桥区船舶航行风险预警系统研究

摘要

随着内河航运的迅速发展，内河船舶的数量迅速增长，船舶日益大型化。内河船舶航行安全问题日益受到各界的重视。内河航运迅速发展的同时，我国城市基础设施建设速度加快，内河桥梁数量增长迅速。横跨于内河之上的桥梁数量越来越多，内河通航环境也随之发生改变，给内河船舶的航行造成了一定的限制和不利影响，桥区水域船舶碰撞事故时有发生。船舶一旦在桥区发生船撞桥事故，不仅会对内河交通造成严重影响，甚至会导致桥梁断裂等严重后果。
　　为了更好的保障船舶在桥区水域的安全航行，研究以长江武汉段桥区水域为具体对象，针对单船在桥区的航行碰撞事故的预警方法进行了研究和探索。提出基于船舶航迹预测的桥区水域船舶航行风险预警方法，并以此为基础研发了一套船台用桥区船舶航行风险预警系统。具体研究内容如下:
　　(1)分析长江武汉段桥区水域通航环境特征。分别从自然环境、桥梁分布情况、交通流特征三个方面进行分析，明确船舶在桥区水域航行时的主要影响因素，并得到该水域交通流特征的量化数据。
　　(2)桥区船舶航行风险预警方法研究。根据桥区水域通航环境特点，研究船舶航迹预测方法。并以船舶航迹预测为基础，针对碰撞、搁浅、触礁及触损四类事故风险的量化进行研究，确定桥区水域船舶航行风险预警流程和方法。
　　(3)桥区水域预警系统的设计与实现。以通航环境特征分析结果为基础，根据桥区船舶航行风险预警方法和流程，设计单船桥区航行预警系统，并结合AIS和长江电子航道图进行系统实现。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 桥区通航安全研究现状

1．2．2 水上交通风险研究现状

1．2．3 水上交通安全预警研究现状

1．2．4 AIS在船舶航行安全方面的应用

1．3 当前研究的不足

1．4 主要内容及论文结构

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 论文组织结构

第2章 长江武汉段桥区通航环境分析

2．1 自然环境

2．2 桥梁分布

2．3 交通流特征

2．3．1 船舶交通流量

2．3．2 桥区船舶航速

2．3．3 船舶类型

2．3．4 船舶尺度

2．3．5 船舶航迹分布

2．4 本章小结

第3章 桥区船舶航行风险预警方法

3．1 预警范围界定

3．2 预警流程设计

3．3 船舶航迹预测算法

3．3．1 预测算法选取

3．3．2 三次指数平滑法

3．3．3 船舶航迹预测

3．4 桥区船舶航行风险评估

3．4．1 碰撞危险度

3．4．2 桥区碰撞危险度评估

3．5 桥区预警准则制定

3．5．1 预警准则

3．5．2 武汉段桥区预警准则

3．6 本章小结

第4章 桥区船舶航行风险预警系统设计

4．1 系统需求分析

4．2 系统总体设计

4．2．1 体系结构设计

4．2．2 配置方案

4．3 系统功能模块设计

4．4 系统数据库设计

4．5 系统主界面设计

4．6 本章小结

第5章 桥区船舶航行风险预警系统实现

5．1 数据预处理

5．1．1 数据解析

5．1．2 数据去噪

5．2 系统主要功能实现

5．2．1 航道图显示与操作

5．2．2 航行预测预警

5．2．3 航迹回放

5．2．4 预警信息显示与查询

5．3 系统优势分析

5．4 本章小结

第6章 总结

6．1 研究工作总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果

附录A 桥区船舶航迹特征分析数据

附录B 下行船舶航迹预测α值试算数据

附录C 上行船舶航迹预测α值试算数据