CN114934481B - 一种涉水桥墩三位一体防船撞设防方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于交通安全技术领域，具体涉及一种涉水桥墩三位一体防船撞设防方法，勘测河道并根据桥墩位置划分安全航道，并在桥梁上布设度探测系统，由探测系统监测河道内船舶的位置；根据航道水流条件设定预警区域、应急区域和干扰区域，并在桥梁上安装报警器，在干扰区域内设置水流干涉装置，在桥墩上安装防撞组件；根据河道、安全航道、预警区域、应急区域和干扰区域结合水流干涉装置构建水流干扰系统；船舶于预警区域内偏离安全航道时报警器工作提醒船舶驾驶人员主动调整航向；船舶于应急区域内偏离安全航道时水流干涉装置启动改变局部河水流向，使船舶行驶到干扰区域时由水流改变航向，用于解决目前桥墩防撞技术难以做到有效保护桥梁的问题。

Description

一种涉水桥墩三位一体防船撞设防方法

技术领域

本发明属于交通安全技术领域，具体涉及一种涉水桥墩三位一体防船撞设防方法。

背景技术

桥梁作为沟通河流两岸之间陆路交通运输的纽带，桥梁的建设极大地改善了陆域的交通条件，但也对桥区船舶的通航产生了不可避免的影响。随着航运的发展船舶流量逐渐增多，排水量吨位增加，通航密度越来越大，使船桥碰撞风险增加，水上通航环境复杂多变，严重影响水上航运安全。船撞桥事故一旦发生将导致桥梁倒塌、人员伤亡、船舶受损等恶性事故。预防桥梁船撞事故具有极高的社会经济价值。

国内外现有的防撞技术，可以分为被动防撞技术和智能预警技术。被动防撞主要是在桥墩附近设置各类防撞装置，通过牺牲防撞装置达到保护桥梁和船舶的目的。目前，被动防撞领域已经得到深入研究，各种类型的防撞设施也得到了广泛应用。但上述防撞装置只能被动防御，不能预防事故发生。智能预警是在桥区附近布设预警设备，监测船舶运动信息，预测航迹线，对有碰撞风险的船舶提前发出预警。但桥梁主动预警只能做到提示船舶及时转向，调整航迹线依然依靠船舶本身，难以做到有效保护桥梁。

因此，如何有效避免船撞桥事故，实现船撞桥预警，为国家水运安全提供技术保障，成为水运行业急需解决的技术问题。随着安全生产和应急能力需求的不断提高，常规的桥梁防护手段已经不能保证生产管理的绝对安全，有必要建立一套融合智能预警、主动防撞和被动防撞的方法机制，打造三位一体安全保障体系。

发明内容

基于上述背景技术中提到的问题，本发明提供了一种涉水桥墩三位一体防船撞设防方法，用于解决目前桥墩防撞技术难以做到有效保护桥梁的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种涉水桥墩三位一体防船撞设防方法：包括如下步骤：

步骤一：根据桥区河段水流条件及航道等级划分安全区域，并在桥梁上布设度探测系统，由探测系统监测桥区河段内船舶的运动轨迹；

步骤二：根据航道水流条件设定预警区域、应急区域和干扰区域，并在桥梁上安装报警器，在干扰区域内设置水流干涉装置，在桥墩上安装防撞组件，防撞组件作为被动防撞在船舶撞击桥墩时防撞组件吸收大部分冲击能量以保护桥墩和船舶。所述应急区域为水流干涉装置在启动到完成流水干涉时，以最大航速为准船舶可行驶的最大距离；预警区域在探测系统的最大有效监测位置到应急区域之间的区域选取。

步骤三：根据河道、安全航道、预警区域、应急区域和干扰区域结合水流干涉装置构建水流干扰系统；船舶于预警区域内偏离安全航道时报警器工作提醒船舶驾驶人员主动调整航向；船舶于应急区域内偏离安全航道时水流干涉装置启动改变局部河水流向，使船舶行驶到干扰区域时由水流改变航向。

进一步，所述水流干涉装置包括搭载台、排水组件、供水组件和输水管，供水组件与控制系统控制连接，搭载台安装于河道内，排水组件安装于搭载台上，排水组件通过输水管与供水组件连接，排水组件的开口朝向河道中部。供水组件通过输水管向排水组件供水再由排水组件向河道中部喷射，改变搭载台周边河水流向形成干扰水流，船舶驶入干扰区域时通过干扰水流拨开船艏，改变船舶的航行方向，从而避免撞击桥墩。

