硫排放控制区和碳减排约束下班轮航线优化

在航运市场运力过剩的形势下,为维持船公司的服务质量和满足环保要求,从船型选择,船舶数量,船速,碳税等方面建立硫排放控制区与碳减排下班轮航线成本模型,并通过lingo求解.选择某船公司位于“一带一路”沿线的亚欧航线进行实证分析.结果表明：在硫排放控制区背景下,班轮可通过减速最大限度的减少总成本,同时也会排放更多的CO2,综合考虑船公司采用区内区外航速不同是最佳的航行策略,船公司在下航期内低速航行,区外高速航行的策略将会实现经济效益与环境效益的平衡.对硫排放控制区的距离及碳税率进行灵敏度分析进一步验证区内区外航速不同为最优策略,可为船公司的决策提供参考.     

运力过剩环境下船舶减速减排策略研究

减速航行是当前集装箱运力供过于求环境下,航运企业控制闲置成本和减少碳排放的重要途径.以单一航线上航速和船舶数量为决策变量,综合考虑航速与航次时间、航线配船数、运营成本及碳排放等非线性关系,构建班轮集装箱船队成本变化最小为目标的混合整数规划模型,算例结果表明随航速下降,船舶总成本先降后升,碳排放成本则持续减少.在此基础上,引入边际利润概念分析海运船舶在不同减排政策下的航速选择策略,并针对油价和货物价值的变化进行敏感性分析.最后,从海运供应链角度讨论了减速航行对船公司以及货主影响,对集装箱船舶运输经济性及航速选择具有借鉴意义.     

模糊时间窗下多船型不定期船调度与航速联合优化

为了提高货主满意度的同时船公司能获得更好的经济效益,对不定期船调度与航速联合优化问题进行了研究,利用模糊时间窗刻画货主满意度,考虑自有船舶与租用船舶配置情况、航速等因素对船舶调度计划的影响,以航行成本、港口成本、时间成本、租船成本之和最小为目标,建立模糊时间窗下多船型不定期船调度与航速优化模型.提出一种变邻域遗传模拟退火算法进行求解:先将船型与货物匹配,再根据时间约束生成路径,最后采用邻域搜索策略提高求解质量.算例验证表明:船舶调度与航速联合优化可降低航行成本;注重货主的时间要求可提高其满意度.研究成果拓展了船舶调度及航速优化的相关理论,可为船公司优化不定期船调度及航速提供理论指导.     

船舶斜浪航行生存概率预报的安全盆方法

针对首斜浪和尾斜浪中船舶航行安全盆的构造及生存概率的预报方法，采用安全盆方法预报随机海浪中船舶航行的生存概率，考虑阻尼和复原力矩的非线性及海浪的随机性，建立了船舶横摇运动的随机非线性微分方程，综合考虑船舶运动的瞬时状态、航速及航向角，采用简谐加速度方法在时域内求解横摇随机微分方程，构造船舶斜浪航行的安全盆并预报斜浪航行的生存概率．选取不同的初始条件、航速、航向角及随机波浪参数，在横摇初值平面上构造了一条长30．7m渔船的安全盆并计算了渔船的生存概率，分析和比较了在首斜浪和尾斜浪航行时，有义波高和航速对船舶安全盆和生存概率的影响．结果表明，船舶的倾覆是否发生，与航速、航向角及船舶瞬时运动状态密切相关，     

大型船舶浅水增阻和流场特性数值研究

为了分析大型船舶在浅水中航行时浅水效应对船舶阻力和流场特性的影响,以标准船型KCS(KRISO container ship)为对象,采用RANS(reynolds average navier-stokes)方法,对大型船舶在浅水中航行的船舶增阻和流场特性进行了数值研究,水深吃水比设定为1.5,计算域采用切割体自动划分网格,分析了浅水中船舶在不同航速下的阻力和流场变化规律,为大型船舶在浅水域中航行的水动力特性研究、最佳航速的选择以及航行安全等提供参考。研究发现浅水中航行的船舶,船舶阻力的增加主要为兴波阻力的增加,当航速处于跨临界区和超临界区时,阻力增加更为明显。     

硫排放控制区和碳排放限制下的班轮航线配船模型

硫化物排放控制区(SECA)的划定和预计征收的碳排放税增加了集装箱班轮公司的运营成本.选择航经SECA的3条代表性班轮航线,将船型选择、船舶数量及航速作为决策变量,建立集装箱班轮船队总营运成本与碳排放成本之和最小的非线性规划模型,用Lingo11.0软件进行求解.案例分析验证了模型和算法的有效性.研究内容将有效帮助班轮公司应对"绿色航运"背景下的环保和成本双重压力,具有重要的实际参考意义.     

