一种长隧道船舶通航控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种长隧道船舶通航控制方法及系统，涉及长隧道船舶通航技术领域，所述方法包括：获取长隧道能够通航的运行约束条件，及长隧道的运行环境特征；将长隧道分为多个通航区域，分别建立每个所述通航区域的通航组织模型，其中多个所述通航区域包括；通航隧道入口导航过渡区、通航隧洞入口区、隧道中间区、通航隧洞出口区和通航隧洞出口过渡区；通过所述通航组织模型计算每个所述通航区域的船舶通航安全距离，根据所述船舶通航安全距离，结合所述运行约束条件和所述运行环境特征，控制所述船舶通过所述长隧道，其中设置参考因子，用于调整所述通航组织模型。通过本发明专利技术能够使船舶安全高效的通过长隧道的船闸枢纽。舶安全高效的通过长隧道的船闸枢纽。舶安全高效的通过长隧道的船闸枢纽。

【技术实现步骤摘要】
一种长隧道船舶通航控制方法及系统


[0001]本专利技术属于长隧道船舶通航
，具体涉及一种长隧道船舶通航控制方法及系统。

技术介绍

[0002]通航隧道是一种实现限制性区域船舶通航的新型、特殊船舶通航设施，在世界范围内十分稀少，随着我国内河航运梯级开发的深入，山区内河通航隧道成为解决山区航道关键卡口及实现通航建筑物间有效衔接的有效途径，可彻底打通航运大动脉的梗阻点，大幅提高限制性航段航道尺度，缩短船舶航行里程。为便于船舶通航，通航隧洞长度一般超过1km，横断面积大于200m2，断面系数通常小于4，狭长是通航隧道的主要特点，由于狭长通航隧道通航尺度窄、能见度不良、环境封闭等特点，对船舶及驾驶员安全及操纵水平等有较高的要求。在这种典型的受限航道内，目前船舶通常采取自航方式通航，即船舶依靠自身动力驱动通过隧洞，对通航隧道断面尺度、隧道内的安全间距、通风、照明、通讯、应急救援等均提出了更高的要求。巨大的通航压力下，三峡船闸长期处于超负荷运行状态，且检修维护时间压缩船闸运行管理水平提升及设备维护和优化调度系列管理体系优化等挖潜空间几乎用尽，主要运行指标已达到较高水平，但受上下游航道及闸槛水深限制，依靠提升船舶的标准化及提高船舶装载率方式的挖潜空间不大，三峡枢纽通过能力饱和，挖潜幅度不大使得三峡新通道的建设研究提上了议事日程。
[0003]CN111762283B公开了一种隧洞航道船舶通过控制方法，通过过渡航道及设置于两侧的具有缓冲效果的船舶导向吸能装置，对船舶航行导向并吸收船舶部分动能，使船舶稳定行驶入隧洞航道。提供了一种能提高船舶隧洞通航过程安全性和顺畅性，避免安全事故，提高通航效率的隧洞航道船舶通过控制方法，但不涉及隧道中船舶通航组织所需资源配置，安全间距控制以及定位对接控制等技术。
[0004]在《中国航海》2021年第44卷第4期的论文“船舶操纵仿真的狭长通航隧洞航行安全研究”通过开展隧洞操纵仿真试验、制动冲程操纵试验和小舵角操纵试验，分析船舶在通航隧洞内不同阶段的航行特点与风险，提出适用于狭长隧洞通航船舶的航行方案。
[0005]在《安全与环境学报》2021年第21卷第3期的论文“通航隧洞内船舶安全间距模型”应用交通流及跟驰理论建立通航隧洞船舶跟驰安全间距模型，研究通航隧洞内船舶不同状态下安全间距计算方法，对通航隧洞不同位置船舶安全间距进行分区研究，提出通航隧洞船舶安全间距控制模式。上述论文均在微观层面研究通航隧洞船舶航行问题，但缺少船舶通航组织中通风、照明、通讯等系统资源的优化配置以及整个通航组织过程分区控制方案。
[0006]因此，如何更好地提高船舶通过通航隧道的安全性和顺畅性，成为本领域技术人员有待考虑解决的问题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供为了解决现有技术中存在的问
题，本专利技术提供了如下技术方案。
[0008]本专利技术提出一种长隧道船舶通航控制方法，包括：
[0009]获取长隧道能够通航的运行约束条件，及长隧道的运行环境特征；
[0010]将长隧道分为多个通航区域，分别建立每个所述通航区域的通航组织模型，其中多个所述通航区域包括；通航隧道入口导航过渡区、通航隧洞入口区、隧道中间区、通航隧洞出口区和通航隧洞出口过渡区；
[0011]通过所述通航组织模型计算每个所述通航区域的船舶通航安全距离，根据所述船舶通航安全距离，结合所述运行约束条件和所述运行环境特征，控制所述船舶通过所述长隧道，其中设置参考因子，用于调整所述通航组织模型。
[0012]进一步的，所述通航隧道入口导航过渡区的所述通航组织模型为：
[0013]L＝L1＝d
min
+L
s
+v(t1+t2+t3)
[0014]其中，L为船舶通航安全距离，L1是前船最后停止位置与所述船舶初始位置之间的距离，L
s
是前船船长，d
min
是两船舶均对水静止时允许的最小安全间距，v为所述船舶的航行速度，t1是所述船舶驾驶员视觉振荡过程中的行驶时间，t2是所述船舶驾驶员观察判断前船动态的反应过程中的行驶时间，t3是所述船舶驾驶员进行制动操作过程中的行驶时间。
[0015]进一步的，所述通航隧洞入口区的所述通航组织模型为：
[0016]L0≥d
min
+L
s
+v(t1+t2+t3)
[0017]并结合所述参考因子，生成新通航组织模型为：
[0018]L0≥d
min
+L
s
+v(t1+t2+t3)+S4‑
L
f
