船舶导航与海洋运输安全的发展动态与展望——TansNav 2017国际会议综述

船舶安全、智能、高效航行一直是船舶行业各领域不断追求的目标,第12届船舶导航与海洋运输安全会议 (12th International Conference on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation)的召开致力于推动船舶航行安全化、智能化和高效化的发展进程.通过对该国际会议的大会报告内容及会议论文的信息统计与分析,从船舶航行优化的角度出发,探讨了该领域的研究热点问题,包括船舶避碰、船舶领域、人因可靠性、智能船舶和能效优化等,并阐述了相关理论及技术在船舶航行优化方面的应用情况.最后,论述了船舶航行安全、智能化和能效优化等方面存在的挑战,并指出了航行安全管理与决策系统研制、航行脑系统的开发、智能能效管理与基于大数据的船队能效优化等研究将是未来船舶航行优化的主要研究方向.      

船舶在大风浪中的安全措施

船舶在大风浪中航行时，船体和货物都将处于危险状态之中，文中从船舶安全管理的理论出发，结合大风浪中船舶安全航行的经验，从预测、预防、监控和应急四个方面来探讨船舶面临大风浪时的安全措施。     

基于分布式虚拟现实技术的船舶航行协同仿真系统研究

文章在分析船舶航行过程和传统模拟器技术的基础上，提出了基于分布式模式和虚拟现实技术的船舶航行协同仿真方式的思路。     

海冰影响下船舶北极水域航行风险评估方法

北极东北航线的开通大大缩短了亚洲至欧洲的航行距离,而海冰是船舶北极航行的主要威胁.针对海冰影响下船舶北极水域航行风险研究,提出基于客观监测数据的贝叶斯动态风险评估方法.通过分析船舶北极水域航行所面临主要风险因素,基于控制理论构建北极东北航道船舶航行风险评价模型.在此基础上,结合贝叶斯网络评价分析方法,根据北极水域海冰动态监测数据,实现船舶北极航行动态风险评价研究.以"永盛轮"北极航行为研究对象,对所研究航线上的航行风险变化进行仿真.评估结果表明,所提方法可实现对船舶北极水域航行风险的动态评估,并突出海冰冰情对船舶极地航行风险的影响,其中,完全无冰和完全有冰状态下的航行风险差值达0.14,模型灵敏性高.      

长江水上交通环境的控制方法和建议

长江水上交通环境控制的目的是为了提高船舶航行安全，降低船舶安全事故率。文中分析了现行长江上交通控制系统存在的问题，并提出相应的建议。     

交流变频调速技术在船舶航行控制系统中的应用

介绍了利用交流变频调速技术在船舶航行控制系统的应用。介绍了以Intel8751单片机为核心，辅相应的外围硬件电路，实现对交流电机变频器的输出频率和三相输出相序实时控制，从而最终实现对船舶航行姿态的监控，这种控制方式结构简单、控制方便、性能良好，是一种非常适应于中、小型船舶的电力拖动推进系统。     

健全我国内河干、支流交汇水域船舶航行会让避碰法律制度研究

1992年实施的《中华人民共和国内河避碰规则》（以下简称《91内规》）关于船舶在干、支流交汇水域航行、会让和避碰方面的规定，虽然比1979年《内河避碰规则》有较大的进步和完善，但由于全国内河干、支流航道纵横交织的地方特殊性和全国性法律的原则性及统一性，由一部统一的《91内规》去明确具体地规范全国各处的干、支流次汇水域船舶航行避让关系，也是不客观和不现实的。经过对《91内规》10年的适用实践，笔者认为现在很有必要对内河“干、支流交汇水域”的规定加以补充，使其进一步完善，规范船舶的航行和避让运行，避免或减少船舶在该水域发生水上交通事故。     

