综合船桥系统跨代研究
_国外综合船桥系统研究与发展_国外综合船桥系统研究与发展
总第157期2007年第1期 舰船电子工程Ship E l ec tronic Enginee ri ngV o.l27N o.1 37 国外综合船桥系统研究与发展*刘 强1) 邱太琪2) 许江宁1)(海军工程大学导航工程系1) 武汉 430033) (海军902厂2) 上海 200083)摘 要 综合船桥系统(I BS)是在组合导航系统(I N S)基础上发展起来的一种船舶自动航行系统,是船舶自动化的重要组成部分。
综合船桥系统的主要使命是实现船舶高度自动化,提高航行的安全性、经济性和有效性。
回顾I BS的产生背景,分析其功能结构,阐述IBS的研究现状,探讨IBS的发展前景。
关键词 综合船桥;电子海图;组合导航;智能船桥中图分类号 U675.731 概述早期的航海导航以航海人员为中心,导航设备种类少、功能单一且缺乏统一合理的布置和有机的结合,不但没减少事故,由于信息太多且分散、人工处理能力有限,极易出错,反而增加了事故发生的可能性。
随着航运业的发展,人们逐渐认识到船舶安全高效航行、航行自动化的重要性。
另一方面,计算机、自动控制、多信息融合、网络传输、人工智能等技术的发展及其在船舶中的运用以及各种现代电子航海仪器设备的不断发展和成熟,为船桥系统的综合化和船舶导航自动化提供了强大的技术支持,从而推动了综合船桥系统的出现。
I BS是继I N S之后发展起来的一种新型的海上自动航行系统。
它与I N S的不同之处在于I BS 将船舶作为控制对象,是船舶导航自动化的一个重要组成部分。
I BS采用系统设计的方法,将船舶上的各种导航设备(如罗经、计程仪、GPS、惯导等)、避碰雷达、电子海图、操舵仪等有机地结合起来,为驾驶人员提供了更高精度的导航信息,并在此基础上实现了船舶航行管理、航行计划、船舶自动识别、轮机监控、自动监测和报警等功能,实现了船舶航行的自动化,提高了航行的安全性、经济性,在船舶行业得到普遍认可并得到广泛应用,是21世纪船舶导航的主要发展技术之一。
港口登船桥升降平台液压同步系统的研究
［1 ］
2012 年第 8 期
液压与气动
45
于电液伺服控制。根据登船桥旅客通道两侧为玻璃结 以及液压同步闭环控制系统的技术 构升降的特殊性， 特点， 本文提出了同步马达 + 电液伺服阀放油补偿同 步系统设计方案， 其响应速度快、 抗负载刚度大、 同步 精度高、 控制方便、 可靠性高、 结构简单， 且易于实现计 。 算机控制 3 系统的工作原理 登船桥旅客通道升降平台同步马达 + 电液伺服阀 放油补偿双向同步系统的工作原理如图 1 所示。 止因自重下滑时的超速运行。理论上可实现四缸同步 但实际中由于同步马达和油缸存在制造误差 ， 其 运动， 容积效率、 摩擦阻力存在差异， 管路系统及控制元件的 泄漏、 负载不同等因素的影响， 必然导致四缸存在同步 误差。为了消除 4 个油缸在升降过程的同步误差， 回 。 路中设置了同步控制系统 该系统由放油补偿伺服阀 5、 位移传感器 9 、 位移控制模块 10 、 放大器 11 等组成， 回路的显著特点是可实现双向同步精确控制 ， 同步控 制精度可达 5 mm 以内。 同步控制原理： 平台上升过程中同步的实现， 系统 始终将运行速度最低的液压缸作为主动缸 ， 控制器将 其 运行速度最低的主动缸的位移信号作为标准信号 ， 它从动缸的位移信号与之相比较。 