桥区船舶防碰撞综合助航信息服务系统的研究

文章针对桥区水域发生船桥碰撞带来的危害,提出改进被动式桥区水域船舶安全助导航服务,建立桥区主动助导航服务系统即桥区船舶防碰撞综合助航信息服务系统。通过综合利用无线通信、互联网、信息等技术实现对过往桥区船舶主动提供综合助航信息服务,避免碰撞事故发生。     

基于船舶领域的桥区水域范围划定方法*

桥梁布设在通航水域的桥墩以及通航孔在一定程度上限制了船舶的航行，划定桥区水域对指导船舶安全航行具有重要意义。通过梳理当前桥区水域法规中船舶航行限制，分析划定桥区水域的影响因素；以桥梁涉水桥墩对航道内在航船舶的影响为依据，基于船舶领域理论设计了桥区水域宽度和纵向长度计算方法，可依据桥梁特点及航道水域特征对桥区水域进行划定，实现桥区水域划定的一桥一策；利用该方法对长江某大桥的桥区水域进行划定。结果表明，与传统桥区水域划定方法相比，该划定方法能够在保障船舶桥区航行安全的基础上，减少对航道内正常航行船舶的约束，同时可避免岸线资源的浪费。     

跨海大桥桥区航道智能助航系统研发

跨海大桥桥区航道是典型的船舶航行受限水域,船桥碰撞安全风险大,桥区航道智能助航技术有助于提高桥区航道安全保障水平。分析了桥区航道通航风险因素以及水文气象分布规律,按通航规则将水域划分为预警、警戒、航道等不同区块,构建了桥区航行的船舶动态领域风险辨识模型。研发了自主检测船舶动态并向其播发防撞预警信息的装置,以及自动管理和运行软硬件设施的桥区航道船舶避碰智能助航系统。该系统已应用在福建省平潭海峡大桥桥区航道,有效改善了桥区水域的航道通航安全形势。     

平潭海峡大桥桥区水域通航环境安全评价

通过调查平潭海峡桥区水域船舶基本情况,应用海上交通安全评价的模糊推理系统,分析桥区水域航行环境的危险度,提出有效地提高平潭海峡桥区水域船舶安全航行的建议.     

杭州湾跨海大桥VTS软科学研究

船舶交通管理系统(VTS)是一项牵涉面非常广、极复杂的系统工程，开展软科学研究，是合理规划和科学管理的前提和依据。杭州湾跨海大桥桥区水域建立船舶交通管理系统，条件、情况比较特殊复杂，应该更加重视和加强实现系统功能所必须依赖的软科学研究。     

船舶操纵运动数值模拟在桥梁通航孔布设中的应用研究*

布设于通航水域中的桥墩可能会对桥区河段通航安全产生较大影响,因此对桥位河段的通航情况及通航净空尺度展开分析研究十分必要。目前，桥梁的通航论证研究主要包括水流流速、流向、通航净空高度和和通航净空宽度，而对代表船舶通过设计通航孔时的船舶航行姿态研究甚少。在平面二维水流数学模型基础上，开发建立船舶操纵运动数学模型，通过模拟计算代表船舶通过桥区的航行姿态和航行参数，包括艏向角、舵角、漂角及航速等，结果表明可较好模拟在不同水文组合条件和不同通航孔条件下，船舶通过桥区水域的操控及航行条件。     

桥梁通航孔船舶通行能力研究

跨海大桥的建设有利于促进两岸及其周边地区发展，进一步提升城市竞争力，对于整个地区的经济、社会发展都具有深远的、重大的战略意义。然而，大桥的建设改变了当地的船舶通航环境，通航孔宽度影响船舶自由航行。因此，有必要对桥区水域船舶通行能力进行研究。基于航海操纵模拟器，模拟船舶紧急制动距离，运用排队论的相关理论，分析大桥通航孔船舶通行能力，为建立桥区通航管理规则，合理规划过桥等待锚地提供参考，以利于保障桥区水域船舶航行安全。     

桥梁主通航孔施工期通航方案及保障措施

我国内河水域新建桥梁在对主墩进行施工过程中,为了确保船舶正常通航,海事部门要求实行单向通航。因此,主墩施工期间桥区水域可能出现船舶排队等候过桥的现象,船舶等候过桥势必增加桥区水域复杂的通航环境,目前海事部门规定桥区水域(单向通航)航行的船舶之间应保持足够的安全距离。通过建立数学计算模型对桥区水域(单向通航)通航船舶之间安全距离进行量化研究,探讨出桥区水域船舶之间安全距离计算方法。为海事部门制定桥区水域通航安全管理规定、维护桥区水域良好的通航秩序和船舶过桥安全提供科学的理论依据。     

基于FPGA的船舶航行视频采集系统设计与实现

为解决常规船舶航行视频采集系统在复杂海况环境下,存在视频采集分辨能力较低的不足,提出了基于FPGA的船舶航行视频采集系统设计与实现。依托船舶航行视频采集系统执行机构设计、控制电路设计,实现了系统硬件设计;基于船舶航行视频采集系统网关结构设计、控制过程设计,完成了系统软件设计,实现了FPGA的船舶航行视频采集系统设计。试验数据表明,提出的船舶航行视频采集系统较常规船舶航行视频采集系统,视频采集分辨能力提高47.82%,适合在复杂海况下进行视频采集。     

优化桥区助航标志设置的探讨

桥区助航标志设置影响船舶航行安全和桥梁安全。介绍内河桥区水域航标设置现状，分析存在的主要问题及航标配置影响航行安全的因素，提出了解决问题的建议，包括法律、管理、信息化手段、新材料的使用及航标规范化等方面。     

