不定期船最佳航速优化研究

不定期船的航次日均盈利额主要受航速及燃油价格波动的影响,对于多艘不定期船,固定成本的不同也会 造成航次日均盈利额的差异.首先,采用控制变量法分别研究燃油价格及不同船舶固定成本的变化对不定期船航 次日均盈利额的影响,然后以航次日均盈利额最大化为目标构建不定期船最佳航速优化模型.最后,以中巴铁矿石航线上ATHENIAN PHOENIX号不定期船为例对该优化模型进行了实例分析,得出最佳航速优化计算公式及曲线图.     

基于航次营运效益的不定期船航速优化研究

为探究不定期船的最优航速问题，对单航次、单货物的不定期船进行航速优化研究。建立2个基于航次营运效益的船舶航速优化数学模型，分别以航次净收益最大和航次日收益最大为优化目标，全面考虑航速对航次净收益、航次日收益、航次时间的影响和货主的运输服务时间要求等。基于设计的优化算法，自主开发了优化软件对模型进行求解，实现航次净收益或航次日收益最大化。研究结果表明：通过某型散货船算例分析，验证了软件给出的最优航速比航运公司提供的指导航速取得的航次净收益更大或航次日收益更大。     

基于不同场景的船舶航速优化模型与影响因素研究

航速优化是实现船舶智能能效管理以及降低能耗的有效途径,能产生良好的经济效益和环境效益。论文介绍了船舶航速下的各种定义,并开展了航速优化分类研究。从环境、市场以及约束条件等3个方面阐述了船舶航速优化的影响因素。针对不同运输类型船舶,根据其营运特点,分别建立了以最小油耗和最大收益为目标的航速优化模型,并进行了优化算法的对比分析。开展了长江船舶案例研究,结果表明航速优化可为船舶提供动态航速建议,优化后的航速可以实现全航次节油5 871 kg。     

近海石油平台支援船主机油耗优化模型的建立

针对近海石油平台支援船进行研究,建立了近海石油平台支援船关于风、浪、潮汐的船舶数学运动模型并计算了目标船裸船体阻力和附体阻力；根据主机功率的传递过程以及船舶有效功率的估算方法,建立船舶主机油耗优化模型；之后运用基于遗传算法的多目标优化方法对主机油耗优化模型进行计算与验证,结果表明优化后的主机油耗模型具有良好的节能效果。     

近海石油平台支援船主机油耗优化模型的建立

对近海石油平台支援船进行研究,建立近海石油平台支援船关于风、浪、潮汐的船舶数学运动模型,并计算目标船裸船体阻力和附体阻力。根据主机功率的传递过程以及船舶有效功率的估算方法,建立船舶主机油耗优化模型。运用基于遗传算法的多目标优化方法对主机油耗优化模型进行计算与验证。结果表明,优化后的主机油耗模型具有良好的节能效果。     

基于人工蜂群算法的船舶航速优化

航速优化是船舶智能能效管理的主要组成部分,对降低船舶营运成本、减少温室气体排放具有重要意义。为减少船舶航行时的主机燃油消耗,根据实船数据首先构建了主机油耗模型,模型的平均误差仅为0.813%,然后对整个航程进行分段,基于人工蜂群算法对整个航程的航速进行优化。经过验证可得结论：优化后的航速对应的整个航程航行时间减少了14.44%,油耗量降低了3.012%。研究结果表明,使用人工蜂群算法对航速进行优化,能够对航速提出建议,达到提高船舶能效水平,提高经济性、环保性的目标。     

不同市场环境下的班轮航线配船与航速优化

为有效提高班轮公司的经济效益,对不同市场环境下的班轮航线配船与航速优化方案进行研究。针对低迷市场环境下的单航线,建立以船队日均总成本最小为目标的单航线配船模型;针对景气市场环境下的多航线,考虑船队规模、船舶载货能力和航线运价差异,建立以所有航线日均总利润最大为目标的航线配船与航速优化模型,设计遗传算法求解模型。对某班轮公司的亚洲航线进行优化,结果表明:市场低迷时,随着油价升高,需通过增加营运船舶、减少闲置船舶及相应地降低航速来降低成本;市场景气时,该算例验证了多航线配船与航速优化模型的有效性和实用性。     

基于AIS信息的船舶废气排放测度模型

为定量计算船舶废气的排放量,研究我国沿海海域船舶废气排放的时空分布特征,提出一种基于船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)信息的船舶废气测度模型。首先,根据船舶AIS提供的航速、航时、船位等信息,以及英国劳氏海事数据库提供的船舶主机、副机等设备的参数信息,参考美国环保署的研究方法,建立船舶航行、锚泊及靠泊状态下的废气排放量测度公式。然后,以2艘姊妹船的3个航次为例计算其废气排放量,利用计算得到的结果反推该航次的油耗,并将其与实船航次报表数据对比,结果显示3个航次误差均在可接受范围内。最后,绘制船舶废气排放的时空分布图,为分析船舶废气排放分布规律提供参考。     

考虑船舶航速的集装箱班轮燃油补给策略

针对集装箱班轮运输中船舶燃油补给问题,分析船舶航速变化对燃油消耗产生的非线性影响,推导出船舶航速与船舶往返时间及船舶油耗之间的关系式,以连续多航次船舶燃油补给总成本最低为目标,加油港与加油量为决策变量,建立周计划内考虑航速的集装箱班轮燃油补给混合整数非线性规划模型.根据模型特点,利用分段线性逼近函数对模型进行等价转换.以某航运公司的亚欧单航线为仿真实验,依次分析港口时间窗、船舶类型、燃油价格及船舶油舱容量等因素对船舶燃油补给策略的影响.结果表明:该模型可以同时决策船舶加油港的选择、加油量的大小及航速的调整,比传统模式更能节省油耗和成本.     

基于能效管理的船舶航速系统优化设计

在目前航运业市场低迷、运力过剩的境况下,航运企业愈发重视对燃油成本的控制,对航速节油也有了更多的要求.为此,提出基于能效管理的船舶航速系统优化设计,计算船舶营运的经济航速.并结合航次的航线、航向、航速及每段航线的天气、水文等信息,对船舶营运航速的模型进行不断优化调整,指导船舶航行,为船舶及船岸操作提供决策支持,以达到优化节能的目的.