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船舶领域

/ship domain/
条目作者郑中义

郑中义

最后更新 2023-03-04
浏览 189
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为保证船舶航行安全而避免他船进入的水域。

英文名称
ship domain
创立时间
1963
所属学科
交通运输工程 水路运输

船舶领域的概念由日本学者藤井弥平于1963年提出。定义为:驾驶员避免进入前一艘在航船舶周围的水域。藤井弥平等在1971年将船舶领域的概念介绍至英国,英国学者古德温(Goodwin)在研究北海南部水域海上交通并结合雷达模拟器上船员避碰培训数据,提出了开阔水域船舶领域模型,并证明船舶领域确实存在,定义为:一艘船舶周围的有效水域。该船驾驶员将其他船舶和静止目标保持在该区域之外,并认为船舶领域是任何一艘船保持航行安全所需的水域。

为了确定船舶领域的边界,藤井弥平以一密度均匀的交通流通过航道中一个碍航物的情况为例进行了研究。航道中该密度均匀的交通流在通过碍航物前、通过时、通过后船舶的密度发生了变化。在经过碍航物与交通流航向垂直方向上,将碍航物两侧交通流密度最大值的两点称为碍航物领域的边界。为了完善船舶领域模型,藤井弥平在上述假设条件和推论下进行了海上交通观测,搜集水道中船舶在追越书面中的避让行为数据,以及在日本沿海水域进行多次海上交通调查并对船舶相对位置的二维频率分布进行分析研究,提出了船舶领域模型。

古德温在实际处理海上交通数据时,首先根据原始数据求得每一时间点以任何一船为中心的其他船舶的距离和相对方位,然后绘制每一时间点以该船为中心的他船船位分布图,接着再把各时间点的他船船位分布较长重叠在一起,可获得以该船为中心的其他船舶在任何时刻的船位分布图,该船周围无他船区域就表示船舶领域。他认为国际海上避碰规则对船舶避让行为有影响,船舶领域的几何形状还会是对称的,需要将船舶领域按船舶的号灯范围划分成3个扇形区来考虑。在确定船舶领域边界位置时,应考虑不存在船舶时或存在船舶领域时他船相对船位的分布规律。

如果不存在船舶领域,则给定均匀船舶密度时的他船船位分布是一条直线。其低斜率取决于船舶密度和扇形的大小。如果存在船舶领域,则位于船舶领域内的船舶就会离开中心船,他船船位分布就变为一条曲线。由于船舶领域存在,故在小于XA区域中的船舶数目要比不存在船舶领域时少;同时在XA至XC区域中的船舶数目要比不存在船舶领域时多。同时,海上交通调查数据分析表明船舶密度变化曲线的峰值不明显而难以确定局部最大位置,故将理论估计的船舶密度分布曲线和实测统计的船舶密度分布曲线的交点,即XA点作为船舶领域的边界位置。

船舶领域包括领域的形状、大小及其变化情况。

藤井弥平提出的船舶领域模型为以被追越船为中心的椭圆模型,其长轴为8倍的船长、短轴为3.2倍的船长;当航行在需要减速的港口水域和狭窄的海峡时,船舶领域的尺寸减小到6倍船长和1.6倍船长。

古德温提出的船舶领域模型为围绕船舶的3个不等边扇形。具体为:从船首向右至112.5°是直径为0.85海里的扇形;从船首向左至112.5°是直径为0.70海里的扇形;从船首右112.5°至船首左112.5°是直径为0.45海里的扇形。 

基于船舶避碰的船舶领域模型提出后,很快被国际社会所接受。在后续的大量研究中,提出了研究船舶会遇、避碰的多种模型,以及计算航道或船闸交通容量的多种模型和交通模拟的多种船舶领域模型。为适应船舶避碰智能化的要求,船舶领域仍然是海上交通工程研究的热点之一。

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