海事安全研究发展动态 ——第13届船舶导航与海上运输安全国际会议综述

海事安全是水上交通运输中重要的研究方向之一.第13届船舶导航与海上运输安全国际会议(TransNav 2019)在波兰格丁尼亚召开,会议的主要目标是寻找海上航行、船舶导航、物流与能源、基础设施、海洋环境、航海保障以及航海经济方面的主要问题和解决方案.以海事安全为主题,对此次会议的200篇论文进行梳理,从船舶航行安全、应急安全保障和防治船舶污染3个方面探讨当前海事安全研究的热点问题.在船舶航行安全方面,从水上交通风险评估、人为因素、船舶避碰和自主船舶航行安全4个角度详细论述了该领域的研究动态.并从水上交通风险评估、船舶避碰风险量化、多船会遇局面避碰算法和自主船舶风险评估等角度分析未来热点研究方向,对未来的研究重点提出建议.      

长江三峡库区安全管理现状及对策

针对长江三峡库区航运的特点，对三峡库区安全管理中存在的问题进行分析，并提出改进措施，以确保三峡库区的航行安全。     

极地冰区船舶航运的发展动态与展望——POAC 2017国际会议综述

近年来,极地冰区航运成为关注热点,第24届北极条件下港口和海洋工程国际会议(The 24th International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions)的召开旨在为广大极地航运的专家学者提供相互交流学习的平台.从北极冰区港口和海洋工程安全保障技术角度,对本次国际会议的报告内容进行介绍和分析,并从多角度详细阐述了北极海冰遥感监测技术、北极冰区冰载荷分析、极地规则与法律和极地船舶航行风险评估等研究的发展前沿,对当今世界上极地研究的核心脉络进行梳理和把握.针对极地冰区船舶航行及安全保障的研究热点,展望了极地冰区航运研究的发展趋势,并对未来极地冰区船舶航行的研究重点提出建议,旨在抓住极地船舶航行的发展机遇.      

北极东北航道航行实践与安全性研究

自北极东北航道夏季呈现可通航窗口期以来,中国远洋海运集团积极开展北极航行探索和实践.基于历年航次信息,对目前极地航行存在的问题进行分析,提出具体的解决问题措施并在航行实践中得以验证.梳理国内外的研究成果,对现阶段的北极航行风险进行分析.目前极地航行存在五大风险:通航环境恶劣、冰区编队航行经验不足、船冰碰撞及冰困、船员疲劳驾驶、冰情预报的不确定性等风险.从实际航行实践的角度出发,分析船舶航行操作风险以及应对措施.目前东北航道的基础设施尚不完善,环北极国家合作不够密切,未来应结合国家"冰上丝绸之路"战略目标,推动北极科考事业发展,加大基础设施建设,构建近北极国家战略合作平台.      

试论影响船舶安全航行的渔船因素与对策

对渔船影响船舶安全航行的因素进行分析和总结,并提出和探讨保证船舶安全航行的对策,以保障船舶的安全.     

智能船舶船岸协同实验关键技术研究

为解决智能船舶实船实验困难、成本高和航行风险大等问题,选取封闭水域建立智能船舶船岸协同模拟系统.通过分析系统的功能需求,设计了系统整体架构及功能模型,研究了智能船舶船岸协同实验实现的关键技术,并在智能船舶运动建模中加入风力干扰,提升了船舶运动模型的精确度.利用船岸协同实验系统,在实验水域中进行了智能船舶操纵性实验、静态障碍物避碰实验以及路径跟踪实验.实验结果表明,运动模型仿真结果减少近50%误差,回转实验中在有风和无风2种条件下几乎无旋回速度和船速的改变,实际航行轨迹与参考轨迹的偏差也在0.2~1 m以内,满足智能船舶实验需求,为智能船舶的航行验证提供了基础实验平台.      

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。      

浅水域航行时的富余水深探讨

通过对影响船舶富余水深的相关因素分析,阐述浅水域航行时考虑富裕水深的重要性和必要性,提出确定富余水深时应符合的客观条件.     