碳减排背景下提升船舶能效的原油轮航线配船优化

为应对国际海事组织提出的现有船舶能效系数和碳强度指标政策，预计需要有一定数量的现有船舶通过使用新技术或改造其推进装置部件来提升船舶能效。同时，越来越多的船舶也通过选择安装闭式脱硫装置来应对硫排放控制区限制。在此背景下，针对原油轮航线配船问题，考虑船舶提升能效和安装脱硫装置的改造策略，以年燃油成本与碳排放成本之和最小为目标，考虑碳排放量约束，建立混合整数非线性优化模型。选用一种自适应模拟退火粒子群算法对模型进行求解，对燃油价格波动和碳税税率进行敏感性分析，并通过算例验证了模型的合理性与有效性。     

不同冰情影响下的北极船舶航速优化

为便于北极航行运营决策,在考虑冰区气象条件的基础上,为保证船舶安全性,降低船舶成本,建立不同冰情影响下的北极船舶航速优化模型.鉴于北极航运与冰区通航有严格的时间窗约束,利用离散时间元法,建立有向无环图,利用最短路径算法进行求解,极大地提高了模型求解精度.通过改变冰密集度,求得不同冰情下使航次总成本最小的最优航速,解决冰区航线航行经济性选择问题,可以进一步为北极航线船舶运营提供决策支持.     

实视图一致性维护ECA算法的改进

对ECA在复杂网络环境下存在的异常情况进行了讨论，提出了并发更新异常的检测方法，并对ECA算法进行了改进，有效解决了查询维护过程中出现的不一致问题。     

船舶避台航向航速的绘算

在台风近航行的船舶，采用航海学的计算公式，可在墨卡海图上直接求取船舶避台的航向和航速。     

基于Petri网的ECA规则集终止性分析

对于ECA(event-condition-action)规则集,由于其行为特性较为复杂,终止性分析比较困难.在Petri网理论的基础上,提出了一种扩展Petri网系统,建立了ECA规则集模型,能够较好地表示ECA规则的行为特性;利用Petri网分析方法,对ECA规则行为进行了分析,并利用可达图和T_不变量方法对ECA规则集的终止性进行了分析.经过实例验证,该方法效果良好.     

厦门船舶控制区(绿色港口)大气污染物减排成效评估

在编制厦门船舶控制区大气污染物排放清单基础上,根据厦门绿色港口建设进程及国家船舶控制区的政策落实情况,核算绿色港口大气污染物减排数量与减排比例,应用AERMOD模型模拟船舶控制区污染物排放对市区环境空气质量的贡献、港区污染物减排对港口环境质量的提升效果,结合港区环境空气质量的实测变化幅度,评估船舶控制区大气污染物减排成...     

一种应用数据挖掘技术评估柴油机性能的方法

以船舶航速、主机转速、主机功率、主机油耗率作为数据基础,利用柴油机在不同转速下负荷和油耗率变化关系来描述柴油机性能.首先,根据航速、转速的数据特征,对船舶不同航行状态进行区分;然后,提出k值自适应的k均值聚类方法,对定速航行状态时的船舶航行数据进行聚类分析;最后,使用多项式拟合得到柴油机在不同转速时负荷和油耗率的变化关系.通过数据挖掘获得的柴油机性能描述,既可以作为柴油机性能评估的标准,又可为船舶智能能效技术的研究提供基础.     

