装帆船舶航线优化方法

对安装翼型硬帆船舶航线优化方法进行研究.以节能功率为航线优化设计的目标函数,综合考虑航海地理、海洋风况等因素,提出一种装帆船舶航线优化方法.以新加坡-台湾航线为例,对参考航线与现有航线进行计算分析,提出一条节能功率最大的优化航线.结果表明,安装风帆船舶在本文提出优化航线上航行时可比现有航线节省功率3.23％.     

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。     

“冰上丝绸之路”——北极航线船舶航行安全的跟驰模型

为研究"冰上丝绸之路"——北极航线船舶安全通航状况,特别是在有破冰船开道情况下,跟驰船舶与破冰船的安全间距以及跟驰船舶之间的安全间距问题,基于陆上交通流理论的跟驰模型,分析北极航线船舶的航行阻力即船舶水流阻力、船舶兴波阻力、碎冰阻力以及船舶制动性能,建立适用于北极航线的交通流跟驰模型,给出船舶安全间距、船头间距、船舶跟驰速度的公式,并结合"永盛"轮的具体资料和数据,进行模型参数验证和模型应用.结果表明,本文建立的适于北极航线的跟驰模型具有一定的现实意义,可有效降低凭借航行经验产生的航行风险,可为北极航线的船舶安全航行提供支持.     

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.     

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。     

软时间窗与随机航行时间的不定期船舶航线规划

为优化航线设计,降低船舶企业运营成本,在研究VRP(Vehicle Routing Problem)的基础上,将其方法扩展应用到不定期船舶调度问题,船舶运输需要在路径优化时同时考虑不确定航行时间及需求时间窗,用线性近似的方法来消除不确定航行时间的影响,通过惩罚函数的引入表示需求时间窗,建立充分考虑时间因素的数学模型,以总成本最小为目标.运用扫描法和禁忌搜索算法,将问题分为二个阶段,第一阶段,通过扫描法将VRP转化为TSP(Traveling Salesman Problem),然后用禁忌搜索算法解决TSP,通过算例证明了提出算法的有效性,为实际不定期船舶的航线规划提供了参考.     

基于克里金法的极地海冰密集度空间插值方法

针对海冰密集度再分析产品低分辨率问题，使用普通克里金和改进协同克里金法获取更高分辨率数据。分别选取高斯模型和球形模型对海冰密集度进行空间精细化插值，并对北极可通航水域的插值结果进行精度检验分析。结果表明：变异函数、协变量和目标插值精度对普通克里金和协同克里金插值性能均有影响，并且球形模型在极端数据条件下仍然具有较高的插值精度。克里金法可针对不同实际需求使用不同模型用于极地海冰密集度插值预测，可为极地船舶提供更高分辨率的海冰密集度数据，服务极地船舶安全航行。     

大圆航程与恒向线航程的比较分析

大圆航线和恒向线航线是远洋船舶常用的航线设计方法,理论上,可以通过航程节省率这个概念及计算公式,定量分析船舶航行时相同起止位置的大圆航线比恒向线航线节省航程。为了验证这个假设,分别采用墨卡托算法计算恒向线航程及大圆解析法计算大圆航程,比较二者的航程节省率,并用实例证实船舶在高纬度海区、航向接近东西向、横跨经度较大的情况下航行时,大圆航线更节省航程。     

船舶航向保持的PID控制

针对船舶在海上航行时存在着航向偏离理想直航线的问题，确定了保持船舶航向稳定性的性能指标，并采用PID控制方法保持船舶航向的稳定性．仿真结果表明该方法是有效的．     

不规则ECA边界船舶路径和航速优化

全面分析一艘沿海货船对排放控制区(ECA)的应对策略，结合船舶航行路径和航速关系，分别建立非规避和规避策略下航行成本最小化模型，对船舶进出不规则ECA边界点位置和航速进行优化，得到船舶最佳航行模式和策略选择。研究表明，规避策略的触发条件取决于ECA内外的燃料价格比及港口与ECA边界之间的相对位置。对中国沿海区域船舶规避情况进行实证分析，结果表明，规避策略既能节约航行成本又能减少航行时间，但会大大降低排放控制区政策的减排效益。