船舶航行交通事件实时检测技术研究现状与展望

船舶航行交通事件检测依赖基于历史数据的离线检测方法, 检测模型适用性差, 难以满足监管人员的实时监测需求。通过分析船舶异常行为检测、航行事故检测等现有交通事件检测技术, 可以发现: 在数据层面, 监测数据来源单一、环境信息缺失; 在方法层面, 基于统计、风险评估等经典模型的事件监测方法效率高但准确性低, 基于神经网络、图像识别等机器学习的检测方法准确性高但效率低; 多源数据融合、多项技术结合的交通事件检测方法成为实时检测方法的发展趋势。在此基础上, 梳理了实时船舶航行交通事件检测的3项关键技术: (1)海事大数据技术: 高效处理船舶运动数据和航行环境数据, 统一多源异构数据结构标准, 降低数据源单一造成的事件误报率; (2)船舶行为动态建模技术: 利用知识图谱等技术融合船舶航行情境信息, 在不同船舶运动环境下利用深度学习、语义关联、图神经网络等方法构建不同的船舶行为模型, 提高检测准确性; (3)实时分析和可视化技术: 结合平行系统进行虚实系统间信息传递, 定性分析检测结果, 实时显示检测全过程, 提升监管过程中的人机交互效率。然后, 提出了包括数据采集、后台服务和客户端应用3个功能模块的交通事件平行检测系统; 该系统具备实时接收并处理船舶航行数据、分析并预测交通状态、动态检测并预警交通事件和仿真结果展示等功能。从数据融合、交通状态感知和交通虚实映射3个方面, 展望了面向海事监测实务的实时检测技术发展方向。      

对<长江下游分道航行规则>的理解与体会

<长江下游分道航行规则>(以下简称<规则>)是在学习和借鉴世界上先进的水上交通安全管理方法并结合长江航道特点及船舶构成成份的现状,依据1991年<内规>而制定的.     

通航桥孔跨度的计算方法探讨

在通航河流上修建桥梁，其通航孔的跨度设计对船舶安全航行及桥梁结构安全具有重要的影响。利用水槽模型试验成果，结合已有研究结论和有关标准及规范，提出了通航桥孔跨度的计算方法。     

基于时空注意力机制的STA-GRU船舶轨迹预测方法

船舶轨迹预测的精度关系到船舶智能航行水平。针对门控循环单元（gated recurrent unit, GRU）提取船舶时空信息数据能力不足,导致轨迹预测精度不佳的问题,研究了基于时空注意力机制的GRU船舶轨迹预测方法（spatial-temporal attention mechanism-gated recurrent unit, STA-GRU）。将传统GRU中的激活函数改进为加权激活函数组,以保留更完整的船舶轨迹数据;引入空间注意力机制模块提取船舶空间位置信息的特征,以船舶经纬度及相对经纬度数据作为输入序列,计算对应的空间权重注意力因子,获得空间特征向量;再引入时间注意力机制模块挖掘观测时段内历史轨迹特征向量的时空依赖性,以历史轨迹数据中的航速、航向拼接空间特征向量作为输入序列,计算时空权重注意力因子,将获得的时空特征向量作为STA-GRU模型的训练数据集,用于船舶轨迹预测。采用青岛港AIS数据开展实验验证,以输入时长20 min,采样频率2 min作为输入条件,构建船舶航行轨迹数据集,结果表明：对比LSTM、AT-GRU、Bi-GRU算法,STA-GRU模型不仅在训练过程中收...     

内河钢质货驳改建检验探讨

目前，京杭运河两岸改建船舶十分普遍，方兴未艾，一些个体滩涂船厂安全意识淡薄，盲目迎合船舶所有人要求随意改建。船舶检验部门必须从改建源头入手，严把船舶质量关，促使船舶具备安全航行技术条件，将改建船舶的质量、安全隐患消除在萌芽状态，杜绝不合格船舶流入运输市场。以150t钢质敞口货驳的改建为例，对其结构加强情况进行介绍。