船舶交通量三阶段法预测模型及其应用

为精准预测船舶交通量,基于多源数据融合,提出用于预测船舶交通量的三阶段法,分别预测交会水域、单条航道的船舶交通量,并以长江六圩水域以及苏北运河航道为例进行实证研究。结果表明,三阶段法预测模型具有较强的预测精度。预计2040年苏北运河航道货运承载能力饱和度达到17.13%,即未来苏北运河航道利用水平较为合理,但仍处于较低水平,尤其是蔺家坝—宿迁窑湾航段和宿迁窑湾—淮安航段的利用水平更低。本文预测方法和结果可为水路交通规划与调度管理提供支撑。     

船舶事故时空特征及致因关联规则挖掘方法

为准确掌握洋山水域船舶事故特征,提高通航安全和减少船舶事故的发生,选取2016—2020年洋山水域船舶事故数据,采用关联规则对事故特征进行时空挖掘,构建关联规则网络图,基于Apriori算法挖掘洋山水域特定通航环境下的事故潜在风险因素。结果表明：洋山水域船舶事故多发生于南支航道延伸段、漕泾东支线航道等水域;500总吨以下船舶与事故关联程度较高;易在大潮汛期间发生自沉、碰撞等事故;春冬两季为事故潜在高发时段。依据上述结果,给出针对性的管理建议,为洋山水域海事管理机构更有效实施现场监管、保障船舶通航安全提供参考。     

船舶交通量的BP神经网络-马尔科夫预测模型

为提高船舶交通量的预测精度,在BP神经网络的基础上结合马尔科夫预测模型建立一个新的预测模型.采用通过长江九江大桥的月度船舶交通量数据进行模型训练、验证和预测,求出相对残差值,将相对残差的前8项归一化后划分为3个状态,利用马尔科夫预测模型修正BP神经网络的预测值.该新模型将BP神经网络的相对残差值区间从[-12.9%,12.3%]降低至[-9.9%,5.4%].该模型能提高船舶交通量的预测精度,用于预测船舶交通量是可行的.     

基于AIS海上交通调查的宁波—舟山核心港区船舶定线制

为便于宁波—舟山核心港区船舶定线制的设计,在原始数据的基础上,采用基于船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据对辖区水域进行海上交通调查,详细分析辖区船舶航路、交叉等数据;结合船舶交通服务(Vessel Traffic Services,VTS)中心的实时数据和船舶进出宁波—舟山核心港区的传统航路,从宏观和微观角度研究该水域船舶交通特性,确定船舶定线制总体设计方案、警戒区设置及定线制水域航道宽度.该定线制实施方案表明,基于AIS海上交通调查而拟定的船舶定线制,可满足当时的设计预期,确保辖区水域船舶通航秩序,有效保障辖区水域航行安全.     

基于模糊综合评判方法的仰光河航道安全评估

应用模糊综合评判方法,分析仰光河航道的航道安全.将仰光河航道分成4个航段进行研究,考虑缅甸航运业的发展以及航道进出船舶的安全,对全部航道和每一段航道进行安全分析,基于航道情况、环境因素等,提出航道的模糊综合评判方法.该综合评判方法可以定量表示全部航道和每一段航道的危险度.     

长江航道航行环境风险评价

为对长江航道环境风险进行评价,利用物元可拓理论和熵权法,建立熵权物元可拓评价模型。以自然环境、通航条件、交通环境为一级指标,12个风险因素为二级指标组成风险评价体系。在该模型中,对量化的评价指标进行归一化处理,构建长江航道航行环境风险等级评估的经典域、节域和待评物元。通过熵权法确定指标权重,利用该模型计算关联函数值并进行关联度分析,确定长江航道航行环境风险等级及其变量特征值。选取长江江苏段某航段为实例,运用该模型定量评价该航段航行环境风险的大小。评价结果与实际情况相符,证明了模型的准确性和适用性。     

