VTS模拟器中交通流模型的研究

毕业论文VTS模拟器中交通流模型的研究学生姓名：陈浩指导教师：许志远专业名称：航海技术所在学院：航海与船舶工程学院2013年6月目录摘要..................................................................IAbstract..............................................................II第1章VTS的概述.......................................................31.1VTS的定义......................................................31.2我国VTS的发展..................................................31.3VTS的作用及模拟器的组成........................................3第二章海上船舶交通流数据的统计........................................52.1交通流的统计方法................................................52.2船舶交通数据选择................................................52.3数据处理........................................................6第三章VTS交通流模型...................................................83.1流体模型........................................................83.2船舶领域模型....................................................93.3船舶运动模型...................................................12致谢..................................................................15参考文献..............................................................16英文翻译（原文）......................................................17英文翻译（译文）......................................................24大连海洋大学本科毕业论文摘要--Ⅰ摘要根据国际航标协会(IALA)的定义:“VTS是由主管机关实施的,用于提高船舶交通安全和效率及保护环境的服务。在VTS覆盖的范围内,这种服务应能与交通相互作用并对交通形式变化作出反应。”目前我国VTS人员培训中模拟器练习环节主要采用仿真的VTS模拟器进行。采用真实系统进行培训虽贴近实际,但由于设备昂贵且培训时会造成误操作从而影响正常的船舶管理,特别是某些应急操作很难在真实的系统中体现;采用VTS模拟器进行培训能克服采用真实设备进行培训的不足,还能节约成本并可设置各种练习场景反复多次练习VTS模拟器中,交通流的设置是VTS值班人员进行人机交互的重要辅助手段,交通流的逼真度对VTS值班人员的设备操作和应急处理的能力有很大的影响,因此逼真的交通流是VTS模拟器研究的重要内容。交通流理论为使人们更好地理解交通特性及其本质,采用分析的方法来阐述交通现象及其机理,并将其运用到交通实践中去,以使道路交通设计和营运管理等工作发挥最大功效.在海上交通工程研究中,交通流的概念特指交通流或船舶流.本文主要AIS即船载自动识别系统,来进行交通观测，对VTS模拟器中的数据流进行分析。关键词:VTS,模拟器,交通数据流大连海洋大学本科毕业论文AbstractAbstractAccordingtotheinternationalbeaconassociation(IALA):thedefinitionofVTSisdeterminedbythecompetentauthority,isusedtoimprovetheefficiencyofvesseltrafficsafety,andservicesandprotecttheenvironment.IntheVTScoveragerange,thisserviceshouldbeabletointeractwiththetrafficandthetrafficsituationchangestoreact.AtpresentourcountryVTSpersonneltrainingsimulatorpracticelinkismainlyusedinthesimulationoftheVTSsimulator.AlthoughUSEStherealsystemtrainingclosetoactual,butduetothetrainingfacilitiesareexpensiveanddisoperationcausedbynormalwhentheyshipmanagement,especiallysomeemergencyoperationisdifficulttoreflectinrealsystem;UseVTSsimulatortrainingtoovercomethelackofrealdeviceisadoptedtoimprovethetraining,alsocansavecostandcanbesetupallkindsofpracticescenariorepeatedpracticeVTSsimulator,thesettingoftrafficflowisoneoftheimportantauxiliaryVTSpersonnelondutyforhuman-computerinteraction,trafficflowoffidelityforVTSpersonnelondutyofequipmentoperationandemergencyhandlingabilityhasagreatinfluence,sotherealistictrafficflowisanimportantcontentoftheVTSsimulatorresearch.Trafficflowtheoryistomakepeoplebetterunderstandthetrafficcharacteristicsanditsessence,theanalysismethodisusedtorefertotransportphenomenaandmechanism,andappliedtothepracticeoftraffictoit,inordertomakeroadtrafficdesignandoperationmanagementtomaximumeffect.InthestudyofMarinetrafficengineering,especiallytrafficflowtheconceptoftrafficfloworflowoftheship.Inthispaper,AISshipautomaticidentificationsystem,tocarryouttrafficobservation,analysisofVTSdataflowinasimulator.Keywords:VTS,simulator,trafficflowdata大连海洋大学本科毕业论文第一章VTS的概述第1章VTS的概述1.1VTS的定义VTS是船舶交通管理系统（VesselTrafficServices）的英文缩写。依照IMO的《VTS指南》的定义［1］，VTS是一种增进船舶交通安全，提高交通效率和保护水上环境的设施，其基本功能是掌握水道、港口的船舶交通动态信息，以雷达为主要传感器，以数据处理设备为核心，通过通讯手段传送信息。世界第一个VTS出现于1948年的英国利物浦港。VTS作为现代的水上交通安全管理手段，是水上安全的动态管理中心。1.2我国VTS的发展我国VTS以交通安全为第一目的，并兼顾提高交通效率和保护水域环境，其功能以信息服务和助航服务为主。我国于1958年首次在大连港进行岸基雷达导航试验，1978年，第一个VTS在宁波北仑港正式开始建设。经过近40年的努力目前，我国（含香港）共有20个不同类型和规模的VTS，VTS中心有17个，覆盖了沿海港口大部分水域和长江干线下游的重要航段。从地理分布上看，有16个VTS分布在沿海，5个分不在长江中下游的南京至浏河口航段。从类型上看，烟台成山头和琼州海峡以及北长山水道属区域性VTS；水道型的VTS有4个，分别是南京、南通、镇江和张家港；有10个港口型的VTS，分别为大连、营口、上海、天津、烟台、青岛、香港、连云港、深圳和湛江；综合型的VTS有3个，分别是上海和宁波和广州。近50年来，我国VTS建设取得了较快的进步，其发展速度在亚洲是最快的。目前，我国一些港口VTS设备水平在国际上居于领先地位，如上海港的VTS雷达数据处理系统，可处理1300个动目标，属于90年代初世界最先进的雷达数据处理系统之一。90年代中后期建成或更新的成山头、天津、青岛、广州、深圳等VTS，其雷达数据处理系统均已达到国际先进水平。1.3VTS的作用及模拟器的组成随着我国VTS建设的逐步加强和管理的日臻完善，VTS在船舶交通管理中［2］所发挥的作用也日渐明显。（1）船舶交通秩序明显改善。98年，沿海及长江VTS收到船舶报告近70万艘次，16781次给船舶给予信息服务，改正船舶不符合规定5000多艘次，船舶交通得到明显改善，重、特大的交通事故的发生率减少很多。如大连海港的船舶的违章从VTS开通前的平均1200余起，降到平均36起。船舶交通事故明显减少。98年，沿海及长江VTS避免交通事故1265起，支持海上搜救593次（2）．提高了航道通航能力和船舶营运效率。仅1998年，各VTS直接为船舶提供信息服务16781次，VTS为船舶提供助航服务36247艘次，交通组织服务67581次，大大提高了船舶在交通密集区、交通要道的通航能力，同时也为船舶在恶劣气象条件下的安全运营提供了有力的保障。如上海港的北槽航道，原通过能力平均每潮16艘，VTS运行后，科学组织船舶排序通过，大连海洋大学本科毕业论文第一章VTS的概述每潮可达27艘，通过能力提高了69％。（3）．提高了港口资源利用率。VTS作为各种水上交通信息资源的中心，集中了区域内的船舶交通的动态信息以及气象信息，及时传送到船公司、船舶代理、相关港口装卸和引航服务等部门，使各方面能合理利用码头锚地、、泊位、拖轮、仓储等，设施和资源得到优化，提高了综合效益。（4）．促进海上的安全监督管理[3]的现代化。VTS的评估和信息采集功能，为水上交通执法取证提供了可靠的技术支持，海上的安全监管部门能够通过VTS将航标设施、信号台、巡逻艇的作用综合起来，实现优化管理。近年来,随着计算机技术的不断在航海中的发展和海事局对海上交通安全的重视。VTS迅速发展,这种发展使全球VTS操作员的需求量增加很多。1996年4月,在鹿特丹港举行第8届VTS国际专题研讨会[4]曾提出了以下两个结论:①VTS操作员和船员的素质会制约VTS的运作功效。VTS的当局应该认识到经过良好训练的VTS操作人员在其中起着重要的作用。②运用模拟技术在训练VTS操作人员时起着积极的作用。VTS训练分为实践培训和课堂培训,而VTS模拟器则该用于实践训练这个关键的环节中。