰撞可能性趋于一致的结论。谭志荣等19 对船舶交通管理系统（Ve s s e l T r a f f i c Se r v i c e，VT S）存储的船舶全程航行动态大数据进行挖掘，并在交通冲突和黑点理论的基础上，采用NearMiss分布来定量描述水域风险的方法，可定量挖掘水域交通冲突风险的时空特征。江福才等2 0 基于冲突阈值的概念构建交汇水域冲突局面等级评价标准。范耀天等2 1为降低专家主徐东星，等区碰撞风险的灰色评判模型观性对水上交通流冲突严重度评价的影响，根据聚类分析与BP（Ba c k Pr o p a g a t i o n）神经网络建立评价模型对水上交通流冲突严重度进行评价。上述研究从微观的角度利用VTCT对港口水域的船舶碰撞风险进行评价。由于在对船舶碰撞风险进行评价时，评标指标存在关系模糊、来源不清且主观性较强等问题，易导致评价结果可能出现偏离实际的情况。另外，常用的船舶碰撞风险的评价方法中同样存在一些缺陷，如：综合模糊评判方法其本身存在计算复杂、指标权重的确定存在主观性强等缺陷；AHP所需定量数据较少，但定性成分多，不具备解决小样本数据条件下不确定性问题的潜在机制,往往难以取得满意的结果等；灰色定权聚类算法需根据定性分析确定各指标的聚类权，定权重不能准确评估会船区的状态等问题；而灰色系统理论主要解决“部分信息已知、部分信息未知”小样本、贫信息的不确定问题2 2。海上交通系统具有复杂性，影响系统安全的因素很多，有确定性因素（如助航设施）和不确定因素（如交通量、气候情况和船舶驾驶员技术水平等），可认为海上交通系统具有灰色特性。因此，本文将结合水上交通冲突和枢纽复杂度的灰色变权聚类模型对VTS区域中的会船区船舶碰撞风险进行评价，同时考虑评价指标意义、量纲的差异和数值相差较大等因素，引人初值化算子消除某些指标作用的微弱性，并对容量不足的会船区的设置制定合理化措施，进一步降低大型船舶在会船区的碰撞风险，提高会船区航行的安全性。1会船区的水上交通冲突我国沿海为保障交通密集水域的安全，对重点区域运用船舶定线制的管理，对港口的交通流进行疏导，减少交通会遇次数，限定会船区域，要求船舶在一定的水域内进行会遇避让，这些水域通常称为会船区。船舶航行在会船区，受到人、船、环境等因素的影响，会船区的交通运行状态不断发生改变，这些改变在一定的时间和空间的作用下，产生交通冲突并可能继续产生转换，严重的有可能转变为海事事故。本文将会船区作为冲突集中产生的一个交通安全系统，综合考虑其受到的影响因素，见图1。这些影响因素造成了船舶在会船区的交通冲突，随着交通冲突的数量和严重程度升级，就有可能增加碰撞风险。图1中：当船舶无干扰通过，则表示正常通过；当船舶需采取行动才能安全通过，则表示交通冲突；当船舶无法安全通过，表示产生海事事故环境因素会船航路交会船-航道（风、浪、区船叉点及区出海事助航其他宽度、流、潮汐舶交转向入口监管设施因素水深等和能见度）通量点数量数量锚区进出船会船区通航船舶渔船船舶驾驶行为无干扰通过避险成功通过避险失败未通过正常通过交通冲突交通事故图1会船区交通冲突产生过程Fig.1Process of traffic conflict in the ship meeting area2会船区的碰撞风险评价模型2.1会船区的交通冲突率指标在水路运输中常用最近会遇距离（DistanceofClose Point of Approaching，d c p A）、最近会遇时间（T i me t o Cl o s e Po i n t o f A p p r o a c h i n g，t c p a）来分析两船之间的危险。开阔水域和港内水域对于dcpA和tcpA的安全界限是各有不同的。本文借鉴相关学者和航海经验认为当-1 mintcpA10 min且dcpA0.5nmile时，船舶在狭窄水域、警戒区等交通密集区域，存在紧迫局面，产生会船区交通冲突2 3。通过船舶AIS数据的收集，根据此交通冲突标准，在指定区域内收集单位时间内的交通冲突数和交通量的数据,形成某会船区域的交通冲突率。本文将考察的会船区域中分几个不同的范围进行观测其交通冲突率，并在一定时间内按照不同时间段统计冲突率。2.2会船区的交通枢纽复杂性指标交通冲突点是指来自冲突区域内各个方向的交通流以一定角度相互交叉、汇合和分开的地点。这是交通冲突区域内各个交通流路线的交点，是交通冲突产生的根源2 4。交通冲突点数目可表明所在区域交通冲突的密集程度，同时也可根据交通冲突点数目来预判一些预设区域的冲突程度，以避免采用交通冲突率必须使用实际数据分析的问题，交通冲突点数目将可在一定程度上对预设区域所采取的交通管制措施进行评判，给规划者一定的参考意见。对于交通影响程度最大的交通冲突点是交叉点，其次是合流点，再次是分流点。