JP2004318380A

JP2004318380A - Method and system for evaluating navigation safety and program for evaluating navigation safety

Info

Publication number: JP2004318380A
Application number: JP2003110152A
Authority: JP
Inventors: Kinzo Inoue; 欣三井上
Original assignee: Japan Marine Science Inc
Current assignee: Japan Marine Science Inc
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-15
Also published as: JP3760159B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an evaluation method for reflecting the influence of the shape of a ship on the evaluation of navigation safety. <P>SOLUTION: Supposing that the control status of a ship 100 at a predetermined point of time t1 in a ship control process is continued, a time since the point of time t1 until the ship 100 collides with another ship 200 or the like is calculated so that the safety of the navigation of the ship 100 can be evaluated based on the calculated time. A time until lines SL1 to SL5 on the outer shape of the ship 100 collide with an obstacle is calculated as a time until its collision. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実際の船舶航行やシミュレーションによって計算される船舶航行の安全性を評価する航行安全性評価方法、航行安全性評価システム及び航行安全性評価用プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
航行安全性を客観的に評価する方法として、潜在的操船水域（ＰｏｔｅｎｔｉａｌＡｒｅａｏｆＷａｔｅｒ、以下「ＰＡＷ」ということがある。）の概念に基づく評価方法が知られている（非特許文献１及び２参照）。この評価方法では、操船シミュレータ実験等により得られた操船過程の各時間断面毎に、その時間断面での操縦状態を継続した場合の予測航跡をシミュレーションにより計算し、船舶が障害物に衝突するまでの余裕時間を計算する。この際、船舶と障害物との衝突は、船舶の重心が障害物に衝突するか否かにより判定される。そして、計算した余裕時間の大小により航行の安全性を評価する。
【０００３】
【非特許文献１】
「日本航海学会論文集」、社団法人日本航海学会、平成１０年９月、第９９号、ｐ．１６３−１７１
【非特許文献２】
「日本航海学会論文集」、社団法人日本航海学会、平成１２年３月、第１０２号、ｐ．２０３−２０９
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の技術では、衝突の判定において、船体を重心で代表させて点として扱っているため、種々の不都合を生じる。例えば、船体のどの部分が衝突するかによって損害の大きさや衝突の回避方法は異なるが、上述の技術ではそのような違いを考慮できない。また、港湾や狭水道等の狭い海域を航行する場合、重心が障害物に衝突するおそれがなくとも、船首方位角によっては船首、船尾が周囲の障害物に衝突するおそれがある。特に、船舶の接岸においては、例えば全長３００ｍの大型船を５〜１５ｃｍ／秒の低速度で接岸する必要があり、重心が停止したままでも船体の回頭によって船首又は船尾がバースに衝突し、バース又は船体が破損するおそれがある。しかし上述の技術では、そのような危険を検出できない。
【０００５】
そこで、本発明は、船体形状の影響を航行安全性の評価に反映可能な評価方法、評価システム及び評価用プログラムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００７】
請求項１の航行安全性評価方法は、所定の水域内の船舶（１００）の操船過程における所定の時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記時点から前記船舶が前記水域内の障害物（２００、２０１）に衝突するまでの時間を計算し、その計算した時間に基づいて前記船舶の航行の安全性を評価する航行安全性評価方法において、前記衝突するまでの時間として、前記船舶の外形上の少なくとも一点（Ｐ１〜Ｐ５）又は線（ＳＬ１〜ＳＬ５）が前記障害物に衝突するまでの時間を計算することにより、上述した課題を解決する。
【０００８】
請求項１の航行安全性評価方法によれば、船舶の外形上の点又は線が障害物と衝突するまでの時間が計算されるから、重心の運動を考慮するのみでは検出できない危険性が検出される。また、例えば外形上の複数箇所に亘って衝突までの時間を計算する場合、衝突までの時間が最も短い箇所を特定することにより、船体のどの部分が衝突するかの情報も得られる。
【０００９】
なお、請求項１の航行安全性評価方法により、実船又はシミュレーションにおける過去の操船過程について航行安全性を評価してもよいし、実船又はリアルタイムシミュレーションにおいて実行中の操船過程について、現時点の操船状態を継続したと仮定し、リアルタイムで航行安全性を評価してもよい。
【００１０】
請求項２の航行安全性評価システム（１、２０、４０）は、所定の水域内の船舶（１００）の操船過程における所定の時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記時点から前記船舶が前記水域内の障害物（２００、２０１）に衝突するまでの時間を計算する計算手段（２）と、前記衝突するまでの時間及び前記衝突するまでの時間に基づく航行安全性評価結果の少なくともいずれかの情報を出力する出力手段（２）とを備えた航行安全性評価システムにおいて、前記船舶の外形を特定するためのデータを記憶する記憶手段（５）を備え、前記計算手段は、前記記憶手段の記憶する前記データに基づいて、前記衝突するまでの時間として、前記船舶の外形上の少なくとも一点又は線が前記障害物に衝突するまでの時間を計算することにより、上述した課題を解決する。
【００１１】
請求項２の航行安全性評価システムによれば、計算手段により船舶の外形上の点又は線が障害物に衝突するまでの時間が計算されるから、その計算結果を評価することにより本発明の航行安全性評価方法を実現できる。なお、航行安全性評価結果の情報には、例えば衝突するまでの時間が所定の基準時間よりも短いか否かの判定結果を示す情報が含まれる。
【００１２】
なお、計算手段の計算した衝突までの時間に基づいて船舶の航行の安全性を評価する評価手段を航行安全性評価システムに設けることにより、航行安全性を評価してもよいし、計算手段の計算した衝突までの時間をユーザに提示する提示手段を航行安全性評価システムに設け、ユーザが航行安全性を評価してもよい。出力手段は、例えばディスプレイに情報を表示するものでもよいし、紙に情報を印刷するものであってもよいし、記憶媒体に情報を記録するものでもよい。
【００１３】
請求項３の航行安全性評価システム（２０）は、模擬操舵室（２２）における操縦状態に応じて前記模擬操舵室周囲の擬似景観を変化させる操船シミュレータ（２１）のユーザに前記模擬操舵室において操縦される船舶（１００）の航行安全性に関連する情報を提示する航行安全性評価システムにおいて、前記船舶の外形を特定するためのデータを記憶する記憶手段（５）と、前記船舶の現時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記船舶が障害物に衝突するまでの時間を計算する計算手段（２）と、前記衝突するまでの時間及び前記衝突するまでの時間に基づく航行安全性評価結果の少なくともいずれかの情報をユーザに提示する提示手段（３２）と、を備え、前記計算手段は、前記記憶手段の記憶する前記データに基づいて、前記衝突するまでの時間として、前記船舶の外形上の少なくとも一点又は線が前記障害物に衝突するまでの時間を計算することにより、上述した課題を解決する。
【００１４】
請求項３の航行安全性評価システムによれば、計算手段により船舶の外形上の点又は線が障害物に衝突するまでの時間が計算されるから、その計算結果を評価することにより本発明の航行安全性評価方法を実現できる。さらに、提示手段によりリアルタイムで衝突までの時間が提示されるから、ユーザは模擬景観を視認することによる主観的な安全性評価と、提示手段からの情報を得ることによる客観的な安全性評価とを並行して行なうことができる。従って、航行安全性の多面的な評価が可能となり、操船シミュレータの安全性評価への活用が促進される。
【００１５】
なお、提示手段は、画面に情報を表示する等して視覚的に情報を提示してもよいし、評価結果が所定の値になったときに警告音を発する等して聴覚的に情報を提示してもよい。提示手段により情報を提示されるユーザは、操船者等の模擬操舵室内部のユーザでもよいし、インストラクター等の模擬操舵室外部のユーザでもよい。
【００１６】
請求項４の航行安全性評価システムは、実際の船舶（４１）に設けられた情報取得手段（４２〜４５）により前記船舶の位置及び前記船舶周囲の障害物の位置を含む航行情報を取得して、前記船舶の操船者に前記船舶の航行安全性に関連する情報を提示する航行安全性評価システムにおいて、前記船舶の外形を特定するためのデータを記憶する記憶手段（５）と、前記船舶の現時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記船舶が前記障害物に衝突するまでの時間を計算する計算手段（２）と、前記衝突するまでの時間及び前記衝突するまでの時間に基づく航行安全性評価結果の少なくともいずれかの情報を前記操船者に提示する提示手段（３２）と、を備え、前記計算手段は、前記記憶手段の記憶する前記データに基づいて、前記衝突するまでの時間として、前記船舶の外形上の少なくとも一点又は線が前記障害物に衝突するまでの時間を計算することにより、上述した課題を解決する。
【００１７】
請求項４の航行安全性評価システムによれば、計算手段により船舶の外形上の点又は線が障害物に衝突するまでの時間が計算されるから、その計算結果を評価することにより本発明の航行安全性評価方法を実現できる。さらに、提示手段によりリアルタイムで衝突までの時間が提示されるから、操船者は自己の操船の安全性を客観的に評価することができ、海上交通の安全性が確保される。
【００１８】
請求項３又は４の航行安全性評価システムにおいて、前記計算手段は、前記船舶の外形上の複数の前記点又は線について前記障害物に衝突するまでの時間を計算し、前記提示手段は、前記複数の点又は線のうち前記衝突するまでの時間が最も短いものを特定する情報を更に提示してもよい。この場合、船舶のどの部分が衝突するかの情報が操船者に提示されるから、操船者は衝突する位置に応じた航行安全性の評価を行なうことができ、また、その評価結果に基づいて適宜な操船を行なうことができる。
