基于船舶航行占用水域面积的船舶当量转换方法及设备

本发明涉及船舶交通，尤其是涉及一种基于船舶占用水域面积的船舶当量转换方法及设备。

背景技术：

1、船舶交通量是反映航道的繁忙程度和交通规模的重要指标，也是评价航道通过能力和划分航道服务水平的重要依据，对于航道设计建造和船舶交通管理具有重要意义。由于船舶类型复杂多样，船舶尺度差异可以达到百米的数量级。因此，船舶交通量仅用通过观测断面的船舶数量来反应，难以准确的表征航道通过能力大小、航道服务水平，也难以对同一时期的不同水域或同一水域的不同时期的船舶交通状况、航道通过能力等进行比较。将实际的船舶交通量转化为当量交通量，可以方便学者对船舶交通进行统一的定量分析，也使交通管理人员更直观地了解航道通行能力，从而为航道规划提供可靠性依据。因此，对船舶交通量当量换算方法进行研究是十分必要。

2、目前关于国内外在船舶交通量的当量转换方法研究上，可以分为三种方法，分别为船舶平均吨位折算法、船舶平均尺度法和借鉴车辆的当量转化的方法。船舶平均吨位折算法无法反应船舶交通量的实际大小；船舶平均尺度法是通过确定船舶众数最大的船舶为当量系数为1的船舶，然后根据船舶吨位或船舶长度与该船舶吨位或长度的比值大小计算当量转化系数。这种方法计算出的当量转化系数，会随着当量系数为1的船舶的变化而变化。船舶平均尺度法依然难以定量的表征航道通过能力大小、航道服务水平，难以对同一时期的不同水域或同一水域的不同时期的船舶交通状况以及航道通过能力等进行比较。现有借鉴车辆的当量转化的方法，是将船舶面积与标准船船舶面积的比值作为转化系数。但是，船舶在航行过程中，占用的航道资源远大于船舶自身的面积。采用这种方法，不能准确的反应出不同类型船舶对航道资源的占有程度，从而采用这种方法定量的表征航道通过能力大小、航道服务水平的科学性存在质疑。

3、如何实现准确地进行船舶当量转换，成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于船舶占用水域面积的船舶当量转换方法及设备。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、根据本发明的一个方面，提供了一种基于船舶占用水域面积的船舶当量转换方法，该方法基于船舶航行占用水域面积来实现，所述方法包括以下步骤：

4、计算非当量船舶航行占用水域面积；

5、计算当量船舶航行占用水域面积；

6、以及根据非当量船舶航行占用水域面积和当量船舶航行占用水域面积，计算得到船舶当量转化系数。

7、优选地，所述计算非当量船舶航行占用水域面积的过程包括：

8、步骤s101，计算非当量船舶航行的有效横向距离；

9、步骤s102，计算非当量船舶航行的有效纵向距离；

10、步骤s103，计算非当量船舶航行占用水域面积。

11、更加优选地，所述非当量船舶航行的有效横向距离的计算具体为：

12、wi effectivelateral distance＝li*sin(r)+bi*cos(r)

13、其中，wi effectivelateral distance为船舶有效横向距离，li为非当量船舶的长度，bi为非当量船舶的宽度，r为非当量船舶与航道形成的漂角。

14、更加优选地，所述非当量船舶航行的有效纵向距离的计算如下：

15、li effective longitudinal distance＝li+τivi++lmin imum safety distance

16、式中，li effective longitudinal distance表示非当量船舶航行的有效纵向距离，li表示非当量船舶的船长，τi表示非当量船舶的驾驶员反应时间，vi表示非当量船舶的航行速度，lminimum safety distance表示非当量船舶与前方船舶的最小安全间距。

17、更加优选地，所述非当量船舶航行占用水域面积的计算具体为：

18、si effective area

19、＝wi effective lateral distance*li effective longitudinal distance

20、式中，wi effective lateral distance表示非当量船舶i航行的有效横向距离，li effective longitudinal distance表示非当量船舶i航行的有效纵向距离空间，si effectiv earea表示非当量船舶i的航行占用水域面积。