用 PLC 作为整个 控制系统的核心， 信号由 PLC 运算处理。 电控器将其 控制阀的流量， 从 输入电压转换为伺服阀的控制电流 ， 而控制缸的工作速度。通过各缸的光栅线位移传感器 其输出值为电压 V i ， 各缸电压 测出各缸的即时位移， 存在差值反映了四缸伸出长度的不一致 ， 将其作为反 馈电路输入， 经放大作为系统负反馈叠加至系统输入 ， 端 从而控制从其它速度较快的三个油缸中放出油量 的大小， 即时修正位移， 达到四缸的同步控制目的。平 台下降过程中同步的实现与上升原理相同 。由于伺服
船舶并行协同设计应用技术研究及开发的开题报告
船舶并行协同设计应用技术研究及开发的开题报告一、研究背景和意义随着航运业的发展，船舶的设计和建造也越来越重要。
传统的船舶设计往往借助人工图纸进行，而且流程繁琐、周期长、成本高，无法满足现代船舶工程对快速、高效设计的需求。
并行协同设计是一个利用网络和计算机的方法，能够将不同团队的设计过程紧密结合，以达到快速、高效、精准的设计效果。
因此，船舶并行协同设计成为了提高船舶设计效率的必要途径。
本研究致力于探索船舶并行协同设计应用技术，特别是从以下三个方面进行探讨：1. 基于云计算的设计平台建设及系统架构设计。
2. 多专业、多团队之间的设计协同与协作方式研究。
3. 针对船舶设计过程中的自动化和优化技术研究。
通过上述研究，将为船舶行业实现快速、高效船舶设计提供可行的技术解决方案。
二、研究内容和方法1. 建立船舶并行协同设计系统模型：包括模型框架、模型数据结构、模型组成和模型解析等方面的研究，为并行协同设计系统的构建提供技术支持。
2. 设计基于云计算的船舶并行协同设计平台：探索云计算平台在船舶设计领域的应用，主要包括云平台架构设计、安全性设计、并行协同接口设计等方面。
3. 设计多团队协同设计体系：设计和实现多个专业、多个团队之间的设计协同与协作方式，研究团队间协作方法、协同技术和协同管理等方面的内容，达到高效协同设计的目的。
4. 提出针对船舶自动化和优化技术：从设计理论、设计方法以及设计工具等多方面列出可行的技术路线，通过系统分析计算机、控制工程等多个领域综合优化设计方案达到优化目标。
5. 实现原型系统：通过建立船舶并行协同设计原型系统，进一步验证所提出的技术方案的效果以及其在实际船舶设计中的应用价值。
三、预期成果1. 建立船舶并行协同设计系统模型。
2. 设计和实现基于云计算的船舶并行协同设计平台。
3. 设计提出多团队协同设计体系，具体的团队间协作方法、协同技术和协同管理模式等。
4. 提出针对船舶自动化和优化技术的可行技术路线。
综合船桥系统
IBS
3、数字式自动舵
能对船舶装载、航速及风、流、浪等航行环境变化，联机实时辨识出 变化后的船舶操纵运动数学模型及干扰模型，并以此自动改变操舵规 律。自适应数控舵具有滤波与自适应能力，控制精度高，操舵次数少， 经济效益高等优点。
三、工作原理
通过电气组合和机械组合将船舶众多内外设备和系统 组合在一起，进行综合处理与控制。
4）高速数据通信网络NIU-Network Information Unit:： 原用 SeaNet 记号 数据通信网络，现可进Internet网。 5）数字化仪Digitizer ： 用于人工输入海图信息。 6）标绘仪Plotter ： 用于绘制数字地图；检测EC库容量；在纸海图上标绘船位； 任意缩放、 局部放大、选择投影方式；选择海图投影坐标。 7）打印机：实时数据记录，航线航行数据硬copy.
