基于模糊層次法的港口起重機(jī)抗風(fēng)防滑多技術(shù)應(yīng)用分析

陳 斌

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院湛江檢測(cè)院，湛江 524001）

伴隨著海洋貿(mào)易的不斷加大，港口及海運(yùn)作為世界交通物流的主要方式，其過(guò)程的建設(shè)發(fā)展對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要。大型港口起重運(yùn)輸機(jī)械作為船舶貨物中轉(zhuǎn)的重要中轉(zhuǎn)設(shè)備，其工作的有效性直接影響物流運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定有效[1]。應(yīng)用多元化的抗風(fēng)防滑多技術(shù)，對(duì)保障港口安全至關(guān)重要[2]。因此，以模糊層次法為研究方法，開展對(duì)當(dāng)下大型港口起重機(jī)防風(fēng)性能的有效評(píng)估探究。

1 模糊層次分析法原理分析

1.1 模糊綜合評(píng)判要素分析

模糊綜合評(píng)判的核心要素主要包括5個(gè)方面，分別為綜合評(píng)判集（U）、因素權(quán)重集（W）、模糊綜合評(píng)價(jià)集（V）、要素關(guān)系矩陣（R）以及指標(biāo)集（B）。對(duì)于該方法中的各類模糊評(píng)價(jià)因素間的關(guān)聯(lián)性，如圖1所示。

圖1 模糊綜合評(píng)要素管理框架圖

首先，綜合評(píng)判集，用U表示。該評(píng)判集包含多個(gè)模糊評(píng)估要素，表示為U={u1,u2,…,un}。在U中，每個(gè)要素的影響個(gè)數(shù)也存在差異。

其次，因素權(quán)重集，用W表示。權(quán)重的不一致性會(huì)使其最終的結(jié)果影響表現(xiàn)不同。依照指標(biāo)U，對(duì)其各個(gè)層次的權(quán)重集W可表示為W={w1,w2,…,wn}。U和W屬于上下級(jí)關(guān)系。對(duì)于相互間的影響，可結(jié)合歸一性的正負(fù)來(lái)表現(xiàn)[3]。

再次，通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)集評(píng)判相關(guān)影響事物，用V表示，表達(dá)式為V={v1,v2,…,vn}。該要素的目的是增強(qiáng)整個(gè)模糊考量中其他相關(guān)可能影響結(jié)果的有效因子，通過(guò)控制該因素使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)化[4]。各類要素間的關(guān)系矩陣，用R表示，意義在于確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的結(jié)果同其相對(duì)應(yīng)的子系統(tǒng)因素間的評(píng)估關(guān)系，確認(rèn)相關(guān)要素隸屬度關(guān)系。該要素可將各要素結(jié)合其相互間的隸屬關(guān)系加以有效排列，使其組合成為一個(gè)矩陣。最后，對(duì)指標(biāo)集進(jìn)行參數(shù)化定義，用B表示，具體表達(dá)式為B=WR，也可以表示為：

式中，bj為模糊綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)，表示該因子在相應(yīng)的各因素評(píng)價(jià)中的結(jié)果為其評(píng)價(jià)結(jié)果中第j個(gè)因素的相關(guān)隸屬關(guān)系。相關(guān)核心因素結(jié)合運(yùn)算關(guān)系，可得到整個(gè)評(píng)估對(duì)象的抗風(fēng)防護(hù)的安全決評(píng)價(jià)結(jié)果，即：

1.2 綜合因素的評(píng)價(jià)集分析

對(duì)于多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)要素，需要結(jié)合整機(jī)的系統(tǒng)化評(píng)價(jià)結(jié)果得到整機(jī)防風(fēng)性能結(jié)論v。v的數(shù)值在0～1內(nèi)。若v越接近于0，則表示危險(xiǎn)程度越高；若v越接近于1，則表示系統(tǒng)越安全。關(guān)于結(jié)果的表現(xiàn)方式如下。

若v∈（0，0.6），則表示起重機(jī)在抗風(fēng)防滑能力上存在極大的危險(xiǎn)，必須對(duì)裝置進(jìn)行全局性的裝置設(shè)置更換，并且需重新設(shè)計(jì)規(guī)劃相關(guān)的防風(fēng)防滑措施；

若v∈（0.6，0.7）時(shí)，則表示起重機(jī)在抗風(fēng)防滑能力上存在危險(xiǎn)，必須對(duì)裝置進(jìn)行全局性的裝置設(shè)置更換，并需要加強(qiáng)抗風(fēng)防滑措施管理建設(shè)；

當(dāng)v∈（0.7，0.8）時(shí)，則表示起重機(jī)在抗風(fēng)防滑能力上存在非安全狀態(tài)，應(yīng)該制定裝置修復(fù)或加固措施建設(shè)，并強(qiáng)化對(duì)相關(guān)抗風(fēng)防滑措施的實(shí)時(shí)排查；

當(dāng)v∈（0.8，0.9）時(shí)，表示起重機(jī)在抗風(fēng)防滑能力相對(duì)較好，防風(fēng)管理到位，只要按期進(jìn)行定期檢查，即可滿足使用要求；