【００１９】
請求項６の航行安全性評価用プログラム（ＰＧ）は、記憶手段（５）を備えたコンピュータ（１、２０、４０）を、所定の水域内の船舶（１００）の操船過程における所定の時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記時点から前記船舶が前記水域内の障害物に衝突するまでの時間を計算する計算手段（２）並びに前記衝突するまでの時間及び前記衝突するまでの時間に基づく航行安全性評価結果の少なくともいずれかの情報を出力する出力手段（２）として機能させるための航行安全性評価用プログラムにおいて、前記計算手段は、前記記憶手段の記憶する前記船舶の外形を特定するためのデータに基づいて、前記衝突するまでの時間として、前記船舶の外形上の少なくとも一点又は線が前記障害物（２００、２０１）に衝突するまでの時間を計算することにより、上述した課題を解決する。
【００２０】
請求項６の航行安全性評価用プログラムによれば、請求項２の航行安全性評価システムが実現される。なお、船舶の形状を特定するデータは、航行安全性評価用プログラムとは別に記憶され、計算手段に読み出されてもよいし、航行安全性評価用プログラムの一部として記憶されていてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る航行安全性評価システム１の構成を示している。評価システム１は、例えばＣＰＵ２、ＲＯＭ３、ＲＡＭ４、外部記憶装置５、入力装置６、モニタ７を備えたコンピュータとして構成されている。ＣＰＵ２が外部記憶装置５に記録された評価用プログラムＰＧを実行することにより、ＣＰＵ２は本発明の評価システムとして機能する。
【００２２】
外部記憶装置５には、航行安全の評価に必要な種々の評価用データＤ０が含まれている。評価用データＤ０には、例えば、評価対象となる船舶（自船）の操船過程に関する情報を内容とする操船結果データＤ１、自船の船体形状の情報を内容とする船体形状データＤ２、自船が航行した地形情報を内容とする地形データＤ３、自船航行時の他船の航行状況に関する情報を内容とする他船交通流データＤ４、自船航行時の風浪や潮流等の外乱に関する情報を内容とする自然外乱データＤ５が記録されている。
【００２３】
図２を参照して評価システム１により実行される航行安全性の評価の概要を説明する。
【００２４】
図２（ａ）は、所定の水域において自船１００が他船２００や陸岸２０１を避けるようにして航行している状況を示している。この図において、実線Ｌ１は実際の自船の航跡を、実線Ｌ１上の自船１００…１００は所定の時間間隔でプロットした自船の位置を、実線Ｌ２は他船２００の航跡を、実線Ｌ２上の他船２００は所定の時間間隔でプロットした他船の位置を示している。評価システム１は、実線Ｌ１上の自船１００…１００において、その時点の舵や機関等の操作状態が固定されたと仮定したときの予測航跡Ｌ３…Ｌ３をそれぞれ計算する。なお、１本の予測航跡Ｌ３、又は、予測航跡Ｌ３…Ｌ３の集合、及び、予測航跡Ｌ３…Ｌ３の集合によって形成される閉じた領域を潜在的操船水域ということがある。
【００２５】
評価システム１は、予測航跡Ｌ３における自船１００が障害物に衝突するまでのＴＴＣ（危険が顕在化するまでの余裕時間、ＴｉｍｅＴｏＣｏｌｌｉｓｉｏｎ）を計算する。例えば、位置ｐ１の時点から位置ｐ２で他船２００と衝突するまでの時間や、位置ｐ３の時点から位置ｐ４で陸岸２０１に乗り揚げるまでの時間を計算する。この際、評価システム１は、船体のどの部分が衝突するかの情報も得る。
【００２６】
評価システム１は、計算したＴＴＣが所定の基準時間（図７（ａ）参照）以下であるか否かを判定し、基準時間以下である場合、不安全操船状態（そのままの操縦状態を継続すると近い将来危険が顕在化するような状態）であると判定する。そして、不安全操船状態と判定された回数を不安全操船状態か否かの判定を行なった回数で除算して不安全操船状態の出現率を求める。
【００２７】
図３（ａ）は、操船結果データＤ１の内容を示している。操船結果データＤ１は、例えばファーストタイムシミュレーションやリアルタイムシミュレーションにおいて計算された自船１００の状態が所定の時間間隔で記録されることにより、又は実船に搭載された計器の測定値が所定の時間間隔で記録されることにより生成され、記録媒体や通信装置を介して評価システム１の外部記憶装置５にコピーされている。操船結果データＤ１は、例えば、時刻と、重心座標（Ｘ_Ｇ、Ｙ_Ｇ）と、船首方位角（ψ）と、運動状態量と、操作（操縦）状態量とを対応付けて保持している。運動状態量としては、例えば速度（ｕ、ｖ）と、回頭角速度（ｒ）とを保持している。操作状態量としては、例えば操舵角（δ）、主機回転数（Ｅ）とを保持している。なお、これらは一例であり、運動状態量、操作状態量として種々の情報を保持してよい。例えば、運動状態量として自船の加速度を保持してもよいし、操作状態量としてタグ、スラスター、係留索、錨と錨鎖の係駐力に関する情報を保持してもよい。
【００２８】
図３（ｂ）は、船体形状データＤ２の内容を示している。船体形状データＤ２は、自船１００の船体形状（外形）を５角形で近似した場合の頂点Ｐ１〜Ｐ５（図２（ｂ）参照）の重心Ｇに対する相対座標を保持している。
【００２９】
図４は、ＣＰＵ２が実行する安全性評価ルーチンの手順を示すフローチャートである。このルーチンは、例えばユーザが入力装置６に対して所定の入力操作を行なったときに開始される。ステップＳ１では、ＣＰＵ２は、操船結果データＤ１のうち、一つの時間断面に対応するデータ、例えば図３（ａ）の時刻ｔ１に対応する１行分のデータｄを読み込む。ステップＳ２では、読み込んだデータｄに基づいて、その時刻の操縦状態を継続したと仮定したときの予測航跡Ｌ３（潜在的操船水域）を計算する。ステップＳ３では、計算された予測航跡Ｌ３に基づいて、不安全操船状態であるか否かを判定する。ステップＳ４では、所定の終了条件が満たされたか否か、例えば、最終行のデータｄまで読み込んだか否か判定する。終了条件が満たされていないと判定した場合は、ステップＳ１〜Ｓ３を繰り返し実行し、以降のデータｄについても順次不安全操船状態か否かを判定する。終了条件が満たされたと判定した場合は、ステップＳ３において不安全操船状態と判定された回数を不安全操船状態か否か判定した回数で除算して不安全操船状態の出現率を算出し、算出した出現率を外部記憶装置５に記録する（ステップＳ５）。その後、ルーチンを終了する。
【００３０】
図５は、ＣＰＵ２が重心Ｇについて予測航跡Ｌ３を計算するために実行する潜在的操船水域計算ルーチンの手順を示すフローチャートである。このルーチンは、図４のステップＳ２にて実行される。ＣＰＵ２は、まず、ステップＳ１（図４）で読み込まれたデータの内容を現在時刻Ｔにおける自船１００の状態として設定する（ステップＳ１１）。次に、現在時刻ＴをΔｔだけ増加させたときの自船１００の重心座標や船首方位角等の運動状態を計算し、計算結果を外部記憶装置５又はＲＡＭ４に記録する（ステップＳ１２、Ｓ１３）。この際、自船１００の舵角や主機回転数等の操作状態は、初期設定のままとする。また、自然外乱データＤ５に基づいて、風浪や潮流が自船１００に及ぼす影響を考慮する。ステップＳ１４では所定の終了条件が満たされたか否か、例えばＴの初期設定からの増加分が設定した時間を経過したか否かを判定し、終了条件が満たされていないと判定した場合はステップＳ１２、Ｓ１３を繰り返し実行する。終了条件が満たされたと判定した場合はルーチンを終了する。なお、ステップＳ１３では、例えばＭＭＧモデルやＭＭＳモデル等の船体重心の運動を表した運動方程式を解くことにより、船舶の運動状態を計算する。
【００３１】
図６は、ＣＰＵ２が実行する不安全操船状態検出ルーチンの手順を示すフローチャートである。このルーチンは、図４のステップＳ３において実行される。まず、ＣＰＵ２は潜在的操船水域計算ルーチン（図５）の計算結果、地形データＤ３、他船交通量データＤ４に基づいて、予測航跡Ｌ３の重心Ｇが他船２００、陸岸２０１等の障害物と衝突するか否かを判定する（ステップＳ２１、Ｓ２２）。衝突すると判定した場合は、ＴＴＣを計算する（ステップＳ２３）。衝突しないと判定した場合は、ステップＳ２３をスキップする。
【００３２】
ステップＳ２４では、予測航跡Ｌ３の重心座標に対して座標変換を行い、予測航跡Ｌ３における点Ｐ１〜Ｐ５の座標を算出する。この座標変換は、船体形状データＤ２の保持する点Ｐ１〜Ｐ５の相対座標及び予測航跡Ｌ３における船首方位角に基づいて行なう。予測航跡Ｌ３における点Ｐ１〜Ｐ５の座標が算出されることにより、予測航跡Ｌ３における各線分ＳＬ１〜ＳＬ５（図２（ｂ）参照）の位置が把握される。ステップＳ２５では、線分ＳＬ１〜ＳＬ５のいずれか一つについて障害物と衝突するか否かを判定し（ステップＳ２５）、衝突すると判定した場合はＴＴＣを計算する。衝突しないと判定した場合はステップＳ２６をスキップする。ステップＳ２７では、線分ＳＬ１〜ＳＬ５の全てについて計算が終了したか否か判定する。終了していないと判定した場合はステップＳ２５〜Ｓ２６を繰り返し実行し、残りの線分について順次ＴＴＣの計算を行なう。
【００３３】
全ての線分ＳＬ１〜ＳＬ５について計算が終了したと判定した場合は、計算したＴＴＣと所定の基準時間とを比較して、不安全操船状態か否か判定する（ステップＳ２８）。この判定においては、各線分ＳＬ１〜ＳＬ５毎に求められたＴＴＣを適宜に利用してよい。例えば線分ＳＬ１〜ＳＬ５について計算されたＴＴＣのうち、最も短いＴＴＣと基準時間とを比較し、ＴＴＣが基準時間以下である場合に不安定操船状態と判定してもよいし、線分ＳＬ１〜ＳＬ５及び重心座標のＴＴＣを平均したものと基準時間とを比較し、ＴＴＣが基準時間以下である場合に不安全操船状態と判定してもよい。
【００３４】
なお、線分ＳＬ１〜ＳＬ５において、最もＴＴＣが短いものを特定することにより線分ＳＬ１〜ＳＬ５のいずれが衝突するかについての情報を得ることができる。この際、各線分ＳＬ１〜ＳＬ５のいずれが衝突するかを特定するだけでもよいし、さらに衝突する線分のどの位置（点）が衝突するかについて特定してもよい。また、各線分ＳＬ１〜ＳＬ５のいずれかが衝突するか否かの判定を図５のステップＳ１４において実行し、衝突すると判定した場合に図５のルーチンを終了するようにしてもよい。
【００３５】
ステップＳ２８において、ＴＴＣと比較する基準時間は、自船の船型、船速、操縦性等の種々の条件に基づいて適宜に設定してよいが、例えば図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように設定してもよい。図７（ａ）において横軸は自船１００の速力（ｕ）、縦軸はＴＴＣ、実線Ｌ１０は基準時間を示しており、基準時間は、速力がｓｐ１以下の範囲、ｓｐ１〜ｓｐ２の範囲、ｓｐ２以上の範囲に分けてそれぞれ設定されている。
【００３６】
自船１００の速力がｓｐ１以下の範囲では、自船１００の前進行脚ｓｐ１ノットを全速後進で消去するのに必要な時間を基準時間としている。ｓｐ１は例えば２ノットとしてよい。
【００３７】
自船１００の速力がｓｐ１〜ｓｐ２の範囲では、その速力に応じた最短停止時間（ＳｈｏｒｔＳｔｏｐｐｉｎｇＴｉｍｅ、以下「ＳＳＴ」ということがある。）を基準時間としている。具体的には、クラッシュアスターン時に速力がゼロになるまでに要する時間を基準時間としている。
【００３８】
自船１００のクラッシュアスターン時に速力がゼロになるまでに要する時間は、シミュレーションや実船実験等により適宜に算定してよいが、図７（ａ）では、次式に示す推定式により、速力に応じたＳＳＴを算定している。
【数１】

