船只极地智能飞行功用考虑

　　相关于惯例水域飞行，极地飞行水域存在很多浮冰与冰山，气候海况杂乱，对船只的极地飞行构成了较大的操作危险。与此一起，船只智能化技能的展开及其使用已然成为促进和进步船只安全及环保水平、营运功率及经济性的重要手法。我国船级社于2015年发布了《智能船只标准》，并在2020年晋级修订。其间，船只智能飞行的功用要求已在多型展开了使用(见表1)，为船只的飞行操作供给决议计划主张，并取得了初步成效。

　　极地冰区智能飞行是一项具有应战的研讨使命，也是亟需处理的热点问题，本文以现有船只智能飞行方面的研讨成果与使用经历为根底，经过剖析与研讨极地水域飞行环境的特征，并结合不同类型船只的飞行功用，提出适用于极地水域智能飞行的功用要求与主张，进一步下降船只极地飞行场景下的操作危险，进步安全性，为未来船只极地飞行的展开供给保证。

　　现在，智能船只功用要求的拟定采用了依据方针(GBS)的办法。关于低纬度航线一般货物运输船只而言，智能飞行的方针应是保证飞行安全的前提下，统筹飞行的经济性，使得船只飞行愈加安全、愈加经济、愈加高效、愈加环保。但是，关于船只的极地飞行，其智能化的方针有所差异，首要体现在以下几个方面：

　　1、关于极地科考船只，是否安全抵达预期方位，完结科考使命，是其首要意图，飞行经济性不是首要考虑要素。

　　2、关于极地货运船只，极地航线较之于传统低纬度亚洲-欧洲，亚洲-美洲航线，可以大幅缩短航程及飞行天数，其经济性在船只挑选极地航线时现已凸显。此外，北极水域终年大面积冰雪掩盖，其航线相对固定，航线调整对经济性的影响非常有限，一起频频改换航线也将为飞行安全埋下危险。不像低纬度飞行，航线有大规模的调整空间，可以经过航线的调整和优化进步经济性水平。

　　3、极地水域环境恶劣，救援及呼应不及时，飞行过程中一旦呈现事端，对安全、环境、极地生态的影响严峻，后果严峻。

　　因而，不同于低纬度飞行，船只极地智能飞行的方针应聚集于进步极地飞行安全和环保。

　　1、恶劣气候：极地水域的低温将对设备功用构成影响，特别是通讯导航设备及安全设备的功用；极地水域的大雾和大雪气候继续时间长，对能见度的影响严峻，添加了飞行的磕碰危险。此外，低温与雾雪环境也简单使飞行设备外表积冰，构成设备损坏或功用下降。

　　2、浮冰及冰山：极地邻近海域终年漂浮跟着时节改动的海冰和冰山，特别跟着纬度的添加，气温越低，浮冰区域面积越大，海冰密布度越高，冰层越厚，这些关于船只飞行带来很大的困难，简单产生磕碰和冰困，导致结构损坏甚至要挟船只飞行安全。关于南极飞行，则存在冰山和冰架，存在冰崩的危险。

　　3、编队飞行磕碰：船只在冰区编队破冰飞行时，跟驰船只因为跟从间隔及速度的掌握，有或许构成编队船只前后磕碰的或许。

　　关于船只极地智能飞行应具有的功用和自主化程度，现在世界海事安排(IMO)对船只自主等级提出了从辅佐决议计划到彻底自主的四个等级的区分，依据此，我国船级社《智能船只标准》(2020)中也依据船只飞行实践，针对性地提出了相应的智能飞行功用要求(详见表2)。

　　关于极地智能飞行，在操作上存在特殊性和局限性，需求很多的人为介入参加操作决议计划，且面对更大的客观危险。因而自主飞行和遥控飞行功用关于极地水域飞行船只暂不适用。

　　鉴于此，本文立足于实践，仅从辅佐决议计划的视点，展开极地智能飞行功用研讨。即，为船上人员的飞行操作供给决议计划支撑和主张，相关决议计划支撑功用不替代船长责任与权利，也不改动驾驭员正常责任和杰出船艺的准则。

　　经过结合极区的操作特色和危险要素，关于船只的极地破冰飞行以及护航船只的极地编队飞行两类场景，别离提出以下两项智能功用主张：极地智能航线规划、极地智能编队飞行/护航决议计划。

