船舶变速避让行动与时机的确定
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变速避让行动与时机曲线图
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化率, 单位取 “ 9 : ;” ! 2* 、 ’ &
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大连海事大学学报
第 !" 卷
线弯曲处找到最佳变速时机对应的到目标船的距 离! 用到目标船的距离表示避让时机对于航海人 员来说, 是最方便不过的了 ! 只是这里说的距离不 像船舶领域那样死板和抽象, 也没有笼统地定义 出应该在 ! ! " # $%&’ 或 ( ) " # $%&’ 处采取避让行 动 ! 应该说, 对于不同类型的来船以及和本船形成 的不同会遇态势, 这个避让行动时机是变化的, 也 符合航海实际情况 ! 本文给出的正是这个变速避 让时机和行动大小 !
文章编号: ()""*) #""./00!. "#/"")./"!
船舶变速避让行动与时机的确定 "
毕修颖#, 贾传荧), 吴兆麟#
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摘要: 船舶机动航行时, 经常利用改变速度的方法避让目标船 ’ 其中, 涉及到避让行动的大小和避让时机的
10/
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从图 * 可看出, 采取变速避让行动的有利时
图! 船舶减速避让相对运动图
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机在曲线的 “弯曲处” , 过早行动没有必要, 距离减 少 & ! ! ) /012 时航速改变量的变化值很小, 也不符 合驾驶员的避让心理与实践 ! 过晚行动显得被动, 距离减少 & ! ! ) /012 时航速改变量的变化值却很 大, 也就是说, 避让行动的代价大, 容易造成紧迫 局面, 导致船舶碰撞 ! 这个变速时机用到目标船的 距离可以简单地表示出来, 改变速度的大小也能 同时给出 ! 于是简单方便地确定了本让路船变速 避让的时机和改变速度的大小 ! 具体应该在曲线 “弯曲处” 的那一点采取避让行动, 完全可以根据 实际的航行环境和会遇态势以及驾驶员的操船水 平和船舶性能用航速改变率表示出来 ! 于是, 最佳 变速避让点的确定就是使航速改变率为某一个值 或某一段值的点 !
第 !" 卷
第#期
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大 连 海 事 大 学 学 报 !"#$%&’ "( )&’*&% +&$*,*-. /%*0.$1*,2
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设本船的速度和航向分别为 * & & !’ ! & () 和 目标船的速度和航向分别为 * ! & *+ ! & +& & &, , () 和 +! & *,&, ,到 目 标 船 的 距 离 为 ’ - & 方位为 - & ’’, ! 那么, 变速避让行动 . ! & ) /012, 与时机曲线如图 * 所示 ! 曲线上 的 圆 点 是 航 速 改 变 率 为 ! ! & () : & 8 ! ) /012 的 点, 取 最 小 安 全 会 遇 距 离 ’ %#$ & 则距离目标船 ’# & 3 ! ! ) /012 ! ! & ) /012 通过, 时, 减少的速度 !* & 3 ! ! () 就可以满足要求 ! 不过实际上, 目前绝大多数船舶都不可能连 续改变船舶的速度, 比如不同的船舶从 “前进 +” 到 “前进 !” , 降低的速度是不同的 ! 这时可根据船 舶操纵性能表, 从可以改变航速的大小出发, 在曲
既可以直接指导船舶海上避碰实践, 也是确定船 舶碰撞危险度的基础 ) 驾驶员对船舶的会遇过程 有了图形上的感性认识后, 会对整个会遇过程的 感受有一个清楚的理解, 即前面一段时间的 “松懈 感” 和后面一段时间的 “紧张感” , 只有中间一小段 时间是最有利的避碰行动时机 ) 因此, 最佳避碰行 动时机不是具体确定在哪一点上, 而是在某个时 间段上 ) 从图 * 中看到, 在整个会遇过程中的不同 阶段, 目标船对我船的威胁程度是不一样的 )
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设本船的速度和航向分别为 * & & !’ ! & () 和 目标船的速度和航向分别为 * ! & *+ ! & + & & &, , () 和 +! & *,&, ,到 目 标 船 的 距 离 为 ’ - & 真方位为 - & ’’, ! . ! & ) /012, 那么, 本船相对于目标船的速度 * &! & *+ ! ! 相对航向 + &! & ’, ! 3, , 最近会遇距离 ’ "#$ & . (), 到达最近会遇距离处的时间 / "#$ & & ! + ) /012, !+ ! & /0) ! 本船减速的大小 !* 和减速后相对于目 标船的速度 * &+ 分别为
