JP2013104690A - Optimum ship route calculation system for vessels, operation supporting system for vessels, optimum ship route calculation method for vessels, and operation supporting method for vessels - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optimum ship route calculation system for vessels which can calculate an optimum ship route for all routes over the global ocean including routes with canals and/or straits on the routes like a route between the Persian Gulf and Japan via the Straits of Malacca, a route between Japan and Australia, a route between Singapore and the Mediterranean via the Suez Canal, and a route between Japan and the east coast of North America via the Panama Canal, and to provide an operation supporting system for vessels, an optimum ship route calculation method for vessels, and an operation supporting method for vessels,.SOLUTION: The optimum ship route calculation system 30 for vessels adopts an isochrone method as a method to determine an optimum ship route and comprises way point designation means 31, which can optionally designate way points WP on a ship route to be set, and isochrone changing means 32, which changes search lengths, search intervals, and search regions used in the isochrone method according to distances between way points WP.

Description

本発明は、ペルシャ湾とマラッカ海峡を挟んだ日本との間、日本とオーストラリアの間、シンガポールとスエズ運河を挟んだ地中海との間、日本とパナマ運河を挟んだ北米東岸との間等の運河や海峡を挟んだ航路にも対応でき、全球対応(全地球対応)の最適航路計算を可能とした船舶の最適航路計算システム、船舶の運航支援システム、船舶の最適航路計算方法、及び船舶の運航支援方法に関する。   The present invention is a canal between Japan and Australia, between Japan and Australia, between the Persian Gulf and the Malacca Strait, between Singapore and the Mediterranean Sea across the Suez Canal, between Japan and the east coast of North America across the Panama Canal. The ship's optimal route calculation system, ship operation support system, ship's optimal route calculation method, and ship operation It relates to support methods.

近年、船舶数の急増による運航規模の拡大、船員の減少と国際化、急激な原油高騰、そして環境問題、とりわけ地球温暖化ガス排出削減の必要性は国内外において急速な高まりをみせ、地球上で物流活動を営む海運業にとっても重要な課題となっている。特に、船舶の実海域性能の向上とウェザールーティングに代表される運航計画の最適化が重要なテーマとして注目されている。   In recent years, the scale of operations has increased due to the rapid increase in the number of ships, the number of seafarers has decreased and internationalized, the rapid rise in crude oil prices, and environmental issues, especially the need to reduce greenhouse gas emissions, have been rapidly increasing both in Japan and overseas. It is also an important issue for the shipping industry that operates logistics activities. In particular, improvement of actual sea area performance of ships and optimization of operation plans represented by weather routing are attracting attention as important themes.

そして、経済性と効率化のみでなく環境負荷を考慮した船舶の実海域性能の向上と運航状況の効率化を実現するためには、気象、海象及び海流の情報、船速、主機関の運転状況などの運航情報を収集蓄積するだけでなく、より信頼性の高い状態でリアルタイムに船内と陸上オフィスが就航船の運航情報を共有化しながらモニタリングする技術と、タイムリーな支援技術と、性能評価技術が必要となる。   And in order to realize not only economic efficiency and efficiency but also improvement of the actual sea area performance and operational efficiency of the ship considering the environmental load, the weather, sea state and current information, ship speed, main engine operation In addition to collecting and accumulating operational information such as the situation, technology that monitors the ship and land offices in real time in a more reliable state while sharing operational information on in-service vessels, timely support technology, and performance evaluation Technology is required.

このような環境において、船内と陸上オフィスで就航船の運航情報を共有化しながら運航管理を行う船陸統合型の情報インフラシステム構築の可能性を模索し、運航情報をリアルタイムでかつ信頼性の高い状態で船内と陸上オフィスが共有化しながら船舶の運航支援を行う運航モニタリングシステムが提案されている(特許文献1参照)。   In such an environment, we searched for the possibility of building a ship / land integrated information infrastructure system that manages operations while sharing operational information of in-service vessels between inboard and onshore offices. There has been proposed an operation monitoring system that supports the operation of a ship while the ship and the land office are shared (see Patent Document 1).

