基于人工神经网络的船舶油耗模型

针对船舶能效管理计划SEEMP的实施需求,寻求建立油耗模型的通用方法,为航行优化提供决策基础。以丹麦籍客滚轮MS Smyril号作为研究案例,对船舶实测运行数据进行了分析和预处理,并采用人工神经网络构建了船舶油耗和航速的黑箱模型。基于实测数据与模型预测数据的对比,验证了上述油耗模型的准确性和实用性,对于提高船舶能效运行指数EEOI具有重要意义。     

船舶主要动力设备能效模型与仿真分析

根据船、机、桨关系,以船舶动力装置的能量传递为基础,基于Matlab/Simulink仿真平台建立主机能效模型。以某内河旅游船舶为研究对象,根据船体与主机参数,利用回归多项式法得到螺旋桨敞水特性曲线。在船舶上安装油耗仪等传感器,采集了主机瞬时油耗、船舶对地航速、对水航速等数据,并计算了主机的实际能效。针对实船采集的数据,分析了航道水流速度的分布特征。基于仿真模型,计算了船舶在不同航道水流速度与对水航速下的主机能效,比较分析了实测数据与仿真结果,并对模型进行了验证。本文研究对于提升船舶的营运能效指数具有实际指导意义。     

基于数据驱动的船舶油耗预测模型研究

以某客滚船为研究对象,将大量航行实际数据进行预处理,通过斯皮尔曼等级相关分析选择出船舶左右桨螺距、左右舷舵角、纵倾、船首风速、船舶对水和对地航速为油耗主要影响参数。建立基于LSTM神经网络的黑箱模型对数据进行学习并预测油耗,额外选取测试样本验证模型精度,优化模型内部结构以进一步提高预测精度。将最终得到的预测数据与实测数据对比,证明模型具有良好的准确性。该研究方法能为船舶运营人员优化运营方案提供参考,能够提高水路交通运输的经济性。     

基于航行数据的船舶航行油耗模型建立方法

准确评估船舶的能效表现是研究船舶性能、优化船舶能效的基础。为准确评估船舶航行状态对船舶航行油耗的影响和船舶的能效表现,以某超大型散货船为研究对象,基于船舶智能能效综合管理系统获取大量船舶航行数据,通过数据处理和特征工程找出影响船舶航行油耗的因素,采用人工神经网络建立船舶航行油耗模型。采用该模型预估船舶在一段航程中的总油耗量,验证该模型在评估船舶航行状态对船舶航行油耗的影响方面的有效性。此外,采用该模型对航程和转速进行优化,验证该模型对能效优化的可行性。     

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。     

基于遗传算法的船舶推进系统船、机、桨匹配云平台设计

随着海上运输业的蓬勃发展,船舶的航行速度、吨位和功率不断增长,船机桨匹配越来越受到造船业的重视。船机桨之间的完美匹配有利于提高推进系统的功率和航行速度,降低船舶油耗,增加航行时间。本文在分析船舶航行过程中船体阻力特性和螺旋桨推进特性的基础上,设计船机桨匹配设计方案,建立合适的目标函数,并利用遗传算法进行船机桨参数优化计算。实验结果表明,遗传算法计算精度高,收敛速度快。     

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。     

内河船舶AIS与雷达动态信息集成性融合

针对船载传感器信息的多源性、多维性和异构性特征,构建船舶动态信息融合模型,以提高内河航行中船员对目标船动态的感知和辨析能力。通过分析船载导航设备在船舶动态辨析中的局限性和互补性,构建集成卡尔曼滤波、自适应加权和神经网络等方法的多源异构数据融合模型,并通过实测和模拟数据计算对该模型进行验证,确定系统的可靠性、稳定性和精确性。该模型不仅对保障内河船舶航行安全、提高内河水上交通效率具有重要的理论参考价值,而且对内河水运安全的保障工作具有积极的现实意义。     

耙吸挖泥船在不同工况下的经济航速

随着世界疏浚业和环保要求的发展,耙吸船未来将面临更多长运距、深远海的工程。针对此类工程中运载航行成本大幅提高的问题,以“通途”轮为例,依据绝对经济航速和相对经济航速的理论,采用柴油机负荷特性曲线和耙吸船的施工特点,分析运载航行过程中负荷、油耗量、产值、成本等多项指标之间的关系,依托关系曲线形成耙吸船在不同工况下运载航行时的实船计算模型。结果表明,计算模型有利于更好地发挥耙吸船在长运距、深远海工程中的经济性,提高工程效益。     

基于遗传算法的渡船横渡航法寻优模型

目前,渡船横渡内河水域主要依赖船长的经验,依据周围水域的实时态势做出决策,无法对整条横渡航线进行整体把握。因此,所选择航法经常使渡船在航道中间,处于低速等待穿越时机的状态,横渡航行风险相对较高。建立安全评价模型,结合研究添加重要判据求得实际最近会遇距离,加入船舶尺度建立安全评价指标作为适应度函数阈值。应用遗传算法(Genetic Algdrithm, GA)建立基于遗传算法的内河横渡模型,综合考虑经济性、转向角度和转向点数量求取路径的适应值并执行遗传操作。试验选取长江某渡口真实交通流数据作为输入进行模型验证,导出迭代所得路径关键参数,经过专家对关键参数进行分析比对,所得航线的经济性、及时性和安全性均较为合理,构建的模型可应用于渡船横渡内河水域航法寻优中。     