复线布置桥梁桥区水域船舶通航效率研究*

为研究复线布置桥梁桥区水域的通航效率,将其考虑为一个串联排队系统进行数学建模与计算机模拟。以苏通大桥与沪通大桥的桥区水域为例,计算日常与高峰两个时段桥区水域通航系统的效率。将单桥通航系统视为M/M/1型排队系统计算其通航效率,并进行两种通航系统的对比分析,找到复线布置桥梁桥区水域通航效率的两种瓶颈与瓶颈产生的机理,为复线布置桥梁的桥位选址和营运期的交通组织提出相关建议。     

基于视频目标检测的桥梁防船撞主动预警技术研究*

为减少船撞桥事故的发生,提高桥区水域的通航安全等级,以目标检测算法为基础通过AForge.NET工具包设计实现对桥区水域的运动船舶实时检测与跟踪。根据运动船舶的航行轨迹预测船舶航向,判断船舶是否具有撞桥危险并做出相应预警措施。并在安徽淮河干流蚌埠段等进行验证试验,试验结果表明检测效果良好,能够对高等级航道桥群河段的桥梁防撞主动预警提供有效可行的实施方案。     

综合舰桥系统综述

简要介绍了综合船桥系统的发展过程,阐述了舰桥系统的特点,提出了舰桥系统研究内容.这对舰船控制实现自动化,指挥决策科学化,提高舰船安全性具有重要意义.     

AASHTO概率模型在船桥碰撞风险评估中的应用

近年来随着航道等级的提升,设计通航船舶尺度增大,要求的通航净空尺度增加,桥区通航水域条件发生显著变化。桥梁存在船撞风险,需对船撞桥梁风险实施评估、为实施防撞设施工程提供依据。国内外因船舶撞击而导致桥梁垮塌或严重破坏的事故逐渐增多,平均每年就有一座大型桥梁因为船舶撞击而遭受严重破坏甚至倒塌。北江航道乌石至三水河口航段经整治由Ⅳ级提升为Ⅲ级后,桥梁存在船撞风险。以船撞桥概率模型(AASHTO)为研究方法,分析了整治河段清远北江二桥参数对船撞桥概率的影响,计算了船舶撞击桥梁各涉水桥墩的年撞击概率,确定了存在较大船撞风险的桥梁与涉水桥墩,建立了船撞桥损伤概率模型,分析桥梁各部位抗撞能力、桥梁各部位船舶撞击力及各部位的年撞击频率,得出通航孔桥墩的年撞击倒塌频率。     

岛礁海域桥区航道规划及通航净空尺度的确定方法

舟山群岛海域具有通航岔道及通航船型多、航线交叉、潮流流态及通航条件复杂等特点,建设桥梁所需的航道及通航净空尺度确定方法有其独特性。以鱼山大桥为例,在充分分析船舶通航数据的基础上,结合桥梁、周边围垦工程实施后的数学模型计算潮流场数据,经多方案比选和航线优化,并采用船舶模拟试验验证,确定桥梁通航等级和桥区航道规划方案,得出合理的通航净空尺度和通航孔布置方案,为桥梁设计提供重要的技术支持。     

内河并列桥梁桥区水域船舶领域模型与通过能力研究

在现有船舶领域模型的基础上,根据内河并列跨河桥梁通航孔布置的特点,提出了适用于该桥区水域的船舶领域模型。利用该船舶领域模型,可计算得到代表船型船舶的通过能力,从而为桥梁建设、通航安全管理及海事纠纷处理提供依据。     

船舶失控应急的港珠澳大桥桥区水域尺度

确定桥区水域范围是保证通航船舶和桥梁安全的一个重要因素,但是目前国内外对于如何划分桥区水域的大小并没有明确的标准.以港珠澳大桥为研究对象,从桥梁的有效航宽、拖轮施救时间和船舶失控危险区域三个方面计算了桥区水域尺度.通过对各种工况的计算比较,得出港珠澳段桥区水域尺度为桥梁两侧各2 n mile.     

Design of bridges against ship collisions

The paper outlines a rational design procedure for bridge piers and pylons against ship collision impacts. Firstly, a set of risk acceptance criteria are proposed. This is followed by a mathematically based procedure for calculation of the probability of critical ship meeting situations near the bridge, and the probability of ship collision accidents caused by human errors as well as technical errors. This first part of the paper leads to identification of the largest striking ship, “design vessels”, a given bridge pier must withstand without structural failure in order for the bridge connection to fulfil the risk acceptance criteria. The final part of the paper is devoted to an analysis of the needed impact capacity for the bridge pylons and piers exposed to ship bow impact loads from these “design vessels”. For a number of different ship types and different tonnage merchant vessels, load – displacement relations for ship bow collisions against rigid walls are derived. Based on these comprehensive numerical results, a new empirical relation is derived which is suited for design against bow collisions. This expression for maximum bow collision forces is compared with a previously published expression for ice-strengthened ships and with existing standards for assessment of bow crushing forces. It is shown that there is need for an update of these existing standards. For design of piers and pylons against local impact pressure loads, a pressure - area relation for bulbous bow impacts is derived.     

新型三桩式防撞设施的数值模拟分析

针对目前通航河道上船舶撞桥事故频发,而桥梁往往缺乏有效防撞设施的现状,提出新型三桩式桥梁防撞设施的设计方案.三桩式桥梁防撞设施具有占地少、造价低和吸能效果明显等优点,能够满足运河桥墩防撞的要求.根据船舶与桥梁碰撞的相关理论,采用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元软件模拟船舶与三桩式防撞设施的碰撞作用,深入分析和评估...