この運航モニタリングシステムは、就航船の航海・機関データをインターネット・ポータルサイト経由で陸上オフィスからモニタリングを可能とするシステムであり、航海データ(船位、気象・海象、海流)のみを表示するモニタリングシステムと異なり、主機をはじめとした搭載機器の運転データも同時にモニタリングすることが可能なシステムとなっている。   This navigation monitoring system is a system that enables monitoring of navigation / engine data of in-service vessels from the land office via the Internet / portal site, and a monitoring system that displays only navigation data (ship position, weather / sea state, ocean current) In contrast, it is a system that can simultaneously monitor the operation data of the main equipment and other onboard equipment.

また、海運業界と造船業界における地球温暖化ガス排出削減の取り組みにおいて、実海域性能の解析と評価技術を合わせ、気象・海象情報に対応して安全性と経済性を考慮した航路の最適化を行うウェザールーティング(Weather Routing )と最適航法(Optimum Routing)の技術が注目されている。   Also, in the efforts to reduce global warming gas emissions in the shipping and shipbuilding industries, analysis of sea area performance and evaluation technology are combined to optimize the route in consideration of safety and economics in response to weather and oceanographic information. The techniques of Weather Routing and Optimum Routing are attracting attention.

従来技術のウェザールーティングは、主に気象・海象サービス会社によって提供されており、ここでは、簡易な近似式で波浪中の船速が計算されて最適航路が求められている。これらの気象・海象サービス会社は、気象・海象データ及び予測データに関しては独自のノウハウがあるという強みがある一方で、対象となる船舶の特性に関しては、経験的なデータのみで船体性能特性に対するノウハウが乏しく、個々の船舶の性能を特定できるまでには至っていないという弱みがある。   The weather routing of the prior art is mainly provided by a weather / sea state service company. Here, the ship speed in the waves is calculated by a simple approximate expression to find the optimum route. While these weather / sea state service companies have the strength of having their own know-how regarding weather / sea state data and forecast data, as for the characteristics of the target ship, know-how regarding hull performance characteristics is only available through empirical data. However, there is a weakness that the performance of each ship cannot be specified.

近年では、運航ノウハウや保全ノウハウに基づく、直接的なコストダウン効果、安全運航/効率運航を支援する仕組み(サービス)が求められており、また、個船毎の船体運動特性と気象、海象及び海流の条件を考慮した最適航路計算システムが求められている。   In recent years, there has been a demand for mechanisms (services) that support direct cost-cutting effects and safe / efficient operation based on operational know-how and maintenance know-how. There is a need for an optimal route calculation system that takes into account current conditions.

この最適航法計算に関しては、航路の選択を危険海域情報・波浪推算データ受信装置からの情報に基づいて選択し、同航路における多数の通過地点を選択し、各通過地点における通過予定時刻を設定し、船舶の現在の位置および時刻から目的港への到達時刻に見合うように船舶の通過予定時刻、航海速度及び舵角を順次設定する航海計画支援システムが提案されている(例えば、特許文献2参照)。   For this optimal navigation calculation, the route selection is selected based on the information from the dangerous sea area information / wave estimation data receiver, a number of passage points on the route are selected, and the scheduled passage time at each passage point is set. In addition, a navigation planning support system has been proposed that sequentially sets a scheduled passage time, a navigation speed, and a rudder angle of a ship so as to match the arrival time at the destination port from the current position and time of the ship (see, for example, Patent Document 2). ).

