摘 要

在我国长江经济带这一重要国家经济战略提出以后，长江作为这一战略的核心枢纽，他的地位又将得到提升。而长江电子江图作为长江的生命线，在水上安全、航道环境与秩序等起到了不可忽视的作用。因此有必要对长江电子江图在船舶水上交通运输中进行研究。本文以船舶水上安全以及船舶节能为研究对象，结合现有的长江电子江图，对长江水上安全以及船舶节能进行分析，加强安全监控管理，减少事故发生，为船舶提供智能有效的航线。具体研究工作如下：

（1）长江水域环境。从航道环境、交通流量等方面进行数据分析，描述出船舶的通航环境，为下文的事故环境打下基础

（2）长江电子江图。具体阐述了电子江图的产生、功能、应用情况等。

（3）长江水上交通安全事故统计分析。根据事故的时空分布特征，利用层次分析法对事故进行分析，确定事故与各个影响因素的关系。

（4）船舶节能。

关键词：长江电子江图 船舶安全 层次分析 时空特征分布 船舶节能

Abstract

After the economic strategy of the Yangtze River economic belt in China has been put forward, the Yangtze River, as the core of this strategy, will be promoted again. As the lifeline of Yangtze River, the Yangtze River electronic river chart plays an important role in water safety, waterway environment and order. Therefore, it is necessary to study the Yangtze River electronic river map in the water transportation of ships. In this paper, the energy-saving water security, and ship as the research object, combined with the existing digital hydrographic chart Yangtze River, the Yangtze River water safety and energy saving is analyzed, in order to strengthen the management of security monitoring, reduce accidents, intelligent and effective route for ships. Specific research work is as follows:

(1)The environment of the Yangtze River. Data analysis is carried out from the aspect of channel environment and traffic flow, and the navigation environment of the ship is described, which lays the foundation for the following accident environment.

(2) Digital hydrographic chart Yangtze River.The generation, function and application of electronic river map are described in detail.

(3) Statistical analysis of water traffic accidents on the Yangtze River. According to the spatial and temporal distribution characteristics of the accident, the analysis of the accident is carried out by using the analytic hierarchy process to determine the relationship between the accident and the various influencing factors.

(4)Ship energy saving.

Key words: digital hydrographic chart Yangtze River, ship safety level analysis, spatial-temporal characteristics distribution ship energy conservation.

目 录

第1章 绪论.............................................................. 1

1.1 研究背景及意义........................................................1

1.1.1 研究背景..........................................................1

1.1.2 研究目的和意义....................................................1

1.2 国内外研究现状....................................................... 1

1.3 研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施..................2

1.4 论文组织结构..........................................................4

第2章 长江水域水运概述...................................................6

2.1 关于长江经济带........................................................6

2.2 长江航道现状..........................................................7

2.3 本章小结..............................................................7

第3章 长江电子江图......................................... ...............8

3.1 长江电子江图的概述....................................................8

3.1.1 长江电子江图的组成................................................8

3.1.2 长江电子江图的功能................................................8

3.2 电子江图的使用情况以及满意度调查......................................9

3.2.1 一级指标满意度调查................................................9

3.2.2 一级指标区域满意度调查............................................9

3.2.3 二级指标满意度调查...............................................10

3.3 本章小结.............................................................10

第4章 基于长江电子江图对长江水上船舶安全的影响分析........................12

4.1 长江海事辖区安全形式分析.............................................12

4.1.1 事故概括.........................................................12

4.1.2 事故分类........................ ................................12

4.1.3 不同时空分布特征........................ ........................13

4.1.4 由时空分布特征得出事故特征点 ....................................15

4.2 以预警体系来实现复杂航道环境下的安全预防结合.........................15

4.2.1 船舶预警体系.....................................................15

4.2.2 船舶预警体系与船舶安全...........................................17

4.3 以预测水位来降低事故发生.............................................18

4.3.1 预测水位.........................................................18

4.3.2 预测水位的主要方式...............................................19

4.3.3 预测成果以及精度.................................................19

4.3.4 预测水位与船舶安全...............................................20

4.4 本章小结.............................................................20

第5章 长江电子江图与船舶节能..............................................21

5.1 内河船舶节能的概念.................................................21

5.2 内河船舶能耗体系...................................................21

5.3 基于长江电子江图的航速优化节能.......................................23

5.3.1 内河船舶基于长江电子江图下的航速优化...........................23

5.4 基于长江电子江图的航线优化节能.......................................27

5.4.1 最佳航线.......................................................27

5.4.2 虚拟航线下的船舶节能...........................................27

5.5 本章小结.............................................................29

第六章 展望与结论..........................................................30

6.1 研究结论.............................................................30

6.2 研究展望.............................................................30

参考文献...................................................................32

致谢.......................................................................34

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

近年来，我国内河运输发展迅猛，长江作为内河运输的一大经济载体，尤其是发展长江经济带转化为我国国家战略部署之后，不管是船舶行业还是当地政府，都对及时掌握航道信息，挖掘航道资源，充分利用长江这一得天独厚的自然水道，更大提高船舶航运运输效率和港航管理能力的提出了更高的要求。而长江电子江图不仅仅是以数字化形式描述了内河航道环境以及地理信息，更以详细的数字化的反映了内河航道的测量数据与信息。这一数字化的地图产品，使得长江沿线航道安全得到了提升，使得政府在为内河船舶提供服务更加便捷，也更加有效优质。