本船为让路船, 只改变速度后相对速度和相 对航向的变化如图 * 所示 ! 取最小安全会遇距离如 ’ 7%#$ & & ! . ) /012、 根据公式 (.) 和 (’) , 作本 ! 8 & ) /012 和 * 8 & ) /012, 船速度改变随距离变化的曲线, 如图 * 所示 ! 图中 纵轴表示到目标船的距离, 横轴表示变速避让幅 度的大小 ! 随着目标船的接近, 我船减速避让的幅 度不断增大 ! 为了表示出这种减速幅度的变化情 况, 定义航速改变率 ! 定义 !: 航速改变率表示在图 * 某条最小安全 会遇距离曲线上, 航速的改变对于相对距离的变
问题 ’ 过早行动没有必要, 也不符合船长和驾驶员的避碰心理, 过晚行动会产生船舶之间的不协调行动和碰撞 结果 ’ 为此, 从船舶变速避让行动数学模型出发, 给出了确定船舶最佳避让时机和行动的方法 ’ 避让时机用到 目标船的距离表示, 避让行动利用船舶改变速度的大小表示 ’ 因而, 对避碰规则中的 “早、 大、 宽” 给出了定量的 概念, 避免了无谓的精神负担, 符合驾驶员的避碰心理 ’ 使驾驶员在采取避让行动时能够预知避让结果, 做到 心中有数 ’
关键词: 船舶; 避让时机; 避让行动; 数学模型 中图分类号: 1.02 ’ 3.
文献标识码: 4
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引
言 # 船舶变速避让数学模型
设本船的速度和航向分别为 ! " 和 "" , 目标船 的速度和航向分别为 ! # 和 "# , 方位为 # , 距离为 那么, 本船相对于目标船的速度 ( ! "#)和航向 $ 5, ( ""#) 以及最近会遇距离 ( $ 674)和到达最近会遇
[., 0] 距离处的时间 ( % 674) 分别为 ) #)) ( "" ( "#) ] (#) ! "# &[ ! ) " ’ ! # ( ) ! " ! # 8%9 # ""# & "" ’ 8%9 ([
海上船舶碰撞事故主要来自人为因素, 表现 在对船舶运动趋势和碰撞危险估计不清 ’ 其后果 极大地威胁人们的生命和财产的安全, 也给生态 环境带来灾害 ’ 如何避免船舶碰撞, 以及在采取避 让行动时如何确定最佳避让时机和最佳避让行动 一直是航海人员最关心的问题 《 ’ #30) 年国际海 上避碰规则》 要求 “及早、 大幅度转向” 和 “及时把 船停住” , 驾驶员在遵守避碰规则的同时也不断地 量化 “规则” , 得出经验的避让标准 ’ 国内外航海学
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[#, )] 者对这一问题作过深入细致的研究 , 如根据 [!] [*] 方位和距离资料 、 雷达避让操纵图 、 基于模糊 [2] 决策表确定避让时机 ’ 这些结果都只是从统计
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结束语
以上给出的船舶变速避碰行动与时机曲线图
参
考
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文
献:
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* ( * & 0 !* ) * &+ & ") &[ . ** ! 0 !1* ( ( +& 0 +!) ] (.) * * & 0 !* ) * ! 456 * * !1* ( ] !* & %) &[ * &! . * &+ 0 * * &! * &+ 456 "* 0 "!) (’)
源自文库
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船舶变速避让数学模型的应用
)""!/"*/)"> " 收稿日期: 基金项目: 国家自然科学基金资助项目 (."#0)"**) ’ 作者简介: 毕修颖 (#3.2/) , 男, 辽宁昌图人, 副教授 ’
第!期
毕修颖, 等: 船舶变速避让行动与时机的确定
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挤水域或者在狭窄水道航行时, 经常采取变速避 让目标船 ! 如图 ! 所示, " 和 # 分别表示本船和目 标船的位置, 表示 $# 表示真北方向, #% & ’ "#$, 最近会遇距离, 表示安全会遇距离, #( & ’ %#$, 表示本船变速避让时航速的改变量 ! %) & !* ,
的角度给出一般的的行动规范 ’ 本文就是在前人 的基础上, 从让路船的角度出发, 就变速避让行为 和避让时机的问题作进一步的研究 ’
根据当时的环境和条件设置最小安全会遇距离 比如 $ <74 & " , ! ; =:&, 或 # ’ " ; =:&, , 当 $ 674 $ <74, 作为让路船的本船应该及时采取行 - $ <74 时, 动 , 根据船舶操纵性能和海上操船习惯, 船舶在拥