摘要:针对内河船舶在桥区航行时易发生事故的情况,因此,开展内河船舶桥区航行避碰建
模与仿真研究,对提高船舶通过桥区的安全保障具有重要的现实意义。本文对内河桥区船舶
航行进行研究,对障碍物或船只的相对距离和方位进行建模,将所得模型进行仿真实验,对
所得数据进行分析判断,选取内河船舶碰撞危险评判指标,并根据指标判定船舶运行安全等
级,由自主检测周围环境系统,绘制出船桥避碰轨迹曲线,得出船桥避碰优化准则。
关键词:船舶避碰;仿真;桥区航行;轨迹曲线
内河航运作为交通运输的重要形式之一,在我国交通运输体系中有着举足轻重的作用。
截至 2004 年年底,我国内河航道通航里程达 12 万多公里,内河港口达 1300 多个,生产性
泊位 30911 个,万吨级及以上泊位 154 个,拥有内河运输船舶20 万艘、3814 万载重吨。随
着内河航运基础设施建设力度的加大,内河航运的特殊优势将更加明显,将对国民经济和社
会的发展作出更大贡献。
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然而由于交通事业迅速发展,船舶在数量、吨位、体积和航速上
逐年增长,船舶撞桥等事故发生的频率也越来越高,船桥碰撞事故如果发生,会严重威胁人
命、财产安全,给人类社会活动和自然环境等造成严重影响,直接降低水运、公路和铁路等
运输方式的安全性,轻者损伤船舶及桥梁,影响使用寿命,重者造成桥梁倒塌,船舶沉没,
导致重大的人员伤亡和财产损失。国内外有关报道和资料表明,船舶与桥梁发生碰撞的事故
在世界各地不断发生,由此造成的人员伤亡、财产损失以及自然环境破坏非常严重,远远超
过了我们的想象,一些船撞桥特大事故经常发生,造成巨大的人命和财产损失,而大量的间
接损失更是难以计算。
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因此,开展内河船舶桥区航行避碰建模与仿真研究,对提高船舶通
过桥区的安全保障具有重要的现实意义。
本项目将针对内河船舶航行及内河航道的特点,全面分析影响内河船舶与桥梁碰撞危险
的各种因素,选取内河船舶碰撞危险评判指标,提出避碰决策优化准则及其实现方法,减少
船舶在桥区造成的船舶碰撞事故,为安全、畅通、快捷的内河航运提供良好的技术保障。、
为了实现船舶在桥区航行的安全性 ,航运技术发展到目前,主要采取两个方面措施 ,一方
面是依赖于船舶交通管理系统(Vessel Traffic Service,VTS),另一方面是船与船操作时依赖于
船舶避碰规则。而雷达一直作为这两个方面主要的观测设备,用来监测和识别船舶。作为普
通雷达的发展,自动雷达标绘仪(Automatic Radar Plotting Aids,ARPA) 早已作为现代大型
船舶上用于避碰的主要仪器得到普遍使用,对减少船舶碰撞发挥了重要作用。
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国内的集美大学经过多年的研究,提出了应用框架式专家系统原理模仿避碰专家的思
维,并通过运用数理分析导出的各类算法,使避碰专家系统实现在线学习、形成动态知识库,
同时为提出最佳避碰方案提供依据,从而为研究避碰的科学性、经济性问题提供了行之有效
的方法。国内的大连海事大学、哈尔滨工程大学、武汉理工大学等科研院所也正在进行有关
智能避碰系统的研究工作。国外的研究有英国利物浦工业大学的开阔水域中多船碰撞知识库
系统的设计。日本东京商船大学的“海上导航专家系统”中的避碰子系统都有一定的代表性。
各种研究的基本思路都是要建立知识库 (存储由雷达设备或其他设备检测的相遇船动态数
据、避碰规则、船长经验、专家分析、本船与来船的操纵性、运动状态等数据),根据分析