在道路交通领域，通常采用交通枢纽复杂性指标A来评价交叉口的复杂程度2 5,有A=ng+3nm+5nc(1)中4第46 卷第3期国海航式（1)中：nB为分流点；nm为合流点；nc为交叉点。当A10时，枢纽很简单；当10 A25时，枢纽简单；当2 555时，则枢纽是复杂的2 6。由此可见，枢纽越复杂，相互之间交通流的干扰越大，所造成的安全风险也越大。对于水路交通冲突点的分析，还应需根据在航道附近锚地、泊位的所在位置关系，考虑船舶进出锚地而产生交通流的影响因素。2.3灰色变权聚类评价算法VTCT通常采用会船区的交通量和交通冲突数作为评价的数据源，对其会船区的碰撞风险状况进行评价。但会船区的交通冲突仅记录特定时段的指标数据。在所记录的指标数据中，并未记录会船区自交通冲突和交通量出现以来的全部信息，并且所选指标并不是会船区碰撞风险的唯一评价指标，还存在一些不确定因素（气候情况、船舶驾驶员心理状态等），因此，可认为会船区的交通系统处于灰色状态。灰色系统理论适用“部分信息已知，部分信息未知”的“贫信息”不确定性系统，通过对部分已知信息的开发，实现对现实世界的确切描述。2】在对会船区的碰撞风险评价时，不可能获得会船区的全部指标的统计信息，可针对会船区信息不完全的特点，利用灰色理论建立评价方法，可有效提高评价结果的可信度。灰色变权聚类评价模型描述如下。1）设有n个聚类对象，m个聚类指标，s个不同灰类，根据第i(i=1,n）个对象关于i(j=1，m）指标的样本值xi，将第i个对象归人第k（k=1，,s）个灰类之中,称为灰色聚类。2）将n个对象关于指标i的取值相应地分为s个灰类，称为i指标子类。i指标子类的白化权函数记为fi（）。常用的白化权函数描述见图2。0 x()(2)*(3)i(4)（a）典型白化权函数：f【（1），（2），（3），x（4）01X,(3)X(4)（b）下限测度白化权函数：j一，xi（3），x i（4)】X;(1)X;(2)X;(4)（c）适中测度白化权函数：fx（1），（2），一，（4)】0X;(1)X;(2)（d）上限测度白化权函数:fix i（1），x i（2)，-，-注：“”表示白化权函数无相应的转折点图2 常用的白化权函数Fig.2Common whitenization weight function3）设入为i指标k子类临界值，则称m乐=入示入为i指标关于h子类的权。4）设x,为对象i关于指标j的标本,fi（）为j指标k子类的白化权函数，ni为i指标关于k子类m的权,则称Q证=Zf（x）mk为对象i属于h灰i=1类的灰色变权聚类系数。0121s210222sM=(2).0nlnLs式（2）为聚类系数矩阵。5）设oi=maxloil，则称对象i属于灰Iks类*。在灰色变权聚类算法中，当聚类指标在数值上相差较大、量纲不同时，可能导致某些指标参与聚类的作用十分微弱。因此，本文引人初值化算子对样本值进行处理，消除上述影响。6)X,=(x(1),x,(2),x;（n)为因素X,的行为序列,D为序列算子，且X,D，=（1）dt，x(2)d，,x;（n)d,/,则称D,为初值化算子,X，为原像,X,D，为X，在初值化算子D，下的像，简称初值像。根据以上定义可知，灰色变权聚类步骤是建立模型评价矩阵、划分灰类、白化权函数的确定和利用聚类系数矩阵进行聚类评价。2.4会船区碰撞风险评价流程针对会船区的交通冲突情况，采用VTCT和交通枢纽复杂度的灰色变权聚类模型综合评判会船区徐东星，等：大型船舶会船区碰撞风险的灰色评判模型碰撞风险，并结合实际通航环境对会船区扩展进行合理性分析。从降低冲突率，减少冲突点等方向对船舶会船区更改方案提出建议。1）通过AIS采集会船区的船舶航行数据，利用交通冲突判定标准，判断会船区产生的交通冲突。2）依据交通冲突区域内各个交通流路线交点的同时考虑航道附近锚地、泊位的所在位置关系和船舶进出锚地而产生交通流的影响因素对交通冲突点进行判断。3）因VTCT中的交通冲突率、交通冲突点和枢纽复杂度指标，可判断冲突的严重性，最后利用交通冲突率、冲突点数和枢纽复杂度指标建立灰色变权聚类模型（包括建立评价矩阵、划分灰类、确定白化权函数和聚类系数矩阵）对会船区碰撞风险及扩展会船区的可行性进行评价，见图3。依据交通冲突标准(1minicPA10min.且dcpA统计交通灰色0.5nmile),对会船区冲突率交通冲突的产生进行判断聚类对会（建立船区评价碰撞AIS采集矩阵、风险会船区冲突VTCT划分及扩船舶航行严重性灰类、数据确定船区白化的可依据交通冲突区域内各个权函行性数及进行交通流路线的交点，同时考虑聚关评价航道附近锚地、泊位的所在统计会船区枢纽系数位置关系及船舶进出锚地交通冲突点复杂度矩阵）而产生交通流的影响因素对交通冲突点进行判断图3船舶会船区碰撞风险评价流程Fig.3 Process of collision risk assessment in shipmeeting area3实例验证及分析大型船舶在湛江港水域航行根据广东海事局辖区船舶安全航行规定载重量15万t以上的船舶与他船只能在4号会船区会遇，见图4。