また、船舶の海流中での流体抵抗に加えて、気象海象予報により予測される風圧抵抗及び波浪中抵抗増加を演算し、その演算結果に基づき予測される航路上の通過地点における通過予定時刻を過去のデータに基づく統計処理により補正して、目的港に許容誤差内に到達するための船速、舵角を演算し、この演算結果に基づいて主機関と舵角を制御して、目的港への定時到着と燃料消費率の改善と環境負荷の低減を図っている環境負荷低減型航海計画提供システムも提案されている(例えば、特許文献3参照)。   In addition to the fluid resistance in the ship's ocean current, the wind pressure resistance and wave resistance increase predicted by the weather forecast are calculated, and the estimated passage time at the passing point on the route is calculated based on the calculation result. Corrected by statistical processing based on past data, the ship speed and rudder angle to reach the target port within the allowable error are calculated, and the main engine and rudder angle are controlled based on this calculation result, and the target port is There has also been proposed an environmental load reduction type voyage plan providing system that aims to improve the arrival time of the vehicle, improve the fuel consumption rate, and reduce the environmental load (for example, see Patent Document 3).

また、船舶の個船性能データと海気象データとに基づいてある海域から目的地までの間で、船速、燃料消費量及びシーマージンを考慮して最適な航路を短時間で効率よく探索する最適航路探索システムも提案されている(例えば、特許文献4参照)。   In addition, the optimum route is efficiently searched in a short time from the sea area to the destination based on the ship's individual ship performance data and sea weather data in consideration of ship speed, fuel consumption and sea margin. An optimum route search system has also been proposed (see, for example, Patent Document 4).

しかしながら、この実海域における性能解析技術及び最適航法若しくはウェザールーティングを運航管理の現場で実用的に運用するためには、運航状況に応じたリアルタイムな評価とフィードバックが行える実海域性能解析機能と、収集蓄積された就航データを解析することによって統計的に予測する実海域健康診断機能とを統合したトータル船舶の運航支援システムの構築が必要と考えられる。   However, in order to practically operate the performance analysis technology and optimum navigation or weather routing in the actual sea area at the site of operation management, the actual sea area performance analysis function that can perform real-time evaluation and feedback according to the operation status and collection It is considered necessary to construct a total ship operation support system that integrates the actual sea area health diagnosis function that statistically predicts by analyzing the accumulated service data.

これに対応するために、本発明者らは、運航モニタリングシステムが収集した就航データ等を、就航船解析システムに入力して、最新の推定性能の情報等のデータを出力し、このデータと航路で予測される気象等の情報のデータを最適航路計算システムに入力して、最適航路に関する航海計画の情報等のデータを算出し、このデータと、気象、海象、海流の予報情報等のデータとを前記運航モニタリングシステムに入力して前記就航データ等を算出するように形成し、前記運航モニタリングシステムと前記就航船解析システムと前記最適航路計算システムで解析サイクルを形成する船舶の運航支援システム及び船舶の運航支援方法を提案した(例えば、特許文献5参照。)。   In order to cope with this, the present inventors input the service data collected by the operation monitoring system to the service ship analysis system, and outputs the data such as the latest estimated performance information. The data of the weather forecasted in is input to the optimal route calculation system, the data of the navigation plan information about the optimal route is calculated, and this data and the data of weather, sea state, ocean current forecast information, etc. A ship operation support system and a ship that form an analysis cycle by the operation monitoring system, the in-service vessel analysis system, and the optimum route calculation system. (See, for example, Patent Document 5).

これにより、実海域での船体性能を精度よく推定して、実運航にフィードバックすることで、燃費を向上し、CO2排出量の削減し、到着予定時刻(ETA)の予測精度を向上し、効果的な修繕計画を立てることができるになる。 As a result, the hull performance in the actual sea area is accurately estimated and fed back to actual operation to improve fuel efficiency, reduce CO 2 emissions, and improve the prediction accuracy of estimated arrival time (ETA). An effective repair plan can be made.

一方、実際に船舶の運航支援システムを搭載する船舶は、北太平洋等の一大洋だけでなく、PG−Japan航路のように、世界中の海洋を航行することが予想されるため、航空機に対するウェザールーティングではある程度一般化しているが、船舶に対するウェザールーティングシステムとしては殆ど例がない、全球(全地球)に対応したシステムの開発が要求されるようになってきている。   On the other hand, ships equipped with ship operation support systems are expected to sail not only in the Pacific Ocean, such as the North Pacific, but also in the oceans around the world, such as the PG-Japan route. Although routing has been generalized to some extent, development of a system corresponding to the entire globe (the entire earth), which has almost no example as a weather routing system for ships, has been demanded.

