基于模糊層次法的港口起重機抗風防滑多技術應用分析

陳 斌

（廣東省特種設備檢測研究院湛江檢測院，湛江 524001）

伴隨著海洋貿易的不斷加大，港口及海運作為世界交通物流的主要方式，其過程的建設發展對經濟發展至關重要。大型港口起重運輸機械作為船舶貨物中轉的重要中轉設備，其工作的有效性直接影響物流運輸的穩定有效[1]。應用多元化的抗風防滑多技術，對保障港口安全至關重要[2]。因此，以模糊層次法為研究方法，開展對當下大型港口起重機防風性能的有效評估探究。

1 模糊層次分析法原理分析

1.1 模糊綜合評判要素分析

模糊綜合評判的核心要素主要包括5個方面，分別為綜合評判集（U）、因素權重集（W）、模糊綜合評價集（V）、要素關系矩陣（R）以及指標集（B）。對于該方法中的各類模糊評價因素間的關聯性，如圖1所示。

圖1 模糊綜合評要素管理框架圖

首先，綜合評判集，用U表示。該評判集包含多個模糊評估要素，表示為U={u1,u2,…,un}。在U中，每個要素的影響個數也存在差異。

其次，因素權重集，用W表示。權重的不一致性會使其最終的結果影響表現不同。依照指標U，對其各個層次的權重集W可表示為W={w1,w2,…,wn}。U和W屬于上下級關系。對于相互間的影響，可結合歸一性的正負來表現[3]。

再次，通過模糊綜合評價集評判相關影響事物，用V表示，表達式為V={v1,v2,…,vn}。該要素的目的是增強整個模糊考量中其他相關可能影響結果的有效因子，通過控制該因素使得評價結果更加科學化[4]。各類要素間的關系矩陣，用R表示，意義在于確定各評價指標的結果同其相對應的子系統因素間的評估關系，確認相關要素隸屬度關系。該要素可將各要素結合其相互間的隸屬關系加以有效排列，使其組合成為一個矩陣。最后，對指標集進行參數化定義，用B表示，具體表達式為B=WR，也可以表示為：

式中，bj為模糊綜合評價的指標，表示該因子在相應的各因素評價中的結果為其評價結果中第j個因素的相關隸屬關系。相關核心因素結合運算關系，可得到整個評估對象的抗風防護的安全決評價結果，即：

1.2 綜合因素的評價集分析

對于多級模糊綜合評價要素，需要結合整機的系統化評價結果得到整機防風性能結論v。v的數值在0～1內。若v越接近于0，則表示危險程度越高；若v越接近于1，則表示系統越安全。關于結果的表現方式如下。

若v∈（0，0.6），則表示起重機在抗風防滑能力上存在極大的危險，必須對裝置進行全局性的裝置設置更換，并且需重新設計規劃相關的防風防滑措施；

若v∈（0.6，0.7）時，則表示起重機在抗風防滑能力上存在危險，必須對裝置進行全局性的裝置設置更換，并需要加強抗風防滑措施管理建設；

當v∈（0.7，0.8）時，則表示起重機在抗風防滑能力上存在非安全狀態，應該制定裝置修復或加固措施建設，并強化對相關抗風防滑措施的實時排查；

當v∈（0.8，0.9）時，表示起重機在抗風防滑能力相對較好，防風管理到位，只要按期進行定期檢查，即可滿足使用要求；

當v∈（0.9，1）時，表示起重機抗風防滑能力非常優秀，可正常使用。

2 模糊評判方法在港口起重機抗風防滑安全評估的應用分析

基于各類專業的差異性，對其相關的評價指標均可在特性上歸納為人、機、環境、法4個類型。在安全評估過程中，對于抗風防滑的評價核心均與人相關，可將人與環境、設備、方法等多層因素加以連接，形成一套具有綜合性的港口抗風防滑安全評估體系。因此，以具體的某港口的門座式起重機為研究對象，開展影響其安全要素的綜合化要素分析，得到其評估指標關系如圖2所示。

圖2 港口門座式起重機的安全評價要素評價體系

2.1 起重機結構抗風防滑綜合體系評價

起重機的抗風防滑指標是重要的因素，對相關結構的選取也較大程度地影響整個系統的穩定性。門座式起重機的抗風防滑滿屬性的核心要求是在環境極限的暴風或陣風載荷作用下也會出現被破壞的失效現象，結合起重機的結構，對其進行抗風防滑的性能安全評估。核心的部件主要包括門架、轉柱轉臺、人字架、拉桿臂架4個部位。對4類抗風防滑部件的評價主要是對其防風靜強度指標進行評判。起重機的金屬結構抗風防滑系統架構如圖3所示。

圖3 起重機結構抗風防滑結構體系

起重機的金屬結構抗風防滑強度指標是在風災機理分析的基礎上建立的，在結構建設上通常會因為靜強度不足而使起重機出現失穩現象，或者會導致整機的局部失效或破壞。以材料的許用應力作為金屬結構承受載荷的極限應力，同時在防風強度上還需要考慮抗風防滑的影響。

起重機結構抗風防滑的無量綱化計算的評價指標為：

式中，σ實表示實際的測量數值，[σ]表示許用的應力數值，my為卡抗風防滑的評價數值。當my≤0.15時，起重機的抗風防滑評價指標與極限值相近，表示整個系統的抗風防滑結構能力非常弱；當0.6＜my≤0.1時，起重機的抗風防滑評價指標與極限值相差非常遠，表示整個系統的抗風防滑結構能力非常好。

2.2 起重機的抗風防滑安全裝置系統的評價分析

該部分主要針對港九的門座式起重機核心抗風防滑裝置進行評價[5]，評定防風抗滑的主要核心部件主要包括夾軌器、頂軌器、制動器、防風鐵楔、防風拉索以及錨定裝置。起重機的抗風防滑安全裝置系統，如圖4所示。

圖4 起重機的抗風防滑安全裝置系統指標圖

起重機的抗風防滑安全裝置系統是多技術應用的關鍵安全裝置所在。起重機的抗風防滑安全裝置系統屬于逆指標，可結合F實＜F理進行安全評價的無量綱化計算[6-7]。其中，F實為實際測試中的最大推力數值，F理為理論的最大推力數值，有[8]：

3 結語

隨著多元化評價手段在工程領域的應用，本文運用模糊層次分析法對港口常見的門座式起重機加以抗風防滑綜合性能進行評價。通過模糊層次分析方法中的關鍵影響因素對整個系統中的隸屬度關系以及相關函數進行性能綜合化分析，得到了整個起重機在不同風災事故影響下的各個因素變化情況，可指導港口企業對起重機防風進行安全管理。