内河船舶配员与值班检查系统设计

针对内河船舶配员不规范,值班情况复杂,海事管理部门执法管理难度大等问题,开发内河船舶配员与值班检查系统,获取船员打卡状态与驾驶室音视频数据,并利用运营商网络发送至岸基管理平台,实现海事管理部门远程监管。经实船验证,该系统可对船舶配员与值班状况进行有效监管,减少船舶配员与值班违规事件,保证了内河船舶航运安全。

基于改进A^(*)算法的西北航道多目标航路规划

全球气候变暖导致北极海冰消融,西北航道进行商业运输活动的船舶数量越来越多。针对北极西北航道复杂冰情下船舶航行安全及经济性的需求,充分考虑了海冰特性、船舶破冰能力以及实际航行风险,以船舶燃油消耗和航时为优化目标,构建了基于动态加权A^(*)算法的多目标冰区航路规划模型。提出了一种考虑安全距离的动态加权A^(*)算法,引入指数衰减因子调整A^(*)算法的搜索策略,减少不必要的搜索空间,并将其应用于冰区航路规划模型,进行西北航道航路规划仿真分析。仿真实验结果表明:该方法能够在确保船舶航行安全的基础上规划出燃油消耗及航时较优的航路,有效解决了船舶与海岸线、恶劣冰区边缘之间的安全距离问题,确保冰区航行的安全性。

面向冰区船舶航线的混合规划算法

针对自然环境恶劣且复杂的北极海域,本文旨在解决冰区船舶的航线规划问题。基于栅格法建立了冰区船舶的作业空间,采用改进蚁群算法规划出全局航线,将预处理后航线的各节点作为待规划的子目标,使用改进滚动窗口算法求解出最终航线。仿真结果表明:改进蚁群算法能以更快的迭代速度规划出静态环境中的全局航线,节点删除算法可剔除冗余节点,降低后续算法的计算复杂度,改进滚动窗口算法能在全局航线的基础上,有效规避环境中的动态障碍物,求解出混合环境中符合冰区船舶运动性能的最终航线。

基于车船直取模式的集装箱海铁联运衔接优化

为解决车船直取模式下集装箱海铁联运衔接优化问题,基于固定的船期,本文考虑火车班列和集装箱船在时间和运量两个维度上的衔接,以衔接班列数量最大化、衔接船舶数量和时刻表调整最小化为目标,构建海铁联运班列时刻表优化的混合整数非线性规划模型,并基于分层优化方法进行求解。以深圳盐田港为例,对模型进行分析验证。结果表明:考虑时间和运量衔接的班列时刻表优化,可以带来衔接的班列数量增加6个,车船直取集装箱总量增加466 TEU,提高了75%;衔接的船舶数量增加了1个,3艘船装载的车船直取箱量分别提高了2.6%、4.2%和2.5%;集装箱在港口总停留时间缩短了26%。研究表明,该模型可为改善港口车船直取模式下海铁联运衔接水平提供有益参考。

基于样本熵的港口集装箱吞吐量可预测性测度研究

港口吞吐量历史时间序列数据具有较强的随机性,而不同特征的时间序列数据的预测精度差异较大,由此产生了时间序列数据可预测性的测度问题。学术界认为,这种可预测性可以用熵进行描述。文章采用样本熵表征测度我国20个港口集装箱吞吐量时间序列数据的复杂性,然后运用自回归综合移动平均模型(ARIMA)预测港口吞吐量。结果表明,样本熵与其预测精度之间的相关性较弱,ARIMA模型对于港口生命周期处于“成长”阶段的港口或者大型港口的预测精度更好。研究结论有助于理解熵和时间序列数据可预测性之间的关系。

考虑负外部性成本的铁矿石航线配船多目标优化

针对实际铁矿石航运过程中所存在的船舶运营导致负外部性内部化问题,综合考虑船舶海上运输所造成的环境影响、港口拥堵以及交通事故等负外部性要素,并对其进行量化评估。通过分析铁矿石海上运输活动,将负外部性问题与航线配船相结合考虑,以负外部性成本最低与营运利润最大为目标,建立了铁矿石航线配船双目标优化模型,采用改进遗传算法进行求解与验证。以从巴西经过好望角到中国的3条铁矿石航线为例,对模型进行求解验证,并对船型和燃油价格进行灵敏度分析。结果表明:负外部性成本在航运企业运营收益中是不容忽略的,合理的船型运力配比在运输过程中会显著地减少负外部性成本。随着燃油价格上涨,会导致负外部成本大幅增加。可为航运相关企业提出优化建议,并为政府宏观调控运力和航运企业制定运输计划提供参考。