この全球に対応したシステムにするためには、航行区間に航路、運河及び海峡なども含んだルーティングを行う必要がある。この運河及び海峡のような海域では、決められた航路があってルーティングする必要がない場合があり、制限速度のためや安全航行のために必然的に船速を落として航行するために、航行区間によって航行方法と主機回転数を設定できるようにして、それぞれの区間に対して最適化することで、全球に対応したシステムにする必要がある。   In order to make the system compatible with the entire globe, it is necessary to perform routing including navigation routes, canals and straits in the navigation section. In sea areas such as canals and straits, there may be a route that does not need to be routed, and navigation is necessary to limit speed and to inevitably reduce speed for safe navigation. It is necessary to make the system compatible with the whole globe by setting the navigation method and the main engine speed according to the sections and optimizing each section.

しかしながら、従来技術の最適航路計算システムでは、出発点と到達点のみを指定しており、途中の必須通過地点(WP:Way Point)を指定した計算ができなかった。また、航路の最適化に等時間曲線法を用いている場合に、探索長さと探索間隔(アイソクロムの間隔)や探索範囲が固定されている。   However, in the optimum route calculation system of the prior art, only the starting point and the reaching point are specified, and calculation that specifies the required passing point (WP: Way Point) on the way cannot be performed. When the isochronous curve method is used for route optimization, the search length, search interval (isochrome interval), and search range are fixed.

その結果、最適航路計算の対象は太平洋航路、大西洋航路等の大洋間の航路計算に限定され、マラッカ海峡、パナマ運河、スエズ運河等の海域の航行を含む航路全体に対する最適航路計算ができないという問題があった。   As a result, the target of the optimal route calculation is limited to the calculation of the ocean route such as the Pacific route and the Atlantic route, and the optimum route calculation cannot be performed for the entire route including the navigation of the Malacca Strait, Panama Canal, Suez Canal, etc. was there.

言い換えれば、従来技術の最適航路演算ソルバーでは、北太平洋航路等の大きな探索範囲を必要とする航路計算を対象にしていたため、等時間曲線法の探索長さと探索間隔も範囲も大きく設定して固定しており、例えば、アイソクロムのパラメータが一定で24時間単位に固定しており、そのために、南シナ海や内航等の航行できる範囲が限られている場合や、最適化する区間が短い場合は、パラメータが大きめになってしまうことから、効率的な航路探索ができないという問題が生じていた。   In other words, since the optimal route calculation solver of the prior art was intended for route calculation that requires a large search range such as the North Pacific route, the search length, search interval, and range of the isochronous curve method are set large and fixed. For example, if the isochrome parameters are constant and fixed in units of 24 hours, and the range that can be navigated such as the South China Sea and coastal navigation is limited, or if the section to be optimized is short, Since the parameters become large, there has been a problem that efficient route search cannot be performed.

つまり、最適航路演算を行う範囲が非常に狭いエリアでかつ陸地に囲まれているような場合でも、太平洋の横断航路と同じパラメータを用いているため、変針点が24時間に一回となり、効率的な航路探索ができない上に、出発点の位置によっては島と島の間を上手く通過できない航路を設定してしまう場合や、島と島の間を通過できても不自然な航路を設定する場合があった。   In other words, even when the optimal route calculation range is very narrow and surrounded by land, the same parameter as the Pacific crossing route is used, so the turning point is once every 24 hours, and efficiency is improved. If you cannot set a route that cannot pass between islands depending on the location of the starting point, or set an unnatural route even if you can pass between islands There was a case.