この式において、ＳＳＴ_ｏは、速力Ｖ_ｏのときにクラッシュアスターンをかけて距離Ｄで停止する性能を有する船舶における、速力Ｖ_ｏのときの最短停止時間である。速力Ｖ_ｉに応じたＳＳＴ_ｉは、速力Ｖ_ｉの減少とともに比例的に減少する。図７（ａ）の点線Ｌ１１は、上式においてＶ_ｏが１２ノットのときにＤが６Ｌ（Ｌは船長）となる性能を想定した算定結果を示している。
【００３９】
自船１００の速力がｓｐ２以上の範囲では、操船者の危険感が所定のレベルに達するときのＴＴＣを基準時間としている。操船者の危険感が所定のレベルに達するときのＴＴＣは、種々の方法により特定してよい。例えば、操船シミュレータ実験において船舶を障害物に向けて航行させつつ、操船者にどの程度危険を感じるかアンケートを行なって、操船者の危険感が所定のレベルに達するときのＴＴＣを求めてもよい。このような方法により得られた操船者の危険感とＴＴＣとの関係を示す式として、例えば、ＳＪ値の計算式（「日本航海学会論文集」、社団法人日本航海学会、平成１０年３月、第９８号、ｐ．２３５−２４５）を利用してもよい。ＳＪ値は操船者の危険感を示すものであり、ＳＪ＝６（極めて危険）、５（かなり危険）、４（やや危険）、３（どちらともいえない）、２（やや安全）、１（かなり安全）、０（極めて安全）と感覚ランク別に基準が設定されている。そして、以下の式によりＳＪ値が所定のレベルになるときのＴＴＣ（以下、「ＳＪＴ」ということがある。）を算出すればよい。
【数２】

