海上丝绸之路环境影响船舶稳性安全分析方法

为了量化研究风浪因素对航行船舶横摇风险的影响,提出了一种面向航行环境的船舶稳性安全分析方法。基于Kriging插值与自适应加权平均方法,建立了海上丝绸之路航线风浪环境数据处理框架。结合历时22 a的海区气象资料,绘制了海上丝绸之路关键水域的船舶航行风险图,通过风浪环境要素对船舶横倾影响的定量分析,提出了评估船舶稳性安全的横倾风险指数。基于对典型船舶倾覆事故案例的分析模型重构,揭示了外部风浪环境对船舶稳性安全的影响。进一步开展同类货物运输案例的对照分析,发现了船舶内部环境对船舶稳性安全的影响,验证了船舶属性和货物性态在保证船舶稳性安全中的重要作用。船载货物性态的稳定性与船舶航行环境同等重要,应纳入船舶稳性安全影响体系。该研究对于建立以船舶航行安全为核心的海上丝绸之路航线交通韧性治理体系具有参考价值。     

复杂水域船舶交通组织研究综述

船舶大型化、日益增大的船舶交通流和受多种因素影响的通航水域的复杂性,对海上船舶交通管理提出了更高要求。相对于需要巨大投资的通航水域“硬件”条件的改善,科学合理的船舶交通组织管理是保证船舶安全、缓解拥塞、提高航道通航效率的一种性价比高且实用的途径。因此,研究复杂水域的船舶交通组织具有重要的意义。从研究对象、内容、方法等方面梳理了复杂水域船舶交通组织的研究现状、分析了现有文献研究的特点以及取得的成果,并在此基础上结合实际需求从五个方面为下一步复杂水域船舶交通组织的研究方向提供了参考。     

舟山港船舶溢油事故风险评估研究

国内海上油运的迅速发展将导致船舶溢油事故风险逐年增大,科学的船舶溢油事故风险评估作为船舶溢油事故防控工作的重要方面也越来越受到重视。通过对我国以往船舶溢油事故的综合分析,借助国内外溢油事故数据和科学的评估方法,对舟山港的溢油事故发生概率和溢油量进行了预测和评估。得出的结论和建议将为船舶溢油事故应急能力建设提供参考和初步依据。     

水上交通宏观态势评估模型

为实现对目标水域水上交通系统宏观状态和演变趋势的定量描述和分析,深入理解和掌握水上交通系统内在因子的相互作用,根据水上交通系统宏观态势的本征特性,构建水上交通宏观态势评估模型.首先,根据宏观态势特点,分析宏观态势评估指标,构建融合动态密度因子和迫近因子的宏观态势评估模型和区域分布模型.然后,将水域网格化,分析各网格的态势变化,将态势在时间维度拓展,建立水上交通宏观态势预测模型.以深圳港区西部港区为例,以区域AIS信息作为态势感知数据进行水上交通系统宏观态势评估和可视化分析,并将水上交通态势与所选指标因子进行相关性检验分析.结果表明,水上交通宏观态势与所选的指标因子之间具有较好的相关性.该模型可较好地反映该水域宏观交通状态和趋势,可为水上交通系统状态分析和系统安全性研究提供一种度量工具.     

基于人工势场法和模型预测控制的船舶变速避碰研究

针对船舶在狭窄水域航行时,提出一种基于人工势场法和模型预测控制的船舶智能变速避碰算法。通过对周围环境建模,使用人工势场法建立势场,结合《国际海上避碰规则》对船舶避碰的对应规则要求,快速计算出符合避碰规则的建议航向。其次,利用模型预测控制,根据《国际海上避碰规则》对船舶变速的相关要求,在狭窄水域船舶行动受限的条件下,预测迭代一定时间内的避碰情况,给出最符合要求的速度值。经过仿真表明：算法提供的航速和航向决策能实现狭窄水域范围内的多船有效避让,为船舶驾驶员的避碰决策提供参考与支持。     

船舶自动避碰仿真研究

针对海上交通环境复杂、内河航道易于碰撞的问题,研究可辅助船舶操纵的自动避碰系统.分析了船舶避碰的影响因素、船舶受力对船舶航行的影响,并对人工势场法进行改进,优化了船舶行驶路径.基于改进的人工势场法设计船舶路径规划流程,以长江水域为例进行弯曲航道的模拟.结果表明,采用人工势场法可以辅助船舶自动航行,在安全的情况下获得较短的避障路径.通过增加转向点可以减小人工势场法局部极小点的发生概率.     

基于场方法的船舶交通流分析

为大范围、高精度地研究船舶交通流特征,引入场方法对船舶交通流进行分析.该过程基于理想的网格布置,以AIS船舶交通流数据为样本值,运用Delaunay剖分进行三角插值,得到船舶交通流流场分布图.与实际交通流情况的对比分析表明,场的形式能够较好地表征船舶交通流分布特征和航行水域安全状态;采用船舶交通流流场分析结果,可以提高船舶航行安全预警和海事安全监管的有效性.     

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。     

基于船舶领域的珠江口通航风险评估

针对珠江口通航水域的交通安全状况,基于动态船舶领域及相关计算模型,建立船舶航行密度、交通冲突和矢量动能风险子模型,并且通过挖掘分析事故数据和船舶动态数据,对载运易发生事故的特殊货物船舶进行附加风险加权;然后,对四项风险因子进行耦合,建立系统性的珠江口通航风险评估模型;最后,针对水域内船舶实时营运状态,率定相关计算参数,运用该耦合模型计算得出"珠江口通航风险综合指数",并将风险指数分为4级.验证分析表明,该通航风险评估模型比较客观实际,可为海事监管提供技术支撑.     

基于AIS数据的船舶会遇挖掘与分析

为实现在AIS海量数据中快速高效地识别会遇船舶信息,对会遇船舶航行过程实施监控和分析,识别研究水域内存在的海上交通安全风险点。以台湾海峡部分区域内的AIS数据作为研究对象,运用改进的DBSCAN聚类算法,结合船舶会遇特征参数计算,挖掘两船会遇与多船会遇信息,根据船舶方位和航向差划分船舶交叉、对遇和追越三种会遇局面,并通过定量化方式多维度描述不同类型的船舶会遇过程。结果表明:分析轨迹数据的时空特性可以再现船舶会遇场景,能更清晰全面地展现船舶的会遇过程。