多算法结合的船舶交通流框架提取

为提高船舶进出交通流密集区域的安全性、解决数据挖掘不充分的问题,基于AIS数据,将多种算法相结合,提出一种多元化的船舶交通流框架提取方法。利用Douglas-Peucker压缩算法和航迹交会算法分别提取交通流中的船舶转向点和航迹交会点。利用密度聚类算法对包括船位点在内的3种特征点进行数据挖掘,提取出更有代表性的特征点。将3种特征点进行加权融合,得到新的多元特征点,以点的大小表示其重要程度,最终生成某水域的船舶交通流框架。实验结果表明,通过以上方法能够获得老铁山水道附近水域船舶交通流框架。该框架融合了多种航迹特征点,能够显示附近水域的重要航迹分布,充分体现船舶交通流的总体态势和密集区域;该框架从统计学角度凝结了该水域船舶行驶的习惯航线,这些航线具有较好的适航度,既可用于航路规划,还能为海事部门选取推荐航道提供参考。     

洋山深水港船舶航行模拟研究的船型研究

在洋山深水港区一期工程的初步设计过程中 ,涉及到航道宽度、航道水深、回旋水域等基本数据的确定。笔者采用船舶操纵模拟器进行航行模拟研究 ,根据洋山深水港设计规划和集装箱船舶的发展趋势 ,通过研究、分析、比较 ,选择最合适的船型 ,尤其是船舶主尺度和船舶吃水等基本数据 ,为洋山深水港区一期工程的初步设计提供科学的依据。     

大型船舶在港口航道的操纵安全综合评价法

为给港口航道规划、大型船舶通航安全、船舶营运、船舶操纵提供科学依据,首先利用层次分析法和模糊综合评价法得出大型船舶在港口航道的操纵隐患指标评价值;然后通过运用大型船舶操纵模拟器和船舶航迹带生成系统的试验方法,获取模拟大型船舶运动参数和船舶航迹带运动轨迹,得出船舶在航道操纵过程中的风险指标评价值;最后把上述两指标评价值结合起来,得到大型船舶在港口航道的操纵安全性综合评价值.该综合评价值可用来分析评价现有的操船环境和改善后的操船环境对大型船舶操纵安全性的综合影响.     

港口水域通航风险评价的未确知测度模型

为给船舶安全航行制定预防措施,基于港口水域通航因素的不确定性特点,按照未确知数学的理论和方法,用信息熵理论确定评价指标权重,建立港口水域通航风险评价的未确知测度模型.该方法应用于我国台州、嘉兴2个港口,对其13个航段的通航风险进行统一排序.结果表明,对港口水域通航风险中未确知性的评价结果与实际调查情况相符.     

长江口实施新船舶定线制

《长江口船舶定线制（2008）》和《长江口船舶报告制》自2008年6月1日起正式实施．《长江口船舶定线制》自2002年9月1日试行以来,在规范船舶航行、防止和减少水上事故发生、改善通航环境等方面均发挥很大作用,但随着航运发展和长江口深水航道3期工程的建设,长江口水域的航道和船舶交通流等情况均发生变化．     

桥区水域船舶异常行为检测

为保障桥区水域安全,提出一种基于船舶自动识别系统(automatic identification system, AIS)数据的桥区水域船舶异常行为检测方法。先将轨迹数据按航向分组,再利用三次样条插值和卡尔曼滤波算法对轨迹数据进行插值和去噪,最后从处理后的轨迹数据中提取船舶加速度和转向率的阈值。通过实验得到研究水域内沿东南、西北方向航行的船舶的加速度、转向率阈值,并证明利用这些参数的阈值能有效识别船舶异常行为。     

船舶市场趋势预测的三阶段模型

为提高船舶市场趋势预测的精度,针对以往在神经网络应用时仅单纯改进隐层环节算法的局限性,综合模糊聚类方法、数据修正和插值算法,对输入环节的数据进行降维和增量处理,构建船舶市场趋势预测的三阶段模型.首先,利用模糊聚类方法对历史数据进行分类,降低数据非线性;然后,通过数据修正和插值算法,在不改变数据规律的情况下增加每类数据的数据量;最后,利用处理完毕的数据训练神经网络.实例结果证明,三阶段模型在船舶市场趋势预测方面是有效的.     