【数３】

ＳＪ_Ｌは、護岸への接近に対して操船者が感じる危険感であり、ＳＪ_Ｓは、他船との接近に対して操船者が感じる危険感である。ＳＪ値は感覚ランク別に基準が設定されているから、所定のレベルとしていずれかの感覚ランクを適宜に選択可能であり、不安全操船状態の検出にセンシティビティーを取り入れることができる。図７（ａ）及び図７（ｂ）では、ＳＪ_Ｌ＝６となるＳＪＴを基準時間として用いている。なお、ｓｐ２はＳＳＴとＳＪＴとが一致するときの速力として求められる。以上のように基準時間を設定すると、ＳＳＴやＳＪＴは船型によって異なるため、図７（ｂ）に示すように、大型船ほど基準時間が長くなる。
【００４０】
上述した評価システム１により航行安全性を評価した例を示す。
【００４１】
図８は、神戸港をモデルに第三航路を入港し麻耶埠頭に向けて航行する間の操船について、時々刻々のＴＴＣの計算結果を自船の速力低減の様子とともに図示したものである。図の横軸は時間経過、左縦軸はＴＴＣ、右縦軸は速力である。また、実線Ｌ２０は自船の速力、実線Ｌ２１は計算したＴＴＣ、実線Ｌ２２は速力に応じた基準時間である。
【００４２】
ＴＴＣの値のプロットが、判定基準線の下方に落ちるとき不安全操船状態と判定される。横軸１０００秒付近までは防波堤入口を通過する時点に対応し、そこでは不安全操船状態が出現しているが、港内に入った後は速力を十分落としたことにより不安全な操船状態が減少している。
【００４３】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、横浜港、神戸港、大阪港における操船シミュレータ実験の操船結果（社団法人日本海難防止協会、「入出港等航行援助業務に関する調査報告書」、平成９年３月、平成１１年３月）において検出された不安全操船状態の出現率と、当該港湾において発生した衝突と乗り揚げの事故発生率（社団法人日本海難防止協会、「入出港等航行援助業務に関する調査報告書」、平成１２年３月）とを対比して示している。横軸は自船１００の船型を、円形のマークｍ１…ｍ１は不安全操船状態の出現率を、矩形のマークｍ２…ｍ２は事故発生率を示している。なお、図９（ａ）は船長による操船結果を評価したもの、図９（ｂ）は水先人による操船結果を評価したものである。
【００４４】
これらの図に示すように、不安全操船状態の出現率と、それぞれ対応する海域での事故発生率は、両者の比がほぼ１０^−３のオーダーで一致している。これは、ハインリッヒの法則でいえば、不安全操船状態の検出は、１件の顕在化した事故の陰に潜む数千（１０^３オーダー）の不安全状態を検出していることに対応する。従って、一連の操船過程から不安全操船状態の発生回数を求めて、１０^−３の比率の関係からその操船過程に潜在する事故危険度を推定できる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る不安全操船状態検出システム２０の構成を示している。検出システム２０は、操船シミュレータ２１とリンクしたシステムとして構成されている。
【００４６】
操船シミュレータ２１は、実船の操舵室を模した操舵室２２と、操舵室２２の前面側に配置されたスクリーン２３と、スクリーン２３上に景観画像を表示するプロジェクタ２４、２４と、シミュレーション計算を行なう制御装置２５とを備えている。操舵室２１には、例えば機器スタンド２６・・・２６、操舵スタンド２７が設けられている。機器スタンド２６には、例えば主機操作パネル、レーダー表示パネル等の種々の機器が設けられている。操舵室２２の外側には、インストラクターが他船の操船を行なったり、見学者がシミュレーションの様子を監視する等、操舵室２２外部の者が種々の目的に使用可能な外部操作部２８が設けられている。
【００４７】
検出システム２０は、図１０（ｂ）に示すように、コンピュータ３０、３１を備えている。コンピュータ３０、３１の構成は、それぞれ図１に示すコンピュータと同様である（図示省略）。但し、コンピュータ３１の外部記憶装置５には、操船評価プログラムＰＧのうち潜在的操船水域計算ルーチン（図５）を実行するためのモジュールが、コンピュータ３０の外部記憶装置５には、不安全操船状態検出ルーチン（図６）を実行するためのモジュールが記録されている。コンピュータ３０は、制御装置２４及びコンピュータ３１とバス等を介して接続されている。また、機器スタンド２６や外部操作部２８等に設けられるディスプレイ３２と接続されている。
【００４８】
以上の構成を有する検出システム２０の動作を説明する。
【００４９】
図１１は、コンピュータ３０のＣＰＵ２が実行するリアルタイム検出ルーチンの手順を示すフローチャートである。この処理は、例えば操船シミュレータ２１においてシミュレーションが開始されたときに開始される。
【００５０】
なお、操船シミュレータ２１においてシミュレーションが開始されると、制御装置２４は、機器スタンド２６…２６や操舵スタンド２７からの信号に基づいて、時々刻々の自船の運動計算を行ない、その計算結果に基づいてスクリーン２２に表示される景観画像を変化させるようにプロジェクタ２３、２３の動作を制御するとともに、計算結果を含んだ信号を適宜な時間間隔で検出システム２０に出力する。
【００５１】
まず、コンピュータ３０のＣＰＵ２は、制御装置２４の信号から図３（ａ）の操船結果データＤ１の１行分のデータｄに相当するデータを取得する（ステップＳ４１）。次に、取得したデータをコンピュータ３１に転送するとともに、そのデータに基づいて潜在的操船水域計算ルーチンを実行するようにコンピュータ３１に指示信号を出力する（ステップＳ４２）。ステップＳ４３ではコンピュータ３１から潜在的操船水域ルーチンの計算結果が出力されるまで待機し、コンピュータ３１から計算結果を受取ると、その計算結果に基づいて不安全操船状態検出ルーチンを実行する（ステップＳ４４）。ステップＳ４５では、不安全操船状態検出ルーチンの実行結果をディスプレイ３２に表示させる。ステップＳ４６では、シミュレーションが終了したか否かを判定し、終了していないと判定した場合はステップＳ４１からＳ４５を繰り返し実行する。シミュレーションが終了したと判定した場合はルーチンを終える。
【００５２】
ステップＳ４５では、種々の画面をディスプレイ３２に表示してよいが、例えば図１２に示す画面３００を表示してもよい。画面３００は５つの分割画面３０１〜３０５を有している。
【００５３】
分割画面３０１では、現在の自船１００周囲の鳥瞰図が表示されており、例えば、自船１００、他船２００、防波堤２０１が表示されている。分割画面３０１では更に、現時点における各点Ｐ１〜Ｐ５の予測航跡Ｌ４…Ｌ４が表示されている。
【００５４】
分割画面３０２では、自船１００と、ＴＴＣ表示部３０６…３０６とが表示されている。ＴＴＣ表示部３０６…３０６は、それぞれ線分ＳＬ１〜ＳＬ５に対応している。各ＴＴＣ表示部３０６では、バー３０７、３０７の表示される高さによりＴＴＣの長さが表示されており、左側のバー３０７が他船に対するＴＴＣを、右側のバー３０７が陸岸に対するＴＴＣを示している。また、線分ＳＬ１〜ＳＬ５のＴＴＣが基準時間を超える場合には、ＴＴＣの最も短い線分に対応するＴＴＣ表示部３０６の画面の色が変化することにより、いずれの線分が衝突するかの情報が表示される。
【００５５】
分割画面３０３及び３０４では、それぞれ縦軸をＴＴＣ、横軸をシミュレーション開始からの経過時間とするグラフが表示され、実線３０８、３０８によりＴＴＣの経時変化が表示されている。なお、分割画面３０３では他船に対するＴＴＣの変化が、分割画面３０４では陸岸に対するＴＴＣの変化が表示されている。
【００５６】
画面３０５では、分割画面３０１よりも小さい縮尺で自船周囲の鳥瞰図が表示されている。
【００５７】
（第３の実施形態）
図１３は、本発明の第３の実施形態に係る検出システム４０を示している。検出システム４０は、実船４１に搭載されるシステムとして構成されている。検出システム４０は、図１０（ｂ）に示す検出システム２０と同様にコンピュータ３０、コンピュータ３１を備えている（図示省略）。但し、コンピュータ３０には、レーダ装置４２、スピードログ４３、ジャイロコンパス４４、ＧＰＳ受信機４５、主機制御装置４６、操舵装置４７等の実船４１に搭載されている機器とバス等を介して接続されている。また、実船４１の操舵室にはディスプレイ３２が設けられている。
【００５８】
検出システム４０は、検出システム２０と同様にリアルタイム検出ルーチン（図１１）を実行することにより、不安全操船状態を検出して操船者に提示する。但し、ステップＳ４１では、検出システム４０は各装置４３〜４７から出力される信号に基づいて、現在の自船の船位、船首方位各、速力等の運動状態量、エンジン回転数、舵角等の操作状態量を特定し、図３（ａ）の１行分のデータｄに相当するデータを取得する。また、ステップＳ４４では、レーダ装置４２からの信号に基づいて自船周囲の障害物を検出し、衝突の判定を行なう。
【００５９】
発明は以上の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想と実質的に同一である限り、種々の形態で実施してよい。
【００６０】
船体の外形と障害物との衝突は種々の方法により判定してよい。例えば、５角形以外の多角形や楕円等の曲線を有する形状により船体形状を近似して判定してもよい。実施形態のように船体の外形上の線群（ＳＬ１〜ＳＬ５）と障害物との衝突を判定してもよいし、船体の外形上の点群（Ｐ１〜Ｐ５）と障害物との衝突を判定してもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、船舶の外形上の点又は線が障害物と衝突するまでの時間が計算されるから、重心の運動を考慮するのみでは検出できない危険性が検出される。また、例えば外形上の複数箇所に亘って衝突までの時間を計算する場合、衝突までの時間が最も短い箇所を特定することにより、船体のどの部分が衝突するかの情報も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る評価システムの構成を示す図。
【図２】図１の評価システムにより実行される評価方法の概念を示す図。
【図３】図１の評価システムの記憶装置に記録されるデータの内容を示す図。
【図４】図１の評価システムのＣＰＵが実行する安全性評価ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図５】図１の評価システムのＣＰＵが実行する潜在的操船水域計算ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図６】図１の評価システムのＣＰＵが実行する不安全操船状態検出ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図７】図６の不安全操船状態検出ルーチンで参照される基準時間を示す図。
【図８】図１の評価システムの出力例。
【図９】図１の評価システムの出力例。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る評価システムの構成を示す図。
【図１１】図１０の評価システムのＣＰＵが実行するリアルタイム検出ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図１２】図１０の評価システムのディスプレイに表示される画面の例。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る評価システムの構成を示す図。
【符号の説明】
１評価システム
２ＣＰＵ
５記憶手段
２０評価システム
２１操船シミュレータ
２２操舵室
３２ディスプレイ
４０評価システム
４１実船
４２レーダ装置
４３スピードログ
４４ジャイロコンパス
４５ＧＰＳ受信機
１００自船
２００他船
２０１陸岸
ＰＧ評価用プログラム[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a navigation safety evaluation method, a navigation safety evaluation system, and a navigation safety evaluation program for evaluating the safety of a ship navigation calculated by actual ship navigation or simulation.
[0002]
[Prior art]
As a method for objectively evaluating navigation safety, an evaluation method based on the concept of a potential maneuvering area (hereinafter, sometimes referred to as “PAW”) is known (Non-Patent Documents 1 and 2). reference). In this evaluation method, for each time section of the maneuvering process obtained by a ship maneuvering simulator experiment, etc., the predicted track when the maneuvering state is continued at that time section is calculated by simulation, and until the ship collides with an obstacle Calculate the spare time of At this time, the collision between the ship and the obstacle is determined based on whether or not the center of gravity of the ship collides with the obstacle. Then, the navigation safety is evaluated based on the calculated margin time.
[0003]
[Non-patent document 1]
"Transactions of the Japan Society of Navigation", Japan Society of Navigation, September 1998, No. 99, p. 163-171
[Non-patent document 2]
"Journal of the Nautical Society of Japan", Japan Society of Nautical Society, March 2000, No. 102, p. 203-209
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described technique, various inconveniences occur because the hull is represented as a point by representing the hull by the center of gravity in the collision determination. For example, the magnitude of damage and the method of avoiding collision differ depending on which part of the hull collides, but the above-mentioned technology cannot take such difference into account. Further, when navigating in a narrow sea area such as a harbor or a narrow channel, the bow and stern may collide with surrounding obstacles depending on the azimuth of the bow, even if the center of gravity does not collide with an obstacle. In particular, when berthing a ship, it is necessary to berth a large ship with a total length of 300 m, for example, at a low speed of 5 to 15 cm / sec. Even when the center of gravity is stopped, the bow or stern collides with the berth by turning of the hull, and the berth Or the hull may be damaged. However, such techniques cannot detect such danger.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide an evaluation method, an evaluation system, and an evaluation program that can reflect the influence of the hull shape on the evaluation of navigation safety.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, the present invention will be described. In addition, in order to facilitate understanding of the present invention, reference numerals in the accompanying drawings are added in parentheses, but the present invention is not limited to the illustrated embodiment.
[0007]
The navigation safety evaluation method according to claim 1, wherein assuming that the maneuvering state of the ship (100) in the predetermined water area at a predetermined time in the maneuvering process has been continued, the ship has an obstacle in the water area from the time point. (200, 201) In the navigation safety evaluation method of calculating the time until the collision and evaluating the navigation safety of the ship based on the calculated time, the time until the collision is determined as the time of the ship. The above-mentioned problem is solved by calculating a time until at least one point (P1 to P5) or a line (SL1 to SL5) on the outer shape collides with the obstacle.
[0008]
According to the navigation safety evaluation method of the first aspect, since the time until a point or a line on the outer shape of the ship collides with an obstacle is calculated, a danger that cannot be detected only by considering the motion of the center of gravity is detected. Is done. Further, for example, when calculating the time until collision over a plurality of locations on the outer shape, information on which portion of the hull collides can be obtained by specifying the location where the time until collision is shortest.
[0009]
According to the navigation safety evaluation method of claim 1, the navigation safety may be evaluated for the actual ship or the past maneuvering process in the simulation, or the actual maneuvering process in the real ship or the real time simulation may be used for Assuming that the state has continued, the navigation safety may be evaluated in real time.
[0010]
The navigation safety evaluation system (1, 20, 40) according to claim 2, wherein the ship (100) in a predetermined body of water is assumed to have continued a maneuvering state at a predetermined time in a maneuvering process of the ship (100). Calculating means for calculating the time until the vehicle collides with the obstacle (200, 201) in the water area; and at least one of the time until the collision and the navigation safety evaluation result based on the time until the collision. A navigation safety evaluation system comprising: output means (2) for outputting any information; storage means (5) for storing data for specifying an outer shape of the vessel; Based on the data stored in the storage means, as the time until the collision, by calculating the time until at least one point or line on the outer shape of the vessel collides with the obstacle To solve the problems described above.
[0011]
According to the navigation safety evaluation system of the second aspect, the time until the point or the line on the outer shape of the ship collides with the obstacle is calculated by the calculation means. A navigation safety evaluation method can be realized. The information on the navigation safety evaluation result includes, for example, information indicating a determination result as to whether or not the time until the collision is shorter than a predetermined reference time.
[0012]
The navigation safety may be evaluated by providing the navigation safety evaluation system with evaluation means for evaluating the navigation safety of the ship based on the time until the collision calculated by the calculation means, or A presentation means for presenting the calculated time until the collision to the user may be provided in the navigation safety evaluation system, and the user may evaluate the navigation safety. The output means may be, for example, a means for displaying information on a display, a means for printing information on paper, or a means for recording information on a storage medium.
[0013]
A navigation safety evaluation system (20) according to claim 3 provides a user of a ship maneuvering simulator (21) that changes a simulated scenery around the simulated steering room according to a maneuvering state in the simulated steering room (22). In a navigation safety evaluation system for presenting information related to navigation safety of a steered ship (100), a storage means (5) for storing data for specifying an outer shape of the ship, Calculating means (2) for calculating a time required for the vessel to collide with an obstacle when it is assumed that the maneuvering state is continued; and a navigation safety evaluation based on the time required for the collision and the time required for the collision. Presenting means (32) for presenting at least one of the information of the result to the user, wherein the calculating means is configured to perform the operation based on the data stored in the storing means. As time until, by at least one point or line on the outer shape of the vessels to calculate the time until collision with the obstacle, to solve the problems described above.
[0014]
According to the navigation safety evaluation system of the third aspect, the time until the point or the line on the outer shape of the vessel collides with the obstacle is calculated by the calculation means. Therefore, the calculation result is evaluated to evaluate the present invention. A navigation safety evaluation method can be realized. Furthermore, since the time until the collision is presented in real time by the presentation means, the user can perform subjective safety evaluation by visually observing the simulated landscape and objective safety evaluation by obtaining information from the presentation means. Can be performed in parallel. Therefore, a multifaceted evaluation of navigation safety can be performed, and utilization of the navigation simulator for safety evaluation is promoted.
[0015]
The presenting means may present the information visually by displaying the information on a screen or the like, or emit the warning sound when the evaluation result reaches a predetermined value, for example. May be presented. The user whose information is presented by the presentation means may be a user inside the simulated steering room such as a boat operator, or a user outside the simulated steering room such as an instructor.
[0016]
The navigation safety evaluation system according to claim 4 acquires navigation information including the position of the ship and the position of obstacles around the ship by the information acquisition means (42 to 45) provided in the actual ship (41). And a storage means (5) for storing data for specifying an outer shape of the ship, in a navigation safety evaluation system for presenting information related to the navigation safety of the ship to an operator of the ship, Calculating means (2) for calculating the time until the ship collides with the obstacle when it is assumed that the current maneuvering state is continued, based on the time until the collision and the time until the collision Presentation means (32) for presenting at least one of the navigation safety evaluation results to the ship operator, wherein the calculation means performs the collision based on the data stored in the storage means. As the time until, by at least one point or line on the outer shape of the vessels to calculate the time until collision with the obstacle, to solve the problems described above.
[0017]
According to the navigation safety evaluation system of the fourth aspect, the time until the point or the line on the outer shape of the vessel collides with the obstacle is calculated by the calculation means. Therefore, the calculation result is evaluated to evaluate the present invention. A navigation safety evaluation method can be realized. Further, since the time until the collision is presented in real time by the presentation means, the vessel operator can objectively evaluate the safety of his / her own vessel operation, and the safety of maritime traffic is ensured.
[0018]
5. The navigation safety evaluation system according to claim 3, wherein the calculating unit calculates a time required for the plurality of points or lines on the outer shape of the ship to collide with the obstacle, and the presenting unit includes: Information for specifying the shortest time until the collision among the plurality of points or lines may be further presented. In this case, since information on which part of the ship collides is presented to the ship operator, the ship operator can evaluate the navigation safety according to the position of the collision, and based on the evaluation result. Appropriate maneuvering can be performed.
[0019]
A navigation safety evaluation program (PG) according to claim 6, comprising: a computer (1, 20, 40) provided with a storage means (5) for controlling a ship (100) in a predetermined water area at a predetermined time in a ship maneuvering process. Calculating means (2) for calculating the time from said time to said ship colliding with an obstacle in said water area, assuming that the maneuvering state is continued; and the time until said collision and said time until said collision In a navigation safety evaluation program for functioning as output means (2) for outputting at least any one of the navigation safety evaluation results based on the following, the calculation means includes an outer shape of the vessel stored in the storage means. Based on the data for specifying, as the time until the collision, at least one point or a line on the outer shape of the ship collides with the obstacle (200, 201). By calculating the time, to solve the problems described above.
[0020]
According to the navigation safety evaluation program of the sixth aspect, the navigation safety evaluation system of the second aspect is realized. The data for specifying the shape of the ship may be stored separately from the navigation safety evaluation program and read out by the calculation means, or may be stored as a part of the navigation safety evaluation program. .
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a navigation safety evaluation system 1 according to the first embodiment of the present invention. The evaluation system 1 is configured as a computer including a CPU 2, a ROM 3, a RAM 4, an external storage device 5, an input device 6, and a monitor 7, for example. When the CPU 2 executes the evaluation program PG recorded in the external storage device 5, the CPU 2 functions as the evaluation system of the present invention.
[0022]
The external storage device 5 includes various evaluation data D0 necessary for evaluating navigation safety. The evaluation data D0 includes, for example, marine vessel maneuvering result data D1 containing information relating to the marine vessel maneuvering process of the ship to be evaluated (own ship), hull shape data D2 containing information on the hull shape of the own ship, Terrain data D3 containing information on the terrain sailed by the ship, traffic flow data D4 on other ships containing information on the navigation status of other ships during own ship navigation, and information on disturbances such as wind waves and tidal currents during own ship navigation. Natural disturbance data D5 as the content is recorded.
[0023]
The outline of the navigation safety evaluation performed by the evaluation system 1 will be described with reference to FIG.
[0024]
FIG. 2A shows a situation in which the own ship 100 is traveling in a predetermined water area so as to avoid the other ship 200 and the shore 201. In this figure, the solid line L1 shows the actual wake of the own ship, the own ship 100... 100 on the solid line L1 shows the position of the own ship plotted at predetermined time intervals, the solid line L2 shows the wake of the other ship 200, and the solid line L2 The other ship 200 above shows the position of the other ship plotted at predetermined time intervals. The evaluation system 1 calculates the predicted wakes L3... L3 when it is assumed that the operation state of the rudder or the engine at that time is fixed on the own ship 100. A set of predicted wakes L3 or L3... L3 and a closed area formed by a set of predicted wakes L3.
[0025]
The evaluation system 1 calculates a TTC (time to collision, Time To Collision) until the own ship 100 collides with an obstacle in the predicted wake L3. For example, the time from the time point of the position p1 to the collision with the other ship 200 at the position p2 or the time from the time point of the position p3 to the landing on the shore 201 at the position p4 is calculated. At this time, the evaluation system 1 also obtains information on which part of the hull collides.
[0026]
The evaluation system 1 determines whether or not the calculated TTC is less than or equal to a predetermined reference time (see FIG. 7A). (A state in which danger will become apparent in the near future). Then, the number of occurrences of the unsafe maneuvering state is obtained by dividing the number of times determined to be in the unsafe maneuvering state by the number of times of determining whether the state is the unsafe maneuvering state.
[0027]
FIG. 3A shows the contents of the boat maneuvering result data D1. The maneuvering result data D1 is obtained, for example, by recording the state of the own ship 100 calculated in a first time simulation or a real-time simulation at predetermined time intervals, or by measuring values of instruments mounted on an actual ship at predetermined time intervals. And is copied to the external storage device 5 of the evaluation system 1 via a recording medium or a communication device. The ship maneuvering result data D1 includes, for example, the time and the barycentric coordinates (X _G , Y _G ), The heading azimuth (ψ), the motion state quantity, and the operation (steering) state quantity are stored in association with each other. As the motion state quantity, for example, a speed (u, v) and a turning angular speed (r) are held. As the operation state quantity, for example, a steering angle (δ) and a main engine speed (E) are held. Note that these are merely examples, and various types of information may be held as the exercise state amount and the operation state amount. For example, the acceleration of the ship itself may be held as the motion state quantity, or information on the occupying force of the tag, thruster, mooring line, anchor and anchor chain may be held as the operation state quantity.
[0028]
FIG. 3B shows the contents of the hull shape data D2. The hull shape data D2 holds the relative coordinates of the vertices P1 to P5 (see FIG. 2B) with respect to the center of gravity G when the hull shape (outer shape) of the ship 100 is approximated by a pentagon.
[0029]
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of a safety evaluation routine executed by the CPU 2. This routine is started, for example, when the user performs a predetermined input operation on the input device 6. In step S1, the CPU 2 reads data corresponding to one time section, for example, data d for one row corresponding to time t1 in FIG. In step S2, based on the read data d, a predicted wake L3 (potential maneuvering water area) when the maneuvering state at that time is assumed to be continued is calculated. In step S3, it is determined based on the calculated predicted wake L3 whether or not the ship is in an unsafe maneuvering state. In step S4, it is determined whether a predetermined end condition is satisfied, for example, whether data d of the last row has been read. When it is determined that the end condition is not satisfied, steps S1 to S3 are repeatedly executed, and it is determined whether or not the subsequent data d is also in the unsafe ship maneuvering state. When it is determined that the termination condition is satisfied, the number of times that the vehicle is judged to be in the unsafe maneuvering state in step S3 is divided by the number of times that the vehicle is judged to be in the unsafe maneuvering state, and the appearance rate of the unsafe maneuvering state is calculated. The obtained appearance rate is recorded in the external storage device 5 (step S5). Thereafter, the routine ends.
[0030]
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of a potential maneuvering water area calculation routine executed by the CPU 2 to calculate the predicted wake L3 for the center of gravity G. This routine is executed in step S2 of FIG. First, the CPU 2 sets the content of the data read in step S1 (FIG. 4) as the state of the ship 100 at the current time T (step S11). Next, the motion state such as the barycentric coordinates and the heading azimuth of the ship 100 when the current time T is increased by Δt is calculated, and the calculation result is recorded in the external storage device 5 or the RAM 4 (steps S12 and S13). . At this time, the operation state of the ship 100, such as the steering angle and the main engine speed, is kept at the initial setting. Further, based on the natural disturbance data D5, the influence of wind waves and tidal currents on the own ship 100 is considered. In step S14, it is determined whether a predetermined termination condition is satisfied, for example, whether the increment from the initial setting of T has passed a set time. If it is determined that the termination condition is not satisfied, step S14 is performed. S12 and S13 are repeatedly executed. If it is determined that the termination condition has been satisfied, the routine ends. In step S13, the motion state of the ship is calculated by solving a motion equation representing the motion of the center of gravity of the ship such as an MMG model or an MMS model.
[0031]
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure of an unsafe ship maneuvering state detection routine executed by the CPU 2. This routine is executed in step S3 in FIG. First, the CPU 2 determines the center of gravity G of the predicted wake L3 based on the calculation result of the potential maneuvering water area calculation routine (FIG. 5), the terrain data D3, and the traffic volume data D4 of other ships, such as obstacles such as other ships 200 and shore 201. It is determined whether or not there is a collision (steps S21, S22). If it is determined that the collision occurs, the TTC is calculated (step S23). If it is determined that no collision occurs, step S23 is skipped.
[0032]
In step S24, coordinate conversion is performed on the barycentric coordinates of the predicted wake L3, and the coordinates of the points P1 to P5 in the predicted wake L3 are calculated. This coordinate conversion is performed based on the relative coordinates of the points P1 to P5 held in the hull shape data D2 and the heading azimuth in the predicted wake L3. By calculating the coordinates of the points P1 to P5 in the predicted wake L3, the positions of the respective line segments SL1 to SL5 (see FIG. 2B) in the predicted wake L3 are grasped. In step S25, it is determined whether or not any one of the line segments SL1 to SL5 collides with an obstacle (step S25). If it is determined that the collision occurs, TTC is calculated. If it is determined that no collision occurs, step S26 is skipped. In step S27, it is determined whether the calculation has been completed for all of the line segments SL1 to SL5. If it is determined that the processing has not been completed, steps S25 to S26 are repeatedly executed, and the TTC is sequentially calculated for the remaining line segments.
[0033]
When it is determined that the calculation has been completed for all the line segments SL1 to SL5, the calculated TTC is compared with a predetermined reference time to determine whether or not the ship is in an unsafe ship maneuvering state (step S28). In this determination, the TTC obtained for each of the line segments SL1 to SL5 may be appropriately used. For example, of the TTCs calculated for the line segments SL1 to SL5, the shortest TTC is compared with the reference time, and if the TTC is equal to or less than the reference time, it may be determined that the ship is in an unstable maneuvering state. The average of the TTC of the SL5 and the barycentric coordinates may be compared with the reference time, and if the TTC is less than or equal to the reference time, it may be determined that the ship is in an unsafe maneuvering state.
[0034]
By identifying the line segment SL1 to SL5 having the shortest TTC, it is possible to obtain information on which of the line segments SL1 to SL5 collides. At this time, it is only necessary to specify which of the line segments SL1 to SL5 collides, or it is also possible to specify which position (point) of the colliding line segment collides. Further, the determination as to whether any of the line segments SL1 to SL5 collide may be performed in step S14 in FIG. 5, and the routine in FIG. 5 may be terminated when the collision is determined.
[0035]
In step S28, the reference time to be compared with the TTC may be appropriately set based on various conditions such as the hull form, the boat speed, and the maneuverability of the own ship. For example, FIGS. 7A and 7B May be set as shown in FIG. In FIG. 7A, the horizontal axis represents the speed (u) of the ship 100, the vertical axis represents TTC, and the solid line L10 represents a reference time. The reference time is a range where the speed is sp1 or less, a range of sp1 to sp2, They are set separately for each range of sp2 or more.
[0036]
In the range where the speed of the own ship 100 is equal to or less than sp1, the time required to erase the forward traveling leg sp1 knot of the own ship 100 at full speed reverse is set as the reference time. sp1 may be, for example, 2 knots.
[0037]
When the speed of the ship 100 is in the range of sp1 to sp2, the shortest stopping time (hereinafter, sometimes referred to as “SST”) corresponding to the speed is set as the reference time. Specifically, the time required until the speed becomes zero at the time of the crash astern is set as the reference time.
[0038]
The time required for the speed to become zero at the time of the crash astern of the own ship 100 may be appropriately calculated by a simulation, an actual ship experiment, or the like. In FIG. 7A, the speed is calculated by the following estimation formula. Is calculated according to the SST.
(Equation 1)