多类风险协同控制的内河危化品航运优化建模

为均衡提高危化品航运的经济性、安全性和环保性,考虑多类风险的协同控制,研究内河危化品航运组织的多目标优化建模与算法设计,解决航线设计、配船和货物配载的优化方案。研究针对危化品泄露事故,设计环境风险扩散模型;考虑船舶冲撞桥梁和危化品爆炸的联合作用,设计损毁风险度量模型。以经济收益最大化和风险最小化为目标,构建0-1混合整数非线性规划模型,并使用分阶段的遗传算法进行求解。最后,通过多个算例验证模型算法有效性。结果表明:危化品航运优化模型和算法能提供多个有效方案;相较于传统风险模型,新的损毁风险度量模型能增加3.97%的收益;相较于增广ε-约束法,新算法可缩短63.80%的求解时间,且保有一定的计算稳定性。

面向特大暴雨的地铁应急救援与调度优化

为提升地铁应急救援与调度效率,提出一类面向特大暴雨的地铁应急救援与调度优化问题,旨在同时解决救援站选址、救援路径选择、救援队伍分配和车辆调度决策。首先,根据地铁站空间结构及流水阻力,设计地铁站应急救援风险模型;其次,以最小化成本和风险为目标,构建双目标优化模型,并根据3个多目标求解方法设计求解步骤;最后,以广州地铁应急实例验证模型和算法的有效性。新模型和算法能提供多个有效方案,计算结果表明:相较于应急管理现状,新优化方案可降低14.29%的总风险,缩短12.16%应急救援队伍运输时间;相较于传统应急风险模型,新风险模型能降低24.90%的单位运输成本和20.64%的应急搜救时间;推荐的增广加权切比雪夫法能在16s内求解不同规模的优化问题。

基于自适应过滤法的香港地区货运海船交通量预测

为准确预测香港地区货运海船月交通量,建立了基于自适应过滤法的香港地区货运海船交通量预测模型.建模所用的统计数据来源于香港特别行政区海事处网站.首先直接使用自适应过滤法建模,进而使用数据标准化的自适应过滤法建模.比较这两个模型发现,后者的均方差更小、平均相对误差更小,两者预测时间序列与样本时间序列的灰色绝对关联度接近,这意味着后者的离散性、精度均优于前者,预测时间序列与样本时间序列折线的几何相似性与前者接近.因此,用数据标准化的自适应过滤法模型预测了未来8个月香港地区货运海船交通量.

基于深度强化学习的船舶路径规划方法研究

针对现有路径规划算法在面对复杂环境时需要大量先验信息,并存在计算量大、转折过多、搜索精准度差等问题,使用深度强化学习算法可以弥补上述缺陷,但是存在算法本身收敛慢等问题。针对此问题,提出使用改进人工势场法(APF)对深度强化学习算法的奖励函数进行优化处理,并通过贝塞尔曲线对路径进行平滑处理,最终输出相对平滑的船舶航行路径。在相同环境下,将改进算法模型与现有方法的路径规划效果进行比较分析,结果表明,DQN-APF算法在生成的路径长度、平滑度、规划完成时间等船舶路径综合规划参数能力上得到了提升。

海工船舶智能化仓库管理系统的设计与实施

当前,我国大部分的海洋工程公司的船舶物资管理工作还是依靠传统的人工管理方式,无法满足现代化管理要求,尤其是海工船舶在施工期间,分布于国内外多个区域,人工抽查和指导难以实现全面监控。针对此现状,本论文设计并实施了海工船舶智能化仓库管理系统,旨在提升整体管理水平。系统采用数据库结合前台开发工具,涵盖了进货管理、出货管理、配送指令控制、库存管理等功能模块,实现了全面监控和管理,可为行业带来新的发展机遇。

考虑集疏运均衡与空箱调运的内支线航线网络设计优化

为了解决集装箱内支线运量结构差异以及航线结构单一,导致载箱率偏低与集疏运成本居高不下的问题,基于某集装箱枢纽港集疏运驳船运输网络的作业数据,提出了直达航线与环绕式航线结合的混合航线模式。在该模式下,将支线港按照航程距离进行聚类分析,并以集运与疏运均衡、重箱运输与空箱调运均衡为目标构建航线设计优化模型,通过小规模问题求解精确解验证模型,进而设计启发式算法求解现实规模问题。通过将提出的混合模式与现有直达航线模式进行运力需求对比分析,验证了混合航线模式可减少集疏运网络运力浪费,可为内支线航线网络设计提供决策参考。