3号会船区中间段通东段西段4号会船区图4湛江港南三岛西航道4号会船区示意Fig.4Schematic diagram of No.4 ship meeting area of westchannel,Nansan Island,Zhanjiang Port目前，当大型船舶在湛江港南三岛西航道4号会船区会遇导致交通量过大时，会船区的船舶航行风险会增大，船舶需改向改速甚至停车，调整船舶位置，确保安全地在4号会船区会遇。因此，引航员们提出是否可延伸会船区或增加备选会船区。针对此需求通过AIS数据对4号会船区进行实际数据分析，采用交通冲突率、交通冲突点和枢纽复杂度指标建立灰色变权聚类模型对4号会船区的碰撞危险进行综合评价。本文分别将4号会船区按照湛江港31号浮至32 号浮、32 号浮至33号浮向西0.5nmile以及南三岛西航道西侧剩余区域进行区分,将南三西航道分为东段、中间段和西段三段进行碰撞风险分析如图4所示。本文对该航道随机抽取湛江港某日2 4h的船舶航行数据，以4h作为时间间隔分析该区域的交通量和交通冲突数据，见表1。综合上述数据，本文据此做出交通冲突率统计见表2。表1湛江港南三岛西航道交通量和冲突数据Tab.1 Number of traffic conflicts and traffic volumeof west channel,Nansan Island,Zhanjiang Port单位：个东段中间段西段时间段交通量冲突数交通量冲突数交通量冲突数049360504818179350812521421111216165110821620131100802024222239215合计83307314588表2 莫某日南三岛西航道的交通冲突率统计Tab.2Statistics of the traffic conflict rate of westchannel,Nansan Island on a certain day时间段航段0448812121616202024东段0.3330.9440.4000.31250.0760.090中间段00.333 0.142000.391西段000.0910.25000.238为进一步说明该航道的冲突区域的安全性能，采用交通枢纽复杂性指标来评价其复杂程度。在考虑交通流产生的交通冲突外，同时分析船舶进出锚地对航道交通流的影响，对4号会船区的三段区域进行冲突点分析，分别得出三段区域冲突示意图。船舶在东段航行时，由于主航道外有北上的小船航道，渔船常常进出此航道，极易与主航道航行船舶造成交通冲突，而17 号、18 号锚地包含在航道内，进出锚地完全可在航道内完成，本文不考虑其进出航道的交通冲突，东段冲突点示意见图5。6中海国第46 卷第3期航?5个交叉冲突点5个合流冲突点5个分流冲突点共计15个冲突点19号锚地18号锚地17号锚地图5东段冲突点示意Fig.5Schematic diagram of conflict points in the east section船舶在中间段航行时，主要考虑航道南侧的东海岛宝钢码头的船舶进出。根据目前的建设情况，宝钢作业区有两条支航道与主航道交叉，同时，主航道北侧还有2 号引航检疫锚地需从航道内进出，由此可得出中间段冲突点示意见图6。6个交叉冲突点7个合流冲突点7个分流冲突点2号引航检疫锚地共计2 0 个冲突点图6 中间段冲突点示意Fig.6Schematic diagram of conflict points in themiddle section鉴于目前的会船区域，4号会船区西侧界限至34号浮附近，边界线距离36 号浮转向点有近1nmile的距离，结合转向点附近0.5nmile不能会遇的要求，本文提出在会船区域向西边沿着航道走向延伸0.5nmile。结合该区域为期1周的AIS轨迹热力图见图7。考虑到当前船舶转向轨迹绝大部分都围绕37 号浮进行运动。轨迹集中在弯道的北侧，转向点距38 号浮还有0.2 nmile的距离，因此，将会船区往西边延伸0.5nmile有一定的可行性。在考虑到西段转向过程中，船舶轨迹显示均在航道北侧附近，船舶没有各自靠右航行，进出港船舶的交通流会在此处产生交叉冲突可能性。因此,西段冲突点示意见图8。