基于模糊层次法的港口起重机抗风防滑多技术应用分析

陈 斌

（广东省特种设备检测研究院湛江检测院，湛江 524001）

伴随着海洋贸易的不断加大，港口及海运作为世界交通物流的主要方式，其过程的建设发展对经济发展至关重要。大型港口起重运输机械作为船舶货物中转的重要中转设备，其工作的有效性直接影响物流运输的稳定有效[1]。应用多元化的抗风防滑多技术，对保障港口安全至关重要[2]。因此，以模糊层次法为研究方法，开展对当下大型港口起重机防风性能的有效评估探究。

1 模糊层次分析法原理分析

1.1 模糊综合评判要素分析

模糊综合评判的核心要素主要包括5个方面，分别为综合评判集（U）、因素权重集（W）、模糊综合评价集（V）、要素关系矩阵（R）以及指标集（B）。对于该方法中的各类模糊评价因素间的关联性，如图1所示。

图1 模糊综合评要素管理框架图

首先，综合评判集，用U表示。该评判集包含多个模糊评估要素，表示为U={u1,u2,…,un}。在U中，每个要素的影响个数也存在差异。

其次，因素权重集，用W表示。权重的不一致性会使其最终的结果影响表现不同。依照指标U，对其各个层次的权重集W可表示为W={w1,w2,…,wn}。U和W属于上下级关系。对于相互间的影响，可结合归一性的正负来表现[3]。

再次，通过模糊综合评价集评判相关影响事物，用V表示，表达式为V={v1,v2,…,vn}。该要素的目的是增强整个模糊考量中其他相关可能影响结果的有效因子，通过控制该因素使得评价结果更加科学化[4]。各类要素间的关系矩阵，用R表示，意义在于确定各评价指标的结果同其相对应的子系统因素间的评估关系，确认相关要素隶属度关系。该要素可将各要素结合其相互间的隶属关系加以有效排列，使其组合成为一个矩阵。最后，对指标集进行参数化定义，用B表示，具体表达式为B=WR，也可以表示为：

式中，bj为模糊综合评价的指标，表示该因子在相应的各因素评价中的结果为其评价结果中第j个因素的相关隶属关系。相关核心因素结合运算关系，可得到整个评估对象的抗风防护的安全决评价结果，即：

1.2 综合因素的评价集分析

对于多级模糊综合评价要素，需要结合整机的系统化评价结果得到整机防风性能结论v。v的数值在0～1内。若v越接近于0，则表示危险程度越高；若v越接近于1，则表示系统越安全。关于结果的表现方式如下。

若v∈（0，0.6），则表示起重机在抗风防滑能力上存在极大的危险，必须对装置进行全局性的装置设置更换，并且需重新设计规划相关的防风防滑措施；

若v∈（0.6，0.7）时，则表示起重机在抗风防滑能力上存在危险，必须对装置进行全局性的装置设置更换，并需要加强抗风防滑措施管理建设；

当v∈（0.7，0.8）时，则表示起重机在抗风防滑能力上存在非安全状态，应该制定装置修复或加固措施建设，并强化对相关抗风防滑措施的实时排查；

当v∈（0.8，0.9）时，表示起重机在抗风防滑能力相对较好，防风管理到位，只要按期进行定期检查，即可满足使用要求；

当v∈（0.9，1）时，表示起重机抗风防滑能力非常优秀，可正常使用。

2 模糊评判方法在港口起重机抗风防滑安全评估的应用分析

基于各类专业的差异性，对其相关的评价指标均可在特性上归纳为人、机、环境、法4个类型。在安全评估过程中，对于抗风防滑的评价核心均与人相关，可将人与环境、设备、方法等多层因素加以连接，形成一套具有综合性的港口抗风防滑安全评估体系。因此，以具体的某港口的门座式起重机为研究对象，开展影响其安全要素的综合化要素分析，得到其评估指标关系如图2所示。

图2 港口门座式起重机的安全评价要素评价体系

2.1 起重机结构抗风防滑综合体系评价

起重机的抗风防滑指标是重要的因素，对相关结构的选取也较大程度地影响整个系统的稳定性。门座式起重机的抗风防滑满属性的核心要求是在环境极限的暴风或阵风载荷作用下也会出现被破坏的失效现象，结合起重机的结构，对其进行抗风防滑的性能安全评估。核心的部件主要包括门架、转柱转台、人字架、拉杆臂架4个部位。对4类抗风防滑部件的评价主要是对其防风静强度指标进行评判。起重机的金属结构抗风防滑系统架构如图3所示。

图3 起重机结构抗风防滑结构体系

起重机的金属结构抗风防滑强度指标是在风灾机理分析的基础上建立的，在结构建设上通常会因为静强度不足而使起重机出现失稳现象，或者会导致整机的局部失效或破坏。以材料的许用应力作为金属结构承受载荷的极限应力，同时在防风强度上还需要考虑抗风防滑的影响。

起重机结构抗风防滑的无量纲化计算的评价指标为：

式中，σ实表示实际的测量数值，[σ]表示许用的应力数值，my为卡抗风防滑的评价数值。当my≤0.15时，起重机的抗风防滑评价指标与极限值相近，表示整个系统的抗风防滑结构能力非常弱；当0.6＜my≤0.1时，起重机的抗风防滑评价指标与极限值相差非常远，表示整个系统的抗风防滑结构能力非常好。

2.2 起重机的抗风防滑安全装置系统的评价分析

该部分主要针对港九的门座式起重机核心抗风防滑装置进行评价[5]，评定防风抗滑的主要核心部件主要包括夹轨器、顶轨器、制动器、防风铁楔、防风拉索以及锚定装置。起重机的抗风防滑安全装置系统，如图4所示。

图4 起重机的抗风防滑安全装置系统指标图

起重机的抗风防滑安全装置系统是多技术应用的关键安全装置所在。起重机的抗风防滑安全装置系统属于逆指标，可结合F实＜F理进行安全评价的无量纲化计算[6-7]。其中，F实为实际测试中的最大推力数值，F理为理论的最大推力数值，有[8]：

3 结语

随着多元化评价手段在工程领域的应用，本文运用模糊层次分析法对港口常见的门座式起重机加以抗风防滑综合性能进行评价。通过模糊层次分析方法中的关键影响因素对整个系统中的隶属度关系以及相关函数进行性能综合化分析，得到了整个起重机在不同风灾事故影响下的各个因素变化情况，可指导港口企业对起重机防风进行安全管理。