不同碳减排政策下的班轮航线配船与航速优化

针对低碳背景下的班轮航线配船与航速优化问题,以周利润最大化为目标,构建了无碳减排政策、碳限额、碳税、碳交易及碳补偿政策下的航线配船与航速优化非线性规划模型,并设计遗传算法求解。通过算例验证和敏感性分析研究各碳减排政策对班轮公司航线配船与航速优化方案、利润及碳排放量的影响,并探讨各减排政策的作用。研究结果表明各碳减排政策均使利润、碳排放量及平均航速下降,也均可通过设置合理的参数和策略以取得更明显的减排效果。对比发现碳交易政策的减排效果较好,更有利于航运业可持续发展。

考虑自愿速度损失和货主满意度的北极东北航线船舶航速优化

为在保证货主满意度的同时尽可能地控制航运成本,在考虑北极东北航线气象条件和自愿速度损失的基础上,建立北极东北航线航速优化模型,通过带精英策略的非支配排序遗传算法(elitist non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)和逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)筛选出最佳折中解。选取北极东北航线沿线重要港口进行案例分析,结果表明:当航运成本降低时,货主总体满意度会下降,船公司可以根据各货主的重要性调整航速,以平衡航运成本和货主满意度;对比考虑自愿速度损失与无自愿速度损失的北极东北航线航速优化模型发现,两者的优化结果存在显著差异,自愿速度损失直接影响航速优化模型的准确性;航速优化对时间窗较为敏感,较大的时间窗可以为减速和提高船舶能效提供更大的机会空间。

智能型无人系统科考母船“珠海云”运行维护管理探讨

文章对近年来科学考察船运行维护管理的研究现状进行梳理,从运维管理、科考船评价、共享协同和其他4个主题进行了文献分析。从科学调查、船舶及科考设备资产、船舶运营、船舶和设备安全、船员5个方面总结了调研的国内4家科学考察船拥船单位的运维管理经验。以“珠海云”为例,剖析了兼具科考船和智能船舶双重特征的船舶面临的运维管理经验不足、人员单薄和组织欠缺三大挑战。从5个方面介绍了“珠海云”现行的运维管理实践,即筹建运管中心雏形、分阶段掌控管理权、建立健全船舶管理体系、打造专业化人才梯队,以及培育中国海洋文化。研究结果旨在为新建科考船和智能船舶的运维管理提供参考。

海洋工程甲板片SPMT高位运输施工技术与应用

海洋平台甲板片的结构尺寸和重量不断增加,结构形式日趋多样,一体化施工后的甲板片的场地运输工作愈加复杂。SPMT是一种模块化组装的自行式模块运输载具,可根据装载产品的不同需求配置成各种尺寸,具有安全、灵活、载重量大等优势,被应用于甲板片高位运输作业中,取得良好效果。

舟山邮轮港国内航线规划研究

邮轮航线网络的规划与布局是优化区域间港口竞合关系、开发差异化旅游产品的关键,对国内邮轮产业的本土化发展至关重要。以舟山国际邮轮港为研究对象,并在全国范围内挑选发展领先的11个沿海邮轮港口作为备选港口,采用因子分析法计算得到港口综合竞争力的定量数值。以邮轮航线竞争力和邮轮公司运营利润为目标构建邮轮航线设计模型,并利用遗传算法求解得到舟山邮轮港国内运营最优航线和配船方案,设计短线、中长线和长线的主题航线产品,以协调优化区域航线网络布局,加强国内沿海港口联动,推进邮轮旅游持续健康发展。

船舶航线优化与气候条件对运输成本的影响

航线规划与优化在船舶运输中扮演重要角色。考虑到安全、效率和环境因素,现代技术如天气路线和动态位置系统(DPS)被广泛应用。运输成本涵盖直接和间接成本,受航线长度、时间和气候影响。气候条件的变化对航线选择和成本产生长期影响,因此需要综合应对策略。

SPMT高效滚装装船新型工艺研发及应用

为解决传统SPMT滚装装船工艺及抬梁的痛点难点问题,自主研发出了一种高效滚装装船工艺,并结合公司某基地总装场地的承载能力开发出了重量小、结构简单、强度高、适用管径范围大的标准化运输工装。该技术成果突破了传统SPMT滚装装船工艺低效、高成本的技术瓶颈,为同类大型钢结构物SPMT滚装装船作业提供了新思路、新方案。

广州港LNG船舶引航过程中移动安全区范围研究

为保障广州港LNG船舶引航安全,综合考虑广州港通航环境、LNG船舶特性等因素,研究确定考虑多因素影响的LNG船舶移动安全区宽度定量计算方法,结合广州港不同进出港船型,计算得到广州港LNG船舶引航过程中移动安全区范围,尽可能减少占用水域范围,降低对周围通航船舶的影响,针对性制定广州港LNG船舶引航作业安全保障措施.研究表明:较以往计算方法,采用本文计算方法结果更为准确合理,本文计算方法为后续广州港LNG船舶引航作业移动安全区范围确定提供了参考依据.