In this equation, SST _o Is the speed V _o Speed V in a ship that has the ability to stop at a distance D with a crash astern at the time of _o Is the shortest stop time. Speed V _i SST according to _i Is the speed V _i Decreases proportionally with the decrease of The dotted line L11 in FIG. _o Shows a calculation result assuming a performance in which D becomes 6L (L is the master) when is 12 knots.
[0039]
In the range where the speed of the own ship 100 is sp2 or more, the TTC at which the operator's sense of danger reaches a predetermined level is set as the reference time. The TTC at which the operator's sense of danger reaches a predetermined level may be specified by various methods. For example, in a ship maneuvering simulator experiment, a questionnaire may be conducted as to how much danger the ship operator feels while navigating the ship toward obstacles, and the TTC when the ship danger level reaches a predetermined level may be obtained. . As an expression indicating the relationship between the TTC and the sense of danger of the ship operator obtained by such a method, for example, a calculation formula of the SJ value ("Transactions of the Japan Society of Navigation", Japan Society of Navigation, March 1998) , No. 98, pp. 235-245). The SJ value indicates the sense of danger of the operator, and SJ = 6 (extremely dangerous), 5 (very dangerous), 4 (somewhat dangerous), 3 (neither), 2 (somewhat safe), 1 (somewhat safe) Standards are set for each of the sensory ranks of "very safe" and "0" (extremely safe). Then, the TTC at which the SJ value reaches a predetermined level (hereinafter, may be referred to as “SJT”) may be calculated by the following equation.
(Equation 2)