　　现在，极地船只的航线规划是由船上人员归纳考虑船只规划冰级、操作约束、气候状况、冰情，以及飞行使命等要素，在开航前人工完结策划。极地智能航线规划功用面向冰区破冰飞行的船只，该功用依据船只本身技能条件和功用(规划冰级、破冰才能、极地服务温度、航速约束)、极地科考/飞行使命、船只吃水状况，并考虑飞行水域冰情及风、浪、流、涌等环境要素，在开航前主动对极地水域飞行航线的航路与航速进行规划，并在船只极地飞行过程中不断依据外在条件的改动及时调整航线规划，避开航路上的冰山、大型浮冰及其他固定障碍物。其意图旨在凭借智能化的手法，在船只开航前和飞行中全面考虑极地航次使命中的各项影响要素，对航路完成主动规划和调整，更好地保证船只及船上人员在极地水域飞行和作业的安全；下降人为要素的影响、减轻驾驭人员作业担负，下降冰困及磕碰等飞行危险。

　　①功用要求：智能航线规划的功用既需求大局的航线规划，也需求依据飞行中的实践状况\突发状况作出调整，因而，智能航线规划应需求一起考虑全体和部分，完成大标准和近间隔两种类型的规划：

　　●航线大标准调整：依据接纳的实时冰况及气候数据的更新和航次使命的改动，对航线进行大局规划或大标准调整；

　　●近场航线调整：依据飞行中实时感知获取的船只邻近的海冰、冰山数据及其他环境信息，进行短间隔的航线与航速的调整，绕开冰山及其他水面固定障碍物，防止磕碰、冰困等急迫状况的产生。

　　②信息输入需求：船只在极地水域的航路规划，应立足于船只本身的规划参数与操作功用。船只功用一般应考虑：船只总布置图；船体型线图、中横剖面及舭龙骨细节；静水力曲线；主机参数及轴带发电(如设有)细节；主机工厂实验成果；船模实验和船只航陈述；船只抗风波等级；船只极地水域操作手册等相关船只规划信息。

　　船只在极地的航线规划与航线调整离不开对极地气候改动状况的考量，需求考虑至少如下气候信息，包含：

　　为了完成冰山、大型浮冰、浅滩等其他水面固定障碍物的躲避，船只应可以在飞行中实时感知下列环境信息：

　　③约束条件：船只的极地飞行操作手册规则了船只极地操作才能和约束，极地船只的操作应遵从操作手册中的相关要求。因而，船只经过极地智能航线规划功用构成的决议计划主张不该超出船只极地飞行操作手册中规则的操作要求和约束，如：最大冰状况、最低温度、最高纬度等等，以防止超出船只操作的才能规模，而产生冰困等危险。

　　从危险防控的视点考虑，极地船只智能航线规划应使得极地船尽或许在低危险海域飞行，所构成的规划航线主张与操作主张应至少经过世界海事安排(IMO)“冰区操作才能和约束评价办法”(POLARIS)评价，满意航线危险指数总值(RIO)大于等于0。当评价成果小于0时，相关航线应由船上驾驭人员进行特别考虑。

　　此外，智能飞行规划功用构成的极地航线，应可以避开有冰压或潜在冰压区域，以及社会和生态敏感区域。

　　当低冰级船只穿越冰区且破冰才能缺乏时，一般需求护航船只供给破冰护航作业。在编队飞行状况下，被护航船只跟从破冰船尾迹飞行。怎么保证船队的通航的安全与功率，以及在护航过程中指挥编队中各船跟驰速度及与其他船只的间隔，防止磕碰危险，均由领航船操作人员进行决议计划。

　　因而，极地智能编队飞行功用的提出首要面向极地编队飞行中履行破冰护航使命的船只。指在船只极地编队飞行，展开破冰使命，拓荒航道的过程中，具有智能编队飞行的护航船\领航船能主动依据船队中各被护航船只的船宽、动力性、冰级、吃水等要素，确认编队飞行次序；一起，依据编队飞行实时状况，及时构成编队中各跟驰船只航向、跟驰速度，以及与前船的最短安全间隔的指令主张，进步整个编队的极地通航安全与功率。

　　一起，领航船只应能至少取得以下冰情数据，作为极地编队飞行操作决议计划构成的参阅和输入：