论船舶在急流中航行

一、急流对航行中船舶的影响 1.流压对船速矢量的影响及流压角的计算众所周知,流压对船舶速度矢量是有很大影响的。顺流时会使航速增大;逆流时会使航速减小。下面给出定量分析公式。如图1所示,船舶的航速为V_s,流速为     

多种因素影响下的船舶航线诱导模型构建与应用

为实现船舶科学快速的到达目的地,通过结合海上船舶行驶的特点和影响因素建立了针对于船舶航行的海上航线诱导模型。首先根据影响船舶行驶的海风、波浪等因素和船舶自身情况求出船舶在风浪环境下行驶速度,进而求出风浪对航速的影响系数,然后利用改进的BPR公式和排队论的理论对船舶路段的行程时间进行计算,最后运用蚁群算法求出流量时变航路网中用时最短的路径。在进行建模时考虑了施工区的影响、不同位置风浪变化的影响以及碍航物的影响。研究表明：该模型在本算例中最佳航线比其他航线的最佳航线航行时间最高可减少6.4%,并且加入风浪等环境因素的影响使得结果更加准确,说明该方法能更好的为船舶航行提供帮助。     

船行波对系泊船舶影响的数值计算

针对限制水域中船行波对系泊船舶的影响问题,运用重叠网格技术,基于数值方法的有效性验证,对系泊船舶在船行波中的运动响应及受力进行了数值计算分析,探讨了不同航速、航道几何形状及码头形状对船行波中系泊船舶的运动响应和受力的影响规律.结果表明:航行船舶的航速对系泊船舶的运动响应及波浪力有显著的影响,当航速增大30%时,橫摇最大幅值和横向力最大幅值分别增加了14倍和6倍;不同码头形状对系泊船舶的影响程度不同,直壁式航道中系泊船舶受到的横向波浪力和横摇的最大幅值几乎是在斜坡航道中的2倍,而斜坡倾角的变化对系泊船舶的运动影响则较小.     

船舶交通管理系统雷达双重自适应门限CFAR检测器设计与分析

分析了删除式恒虚警(ECA—CFAR)检测器存在的问题，提出了根据杂波强度自适应调整ECA—CFAR检测器第一门限——双重自适应门限CEAR处理方法，较好地解决了ECA—CFAR检测器由于第一门限选择不当造成的虚警概率升高和目标检测概率下降的问题．对利用计算机产生的雷达杂波和目标进行了模拟实验，实验结果表明，提出的CFAR方案在多目标环境下的检测性能优于ECA—CFAR检测器。     

随机波浪作用下船舶倾覆的量化研究

为量化船舶倾覆问题,基于随机迈尔尼科夫(Melnikov)函数和相空间传输理论,从能量的角度对随机波浪下船舶航行时倾覆发生的安全程度进行研究.考虑阻尼力矩和回复力矩的非线性以及波浪的随机性,建立船舶非线性横摇运动微分方程.采用快速傅里叶变换(FFT)将时域波浪力转换到频域,从而将随机Melnikov函数及相空间转移率扩展到考虑船舶航速和浪向角的影响,并根据其统计特性对船舶倾覆进行量化.通过实船算例研究其在随机海浪中横摇运动相空间转移率的变化情况,并分析船舶航速、遭遇浪向以及波浪特征频率对相空间转移率的影响.研究结果表明,随机Melnikov函数和相空间传输理论能够较好地对具有一定航速的船舶在随机波浪中的倾覆进行量化,从而可为进一步研究船舶稳性衡准提供有益的参考.     

基于模糊逻辑方法的多船会遇安全态势评估

为了提高水上交通安全,减少船舶碰撞风险,基于模糊逻辑理论提出一种多船会遇安全态势感知评估方法。首先,基于船舶自动识别系统数据判断船舶会遇等典型交通场景下船舶避让优先级;然后,利用船舶相对距离、航速、船速比(本船与他船的航速比值)和相对方位(本船与他船的航向比值)等因素建立模糊评价规则,利用模糊综合评价法量化会遇态势下船舶的碰撞危险程度;最后,基于给定的风险阈值给出船舶航行安全风险预警。基于AIS数据对上海洋山深水港水域附近的多船交叉会遇和多船对遇局面进行仿真实验,实验结果表明所提出的方法能有效评估不同交通态势下船舶安全风险程度,可为智能船舶智能航行决策和安全预警提供数据支撑。     

智能船舶航行风险评估研究现状与发展趋势

对智能船舶航行风险类别及来源进行汇总，介绍智能船舶航行风险评估研究的发展历程及目前的研究热点，并按研究方法对智能船舶航行风险评估的研究成果进行分类；提出智能船舶航行风险研究存在的问题，并从多角度、从方法到体系对智能船舶航行风险评估研究未来的发展趋势进行分析。本文可为智能船舶的风险评估、智能航行系统开发及推广应用等提供理论参考和实践支撑，提升智能航运新业态下的海上交通安全。