21、优选地，所述计算当量船舶航行占用水域面积的前提条件为当量船舶与非当量船舶航行工况相同，其计算过程包括：

22、步骤s201，选用一个船舶长度为1且宽度为b的船舶作为当量船舶；

23、步骤s202，使用非当量船舶航行的有效横向距离的计算公式计算得到当量船舶航行的有效横向距离；

24、步骤s203，使用非当量船舶航行的有效纵向距离的计算公式计算得到当量船舶航行的有效纵向距离；

25、步骤s204，使用非当量船舶航行占用水域面积的公式计算得到当量船舶航行占用水域面积。

26、更加优选地，所述当量船舶尺度的选择依据为航道水域内船舶尺度的众数。

27、优选地，所述的船舶当量转化系数的计算具体为：

28、在航行工况相同的条件下，一个非当量船舶航行占用的水域面积容纳的当量船舶数量如下式计算获得：

29、

30、式中，si effective area表示非当量船舶i航行占用水域面积，sequivalent vesseleffective area表示当量船舶航行占用水域面积，αi为当量转化系数。

31、更加优选地，所述的船舶航行的有效横向距离为船舶在航道航行时，航行所需水域的宽度。

32、根据本发明的另一个方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。

33、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

34、1)本发明基于船舶航行占用水域面积表征船舶对航道的影响的程度，并通过非当量船舶和当量船舶在相同航行工况下船舶航行占用水域面积计算得到船舶当量转换，相比现有技术，提高计算船舶当量转化系数的准确性；

35、2)本发明基于船舶航行占用水域面积计算船舶当量转化系数，能够准确定量地表征航道通过能力大小、航道服务水平，以及对同一时期的不同水域或同一水域的不同时期的船舶交通状况以及航道通过能力等进行准确比较。

技术特征：

1.一种基于船舶航行占用水域面积的船舶当量转换方法，其特征在于，该方法基于船舶航行占用水域面积来实现，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于船舶航行占用水域面积的船舶当量转换方法，其特征在于，所述计算非当量船舶航行占用水域面积的过程包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于船舶航行占用水域面积的船舶当量转换方法，其特征在于，所述非当量船舶航行的有效横向距离的计算具体为：

4.根据权利要求2所述的一种基于船舶航行占用水域面积的船舶当量转换方法，其特征在于，所述非当量船舶航行的有效纵向距离的计算如下：

5.根据权利要求2所述的一种基于船舶航行占用水域面积的船舶当量转换方法，其特征在于，所述非当量船舶航行占用水域面积的计算具体为：

6.根据权利要求1所述的一种基于船舶航行占用水域面积的船舶当量转换方法，其特征在于，所述计算当量船舶航行占用水域面积的前提条件为当量船舶与非当量船舶航行工况相同，其计算过程包括：

7.根据权利要求6所述的一种基于船舶航行占用水域面积的船舶当量转换方法，其特征在于，所述当量船舶尺度的选择依据为航道水域内船舶尺度的众数。

8.根据权利要求1所述的一种基于船舶航行占用水域面积的船舶当量转换方法，其特征在于，所述的船舶当量转化系数的计算具体为：

9.根据权利要求3所述的一种基于船舶航行占用水域面积的船舶当量转换方法，其特征在于，所述的船舶航行的有效横向距离为船舶在航道航行时，航行所需水域的宽度。

10.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～9中任一项所述的方法。

技术总结本发明涉及一种基于船舶航行占用水域面积的船舶当量转换方法及设备，该方法基于船舶航行占用水域面积来实现，所述方法包括以下步骤：计算非当量船舶航行占用水域面积；计算当量船舶航行占用水域面积；以及根据非当量船舶航行占用水域面积和当量船舶航行占用水域面积，计算得到船舶当量转化系数。与现有技术相比，本发明具有提高计算船舶当量转化系数的准确性、准确定量地表征航道通过能力大小和航道服务水平等优点。技术研发人员：刘轶华,庄思卿受保护的技术使用者：上海海事大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15