2023年, 第46卷, 第1期　刊出日期：2023-02-28

  

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  深水养殖平台的水动力特性及锚泊安全

  张甫杰, 朱云龙, 王丹, 郭宇龙

  上海船舶运输科学研究所学报. 2023, 46(1): 1-6.

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  为研究深水养殖平台的水动力特性及其锚泊系统的安全性，以“振渔二号”深水养殖平台为例，开展物模试验和数值仿真计算。测试该平台在极限风速和流速下的外载荷作用力,并对其进行规则波频率运动响应试验和数值模拟,同时对其锚泊系统进行风、浪、流联合作用下的运动和系泊受力试验,获得该平台的水动力及其锚泊系统的受力特征值。物模试验和数值计算结果表明:忽略网衣的影响,纯波浪作用对平台运动的影响较小;在横风、横浪、横流作用下,锚泊系统最大受力对应的安全系数满足船级社相关指南的要求，有一定的安全裕度。研究成果可供深水养殖平台及其锚泊系统的优化设计和作业安全评估参考。
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  基于数值模拟的某油船快速性虚拟试验

  任海奎, 葛明臣, 杜云龙, 陈伟民, 董国祥

  上海船舶运输科学研究所学报. 2023, 46(1): 7-12.

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  以某油船为研究对象,采用数值模拟技术对其开展快速性虚拟试验研究。依据船舶快速性数值计算经验，选取合适的网格划分策略、物理模型和边界条件等关键计算参数，分别对该油船的静水阻力性能、螺旋桨敞水性能和自航性能进行数值模拟计算，并对计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)计算结果进行分析，得到该船在自航状态下的推进性能。通过将该船的快速性虚拟试验结果与模型试验结果相对比可知,二者总体上符合性较好，计算精度能满足工程应用的要求。研究成果可供船舶设计与优化和船模试验结果分析参考。
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  时间步长和无量纲壁面距离y＋对实尺度船舶数值模拟的影响

  陈昆鹏, 张青山, 杜云龙

  上海船舶运输科学研究所学报. 2023, 46(1): 13-18.

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  为分析时间步长和无量纲壁面距离y+对实尺度船舶数值模拟结果的影响，以某23万载重吨散货船为例,以雷诺平均纳维-斯托克斯方程和连续方程为控制方程，采用有限体积法进行空间离散，通过控制时间步长和无量纲壁面距离y+的变化对该船开展实尺度阻力数值模拟研究。数值模拟结果表明,时间步长和y+对实尺度船舶数值模拟计算结果有很大影响，在一定范围内合理地设置这2个参数能提高实尺度船舶数值模拟的精度，研究成果可供同类型船舶的实尺度船舶快速性数值模拟参考。
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  结构安全监测系统在超大型集装箱船上的应用

  贺鑫, 周学谦

  上海船舶运输科学研究所学报. 2023, 46(1): 19-23.

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  为有效解决超大型集装箱船中波激振动或砰击颤振引起的船体疲劳强度和极限强度问题，丰富相关实船验证数据，采用考虑波激振动和砰击颤振水弹性效应的船体结构安全监测系统对船舶的结构安全进行监测。在某超大型集装箱船上的重要结构处和敏感部位合理布点，对应力、加速度和波浪等参数进行融合，对可能遇到的超阈值的结构应力等提供预警和辅助决策，规避船舶航行过程中人为决策失误引发的风险，增强船体结构的风险预防能力，提升船舶运营的安全性。通过对实船监测的数据进行回归，开展实船波激振动分析，为后续超大型船水弹性效应研究提供参考。
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  一种基于k-Means算法的船舶主机工况二次划分方法

  陆思宇, 季盛, 文逸彦

  上海船舶运输科学研究所学报. 2023, 46(1): 24-29.

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  为准确划分船舶主机运行工况,提升船舶主机性能监测能力,设计一种基于k-Means算法的船舶主机工况二次划分方法。基于实船运营大数据，分2个阶段开展主机运行工况划分研究，其中:第一阶段，以主机转速和功率为特征参数,初步划分主机运行工况；第二阶段，以海水温度和扫气箱温度为特征参数,对第一阶段划分的工况进行第二次划分。以某大型散货船为例，通过实船试验对该方法的有效性进行验证。试验结果表明,该方法能对复杂的船舶主机运行工况进行有效划分,可为船舶主机性能监测提供状态质量评估和辅助决策，有利于船舶主机健康管理和故障诊断工作的开展。
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  船舶营运油耗考核指标评估

  刘兴, 段俊利, 韩懿

  上海船舶运输科学研究所学报. 2023, 46(1): 30-34.

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  为准确掌握营运船舶的真实油耗情况，对船舶油耗考核指标进行研究，评估其合理性和实用性。以散货船“锦泰峰”轮为研究对象，对其所属公司的油耗管理现状进行分析，采用最小二乘法对试航转速与油耗值进行回归，并给出其95%置信区间，评估实际转速油耗与试航转速油耗在95%置信区间内的符合率，将其作为油耗考核指标的评价标准，指导船舶对能耗进行智能管控。试验结果显示，“锦泰峰”轮的实际油耗与理论油耗满载符合率为0367，空载符合率为0684，满载时符合程度较差，需要管理人员结合实际情况和经验对该指标进行修正。
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  基于大数据的全球汽车船运力分布及需求分析

  陈书航, 张健豪, 王新波, 张哲熙, 韩懿

  上海船舶运输科学研究所学报. 2023, 46(1): 35-41.

