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.      

我国北极航运研究的现状与热点分析

全球气候变化和北极海冰融化使得北极航道的开发与利用受到了越来越多的关注,中国学者积极参与了北极航运的一些研究.为了整体把握中国北极航运研究现状与热点,从中国知网(CNKI)核心期刊数据库选取了2000—2019年与北极航运相关的230篇文献为数据源,借助SPSS统计软件和VOSviewer文献计量软件平台,从载文量、期刊分布、研究机构、学者、关键词等方面对文献进行分析,并在此基础上从极地船舶设计、北极航线开发与利用、北极船舶航行、北极政策与地缘政治研究4个研究方向分析北极航运研究趋势与热点问题.研究表明,中国北极航运研究热点聚焦在极地船舶冰载荷计算、船舶运输经济性分析、通航环境分析、北极航线开通的影响分析、冰区航行风险识别与评价、北极水域船舶航行自由有关法律与政策分析和北极航运国际治理对策研究等方面.      

北极东北航道经济性及未来发展趋势分析

北极航线的开通,使中欧之间的航程缩短,节省船舶航行时间,大大降低航运成本.针对北极东北航线,结合中远北极历史航次数据,从航行里程、燃油消耗、护航费用等角度,分析海冰对航线经济性的影响,并从航行里程、节省船期的角度论证北极航线的经济性优势.在经济效益研究的基础上,分析未来北极的船型趋势,干散货船、集装箱船、LNG船等将会成为北极航线商业航行上方面主流船型.鉴于海冰因素对航次的经济性影响较大,高冰级船舶将成为未来冰区船舶的设计特点.在中俄共建"冰上丝绸之路"的大背景下,极地船舶设计、极地航行保障服务、北极转运港口建设是未来北极航道的开发建设方向.      

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.      

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.      

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.      

北极水域船舶航行风险管理研究现状分析

全球气候变暖使得北极水域作为航运通道成为可能,作为连接中欧的最短海上运输通道,北极航道正融入我国"冰上丝绸之路"战略.然而北极水域通航环境复杂多变、脆弱敏感,给船舶安全带来了很多非传统安全风险.为明晰目前北极水域船舶航行风险管理现状,通过对北极船舶航行风险管理文献进行梳理,从风险管理的公约/规则和技术2个方面分析和探讨当前的研究现状和未来的研究方向.研究表明,北极水域船舶航行风险管理研究技术受限于数据的缺乏和不确定性.随着未来北极基础建设和装备的研发,基于模型的、静态的、层次的风险识别、分析和评估研究将朝着数据化、动态化、系统化的风险预测、预报和预警的方向发展.      

破冰船护航条件下的船舶安全域划分方法

在高纬度地区的冬季,由于海冰的原因船舶航行变得较为困难,往往无法自主航行,需要破冰船进行护航和引导.在破冰船护航的狭窄冰道中,破冰船及跟随船之间存在一定的碰撞风险.因而,探究破冰船与跟随船之间安全距离与相对速度之间的相互制约关系,对破冰船护航下的船舶安全域进行划分是研究的重点.有别于传统开放水域安全模型,该研究对冰区船舶航行的最小静态安全距离进行了定义,并结合实际案例进行了安全域的分析.并将高斯混合分布的EM聚类算法应用于适合冰区护航中不同航行状态下的船舶安全域的划分.研究结果表明通过对船舶速度和安全距离数据的研究能够较好的区分出船舶的安全域,对破冰船护航下的安全航行操作提供了参考.      

智能水运的发展现状与展望——第十届中国智能交通年会《水路交通智能化论坛》综述

智能化已成为现代水路运输的重要发展趋势之一。通过对第十届中国智能交通年会《水路交通智能化论坛》主题报告内容的分析和梳理,探讨了极地航海保障技术、内河航道智能化建设、"置"慧航运、港口资源管理和船舶电力推进技术等水路交通智能化领域的研究热点,展望了智能船舶、信息传输网络技术和船联网在未来水路交通智能化领域的发展趋势。     

本期导读

<正>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     

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.      

北极东北航道船舶行为特征分析

北极东北航道开发和利用,对北极水域船舶通航安全管理提出了更高的要求.采用数据挖掘技术对2015—2017年北极东北航道船舶自动识别系统(AIS)的数据进行了处理与分析;采用Douglas-Peuker算法,对海量船舶AIS轨迹数据进行抽稀与验证;然后利用KD-Tree、DBSCAN和族心确认算法,对海量船舶AIS轨迹点进行了时空聚类分析;成功提取了船舶类型、船旗国、船舶轨迹、船舶密度及船舶速度等船舶行为特征,探索研究了船舶行为特征对于北极东北航道能源、环保及海上交通服务的作用与意义.研究表明,北极东北航道航行船舶以渔船和货船为主,船旗国以靠挪威和俄罗斯籍为主,船舶活动区域集中在巴伦支海与挪威海,主航道主要以8~15 kn速度航行.      

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.     