进一步，所述排水组件包括安装于搭载台上的多个喷射管，多个喷射管水平排列。扩大排水组件的喷射范围，从而增大对水流的干涉范围有利于提高流水干涉的完成速度。

进一步，所述喷射管均位于水面下方。对河水的干涉效果较好。

进一步，所述搭载台为浮式平台，所述搭载台通过多个锚缆固定在河道内。搭载台可在河水较深的河道内固定，适用范围较广。

进一步，相邻两个所述锚缆呈八字分布，且锚缆上安装有指示标。有利于提高对搭载台的固定效果，且通过指示标便于了解缆绳的位置。

进一步，所述搭载台上安装与喷射管相对应的反冲管，喷射管和反冲管分别位于搭载台的两端，喷射管的开口朝向河道中部，反冲管的出口朝向河岸。通过反冲管抵消喷射管喷水时的反作用力，有利于提高搭载台的稳定性，避免搭载台在反作用力下大幅度移动导致水流干涉区域发生变化，影响拨船效果。

进一步，所述搭载台为浮式平台，所述搭载台上滑动穿设有多个限位柱，所述限位柱嵌入于河底岩石层。通过限位柱对搭载台进行限制避免搭载台偏移或转向，同时由于搭载台滑动套设于限位柱上当水位改变时搭载台可沿限位柱升降以适应水位变化。

本发明的有益效果：

1、探测系统监测到船舶偏离安全航道时通过报警器预警提醒船舶驾驶人员，使驾驶人员可及时调整航向，避免撞击桥墩；

2、当驾驶人员未能及时调整航向或因不可控原因无法修正航向时，通过主动对桥墩前方河水流向进行局部干扰，改变桥墩前方水流条件，使偏航的船舶进入被干扰水流区域时通过干扰水流拨开船艏，从而改变船舶航行方向避免撞击桥墩，达到主动防撞的目的；

3、当主动干涉水流未能对航向达到较好的修正效果时，由防撞组件吸收大部分冲击能量以保护桥墩和船舶进行被动防撞。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本发明实施例中一种涉水桥墩三位一体防船撞设防方法的防撞流程图；

图2为本发明实施例中水流干涉装置在河道内的布设示意图；

图3为本发明实施例中对偏航船舶的航向修正示意图；

图4为本发明实施例中搭载台的示意图；

图5为本发明实施例中防撞组件的结构示意图；

主要元件符号说明如下：

预警区域01、应急区域02、干扰区域03、河道1、安全航道12、桥梁21、桥墩22、防撞组件23、水流干涉装置3、供水组件31、输水管32、搭载台33、排水组件34、水面35、探测系统41、报警器42。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

实施例1

一种涉水桥墩三位一体防船撞设防方法：

如图1-图5所示，通过勘测河道1并根据桥墩22位置划分安全航道12，并在桥梁21上布设度探测系统41，由探测系统41监测河道1内船舶5的位置；然后再根据航道水流条件设定预警区域01、应急区域02和干扰区域03，并在桥梁21上安装报警器42，在干扰区域03内设置水流干涉装置3，在桥墩22上安装防撞组件23，船舶5撞击桥墩22时防撞组件23吸收大部分冲击能量以保护桥墩22。应急区域02为水流干涉装置3在启动到完成流水干涉时，以最大航速为准船舶5可行驶的最大距离，本实施例中应急区域优选为1.5km，即以水流干涉装置3为起点远离桥梁21的1.5km航道；预警区域01在探测系统41的最大有效监测位置到应急区域02之间的区域选取，为实施例中优选预警区域01为2km，即应急区域02之外远离桥梁21方向的2km航道。再根据河道1、安全航道12、预警区域01、应急区域02和干扰区域03结合水流干涉装置3构建水流干扰系统；船舶5于预警区域01内偏离安全航道12时报警器42工作提醒船舶驾驶人员主动调整航向；船舶5于应急区域02内偏离安全航道12时水流干涉装置3启动改变局部河水流向，使船舶行驶到干扰区域03时由水流改变航向。

水流干涉装置3包括搭载台33、排水组件34、供水组件31和输水管32，供水组件31与控制系统控制连接，搭载台33安装于河道1内，排水组件34安装于搭载台33上，排水组件34通过输水管32与供水组件31连接，排水组件34的开口朝向河道中部，本实施例中优选高压泵作为供水组件，供水组件31通过输水管32向排水组件34供水再由排水组件34 向河道中部喷射，改变搭载台33周边河水流向形成干扰水流，船舶5驶入干扰区域03时通过干扰水流拨开船艏，改变船舶5的航行方向，从而避免撞击桥墩。排水组件34包括安装于搭载台33上的多个喷射管、且喷射管均位于水面35下方，多个喷射管水平排列且浸没于河水内，有利于扩大排水组件34的喷射范围，从而增大对水流的干涉范围有利于提高流水干涉的完成速度。

本实施例中应用场景为河水较深的航道，其中，搭载台33为浮式平台，搭载台33通过多个锚缆固定在河道1内，相邻两个锚缆呈八字分布，且锚缆上安装有指示标，搭载台33的固定效果较好，且通过指示标便于了解缆绳的位置。

