原文传递
极地冰区船舶编队航行风险场建模与仿真研究
| 论文题名： | 极地冰区船舶编队航行风险场建模与仿真研究 |
| 关键词： | 极地冰区;船舶编队航行;跟驰理论;风险场景 |
| 摘要： | 随着全球气候变暖，北极水域的海冰覆盖面积逐渐减少，目前北极航道已实现季节性通航。在此背景下，世界各国针对北极展开了新一轮的研究热潮，与此同时，北极水域船舶活动加剧。北极冰区通航环境复杂，航行保障体系尚不完善，船舶编队航行作为常见的船舶作业模式，船舶碰撞及冰困事故频发，航行安全问题突出。 论文针对北极航道冰区水域船舶编队航行这一典型的作业类型，开展船舶编队航行风险影响因素影响机理及重要性分析，在考虑海冰条件下，建立基于跟驰理论的船舶编队航行模型，提出船舶编队航行风险场理论，对船舶编队航行两大风险场景进行表征，并开展船舶航行决策研究。具体的研究内容如下： （1）极地冰区船舶编队航行风险影响因素分析。对极地水域航道气象及水文环境进行介绍，结合AIS数据对北极地区船舶交通组织情况进行分析；在此基础上，建立北极冰区船舶编队航行风险影响因素的层次模型，对冰区船舶编队航行风险影响因素的重要性进行排序，重要性最高的七项依次为海冰密集度、海冰厚度、气温、编队船舶数量、海水温度、能见度、船舶尺寸，为船舶编队跟驰模型及航行风险场的构建提供依据。 （2）基于跟驰模型的冰区船舶编队建模。在经典跟驰模型的基础上，提出海冰因素影响下的冰区船舶编队跟驰模型，使用遗传算法对模型中的参数进行标定，与历史航次数据进行对比；模型结果与实际航次数据吻合较好，能够描述冰区编队场景中船舶之间的运动学关系；模型能够为船舶航行风险场研究提供技术支撑。 （3）基于人工势能场的冰区船舶编队航行风险场研究。针对船舶编队航行中的两大典型事故类型：冰困和碰撞，对船舶冰区典型事故发生场景和机理进行阐述；基于人工势能场理论，建立了船舶冰区航行风险场模型，对船舶编队航行场景下的风险水平进行量化，运用上述模型计算不同海冰环境条件下船舶编队航行的安全距离区间，即最小碰撞安全距离和最大冰困安全距离，为船舶应急决策提供理论方法支撑。 |
| 作者： | 曹伟 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 张笛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