當(dāng)v∈（0.9，1）時(shí)，表示起重機(jī)抗風(fēng)防滑能力非常優(yōu)秀，可正常使用。

2 模糊評(píng)判方法在港口起重機(jī)抗風(fēng)防滑安全評(píng)估的應(yīng)用分析

基于各類專業(yè)的差異性，對(duì)其相關(guān)的評(píng)價(jià)指標(biāo)均可在特性上歸納為人、機(jī)、環(huán)境、法4個(gè)類型。在安全評(píng)估過(guò)程中，對(duì)于抗風(fēng)防滑的評(píng)價(jià)核心均與人相關(guān)，可將人與環(huán)境、設(shè)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(fēng)防滑安全評(píng)估體系。因此，以具體的某港口的門座式起重機(jī)為研究對(duì)象，開展影響其安全要素的綜合化要素分析，得到其評(píng)估指標(biāo)關(guān)系如圖2所示。

圖2 港口門座式起重機(jī)的安全評(píng)價(jià)要素評(píng)價(jià)體系

2.1 起重機(jī)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)防滑綜合體系評(píng)價(jià)

起重機(jī)的抗風(fēng)防滑指標(biāo)是重要的因素，對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)的選取也較大程度地影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。門座式起重機(jī)的抗風(fēng)防滑滿屬性的核心要求是在環(huán)境極限的暴風(fēng)或陣風(fēng)載荷作用下也會(huì)出現(xiàn)被破壞的失效現(xiàn)象，結(jié)合起重機(jī)的結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行抗風(fēng)防滑的性能安全評(píng)估。核心的部件主要包括門架、轉(zhuǎn)柱轉(zhuǎn)臺(tái)、人字架、拉桿臂架4個(gè)部位。對(duì)4類抗風(fēng)防滑部件的評(píng)價(jià)主要是對(duì)其防風(fēng)靜強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行評(píng)判。起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)抗風(fēng)防滑系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 起重機(jī)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)防滑結(jié)構(gòu)體系

起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)抗風(fēng)防滑強(qiáng)度指標(biāo)是在風(fēng)災(zāi)機(jī)理分析的基礎(chǔ)上建立的，在結(jié)構(gòu)建設(shè)上通常會(huì)因?yàn)殪o強(qiáng)度不足而使起重機(jī)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，或者會(huì)導(dǎo)致整機(jī)的局部失效或破壞。以材料的許用應(yīng)力作為金屬結(jié)構(gòu)承受載荷的極限應(yīng)力，同時(shí)在防風(fēng)強(qiáng)度上還需要考慮抗風(fēng)防滑的影響。

起重機(jī)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)防滑的無(wú)量綱化計(jì)算的評(píng)價(jià)指標(biāo)為：

式中，σ實(shí)表示實(shí)際的測(cè)量數(shù)值，[σ]表示許用的應(yīng)力數(shù)值，my為卡抗風(fēng)防滑的評(píng)價(jià)數(shù)值。當(dāng)my≤0.15時(shí)，起重機(jī)的抗風(fēng)防滑評(píng)價(jià)指標(biāo)與極限值相近，表示整個(gè)系統(tǒng)的抗風(fēng)防滑結(jié)構(gòu)能力非常弱；當(dāng)0.6＜my≤0.1時(shí)，起重機(jī)的抗風(fēng)防滑評(píng)價(jià)指標(biāo)與極限值相差非常遠(yuǎn)，表示整個(gè)系統(tǒng)的抗風(fēng)防滑結(jié)構(gòu)能力非常好。

2.2 起重機(jī)的抗風(fēng)防滑安全裝置系統(tǒng)的評(píng)價(jià)分析

該部分主要針對(duì)港九的門座式起重機(jī)核心抗風(fēng)防滑裝置進(jìn)行評(píng)價(jià)[5]，評(píng)定防風(fēng)抗滑的主要核心部件主要包括夾軌器、頂軌器、制動(dòng)器、防風(fēng)鐵楔、防風(fēng)拉索以及錨定裝置。起重機(jī)的抗風(fēng)防滑安全裝置系統(tǒng)，如圖4所示。

圖4 起重機(jī)的抗風(fēng)防滑安全裝置系統(tǒng)指標(biāo)圖

起重機(jī)的抗風(fēng)防滑安全裝置系統(tǒng)是多技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵安全裝置所在。起重機(jī)的抗風(fēng)防滑安全裝置系統(tǒng)屬于逆指標(biāo)，可結(jié)合F實(shí)＜F理進(jìn)行安全評(píng)價(jià)的無(wú)量綱化計(jì)算[6-7]。其中，F(xiàn)實(shí)為實(shí)際測(cè)試中的最大推力數(shù)值，F(xiàn)理為理論的最大推力數(shù)值，有[8]：

3 結(jié)語(yǔ)

隨著多元化評(píng)價(jià)手段在工程領(lǐng)域的應(yīng)用，本文運(yùn)用模糊層次分析法對(duì)港口常見的門座式起重機(jī)加以抗風(fēng)防滑綜合性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)模糊層次分析方法中的關(guān)鍵影響因素對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中的隸屬度關(guān)系以及相關(guān)函數(shù)進(jìn)行性能綜合化分析，得到了整個(gè)起重機(jī)在不同風(fēng)災(zāi)事故影響下的各個(gè)因素變化情況，可指導(dǎo)港口企業(yè)對(duì)起重機(jī)防風(fēng)進(jìn)行安全管理。