由于搭载台33通过缆绳固定，在干涉河水流向时排水组件34的反冲力容易引起搭载台 33位置的变化，搭载台33上安装与喷射管相对应的反冲管，喷射管和反冲管分别位于搭载台33的两端，喷射管的开口朝向河道中部，反冲管的出口朝向河岸，通过反冲管抵消喷射管喷水时的反作用力，以提高搭载台33的稳定性，避免搭载台33在反作用力下大幅度移动导致水流干涉区域发生变化，影响拨船效果。

在上述方案下，由探测系统41河道1内船舶5行驶信息，当控制系统根据行驶信息识别到船舶5航向偏移时，首先通过报警器42预警提醒船舶驾驶人员主动调整航向；若船舶5 驶入应急区域02内时航向依旧未能修正时供水组件31启动，供水组件31通过输水管32向排水组件34供水再由排水组件34向河道中部喷射，改变搭载台33周边河水流向形成干扰水流，船舶5驶入干扰区域03时通过干扰水流拨开船艏(如图3所示)，改变船舶5的航行方向进行主动防撞；当水流拨开船艏后航向依旧存在偏斜，由防撞组件23吸收大部分冲击能量以保护桥墩22和船舶进行被动防撞，从而达到预警-主动防撞-被动防撞的三位一体防撞目的，防撞效果较好。

实施例2

区别于实施例1，本实施例应用场景为水深较浅的河道，本实施例中搭载台33为浮式平台，搭载台33上滑动穿设有多个限位柱，限位柱嵌入于河底岩石层，通过限位柱对搭载台33进行限制避免搭载台33偏移或转向，同时由于搭载台33滑动套设于限位柱上当水位改变时搭载台33可沿限位柱升降以适应水位变化，避免搭载台33与水面分离。

以上对本发明提供的一种涉水桥墩三位一体防船撞设防方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种涉水桥墩三位一体防船撞设防方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：根据桥区河段(1)水流条件及航道等级划分安全区域(12)，并在桥梁(21)上布设探测系统(41)，由探测系统(41)监测桥区河段(1)内船舶(5)的运动轨迹；

步骤二：根据桥区河段(1)水流条件及航道等级设定预警区域(01)、应急区域(02)和干扰区域(03)，并在桥梁(21)上安装报警器(42)，在干扰区域(03)内设置水流干涉装置(3)，在桥墩(22)上安装防撞组件(23)，船舶(5)撞击桥墩(22)时防撞组件(23)吸收大部分冲击能量以保护桥墩(22)；所述应急区域(02)为水流干涉装置(3)在启动到完成流水干涉时，以最大航速为准船舶可行驶的最大距离；预警区域(01)在探测系统(41)的最大有效监测位置到应急区域(02)之间的区域选取；

步骤三：根据桥区河段(1)、安全航道(12)、预警区域(01)、应急区域(02)和干扰区域(03)结合水流干涉装置(3)构建水流干扰系统；船舶(5)于预警区域(01)内偏离安全航道(12)时报警器(42)工作提醒船舶驾驶人员主动调整航向；船舶(5)于应急区域(02)内偏离安全航道(12)时水流干涉装置(3)启动改变局部河水流向，使船舶行驶到干扰区域(03)时由水流改变航向；当主动干涉水流拨开船艏后航向依旧存在偏斜，由防撞组件(23)吸收大部分冲击能量以保护桥墩(22)和船舶(5)进行被动防撞；

其中，所述水流干涉装置(3)包括搭载台(33)、排水组件(34)、供水组件(31)和输水管(32)，供水组件(31)与控制系统控制连接，搭载台(33)安装于桥区河段(1)内，排水组件(34)安装于搭载台(33)上，排水组件(34)通过输水管(32)与供水组件(31)连接，排水组件(34)的开口朝向桥区河段(1)中部；所述搭载台(33)为浮式平台，所述搭载台(33)通过多个锚缆固定在桥区河段(1)内；或者所述搭载台(33)上滑动穿设有多个限位柱，所述限位柱嵌入于河底岩石层；所述搭载台(33)上安装与排水组件(34)相对应的反冲管，排水组件(34)和反冲管相悖设置，反冲管的出口朝向河岸。

2.根据权利要求1所述一种涉水桥墩三位一体防船撞设防方法，其特征在于：所述排水组件(34)包括安装于搭载台(33)上的多个喷射管，多个喷射管水平排列。

3.根据权利要求2所述一种涉水桥墩三位一体防船撞设防方法，其特征在于：所述喷射管均位于水面(35)下方。

4.根据权利要求1所述一种涉水桥墩三位一体防船撞设防方法，其特征在于：相邻两个所述锚缆呈八字分布，且锚缆上安装有指示标。