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  为准确掌握全球汽车船的运力分布情况，提出一种基于AIS数据的汽车船航线分割方法。采用动态规划算法将汽车船航线分割为贸易区航线、国家航线和港口航线等3个层级，并用靠泊航次数量衡量汽车船的运力。通过分析2020—2022年的AIS数据，发现近几年汽车船的靠泊数量在日本区域最多，由此以日本为研究对象分析其汽车船运力需求。利用AIS数据计算日本境内汽车运输量的分布，并采用克里金插值法对其进行量化分析。结果表明，日本中部地区的汽车船运力需求明显高于南北部地区，且日本汽车的生产地大多靠近出口港，该结论符合业务逻辑。
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  高速公路收费站出入口交通流量分析及预测

  陈建雄, 徐延军

  上海船舶运输科学研究所学报. 2023, 46(1): 42-48.

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  为充分掌握高速公路收费站的交通流特征，助力智慧高速公路建设,以宁夏回族自治区银川南收费站为研究对象，分别采用图像观测法和科学计算法对其出入口交通流量进行相关性分析，得到二者的相关系数和显著性水平，表明出口流量与入口流量具有极强的相关性。通过傅里叶变换得到收费站交通流量的周期性特征，并运用自相关系数对周期性进行检验。将周期性特征加入长短期记忆（Long Short-Term Memory,LSTM）网络模型中，并基于整年的收费数据和跨年度的收费数据对收费站出入口交通流量进行预测，验证该模型的有效性。结果表明该基于周期性特征的交通流量预测模型能取得良好的预测效果。
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  基于ST-GCN短时路况预测算法的预警系统

  李长亮

  上海船舶运输科学研究所学报. 2023, 46(1): 49-54.

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  为提升高速公路车速预测的准确性，针对现有车速预测模型存在的时间相关性和空间相关性部分缺失的问题，提出一种基于时空图卷积网络(Spatio-Temporal Graph Convolution Network,ST-GCN)短时路况预测算法的预警系统。该算法综合考虑时间相关性和空间相关性的影响，根据实时和历史的交通数据，通过建立ST-GCN模型分析预测未来某段时间的交通流速度和路况。将预测结果推送给布设在高速公路上的多彩智能情报板，通过多彩智能情报板上显示的信息诱导司乘用户的行为，从而降低事故发生率，提升高速公路通行效率。
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  高速公路建管养运安一体化资源能力开放平台的设计开发

  何振邦, 徐延军

  上海船舶运输科学研究所学报. 2023, 46(1): 55-59.

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  为解决高速公路管养企业内部建设、管理、养护、运营和安全等方面数据的互通共享和统一对外开放等核心需求问题，结合工作实际，基于应用程序接口（Application Programming Interface, API)网关原理和二次开发思路，设计一套建管养运安一体化资源能力开放平台。通过梳理、归类高速公路涉及的业务，构建高速公路资源能力开放平台和资源服务目录的总体框架方案；通过对现有的业务信息系统进行改造，使其满足与开放平台整合的条件，实现对内、对外的数据互联和共享。实际应用结果表明，该资源能力开放平台符合设计预期，应用效果良好，易于后续进行功能扩展。
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  基于柔性车道管控算法的高速公路通行诱导系统

  胡超然

  上海船舶运输科学研究所学报. 2023, 46(1): 60-64.

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  为提升高速公路在拥堵情况下的通行效率，解决在交通事故发生位置集中变道易引发二次事故的问题，以宁夏地区的高速公路为例，针对其通行诱导工作存在的问题，提出一种基于柔性车道管控算法的高速公路通行诱导系统。该系统通过综合应用多源的交通路况数据、突发事件数据和情报板信息发布技术，结合高速公路运营管理的需求和应急处置机制，实现智能化的通行诱导。实际应用结果表明，该高速公路通行诱导系统能有效提升高速公路通行诱导信息发布工作的效率和信息化水平，进而提升高速公路的通行效率。
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  区域热环境变化与土地利用／覆盖变化的关系分析

  顾今一

  上海船舶运输科学研究所学报. 2023, 46(1): 65-71.

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  为有效解决土地利用/覆盖发生变化引发的区域热环境问题，以上海市浦东新区为例，基于该区域1984年、2000年和2020年等3 a中月份相近的Landsat遥感影像，利用遥感和地理信息系统(Geographic Information System，GIS)对该区域的土地利用/覆盖与热环境的变化及二者之间的关系进行分析。研究发现：1984—2000年该区域的土地利用/覆盖发生了巨大变化，建设用地的面积大大增加，覆盖范围明显扩大，而从2000年起，该区域的土地利用/覆盖的变化速度明显减慢；1984—2020年，该区域高温区和次高温区的面积先增加后减少，次中温区和低温区的面积先减少后增加；建设用地对城市热环境的贡献率较大，林地、草地和水域有助于缓解热环境问题。该研究采用的方法及所得结论可供上海的生态城市建设参考。
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  基于建筑学方法的城市快速路全影型声屏障优化设计

  俞庆旸

  上海船舶运输科学研究所学报. 2023, 46(1): 72-78.

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  为使城市快速路上应用的全影型声屏障与沿线重要地标性商务区的区域环境相协调，从建筑学的角度对其进行优化设计。分析国内传统全影型声屏障设计的现状及其存在的问题，并以某快速路改造工程全影型声屏障设计为例，从建筑设计的合理性、与城市及周边环境的协调性和具体采用的设计方法等3个方面阐述建筑设计的重要作用，为提升此类声屏障设计的完整度，提升其与周边环境的协调性提供参考。