INS
IBS
（二）主要功能
3. 避碰 Radar/ARPA，AIS，遵照避碰规则避让 4、航线设计
★ 经济航线 ◆ 恒向线 ◆ 大圆航线 ◆ 混合航线 ★ 气象航线 5、Radar/ECDIS overlay
★ 雷达图像叠加 ECDIS ★ ARPA 目标叠加 ECDIS
INS
IBS
6、电子海图
IBS
1.3 综合驾驶台系统
（IBS —— Integrated Bridge System）
1-3-1
1、什么是IBS？
IBS 概述
集导航、监控、管理、显示于一体的智能化、网络化的综合航行管 理系统。它通过相互连接以集中使用来自工作站的传感器信息、命 令或控制，其目的是提高操作人员管理船舶的安全性和效率。
IBS
2、航行管理子系统组成及主要性能
1） 航行工作站NWS－Navigation Working Station 用微机、彩显，
IBS是实现智能船舶的最重要组成部分
IBS是实现智能船舶的最重要组成部分，是船舶自动化领域的核心装备，二十世纪九十年代中期至今是第四代综合船桥系统，它是集海上综合导航（包括各种信息测量、采集、优化处理和使用、航行状态监控、预报、航线计划、航路导航、航海作业管理、综合航务管理等）、操纵驾驶、机舱监测和遥控、自动避碰、航行控制、综合通信管理以及舰船安全、消防、自动监测和报警等众多功能为一体的高度信息化、自动化的集成系统。
第四代综合舰桥系统的特征如下：（1）系统较为模块化模块化设计思想已成为集成驾驶台的规范，各功能部件经模块化设计集成，功能相对独立且易于组合集成，可根据需求脱开或接入系统，具有高度灵活性和扩展性。
（2）信息交互基于局域网船桥内部设备之间的有效数据共享，使得综合船桥的任何一个工作站都能获取所有船桥系统数据，从而实现高效简单的驾驶值班操作。
（3）雷达与 ECDIS 的覆盖通过对雷达图像处理叠加在电子海图上显示，达到雷达图像与 ECDIS 叠加显示的目的，使得驾驶员对船舶周围态势有一个更加直观的感知。
（4）多功能工作站第四代 IBS 集中航海功能的雷达，电子海图，中央驾控和 AIS 数据，功能能任意组合，可控的配置范围从一个独立的雷达或者电子海图系统的工作场所，到一个完整的集成多功能工作站。
（5）智能警报管理智能警报管理指导留意驾驶台上必要的警报，分类关于系统状态的警报，减少实际产生警示。
（6）引入了一些智能性功能第四代综合船桥部分功能已经趋于智能化，例如德国STN ATLAS 船用电子公司——NACOS 4 型系统的人机交互技术（HMI），人机交互（HMI）支持新手和专家使用，被设计成与用户所需要的信息相匹配。
第四代综合船桥系统主要有德国 STN ATLAS 公司的NACOS 4 型综合船桥系统、德国RAYTHEON 公司的BridgeControl 型综合船桥系统、荷兰IMTECH——UnMACS3000型综合船桥系统、日本古野公司——Voyager型综合船桥系统、美国Sperry 公司 VISIONMASTER FT 型综合船桥系统等。
多船岸桥协同调度研究
多船岸桥协同调度研究李建辉;胡燕海;周超【摘要】分析了全岸线多船装卸作业的岸桥调度问题,以缩短船舶停泊时间以及岸桥作业均衡为决策目标,建立了面向多船岸桥协同调度问题的混合整数规划优化模型.设计了一种基于矩阵编码的单亲遗传算法对全岸线装卸任务进行分组求解.通过实验算例来比较所提出的调度方法与传统调度方法得知,多船岸桥协同调度方案更能有效地提高岸桥的装卸效率.【期刊名称】《科技与管理》【年(卷),期】2014(016)006【总页数】4页(P57-60)【关键词】多船岸桥分配;岸桥调度;混合整数规划;单亲遗传算法【作者】李建辉;胡燕海;周超【作者单位】宁波大学海运学院,浙江宁波315211;宁波大学海运学院,浙江宁波315211;国家道路交通管理工程技术研究中心宁波大学分中心,浙江宁波315211;现代城市交通技术江苏高校协同创新中心,浙江宁波315211;宁波大学机械工程与力学学院,浙江宁波315211【正文语种】中文【中图分类】U169.63岸桥调度方案是要确定船舶作业任务的先后关系及由哪一台岸桥来完成。
调度方案的优劣决定了装卸任务的完成时间，并且直接影响整个码头运作的效率。
该问题一般可分为多船岸桥调度问题和单船岸桥调度问题，本文主要研究多船岸桥调度问题。
