成山角分道通航制水域航行风险辨识与操纵决策方法

针对成山角分道通航制水域船舶航行风险高的问题，对数字化仿真环境、风险辨识、避碰机理和操纵决策开展研究。通过解构成山角水域的构成要素，建立静态交通环境的数学模型，结合船舶动态信息，构成动静结合的数字化仿真环境；基于时间、空间双维度的碰撞危险度模型和本船船位信息，提出碰撞等航行风险的辨识方法；考虑《1972年国际海上避碰规则》和良好船艺要求，归纳成山角水域不同会遇局面下的避让原则和方法，结合避碰机理求取最小改向幅度；运用时序滚动和反馈补偿方法，提出能自适应目标船机动特征的操纵决策模型。模拟成山角水域船舶会遇场景，开展多目标船场景下的仿真实验，结果表明:①在自建坐标系的会遇场景中（目标船:坐标位置（44 600 m，62 300 m），航向210°，航速12 n mile/h；本船:坐标位置（41 200 m，38 000 m），航向000°，航速12 n mile/h），基于成山角水域船舶行为的船位推算方法可提前1 168 s识别到碰撞危险；②在随机生成的多目标船模拟环境下，本船在245，617，2 005，2 405 s分别采取右转17°、复航、右转11°、复航操作，可让清所有目标船，满足船舶在该水域航行时操纵决策的需求。综上，提出的方法在成山角水域可更早识别到碰撞危险并进行操纵决策，为船舶在类似分道通航制水域中智能航行的实现提供理论基础。      

船舶了望浅析

船舶了望是指船舶驾驶值班人员经常用视觉、听觉以及适合当时环境和情况的一切有效手段,对船舶周围环境和来船动态的了解.如果了望疏忽或了望不全面,对周围环境和来船动态就不能做出肯定的判断,也就不能果断地采取避让措施,那么船舶安全会让就不能保证,甚至还可能造成本船和他船人命财产的灭失.据水上交通事故资料统计发生碰撞、触礁的事故中80%以上是因为疏忽了望引起的.本文就了望的目的,了望的人员,了望的责任,了望的对象,了望的时间及了望的方式谈谈自己的看法,意在减少水上交通事故的发生.     

基于操纵过程推演的船舶可变速自动避碰决策方法

为了解决船舶部分场景中仅靠变向避让效果差的问题，研究了多物标环境下符合避碰规则的船舶可变速自动避碰决策方法。基于船舶会遇四阶段理论和船舶领域模型量化船舶碰撞危险度，通过可变速MMG模型和模糊自适应PID航向控制方法推演船舶定、变速改向操纵过程。在此基础上，改进了基于操纵过程推演和速度障碍理论的动态可行操纵区间求解算法。以实船为仿真目标，进行了不同操纵方案下的对比实验和多物标场景下的仿真实验。将程序运行步长设置为1 s，结果表明:①预设他船位置（4 n mile，4 n mile），航向270，航速12 kn，本船位置（0 n mile，0 n mile），航向000，航速12 kn的交叉相遇态势下，变向变速避让和仅变向避让采取操纵行动的最晚时间点分别为711 s和643 s；②在物标较远的多物标环境下，本船O保向保速至663 s，与目标船T_A，T_C，T_D构成碰撞危险，采取目标航向、转速区间为[48°, 61°]、[75 r/min, 85 r/min] 中任意组合可让清所有物标。      

基于共轭贝叶斯模型的长江干线江苏段碰撞事故定量分析

对船舶碰撞风险的定量分析对于深入理解事故规律、避免事故的发生具有重要意义.以长江干线江苏段2012—2016年945起船舶碰撞事故或险情数据为例,对6个区域进行碰撞风险评估研究,建立相对事故贝叶斯模型,分析通航水域、航行状态和会遇情景3个指标下不同航行情景的相对风险关系.利用共轭贝叶斯方法,对江苏段船舶碰撞风险进行建模分析.研究发现,根据专家意见和事故数据进行风险评估的结果并不十分一致,深水航道、顺航道航行等普遍认为风险较低的情景,数据分析显示风险较大,这与数据的不完整性有关.当未来有更多数据时,可以对结果进行迭代更新,不断提升评价结果的精度和可靠性.      

