近年来，随着水上交通的发展，船桥碰撞问题日益突出。船桥碰撞会造成船舶结构损伤，人员伤亡，桥梁损坏或倒塌等灾难性后果。据国内外统计资料表明，在国外平均每年均有一座大型桥梁因船舶撞击而倒毁或遭受严重破坏。在我国，船桥碰撞事故也是频繁发生，特别是2007年广东省原九江大桥挖沙船撞击桥墩事件，造成了严重后果，引起了社会的广泛关注。如何尽可能减少船舶碰撞带来的损害成为船舶结构安全与可靠性领域中的重要课题，而研究船桥碰撞概率模型，计算船桥碰撞概率则是桥梁结构安全评估的重要步骤。

船桥碰撞概率模型最早是由Macduff和Mujii于20世纪70年代提出的基于假定船舶的几何分布获得碰撞或搁浅统计资料来确定事故概率。虽然这个模型还有许多不合理之处，但这也为以后船桥碰撞研究打下了基础，之后国内外也形成了一系列的概率计算模型和方法。

1991年AASHTO编制的《公路桥梁船撞设计指南》，第一次以法律条文形式规定桥碰撞概率分析方法，即AASHTO模型。模型把船撞桥过程分解为一系列依次发生事件：船舶偏航—撞桥—桥梁倒塌。AASHTO模型计算碰撞概率的基本思路是：首先确定船舶的偏航概率PA，即由于各种原因导致船舶没有按照预定航线航行的概率，然后乘以几何概率PG，即在桥区航行异常的船舶撞击到桥梁的概率。其不足之处是AASHTO模型关于几何概率的定义意味着，船舶一旦驶入船桥撞击区就会发生碰撞，然而在实际情况下，船舶一旦驶入危险区域，会采取一些措施如调整航向来避免碰撞。

1998年，德国的昆兹（C.N.KUNZ）基于碰撞事故发生前船与桥墩的相互位置的考虑，提出了一个具有两个随机参数的船桥碰撞概率计算模型，即KUNZI模型。其中一个变量是船舶的偏航角φ，即船舶航行方向与预定航向的夹角。另一个变量为停船距离参数S。对指定的桥梁和某一型船舶，综合船舶机械性能、吨位、平均航速、外形尺寸、驾驶者平均素质、桥位处水流特性和桥梁外形尺寸等众多影响因素，认为避让桥梁障碍构件所需要的最小足够距离是一个正态随机变量。KUNZI模型考虑了人为因素在碰撞过程中的影响,这在一定程度上真实反映出事故的发生过程和机理。

国外计算船桥碰撞概率的代表性模型还包括欧洲规范模型、Larsen模型、瑞典佩德森模型等。欧洲规范模型和KUNZI模型的计算思路基本相似。欧洲规范考虑了船舶在桥区的横向分布、所处位置对事故的影响以及单位航程事故率的变化，理论推导方面较为严谨，但由于在计算初始位置下的碰撞条件概率时缺乏较为合理的定量表达方式,因此其还只是一个理论上的表述。Larsen 模型则是从现象学角度出发，找出可能导致船撞桥事故发生的偏航原因，据此建立船撞桥概率模型。佩德森用Gauss 分布来模拟按正常直线航道、以正常航速和正常航迹航行的船舶通过桥梁连线的空间分布，将严重船撞桥概率除以碰撞严重程度系数后建立了佩德森模型，该模型考虑了航速变化的影响，基本思想与Larsen 模型相同。

针对KUNZI模型中的不足之处，我国学者王君杰、耿波等人提出了改进的KUNZI模型，即三参数路径积分模型。该模型具有以下两个特点：（1）明确考虑水位变换频率对碰撞概率的影响。（2）在KUNZI的基础上，增加一项积分来考虑船舶横向分布对碰撞概率的影响，使模型的理论推导更加符合实际的情况。

除了三参数路径积分模型外，国内还有2000年我国黄平明等学者在前人的研究成果基础上，以船舶偏角分布、停船距离分布为研究重点，得出的船舶在直航路上由于偏航而碰撞桥墩的概率模型以及2002年我国学者戴彤宇提出的适合我国通航桥梁的船桥碰撞概率简化模型。

2. 研究的基本内容与方案

随着我国跨航道桥梁的大量修建，船桥碰撞问题是一个重要的安全问题，船桥碰撞概率研究是减少船桥碰撞事故的一个重要方面，一个好的船桥碰撞概率模型可以准确的预测船舶撞击桥梁的概率，从而针对性的提出解决方案，减少船桥碰撞事故发生的频率。本次论文拟以长江流域桥梁及航行船舶为研究对象，比较国内外已有的碰撞概率模型，重点分析AASHTO模型、KUNZI模型以及三参数路径积分模型，并利用实时船舶航行数据，进行船桥碰撞概率的估算。

（1） 搜集、阅读船桥碰撞概率的相关文献资料，了解关于船桥碰撞概率相关研究的国内外现状，分析AASHTO模型、KUNZI模型以及三参数路径积分模型的优缺点。