2018年全国交通运输工作会议在交通运输部党校召开,全面贯彻党的十九大和中央经济工作会议精神,传达学习近平总书记等中央领导同志重要指示批示精神,总结党的十八大以来交通运输发展成就,分析当前交通运输发展的形势,部署明年重点工作^[1]。而长江作为我国水路运输中的龙头老大，如何使其更好的使其发挥出水道优势，成为了长江经济带发展的首要问题。而长江电子江图作为服务于长江运输业，努力提高船舶运输安全性与高效性的最有效的工具，他的发展与研究也是迫在眉睫。

1.1.2 研究目的和意义

在于了解新版长江电子江图的组成和信息量，优化航线，便于航道日常管理，为在电子江图上航行的船舶提供合适的航行路线和航行时机，从而减少航行成本，加大航行安全系数。修正与完善长江航标规定，与国际标准和规范统一，提高系统的简单化和可操作性，确保海图信息的完整，其次，提高系统智能化操作，利用现代化网络技术，加速电子海图及其应用系统的推广应用，不断提高航海自动化程度，实现在智能航道下，推动航道养护管理机制变革、构建长江黄金航道的综合服务体制。

1.2 国内外研究现状

国内现状：熊兵运用现代控制论的原理和方法,进行水上交通安全控制机制和管理要件分析, 三峡库区水上交通安全事故特点和风险因素,进行危险源辨识，提出三峡库区雾航安全预警管理机制^[2]。徐开金在预警方面运用危机管理理论，对水上安全预警管理做出探索^[3]。现有的长江电子江图可提供航道信息服务、助航导航服务、决策服务以及管理监控服务等四个功能，已经基本满足了内河运输船舶的基本要求。但是在长江内河船舶运输效率管理、加大航道养护管理、建设智能航道服务体系方面仍旧有待加强。船舶节能方面目前来说，随着我国建设资源节约型、环境友好型社会战略的大步推进，我国国内节能船舶的发展主要是从管理、技术、营运三个方面提出对船舶降速节能、航速优化选择方面进行优化。已初步将节能目标明确，并制定了相关的技术标准规范，在各个交通主管部门成立相对应的节能小组，加大了节能方面的科研投入，加强船舶节能的设计以及评估。但是不足的情况依旧存在。首先，我国内河船舶节能这一概念提出较晚，所以相关法律法规不是很完善，其次，船舶节能指标并未建立相对应的体系，最后，航运信息管理系统的建立迫在眉睫。

国外研究现状：在欧盟绿色环保一直是其社会发展的主旋律，所以不断利用相关的法律法规、技术创新、等手段加大船舶节能的力度。而在提出船舶节能这一概念较早的日本，主要是在造船、船机、配件等方面取得显著成效。而在于我们隔海相望的韩国，他们作为世界第一造船大国，进行了诸多方面的研究，极其重视船型设计在船舶节能中的作用。在美国，主要是依靠强有力的环保措施减少污染物的排放，提供廉价高效的能源，减少相对应的燃油消耗^[4]。Morska提出了一种利用专家系统来确定船舶在封闭水域的安全改进的分析方法^[5]。结合专家系统的封闭水域，在给定的船舶、载重和水文条件下分析了船舶安全改进的原因。Zili Liu, Xinfa Dong等人在对国际上柴油排放危害的研究基础上介绍了双燃料应用的前景，并对我国在此项技术上发展做出展望^[6]。F.ÇelikM，Güner提出一种推进剂/定子组合来减少螺旋桨造成的能量损失^[7]。

1.3 研究的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

基本内容：在安全方面，利用近年来水上安全交通事故的数据，找出事故发生的共性，包括出事时间、地点、季节等信息，分析出事故的时空分布特征。联合电子江图，提供避让性措施，加大重点水域的安全监管监控，加大船舶的安全可靠性，降低二次事故出现的概率，减少事故的发生，降低经济损失。在节能方面，由已知的节能方法，联合电子江图，为每一艘船舶提供最优航线。

目标：在提供最优航线的基础上，结合船舶自身特点，实现智能航道，节能船舶的目标

拟采用的技术：层次分析法，长江交通事故的黑点提取，船舶航行信息采集技术，长江水运事故数据的灰色关联，长江电子巡航技术。

目标：在提供最优航线的基础上，结合船舶自身特点，实现智能航道，节能船舶的目标

拟采用的技术：层次分析法，长江交通事故的黑点提取，船舶航行信息采集技术，长江水运事故数据的灰色关联，长江电子巡航技术。

（1）收集资料

统计现有的国内长江电子江图要素分类标准的相关资料，对现有标准进行整理。初步明确要纳入长江电子江图船舶安全分析的江图要素，甄别各个江图要素使用频率，在船舶安全与节能的分析时进行权重分析。

（2）开展调查

针对长江水上运输船舶，实行电子江图使用满意度调查。这其中包括江图的通航服务、预警信息、航道秩序等重要功能的满意度调查。

（3）层次分析法

层次分析法（Analytic Hierarchy Process, AHP）由美国Saaty提出，是一种对多要素多属性下的决策方法，该方法旨在将复杂问题中各个影响因素有序、条理化的划分，可以判断出不同要素对于结果的重要性^[8]。AHP的模型是一个多层级递进、由上到下层次关系递进的结构，如图所示