[Equation 3]

SJ _L Is a sense of danger felt by the ship operator when approaching the revetment. _S Is the sense of danger felt by the operator when approaching another ship. Since a standard is set for the SJ value for each sensory rank, any of the sensory ranks can be appropriately selected as the predetermined level, and sensitivity can be incorporated in the detection of the unsafe maneuvering state. In FIGS. 7A and 7B, the SJ _L = 6 is used as the reference time. Note that sp2 is obtained as the speed when SST and SJT match. When the reference time is set as described above, the SST and SJT are different depending on the hull form, and therefore, as shown in FIG.
[0040]
An example in which navigation safety is evaluated by the above-described evaluation system 1 will be described.
[0041]
FIG. 8 is a diagram illustrating the calculation results of the TTC every moment, as well as how the speed of the own ship is reduced, for maneuvering while entering the third route and sailing toward Maya Wharf using Kobe Port as a model. In the figure, the horizontal axis represents time, the left vertical axis represents TTC, and the right vertical axis represents speed. The solid line L20 is the speed of the ship, the solid line L21 is the calculated TTC, and the solid line L22 is the reference time according to the speed.
[0042]
When the plot of the TTC value falls below the determination reference line, it is determined that the boat is in an unsafe maneuvering state. Until about 1000 seconds on the horizontal axis, it corresponds to the point of passing the breakwater entrance, where an unsafe maneuvering state has appeared, but after entering the harbor, the speed was reduced enough to reduce the unsafe maneuvering state are doing.
[0043]
9 (a) and 9 (b) show the results of maneuvering of a ship maneuvering simulator experiment at Yokohama Port, Kobe Port, and Osaka Port (The Japan Marine Accident Prevention Association, “Survey Report on Navigation Assistance Services such as Entry and Departure”, Heisei 9 Rate of unsafe maneuvering conditions detected in March 1999 and March 1999, and the incidence of collisions and landing accidents at the port (Japan Marine Accident Prevention Association, Survey Report on Business ”, March 2000). The horizontal axis indicates the hull form of the ship 100, circular marks m1... M1 indicate the appearance rate of the unsafe maneuvering state, and rectangular marks m2. Note that FIG. 9A shows the result of evaluating the ship maneuvering result by the master, and FIG. 9B shows the result of evaluating the maneuvering result of the pilot.
[0044]
As shown in these figures, the ratio of the occurrence of unsafe maneuvering conditions and the incidence of accidents in the corresponding sea area are almost 10%. ^-3 In the order of. This means that, according to Heinrich's law, the detection of an unsafe maneuvering state is a matter of thousands (10,10) hidden behind a single actualized accident. ³ Order) is detected. Therefore, the number of occurrences of the unsafe maneuvering condition is obtained from a series of maneuvering processes to obtain 10 times. ^-3 From the relationship of the ratios, the accident risk potential in the maneuvering process can be estimated.
[0045]
(Second embodiment)
FIG. 10 shows a configuration of an unsafe ship maneuvering state detection system 20 according to the second embodiment of the present invention. The detection system 20 is configured as a system linked to the boat maneuvering simulator 21.
[0046]
The ship maneuvering simulator 21 includes a steering room 22 simulating the steering room of an actual ship, a screen 23 disposed on the front side of the steering room 22,

projectors

24 and 24 displaying a landscape image on the screen 23, and simulation calculation. And a control device 25 for performing the control. The steering room 21 is provided with, for example, equipment stands 26... 26 and a steering stand 27. The equipment stand 26 is provided with various equipment such as a main engine operation panel and a radar display panel. Outside the steering room 22, there is provided an external operation unit 28 that can be used by various persons outside the steering room 22 for various purposes, such as an instructor manipulating another ship or a visitor monitoring a simulation. ing.
[0047]
The detection system 20 includes

computers

30 and 31 as shown in FIG. The configurations of the

computers

30 and 31 are the same as those of the computer shown in FIG. 1 (not shown). However, in the external storage device 5 of the computer 31, a module for executing the potential navigation area calculation routine (FIG. 5) of the navigation control program PG is stored. Modules for executing the detection routine (FIG. 6) are recorded. The computer 30 is connected to the control device 24 and the computer 31 via a bus or the like. Further, it is connected to a display 32 provided on the device stand 26, the external operation unit 28, and the like.
[0048]
The operation of the detection system 20 having the above configuration will be described.
[0049]
FIG. 11 is a flowchart showing a procedure of a real-time detection routine executed by the CPU 2 of the computer 30. This processing is started, for example, when a simulation is started in the boat maneuvering simulator 21.
[0050]
When the simulation is started in the ship maneuvering simulator 21, the control device 24 calculates the motion of the ship every moment based on signals from the equipment stands 26... 26 and the steering stand 27, and based on the calculation results. In addition to controlling the operation of the