综上所述，结合式（1）、图5、图6 和图8 得到南三岛西航道船舶会船区枢纽复杂度指标评价结果见图7湛江港南三岛西航道AIS轨迹1周热力图Fig.7Thermodynamic chart of AIS track for one week in westchannel,Nansan Island,Zhanjiang Port会船区向西延伸0.5nmileO1个交叉冲突点的交通冲突情况0个合流冲突点A0个分流冲突点共计1个冲突点图：西西段冲突点示意Fig.8Schematic diagram of conflict points in the west section表3。另外，在对大型船舶会船区域的碰撞风险评价中，考虑船舶会船区的枢纽复杂度，可使算法的评价结果更符合实际。表3南三岛西航道枢纽复杂度评价结果Tab.3Evaluation results of hub complexity in westchannel,Nansan Island东段中间段西段交叉冲突点数/个561合流冲突点数/个570分流冲突点数/个570枢纽复杂度A45585枢纽复杂性中等复杂复杂很简单根据本文第2 节的研究思路，设计出用于湛江港大型船舶会船区（南三岛西航道）的碰撞风险评价计算模型。针对东段、中间段和西段3个研究对象，将某日航道会遇区内的交通冲突率、冲突数和枢纽复杂度作为评价指标，由于评价指标的意义、量纲和数值存在较大的不同，引人初值化算子对其进行初值化，并将对该航道的碰撞风险状况分为高风险（k=1）、中风险（k=2）和低风险（k=3）等3个灰类。以上述采集的数据为基础，设计对应指标的白化权函数见表4。表4对应指标的白化权函数Tab.4Whitenization weight function of corresponding index冲突数枢纽复杂度交通冲突率高风险1.25,3.75,-1,1.75,2.5-,1,1.25中风险1.6,11.6,-1,9,-,10-,-,1,7低风险1.021,2.635,-1,1.394,2.043-,-,1,1.313注。“”表示白化权函数无相应的转折占注：“”表示白化权函数无相应的转折点徐东星，等船舶会船区碰撞风险的灰色评判模型经计算，得聚类系数矩阵为0.576 9,0.565 8,0.524 0M=0.115 4,0.051 3,0.236 7(3)L0.153 8,0.046 3,0.198 8-由评价结果可知，东段为高风险区，南三岛西航道的西段、中间段为低风险区。东段由于主航道外有北上的小船航道，渔船出没频繁，且渔船的航迹多变化无规律可循，随机性强，易与主航道航行船舶造成交通冲突,构成碰撞风险；而在西段和中间段航行时，主要考虑航道南侧的东海岛宝钢码头的船舶进出，航行态势清晰，过往船舶沟通顺畅，产生碰撞风险相对较低。通过与实际调查分析相比较，二者结果基本一致，说明基于交通冲突与枢纽复杂度的灰色变权聚类模型可靠，可为航道设计和管理部门提供参考依据。4结束语本文提出一种基于水上交通冲突和枢纽复杂度的灰色变权聚类的大型船舶会船区碰撞风险评价方法，并以湛江港南三岛西航道4号会船区为例（分为东段、中段和西段3段）进行碰撞风险分析，结论如下：1）通过整合交通冲突率、交通冲突点和枢纽复杂度指标，采用灰色变权聚类模型对会船区的碰撞危险进行综合评价，结果显示，南三岛西航道船舶会船区西段和中间段碰撞危险较低。与实际调查分析相比较,二者结果基本一致,说明基于交通冲突与枢纽复杂度的灰色变权聚类模型具有一定的可靠性。2）结合湛江港大型船舶会船区容量不足的客观情况，提出对船舶会船区进行修改的建议。通过拓宽34号浮附近航道，向西延伸0.5nmile,避开航道浅点作为湛江港大型船舶会遇区的备选会遇区是可行的。同时，结合CTVT建议交管部门可对2 号引航检疫锚地进出船舶进行管控，减少会船区冲突的产生，可降低冲突率和会遇区的碰撞风险。在未来的研究工作中,将在AIS数据样本的筛选和船舶冲突数据处理基础上，动态调整交通冲突产生的判定依据，对会船区的交通冲突率指标进行优化，以增加评判模型的科学性和合理性,进一步为港口航道优化设计和科学制定水上交通管理措施提供理论依据。参考文献1王当利，吕雪，王雪佳，等.基于IOWA算子的水上交通事故组合预测模型J上海海事大学学报，2018,39(3):34-40.WANG D L,LV X,WANG X J,et al.Combinedprediction model of waterway traffic accidents based onIOWA operatorJ.Journal of Shanghai MaritimeUniversity,2018,39(3):34-40.(in 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