集装箱码头多船岸桥调度问题是在船舶间将有限的岸桥资源进行数量分配，以及对船舶上的装卸任务在岸桥间进行调度，从而最大限度地提高生产效率。
当前，国内外学者对于单船岸桥调度问题已经做了大量的研究。
Meisel 等［1］对单船岸桥调度问题构建了基准算例，指出了影响调度方案的一些因素。
何赟燕等［2］在集装箱同步装卸方法的研究基础上提出了舱位协同作业，建立了基于装卸桥与集装箱卡车加权作业时间最短的多目标优化模型，优化集装箱作业时间。
对于多船的岸桥调度研究，Tavakkoli-Moghaddam 等［3］提出多船到港情况下岸桥调度以及分配问题(quay crane scheduling and assignment problem，QCSAP)，建立混合整数规划模型用遗传算法求解。
琼州海峡跨海通道工程综合评价体系研究
Байду номын сангаас
网技术综合评价等方面案例 [10] ,综合归纳出大型工程
的技术性指标主要由工程安全性、耐久性、可实施性和
施工难度等指标构成,如表 2 所示。
表 2 大型工程技术性指标初始测量
一级指标
技术性指标
二级指标
三级指标
工程安全性
结构强度、刚度、行车安全、气候适应性、抗灾能力
2015 年底,国家铁路局开展了《 铁路跨海通道隧道建
设方案研究》 工作。
目前,跨海工程研究重点多集中于工程技术和通
道选址等领域 [1] ,主要成果包括跨海工程桥梁方案的
可行性、桥位、技术难点
[2]
,跨海通道地质勘探技术研
究 [3] ,海下铁路隧道线位比选方案研究 [4] 等。 但针对
工程综合评价研究较为缺乏,仅有针对铁路隧道工程
收益、区域经济增加收益、温室气体排放、海洋生态指标) 及 27 个三级指标构成。 研究成果可从经济效
益、社会价值、环境影响等方面为琼州海峡及其他跨海通道工程建设提供有效的科学决策建议。
关键词:大型工程;跨海通道;综合评价;指标体系
中图分类号: U212. 1; TU723. 1 文献标识码: A
nine second level indexes, including investment, operation cost, operation income, time saving, water traffic
accident, employment, regional economic growth income, greenhouse gas emission, marine ecological
跨海大桥对船舶交通管理系统在船舶穿越时的影响
第20卷 第10期 中 国 水 运 Vol.20 No.10 2020年 10月 China Water Transport October 2020收稿日期：2020-05-11作者简介：常玉岗（1991-），男，硕士，洋山港海事局。
跨海大桥对船舶交通管理系统在船舶穿越时的影响常玉岗，钱森林（洋山港海事局，上海 201308）摘 要：本文以上海洋山港东海大桥为例，通过统计、分析给出了船舶穿越跨海大桥时对交通管理系统雷达回波及系统跟踪的定量影响。
在此基础上，提出了几种大桥综合监控技术手段及穿越跨海大桥时的通航安全建议。
本文从雷达回波、系统跟踪两个维度给出船舶穿越大桥时的统计分析方法，可作为跨海大桥对对船舶交通管理系统性能影响的后评估验证。
关键词：跨海大桥；船舶交通管理系统；雷达回波；系统跟踪；通航安全中图分类号：U676 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2020）10-0019-03引言当前经略海洋及水上工程日益兴盛，跨海大桥作为一种特殊的交通基础设施不仅极大地影响到空间交通环境及区域经济格局，同时也改变了原有交通环境，致使船舶在桥区水域水上交通事故时有发生[1-2]，带来一定的通航安全风险[3]。
船舶交通管理（简称VTS，Vessel Traffic Service）系统作为主管机关维护海上通航安全的重要辅助工具，在监管服务中占据了越来越重要的地位[4]。
然而，在船舶穿越跨海大桥时，由于大桥产生的比船体更强烈的雷达回波会对目标船舶造成遮挡，导致雷达下个观测周期不会接收船舶的雷达回波信息，产生目标船舶的系统跟踪航迹屮断现象，给VTS 系统持续稳定观测带来极大的挑战[5]，反过来也对船舶穿越跨海大桥水域的安全航行提出了更高的要求。