projectors

23 and 23 so as to change the landscape image displayed on the screen 22, a signal including a calculation result is output to the detection system 20 at appropriate time intervals.
[0051]
First, the CPU 2 of the computer 30 acquires data corresponding to the data d for one row of the boat maneuvering result data D1 in FIG. 3A from the signal of the control device 24 (step S41). Next, the acquired data is transferred to the computer 31, and an instruction signal is output to the computer 31 so as to execute a potential maneuvering water area calculation routine based on the data (step S42). In step S43, the computer 31 waits until the calculation result of the potential ship maneuvering water area routine is output from the computer 31, and upon receiving the calculation result from the computer 31, executes the unsafe ship maneuvering state detection routine based on the calculation result (step S44). . In step S45, the execution result of the unsafe maneuvering state detection routine is displayed on the display 32. In step S46, it is determined whether or not the simulation has been completed. If it is determined that the simulation has not been completed, steps S41 to S45 are repeatedly executed. If it is determined that the simulation has been completed, the routine ends.
[0052]
In step S45, various screens may be displayed on the display 32. For example, a screen 300 shown in FIG. 12 may be displayed. The screen 300 has five divided screens 301 to 305.
[0053]
On the split screen 301, a bird's-eye view around the current ship 100 is displayed. For example, the own ship 100, the other ship 200, and the breakwater 201 are displayed. The divided screen 301 further displays the predicted wakes L4... L4 of the respective points P1 to P5 at the present time.
[0054]
On the split screen 302, the own ship 100 and the TTC display units 306... 306 are displayed. The TTC display units 306... 306 correspond to the line segments SL1 to SL5, respectively. In each TTC display unit 306, the length of the TTC is displayed by the displayed height of the

bars

307, 307, the left bar 307 indicates the TTC for another ship, and the right bar 307 indicates the TTC for the shore. ing. Further, when the TTC of the line segments SL1 to SL5 exceeds the reference time, the color of the screen of the TTC display unit 306 corresponding to the shortest line segment of the TTC changes to determine which line segment collides. Information is displayed.
[0055]
In the divided

screens

303 and 304, graphs are displayed, each of which has a vertical axis representing TTC and a horizontal axis representing the elapsed time from the start of the simulation, and

solid lines

308 and 308 show changes over time in TTC. Note that the split screen 303 displays a change in TTC with respect to another ship, and the split screen 304 displays a change in TTC with respect to the shore.
[0056]
On the screen 305, a bird's-eye view around the own ship is displayed on a smaller scale than the divided screen 301.
[0057]
(Third embodiment)
FIG. 13 shows a detection system 40 according to the third embodiment of the present invention. The detection system 40 is configured as a system mounted on the actual ship 41. The detection system 40 includes a computer 30 and a computer 31 (not shown) as in the detection system 20 shown in FIG. However, the computer 30 is connected to devices mounted on the actual ship 41 such as a radar device 42, a speed log 43, a gyro compass 44, a GPS receiver 45, a main engine control device 46, and a steering device 47 via a bus or the like. Have been. A display 32 is provided in the steering room of the actual ship 41.
[0058]
The detection system 40 executes the real-time detection routine (FIG. 11) in the same manner as the detection system 20, thereby detecting the unsafe ship maneuvering state and presenting it to the boat operator. However, in step S41, the detection system 40, based on the signals output from the devices 43 to 47, calculates the current position of the ship, its heading, motion state quantities such as speed, engine speed, and steering angle. The operation state quantity is specified, and data corresponding to one line of data d in FIG. 3A is acquired. In step S44, an obstacle around the ship is detected based on a signal from the radar device 42, and a collision is determined.
[0059]
The invention is not limited to the embodiments described above, and may be implemented in various forms as long as they are substantially the same as the technical idea of the invention.
[0060]
The collision between the outer shape of the hull and the obstacle may be determined by various methods. For example, the determination may be made by approximating the hull shape by a shape having a curve such as a polygon other than a pentagon or an ellipse. As in the embodiment, the collision between the line group (SL1 to SL5) on the outer shape of the hull and the obstacle may be determined, or the collision between the point group (P1 to P5) on the outer shape of the hull and the obstacle may be determined. It may be determined.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the time until a point or a line on the outer shape of the vessel collides with an obstacle is calculated, a risk that cannot be detected only by considering the motion of the center of gravity is detected. Is done. Further, for example, when calculating the time until collision over a plurality of locations on the outer shape, information on which portion of the hull collides can be obtained by specifying the location where the time until collision is shortest.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an evaluation system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing the concept of an evaluation method executed by the evaluation system of FIG. 1;
FIG. 3 is a view showing the contents of data recorded in a storage device of the evaluation system of FIG. 1;
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of a safety evaluation routine executed by a CPU of the evaluation system of FIG. 1;
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of a potential marine vessel maneuvering area calculation routine executed by the CPU of the evaluation system of FIG. 1;
6 is a flowchart showing a procedure of an unsafe ship maneuvering state detection routine executed by a CPU of the evaluation system of FIG. 1;
FIG. 7 is a diagram showing a reference time referred to in the unsafe ship maneuvering state detection routine of FIG. 6;
FIG. 8 is an output example of the evaluation system of FIG. 1;
FIG. 9 is an output example of the evaluation system of FIG. 1;
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an evaluation system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing the procedure of a real-time detection routine executed by the CPU of the evaluation system of FIG. 10;
FIG. 12 is an example of a screen displayed on the display of the evaluation system of FIG. 10;
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an evaluation system according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Evaluation system
2 CPU
5 Storage means
20 Evaluation system
21 Ship Handling Simulator
22 Wheelhouse
32 displays
40 Evaluation system
41 Actual Ship
42 radar equipment
43 Speed Log
44 Gyrocompass
45 GPS receiver
100 own ship
200 other ship
201 Land Bank
PG evaluation program

Claims

When it is assumed that the maneuvering state of the ship in the predetermined water area at the predetermined time in the maneuvering process of the ship is continued, the time from the time to the collision of the ship with the obstacle in the water area is calculated, and the calculated time is calculated. A navigation safety evaluation method for evaluating the navigation safety of the ship based on
A navigation safety evaluation method comprising calculating, as the time until the collision, a time until at least one point or line on the outer shape of the vessel collides with the obstacle.

Calculating means for calculating a time from the time point until the ship collides with an obstacle in the water area, assuming that the maneuvering state at a predetermined time point in the maneuvering process of the ship in the predetermined water area is continued; and Output means for outputting information on at least one of a time until a collision and a navigation safety evaluation result based on the time until the collision, and a navigation safety evaluation system comprising:
A storage unit for storing data for specifying the outer shape of the ship,
The calculation means calculates, as the time until the collision, a time until at least one point or line on the outer shape of the vessel collides with the obstacle, based on the data stored in the storage means. A navigation safety evaluation system characterized by the following.

A navigation safety evaluation system that presents information related to the navigation safety of a ship that is steered in the simulated wheelhouse to a user of a ship maneuvering simulator that changes the pseudo scenery around the simulated wheelhouse according to the steering state in the simulated wheelhouse. At
Storage means for storing data for specifying the outer shape of the ship,
Calculation means for calculating the time until the vessel collides with an obstacle, assuming that the current maneuvering state of the vessel has been continued,
Presentation means for presenting to the user at least one of the time until the collision and the navigation safety evaluation result based on the time until the collision,
The calculation means calculates, as the time until the collision, a time until at least one point or line on the outer shape of the vessel collides with the obstacle, based on the data stored in the storage means. A navigation safety evaluation system characterized by the following.

Navigation information including the position of the ship and the position of obstacles around the ship is obtained by information obtaining means provided on an actual ship, and information relating to the navigation safety of the ship is provided to the operator of the ship. In the presented navigation safety evaluation system,
Storage means for storing data for specifying the outer shape of the ship,
Calculation means for calculating the time until the vessel collides with the obstacle, assuming that the current maneuvering state of the vessel has been continued,
Presentation means for presenting at least one of information on a navigation safety evaluation result based on the time until the collision and the time until the collision to the boat operator,
The calculation means calculates, as the time until the collision, a time until at least one point or line on the outer shape of the vessel collides with the obstacle, based on the data stored in the storage means. A navigation safety evaluation system characterized by the following.

The calculating means calculates a time until the plurality of points or lines on the outer shape of the ship hit the obstacle,
5. The navigation safety evaluation system according to claim 3, wherein the presenting unit further presents information for identifying a point or a line having the shortest time until the collision among the plurality of points or lines. 6.

The time from when the computer collides with an obstacle in the body of water to the computer provided with the storage means, assuming that the maneuvering state of the ship in the body of water at the predetermined point in time during the maneuvering process of the ship in the body of water is continued. In the navigation safety evaluation program for functioning as calculation means and an output means for outputting at least one of information of the navigation safety evaluation result based on the time until the collision and the time until the collision,
The calculating means, based on the data for specifying the outer shape of the vessel stored in the storage means, as the time until the collision, at least one point or line on the outer shape of the vessel is at the obstacle A navigation safety evaluation program that calculates the time until a collision.