[0019]在前后船制动性能相同的条件下，存在3种不同状态的安全间距，包括：
[0020]若前船为停车淌航，则L
f
>S4，此时L0为船舶通航最小安全间距，L
min
＝d
min
+Ls+v(t1+t2+t3)+S4‑
L
f
；
[0021]若前后船均为倒车制动，则L
f
＝S4，此时L0为船舶通航基本安全间距，L
min
＝d
min
+L
s
+v(t1+t2+t3)；
[0022]若前船触底破仓突然停船，则L
f
＝0，此时L0为船舶通航最大安全间距，L
min
＝d
min
+L
s
+v(t1+t2+t3)+S4；
[0023]其中，d
min
是两船舶均对水静止时允许的最小安全间距，L
s
是前船船长，v为所述船舶的航行速度，t2是所述船舶驾驶员观察判断前船动态的反应过程中的行驶时间，t3是所述船舶驾驶员进行制动操作过程中的行驶时间；
[0024]所述参考因子为S4和L
f
，S4为所述船舶的实际制动距离，L
f
为前船实际停车淌航或制动距离。
[0025]进一步的，所述隧道中间区的所述通航组织模型为：
[0026]L＝μd
min
+L
s
+v(t2+t3)
[0027]其中，L为船舶通航安全距离，μ为水位升降对船舶的影响因子，d
min
是两船舶均对水静止时允许的最小安全间距，L
s
是前船船长，v为所述船舶的航行速度，t2是所述船舶驾驶员观察判断前船动态的反应过程中的行驶时间，t3是所述船舶驾驶员进行制动操作过程中的行驶时间。
[0028]进一步的，所述通航隧洞出口区的所述通航组织模型为：
[0029]L＝d
min
+L
s
+v(t2+t3)
[0030]其中，L为船舶通航安全距离，d
min
是两船舶均对水静止时允许的最小安全间距，L
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长隧道船舶通航控制方法，其特征在于，包括：获取长隧道能够通航的运行约束条件，及长隧道的运行环境特征；将长隧道分为多个通航区域，分别建立每个所述通航区域的通航组织模型，其中多个所述通航区域包括；通航隧道入口导航过渡区、通航隧洞入口区、隧道中间区、通航隧洞出口区和通航隧洞出口过渡区；通过所述通航组织模型计算每个所述通航区域的船舶通航安全距离，根据所述船舶通航安全距离，结合所述运行约束条件和所述运行环境特征，控制所述船舶通过所述长隧道，其中设置参考因子，用于调整所述通航组织模型。2.如权利要求1所述的长隧道船舶通航控制方法，其特征在于，所述通航隧道入口导航过渡区的所述通航组织模型为：L＝L1＝d
min
+L
s
+v(t1+t2+t3)其中，L为船舶通航安全距离，L1是前船最后停止位置与所述船舶初始位置之间的距离，L
s
是前船船长，d
min
是两船舶均对水静止时允许的最小安全间距，v为所述船舶的航行速度，t1是所述船舶驾驶员视觉振荡过程中的行驶时间，t2是所述船舶驾驶员观察判断前船动态的反应过程中的行驶时间，t3是所述船舶驾驶员进行制动操作过程中的行驶时间。3.如权利要求1所述的长隧道船舶通航控制方法，其特征在于，所述通航隧洞入口区的所述通航组织模型为：L0≥d
min
+L
s
+v(t1+t2+t3)并结合所述参考因子，生成新通航组织模型为：L0≥d
min
+L
s
+v(t1+t2+t3)+S4‑
L
f
在前后船制动性能相同的条件下，存在3种不同状态的安全间距，包括：若前船为停车淌航，则L
f
>S4，此时L0为船舶通航最小安全间距，L
min
＝d
min
+Ls+v(t1+t2+t3)+S4‑
L
f
；若前后船均为倒车制动，则L
f
＝S4，此时L0为船舶通航基本安全间距，L
min
＝d
min
+L
s
+v(t1+t2+t3)；若前船触底破仓突然停船，则L
f
＝0，此时L0为船舶通航最大安全间距，L
min
＝d
min
+L
s
+v(t1+t2+t3)+S4；其中，d
min
是两船舶均对水静止时允许的最小安全间距，L
s
是前船船长，v为所述船舶的航行速度，t2是所述船舶驾驶员观察判断前船动态的反应过程中的行驶时间，t3是所述船舶驾驶员进行制动操作过程中的行驶时间；所述参考因子为S4和L
f
，S4为所述船舶的实际制动距离，L
f
为前船实际停车淌航或制动距离。4.如权利要求1所述的长隧道船舶通航控制方法，其特征在于，所述隧道中间区的所述通航组织模型为：L＝μd
min
+L
s
+v(t2+t3)其中，L为船舶通航安全距离，μ为水位升降对船舶的影响因子，d
min
是两船舶均对水静止时允许的最小安全间距，L
s
是前船船长，v为所述船舶的航行速度，t2是所述船舶驾驶员观察判断前船动态的反应过程中的行驶时间，t3是所述船舶驾驶员进行制动操作过程中的行驶时间。
5.如权利要求1所述的长隧道船舶通航控制方法，其特征在于，所述通航隧洞出口区的所述通航组织模型为：L＝d
min
+L
s
+v(t2+t3)其中，L为船舶通航安全距离，d
min
是两船舶均对水静止时允许的最小安全间距，L
s
是前船船长，v为所...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐俊麟，李涵钊，李然，彭职隆，陈坤，金锋，向化雄，望昊，李大洪，邹静，
申请(专利权)人：长江三峡通航管理局，
类型：发明
国别省市：