內(nèi)河航標(biāo)優(yōu)化布設(shè)虛擬仿真模型設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

李琳 王云軒

摘 要：虛擬仿真技術(shù)可根據(jù)河道實(shí)際情況來建立航標(biāo)布設(shè)模型，包括布設(shè)水深、布設(shè)寬度、布設(shè)間距等要點(diǎn)，其模擬出的位置點(diǎn)可對航標(biāo)布設(shè)提供科學(xué)準(zhǔn)確的參考依據(jù)，大大加快航標(biāo)布設(shè)速度，有效減輕現(xiàn)場勘測工程量，進(jìn)而節(jié)省成本和后續(xù)維護(hù)費(fèi)用。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真 內(nèi)河 航標(biāo) 優(yōu)化布設(shè) 模型 分析

1.引言

內(nèi)河運(yùn)輸由于水路較窄，且貨船較多，不同河道地形水流差異巨大，這些因素都給內(nèi)陸河道運(yùn)輸帶來很多安全問題。航標(biāo)作為水路航道的基礎(chǔ)設(shè)施，在保證船舶航行安全性上至關(guān)重要。位置布設(shè)是航標(biāo)能否充分發(fā)揮作用的核心點(diǎn)，傳統(tǒng)航標(biāo)布設(shè)手段效率低，且前期勘測工作繁重，因此將虛擬仿真模型應(yīng)用到航標(biāo)優(yōu)化布設(shè)中成為必然選擇。

2.虛擬仿真技術(shù)在航標(biāo)管理中的優(yōu)勢分析

隨著我國對內(nèi)河“數(shù)字航道”“智能航道”建設(shè)的日益重視，利用虛擬仿真技術(shù)、矢量化數(shù)字航道圖技術(shù)、三維地理信息技術(shù)等來研究內(nèi)河航運(yùn)安全的安全性及高效性勢在必行，其中虛擬仿真模型技術(shù)的主要優(yōu)勢有以下幾項(xiàng)：

（1）根據(jù)河道水文地質(zhì)條件，在室內(nèi)完成航標(biāo)布設(shè)工作，實(shí)體和虛擬航標(biāo)相結(jié)合，可向船舶主動(dòng)提供導(dǎo)航信息，及時(shí)在電子海圖中顯示沉船或障礙物信息。當(dāng)新的障礙物被發(fā)現(xiàn)時(shí)，上報(bào)相關(guān)部門后及時(shí)在電子海圖上標(biāo)注，該信息便會(huì)被所有用戶共享；

（2）利用虛擬仿真技術(shù)可對已知河道進(jìn)行模擬，包括最大通過船只、事故易發(fā)點(diǎn)、船舶避讓路線等等，為后續(xù)河道及航標(biāo)管理工作提供可參考數(shù)據(jù)；

（3）配合部分實(shí)體航標(biāo)，可大大降低航標(biāo)設(shè)計(jì)、更改、管理成本，不需要持續(xù)投入大量管理人員及建設(shè)費(fèi)用，只需后臺(tái)技術(shù)維護(hù)就可，綜合成本可降低50%以上，且導(dǎo)航精度很高，而實(shí)體航標(biāo)因受水流影響而降低精度。

3.航標(biāo)布設(shè)仿真模型構(gòu)建

3.1航標(biāo)布設(shè)原則

（1）航標(biāo)配布應(yīng)緊密結(jié)合航道條件、船舶特點(diǎn)、水文氣象條件等來進(jìn)行，盡量做到“數(shù)量少、功能全”，實(shí)體航標(biāo)與虛擬航標(biāo)相結(jié)合，以方便用戶使用為準(zhǔn)則；

（2）根據(jù)河道實(shí)際情況安全、經(jīng)濟(jì)、便于航行的航道，要求水深、寬度、彎度等核心因素滿足實(shí)際使用；

（3）在航標(biāo)配布一側(cè)，其所示航道界限內(nèi)必須符合規(guī)定的維護(hù)水深。在水位較高期，可適當(dāng)放寬航道；水位下降期，可逐步縮窄航道寬度；

（4）航標(biāo)配布應(yīng)遵循“先難后易、先主后次”原則，一般首先布設(shè)淺談、凹凸岸、橋區(qū)，之后再布設(shè)順直、深槽航道。

3.2航標(biāo)布設(shè)影響因素分析

（1）航道條件

內(nèi)河航道包括天然河流、湖泊、人工河（湖）、水庫等航道，根據(jù)通航船舶噸位可劃分為7級(jí)，具體見表1。航道等級(jí)越高，表示航道條件越好，對應(yīng)航標(biāo)配布等級(jí)也就越高。具體航道條件影響因素為航道水深、寬度、彎曲半徑等。

（2）航行船舶

航標(biāo)布設(shè)的本質(zhì)就是保證船舶航行有足夠維護(hù)尺寸，因此航行船舶尺寸對于航標(biāo)布設(shè)有決定性作用。此外，航線為單條還是多條也對航標(biāo)布設(shè)影響較大，在此由于篇幅限制，僅對單條航道加以說明。

3.3航標(biāo)優(yōu)化布設(shè)模型設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）布設(shè)水深設(shè)計(jì)

在此以錐形浮標(biāo)為例，估算觀察點(diǎn)高度4.0m，得出Rg=5.5海里，約為10.5km，綜合考慮能見度、背景對比度等影響，實(shí)際視距約為Rg的2/5，即布標(biāo)間距L不超過4.2km。

4.結(jié)語

在內(nèi)河航標(biāo)優(yōu)化布設(shè)中，虛擬仿真模型設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要包括布設(shè)水深、布標(biāo)寬度、布標(biāo)間距等參數(shù)，本文主要以Ⅰ級(jí)航道為例，得出其布標(biāo)水深最小值為4.0m，布標(biāo)寬度為41.3m，布標(biāo)間距不宜超過4.2km，在情況較復(fù)雜地段應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況靈活調(diào)整。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，若虛擬仿真模型設(shè)計(jì)要點(diǎn)科學(xué)合理，航標(biāo)布設(shè)工作總體速度提高40%以上，事故多發(fā)段加設(shè)報(bào)警提醒，可有效降低事故率。

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