加权灰色关联理论模型在辽宁海上交通事故分析与预测中的应用

为增强海上交通运输安全,运用灰色系统理论中的加权灰色关联分析和预测的基本原理,改进关联系数的计算方法,并考虑各序列因子在不同点处的权重差异,对辽宁水域2007—2013年的船舶交通事故进行分析.建立该水域船舶交通事故总数与事故类型及发生时间的关联矩阵,根据得到的加权灰色关联度寻求事故的发生规律.将传统灰色关联理论与加权灰色关联理论的关联结果进行对比,验证加权灰色关联理论具有较好的精确性和层次性.建立船舶交通事故总数的预测模型,并对该水域的交通形势进行预测,同时将预测模型结果与实际数据相比较,得到模型预测精度,证明该模型合理、可靠,可以为海上交通事故的预防提供指导和借鉴.     

基于负二项回归的水上交通事故分析与预测

寻找导致船舶损伤和事故伤亡原因的可能因素和对水上交通事故趋势预测一直是水上交通事故研究的焦点.基于事故因果关系的统计数据,分析港区航道及附近水域水上交通事故的伤亡人数与事故船舶类型、事故种类、事故发生时间、事故发生地理位置等因素之间的关系,通过比较泊松和负二项两种概率分布模型回归的结果,确定负二项分布形式的事故预测模型.研究表明,基于负二项回归的水上交通事故分析与预测方法具有适用性.     

基于AIS信息的船舶进出港航速控制模型

为提升近港航道效率及船舶安全,从船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)集合的大量的海上交通特征信息中获取能够反映船舶进出港规律的、有效的、潜在的信息,建立船舶进出港航速控制模型.根据海上交通工程理论和数据挖掘技术,将实时采集的港口水域的AIS信息存放在数据库中,再通过ETL(Extract Transform Load)进行处理.该数据库具备统计分析船舶进出港各阶段航速分布的功能.以厦门嵩屿港集装箱码头为例,构建相应的数据库,对12万吨级集装箱船舶进出港的航速进行统计,获得此类船舶在进出港过程中的航速分布规律,并根据航速的概率分布特点给出建议航速,为船舶自动进出港、引航员引导船舶及港口主管部门更好地监管通航环境提供理论依据.     

长江口深水航道超大型船舶交会仿真

为提升超大型船舶在长江口深水航道内的双向通航能力,以实际航道尺度为边界条件,在三自由度MMG模型的基础上,考虑浅水效应、船间效应和岸壁效应,建立船舶操纵运动模型。利用MATLAB对10万吨级的散货船和集装箱船交会进行仿真,并对风、流和两船不同间距对船舶交会的影响进行研究。仿真结果表明,长江口深水航道的宽度可基本满足船宽之和在90 m内的超大型船舶交会。     

宝山引航作业区在航引航交接对船舶交通流的影响

为研究宝山引航作业区在航引航交接对船舶交通流的影响,采用自动识别系统(AutomaticIdentification System,AIS)观测的船舶流量数据和水上交通冲突数据采集系统采集的交通冲突数据,从交通流状态、交通流速度、交通量损失以及引航艇在引航作业区航行时的交通冲突等4个方面进行分析.结果表明:当进行在航引航交接时,宝山引航作业区交通流速度下降明显,产生的冲击波速度约为5.64 kn;船舶速度离散性增大,交通流通过能力下降;航道时间占有率急剧增加,平均引航交接一次约造成2.3艘交通量损失;某天24 h由引航艇造成的交通冲突共189次,其中42次发生于引航作业区.     

舟山龟山航道潮流特征分析

对舟山龟山航道两个测流点实测数据进行分析,选取具有代表性的大潮日、平潮日、小潮日每3小时的潮流数据(表层、5m层、10m层、15m层、20m层、30m层和垂线平均),分析了潮流的平面、垂向、流速时间、方向等特征。针对以上分析研究,提出了船舶最佳安全通航时间,对船舶驾驶员熟悉该航道及附近水域水流环境和船舶进出港航行操纵提供参考。     

宁波—舟山港水域船舶事故分析和预防措施探讨

通过对宁波—舟山港水域船舶事故的实况调查和分析,结合港口的实际情况,提出了适合港口一体化建设的宁波—舟山港水域船舶事故预防措施,并给出相关预防措施如何实施的合理建议。