基于双延迟深度确定性策略梯度的船舶自主避碰方法

为满足智能船舶自主航行的发展需求,解决基于强化学习的船舶避碰决策方法存在的学习效率低、泛化能力弱以及复杂会遇场景下鲁棒性差等问题,针对船舶避碰决策信息的高维性和动作的连续性等特点,考虑决策的合理性和实时性,研究了基于双延迟深度确定性策略梯度（TD3）的船舶自主避碰方法。根据船舶间相对运动信息与碰撞危险信息,从全局角度构建具有连续多时刻目标船信息的状态空间;依据船舶操纵性设计连续决策动作空间;综合考虑目标导向、航向保持、碰撞危险、《1972年国际海上避碰规则》（COLREGs）和良好船艺等因素,设计船舶运动的奖励函数;基于TD3算法,根据状态空间结构,结合长短期记忆（LSTM）网络和一维卷积网络,利用Actor-Critic结构设计船舶自主避碰网络模型,利用双价值网络学习、目标策略平滑以及策略网络延迟更新等方式稳定网络训练,利用跳帧以及批量大小和迭代更新次数动态增大等方式加速网络训练;为解决模型泛化能力弱的问题,提出基于TD3的船舶随机会遇场景训练流程,实现自主避碰模型应用的多场景迁移。运用训练得到的船舶自主避碰模型进行仿真验证,并与改进人工势场（APF）算法进行比较,结果表明:所提方法学习效率高,收敛快速平稳;训练得到的自主避碰模型在2船和多船会遇场景下均能使船舶在安全距离上驶过,并且在复杂会遇场景中比改进APF算法避碰成功率高,避让2~4艘目标船时成功率高达99.233%,5~7艘目标船时成功率97.600%,8~10艘目标船时成功率94.166%;所提方法能有效应对来船的不协调行动,避碰实时性高,决策安全合理,航向变化快速平稳、震荡少、避碰路径光滑,比改进APF方法性能更强。      

关于长江上游水上安全管理的思考

1 万县段水上安全现状 近年来,长江上游万县段水上交通事故频发,安全状况令人担忧,原交通部刘松金副部长在4年前曾指出:"全国水上安全的重点在长江,长江的安全重点在川江,川江安全的重点在万县段.”随后在交通部、长航局、长江港监局及当地各级政府和管理部门的重视和支持下,长江和地方港监通力合作,大力整顿辖区航行秩序,1998 、1999年辖区水上交通事故曾一度下降,然而在2000年,该段水上安全形势再度恶化,水上交通事故频发.据统计,2000年,长江万县段共发生一般以上事故37件,沉船34艘,死亡失踪111人,事故件数占全国水上交通事故的1/16,而沉船艘数、死亡失踪人数就分别达1/7、 1/5,上述数据再次验证了全国水上安全的重点--万县段,面对严峻的水上安全局面 ,各界人士见仁见智,各有说法. 作为主管长江上游干线389.5 km的万县长江港监局面对来自各方面的压力,迎难而上,全体职工在对外管理中,紧紧围绕安全管理这一中心,扎实开展了多项专项治理,从年初的"战枯水、保春运”,3月的"大宣传、大检查、大整顿”,5月的"反三违月”,6月10日至9月 10日"苦战3个月,扭转辖区安全形势严峻局面”,9月15日至12月25日"再战100天,竭力稳定辖区安全形势”等多项活动,事故上升势头虽暂时得到遏制,但安全形势仍不容乐观. 长江海事局及时派出了以业务副局长为组长,各业务处长为组员的调研组赶赴长江上游进行为期10余天的调查研究,查明事故多发的原因为:(1) 船舶建造失管,船舶检验失范,船舶失修失养, 是安全隐患的根本所在;(2) 船员整体素质下降,操作技术水平较低;(3) 通航环境恶劣; (4) 港监管理手段相对滞后,交通通信手段缺乏.调研组还从宏观方面作了深层次原因分析:(1) 经济、文化落后,交通不便,给农用船提供了生存的畸形空间;(2) 宏观管理失控,运力大于运量,企业亏损陷入困境,动摇了安全管理基础;(3) 两监体制并存,造成管理疏漏;(4) 安全管理法规不健全.上述问题已引起了上级有关部门的高度重视.