本文以船舶穿越上海洋山港东海大桥为例，首先展示了桥面遮挡雷达回波情况对船舶穿越过程造成的影响，随后通过统计、分析给出了多个雷达共同探测时VTS 系统跟踪轨迹的中断范围，在此基础上，提出VTS 系统对大桥综合监控的技术途径，并给出了船舶通过跨海大桥时的通航安全建议。
烟大铁路轮渡系统综合能力的研究
烟大铁路轮渡系统综合能力的研究王俊峰【摘要】跨海铁路轮渡是一项现代的综合运输工程,涉及铁路、港口、船舶、航运等多行业并以铁路运输为核心与纽带,予以统一起来,组成有机整体,使其综合运输的效能获得最充分的发挥.通过对烟台至大连铁路轮渡铁路引线的区间通过能力、轮渡站及铁路栈桥通过能力、港口能力和渡船航运能力进行分析研究,阐述系统综合设计能力和能力控制的主要因素,提出进一步提高系统能力的加强措施.该研究结论为系统发展规划提供理论依据.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2006(000)0z1【总页数】3页(P242-244)【关键词】铁路轮渡;系统能力;加强措施【作者】王俊峰【作者单位】铁道第三勘察设计院,天津,300142【正文语种】中文【中图分类】U2烟台至大连铁路轮渡海上距离约79.4 nmile，北部通过旅顺支线连接以哈大铁路为主干的东北铁路网，南部通过蓝烟、胶黄铁路与胶新线衔接，将构成一条北起哈尔滨，南至上海的新的沿海通道。
该通道对于充分发挥海上运输的作用，增强铁路运输的灵活性，改善全国运输网的布局，具有极为重要的作用。
铁路轮渡是由铁路引线，轮渡站、船、桥、港等构成的系统工程，其系统的通过能力由铁路引线的区间通过能力、轮渡站及铁路栈桥通过能力、港口能力和渡船航运能力构成，各部分能力的综合协调决定系统的最终通过能力。
其中，铁路引线、轮渡站及栈桥、港口能力是固定设备能力，受设备规模和作业方式限制，航运能力受航行时间和渡轮数量限制。
1 铁路引线区间通过能力烟大轮渡南港铁路引线起于蓝烟线上的珠玑站线路所接轨，至烟台港四突堤轮渡港，线路全长11.9 km；北港铁路引线旅顺铁路长岭子站，至羊头洼轮渡站栈，线路全长23.3 km。
到发线有效长850 m，牵引质量4 000 t。
根据设计线路的技术标准及车站分布，长岭子至羊头洼间及四突堤至珠玑间通过能力按单线区间通过能力计算有关规定计算，设计通过能力长岭子—羊头洼20.5对；珠玑—四突堤32.5对。
大跨度悬索桥的发展历史与研究
大跨度悬索桥的发展历史与研究大跨度悬索桥的发展历史与研究大跨度悬索桥的发展历史与研究1.引言随着世界经济建设的发展，交通运输在国民经济中的地位和作用日益重要。
洲际之间、海峡两岸和陆岛之间迫切需要修建大跨度，特大跨度或超长跨度桥梁[1]。
我国渤海海峡跨海工程、长江口越江工程、珠江口伶仃洋工程以及琼州海峡工程，为了避免深水基础施工的困难和高昂的造价，满足超级巨第一文库网轮通航要求，需要修建1000m 以上甚至2000m以上的超大跨度桥梁[2]。
作为后本四联络线的架桥设计，日本计划在东京湾、纪淡海峡、伊势湾等地进行横跨海峡的设计，其规模是超越Akashi-kaikyoBridge的超大跨度桥梁。
欧洲和非洲之间隔着地中海，其西部最窄处为直布罗陀海峡，从西班牙到摩洛哥，修建一座大桥，把两大陆连接起来是很有必要的[3]。
悬索桥是目前跨度超过1000m时最优可选桥型之一，从学术研究来说，大跨度悬索桥的研究是当前桥梁学科中最重要与最活跃的领域之一。
2.悬索桥结构特性及发展阶段悬索桥是以悬索为主要承重结构的桥梁类型，主要由大缆、桥塔、锚碇、加劲梁和吊索组成。
构造简单，受力明确。
由于其主要构件大缆承受拉力，材料利用效率最高。
因此悬索桥是目前跨度超过1000m 时最优可选桥型之一，并且认为在600m以上的跨度同其它桥型相比也具有很强竞争力。
悬索桥的发展具有几个重要里程碑：(1)弹性理论的建立与BrooklynBridge的建成。
(2)挠度理论的建立，GeorgeWashingtonBridge的建成以及人们对大跨悬索桥重力刚度的认识。
(3)TacomaNarrowsBridge风毁事件，桥梁风工程学科的建立。
(4)SevernBridge的建成，流线型扁平钢箱梁和正交异性钢桥面板的广泛应用。
(5)有限元技术的发展，大跨度悬索桥有限位移理论的建立。
2.1悬索桥弹性理论1883年跨越纽约东河的BrooklynBridge建成通车，设计者是天才的桥梁设计师JohnARoebling。