绿色航运能源技术现状及发展趋势分析

航运可持续发展背景下,针对国内外碳排放发展战略及北极航道商业化航行的排放要求,研究绿色能源技术,实现航运业低碳化和清洁化已成为航运科研的重大任务。为明晰绿色燃料对实现航运碳中和的应用潜力,围绕能源技术的研究前沿,针对氢、氨和绿色甲醇3类绿色能源在国内外航运船舶中的技术应用和技术研究现状进行综述和评论,并从技术成熟度和商业成熟度2个角度对航运绿色能源开展初步技术评估,进而从燃料生产、运输储存加注、动力系统、船舶设计改造和航行运营5个方面分析讨论了航运绿色能源技术目前所存在的主要问题。分析结果表明：相较于传统重质柴油和LNG燃料技术,当前绿色能源技术的应用主要受制于燃料成本高昂且未实现规模化供给、基础配套设施缺乏、关键设备的研发及改造技术不成熟,并且尚未有1种燃料具有全方面、压倒性的技术优势从而能够完全替代现有传统燃料,但基于现有的技术路线和研究趋势,可预见甲醇将成为实现阶段性碳减排目标的主要能源。而实现碳中和目标,氢和氨则更具优势。氢和氨分别更适用于实现内河和海运船舶的碳中和目标。此外综合绿色航运能源的技术现状、主要问题和发展趋势,从燃料供应链建设、船舶技术研发、标准及政策法规3个方面提...     

基于模型预测控制的船舶纵向航速协同控制方法

多船协同航行在海事搜救、资源勘探、极地航运等领域中具有显著优势,其中纵向航速协同控制是实现船舶协同航行的关键.通过分析船舶螺旋桨转速、加速度与航速之间的关系,构建了考虑风力影响的船舶纵向动力模型,为实现前后船加速度与跟驰距离的关联,引用基于变时距策略的船舶间距模型.设计了考虑航速、加速度等多约束的多船航速控制目标函数,...     

VTS系统在航道交通管理中的应用研究

针对目前港口航道交通管理的要求,探讨如何利用VTS系统对航道船舶交通和浮标实施有效的安全监控。利用航道水文气象数据通过具体的管理监控方法研究和报警装置的设置,对合理组织船舶交通、预防船舶误航、船舶航行动态信息提供等进行了研究和探讨。     

基于知识图谱的国内外北极航线安全研究进展与比较分析

为更直观地把握国内外北极航线安全研究现状,形成对这一问题的基本认识并用以启发后续研究,借助CiteSpace软件生成知识图谱,应用文献计量分析方法,从时空角度简述北极航线安全研究概况,然后从研究主体和研究内容2个方面对比国内外研究异同,着重探讨研究主题热点,捕捉研究前沿进展.结果表明:①无论是北极国家还是非北极国家均对北极航线安全十分关注,已有研究总体上处于探索发展阶段,尚未形成稳定的核心作者群,机构间合作不足;②内容上,以北极航线安全研究需求分析和影响因素分析为国内外一致的主题热点并呈现出研究视角和研究方法上的各有侧重;③新形势下,围绕国家宏观战略开展北极航线安全研究,并重点关注北极航海安全保障服务能力提升是当前及未来国内的研究前沿;对于风险因素量化研究的丰富创新和针对北极航线开发利用活动展开的应用研究则是国外研究的主流趋势.      

北极航道的船舶组合导航方法

为解决新开辟的具有重要经济价值及战略意义的北极航道船舶航行安全保障问题,建立适用于北极航道的船位推算导航模型.在获取精确的初始船位前提下,利用航向、航速连续推算船舶船位,同时利用卡尔曼滤波修正累积推算误差,以获取高精度、高可靠性的推算船位.针对高纬度下的陀螺罗经航向误差较大的问题,采用卫星罗经或光纤罗经替代陀螺罗经;而对卫星定位信号异常而无法获取船位的问题,提出了自动雷达定位技术.在GPS正常时,选择GPS卫星罗经+GPS滤波的组合导航方案;在GPS异常时,选择光纤罗经+自动雷达定位滤波的组合导航方案,可为船舶在北极航道航行提供连续、准确、可靠的导航定位保障.研究结果表明,前者得到的推算船位与GPS实测船位的误差很小,均差在4.5 m左右;后者可为船舶提供2 h推算误差在50 m以内较高精度的船位.      

基于港口航道工程施工重点环节的控制解析

在我国的交通运输系统中,航运作为其中的重要组成部分,在推动我国经济发展中具有重要的作用,而航运的发展离不开港口。因此,加强对港口航道工程建设的施工研究成为其中的重点,本文从港口航道建设简介以及基于港口航道工程施工重点环节的控制要点等方面进行简要的分析和研究,进而加强对港口航道工程施工环节的监督,并对施工中的问题进行解决,从而促进港口航道工程施工建设的发展和进步。     

水深对船舶摇荡运动影响的数值方法研究

随着船舶大型化、高速化的发展趋势,以及船舶数量的逐年增多,海上航行的船只不免在相对浅水域航行,浅水域会对船舶的航行状态产生影响,浅水效应是保障船舶安全航行所需考虑的重要因素.采用有限水深的三维势流理论,以某NPL型船模为例,分别对在其次浅水、浅水和超浅水条件下的纵摇和垂荡运动幅值响应函数进行了计算,并对纵摇和垂荡运动随水深的变化规律进行总结.