船舶航速优化原理研究

恒速航行原理是船舶航行节能的一个重要规律。将船舶航速的优化抽象为对目标函数求极值的数学问题,分别建立离散、连续时间模型,分析讨论了固定时间端点与滑动时间端点不同边界条件对模型求解的影响。结果表明,恒速航行船舶总耗功最小;优化航速不仅与航行要求如规定的路程、时间有关,还与推进功率系数及辅助功率有关。研究方法可为船舶航行降低功耗以及制定航行计划提供参考。     

EEDI给中国造船业带来的挑战

基于国际海事组织（IMO）限制温室气体排放（GHG）条约,阐述了船舶能效设计指数（EEDI）的概念,其计算公式中各项参数的含义及降低EEDI值的途径,重点指出EEDI的出现对我国造船业带来的影响及挑战。船舶采用经济航速是最为有效的节能减排的方式,但对营运商不是最佳选择,故而研发低碳燃油等优化技术成为当下最为重要的任务。船舶能效设计指数的强制实施在短期内对我国造船业造成了一定的冲击,但是长远看会进一步推进我国造船业进行深入的技术改造,从而提高中国船舶企业的综合竞争实力。     

Short-term prediction of vehicle waiting queue at ferry terminal based on machine learning method

Ferry service plays an important role in several cities with waterfront areas. Transportation authorities often need to forecast volumes of vehicular traffic in queues waiting to board ships at ferry terminals to ensure sufficient capacity and establish schedules that meet demand. Several previous studies have developed models for long-term vehicle queue length prediction at ferry terminals using terminal operation data. Few studies, however, have been undertaken for short-term vehicular queue length prediction. In this study, machine learning methods including the artificial neural network (ANN) and support vector machine (SVM) are applied to predict vehicle waiting queue lengths at ferry terminals. Through time series analysis, the existence of a periodic queue-length pattern is established. Hence, methodologies used in this study take into account periodic features of vehicle queue data at terminals for prediction. To further consider the cyclical characteristics of vehicle queue data at ferry terminals, a prediction approach is proposed to decompose vehicle waiting queue length into two components: a periodic part and a dynamic part. A trigonometric regression function is introduced to capture the periodic component, and the dynamic part is modeled by SVM and ANN models. Moreover, an assembly technique for combining SVM and ANN models is proposed to aggregate multiple prediction models and in turn achieve better results than could be attained from a lone predictive method. The prediction results suggest that for multi-step ahead vehicle queue length prediction at ferry terminals, the ensemble model outperforms the separate prediction models and the hybrid models, especially as prediction step size increases. This research has important practical significance to both traffic service management interests and the travelers in cities along waterfront areas.     

新长公司火车渡轮电气设计特点

新长公司的"新长号"是一艘航行于长江A、B航区的火车渡轮,需要满足内河规范的要求。其尾部和首部皆有机、桨和舵的配置。因此,本船的电站配置及系统控制与常规钢质海船有所不同。介绍其在电气设计方面的特点。     

4000 TEU内贸集装箱船船型开发综述

为提高船舶的经济性、适用性和竞争力,针对内贸箱船航运特点,介绍内贸集装箱船的研发设计思路及应考虑的问题。以4 000 TEU佳豪内贸箱船船型为例,根据该船型具有的低油耗、大载重吨、高装箱率、快捷牢靠的堆装系统,以及是目前国内最大的专用内贸集装箱船的特点,对该船型的各项性能指标做了较为系统的分析和探讨。     

船舶EEDIweather中系数fw的快速预报方法研究

随着能效设计指数（EEDI）的强制实施,船舶节能减排日益受到重视,对新造船舶的性能提出了更高的要求.IMO相继出台的EEDIweather自愿导则能够更全面地衡量船舶在风浪中的能效指标,其中系数fw对EEDIweather的计算有重要影响.为建立fw的快速预报方法,在设计阶段初步评估了船舶性能,进行了系列耐波性模型试验,并以试验结果为基础,结合ITTC推荐的阻力推力法（RTIM）计算了fw.应用多元回归分析得到fw的经验公式,经验证有良好的工程应用价值.     

基于纵倾调整的集装箱船实海域航行阻力减少的研究

为应对"能效运营指标(EEOI)自愿应用导则",提出了在航行中采用调节纵倾的方法,降低营运能耗。选取了3100TEU集装箱船作为研究对象,应用Rankine源自由面势流理论计算不同纵倾下船舶兴波阻力系数以及总阻力系数,应用三维面元法计算了规则波中的波浪增阻,并针对实海域进行了増阻预报。研究表明,一定的艉倾能减小兴波阻力和总阻力。通过实海域増阻预报,服务航速下采用艉倾0.4°的纵倾航行会使波浪増阻增加4.21%,但总阻力仍能减少3.38%,较有效地降低了EEOI值。     

进口原油运输船型经济性分析

石油是世界海上运量最大的货种之一,约占海上总运输量的三分之一。加入WTO后,中国石油海上运输量,特别是进口原油运输量将大幅度地增加。针对这一现实情况,本文对世界原油运输船队的技术经济作了概括性分析,对原油进口航线作了介绍。建立了单船运输经济性测算模型。基于实船经济指标测算结果,以必要运费率为主,通过比较选出了优良船型。并定量测算出不同类型船舶在同一航线上营运的必要运费率及其差异。研究结果指出,随着进口原油量的大幅度增加,中国应大力发展VLCC和Suezmax船队,重点建设大型深水油轮码头。