また、従来技術の最適化ロジックでは、船体運動を考慮した航路探索を採用した場合には、この計算に多くの時間が必要であったために、主機回転数を一定値に固定した条件でしか最小燃料航路計算ができなかった。つまり、主機回転数を変化させて多数の主機回転数パターンの計算で収束計算を行うと、計算時間や計算機能力に問題が生じるため、計算時間とその効果を考えると実用的な計算にはならなかった。   In addition, in the optimization logic of the prior art, when the route search considering the hull motion is adopted, this calculation requires a lot of time, so it is the minimum only under the condition that the main engine speed is fixed to a constant value. The fuel route could not be calculated. In other words, if convergence calculation is performed by calculating a large number of main engine speed patterns while changing the main engine speed, there will be a problem in calculation time and calculation function. There wasn't.

そのため、燃料価格の上昇やCO2削減の気運も高まり、気象・海象によって主機回転数を最適化した上で航路探索をすることの重要性が高くなり、主機回転数を可変とした最小燃料航路の探索機能が要求されるようになってきたにもかかわらず、航路を全球に対応させる場合には、この計算量の問題が大きな問題となっていた。 Therefore, even increasing trend of increase and CO 2 reduction in fuel prices, increases the importance of the route search on optimizing the primary rotational speed by weather and sea conditions, minimum fuel route of the main generator rotating speed was varied In spite of the fact that the search function is required, the problem of the amount of calculation has been a big problem when the navigation route is made to correspond to the whole globe.

また、従来技術の最適航路演算ソルバーでは、海流は1航海中に大きな変化はないとして一定に固定し、また、最新又は設定した日時に発表された気象予測データを用いてのみ計算していた。例えば、月1回更新されるパイロットチャートからのデータを用いる等していた。そのため、航路計算において、より精度を高めるためには、航路のそれぞれの場所と時間に対応した気象・海象及び海流データを用いて航路探索を行う必要があるにもかかわらず、高精度の全球対応の海流予測データを用いた航路計算ができないという問題があった。   Further, in the optimum route calculation solver of the prior art, the ocean current is fixed to be constant as it does not change greatly during one voyage, and is calculated only using the weather prediction data announced at the latest or set date and time. For example, data from a pilot chart updated once a month is used. Therefore, in order to improve the accuracy of route calculation, it is necessary to conduct route search using weather / sea conditions and ocean current data corresponding to each location and time of the route, but high accuracy global support There was a problem that it was not possible to calculate the route using current prediction data.

特開2008−198136号公報JP 2008-198136 A 特開2005−162117号公報JP 2005-162117 A 特開2007−45338号公報JP 2007-45338 A 特開2007−57499号公報JP 2007-57499 A 特開2009−286230号公報JP 2009-286230 A

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ペルシャ湾とマラッカ海峡を挟んだ日本との間、日本とオーストラリアの間、シンガポールとスエズ運河を挟んだ地中海との間、日本とパナマ運河を挟んだ北米東岸との間等の、運河や海峡を挟んだ航路にも対応でき、全球対応の最適航路計算を可能とした船舶の最適航路計算システム、船舶の運航支援システム、船舶の最適航路計算方法、及び船舶の運航支援方法を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the purpose of the present invention is between the Persian Gulf and Japan across the Malacca Strait, between Japan and Australia, and between the Mediterranean Sea across Singapore and the Suez Canal. The ship's optimum route calculation system that can handle the route between canals and straits, such as between Japan and the east coast of North America across the Panama Canal An object is to provide a support system, a ship optimum route calculation method, and a ship operation support method.

更には、全球を対象とした航路の最適化に際して、主機回転数を可変とした最小燃料航路の探索を可能とし、また、海流データも可変にすると共に航路のそれぞれの場所と時間に対応した任意の気象・海象及び海流データを用いて航路探索を行うことを可能とした船舶の最適航路計算システム、船舶の運航支援システム、船舶の最適航路計算方法、及び船舶の運航支援方法を提供することにある。   Furthermore, when optimizing the route for the entire globe, it is possible to search for the minimum fuel route with variable main engine speed, and also to make the ocean current data variable and to select any one corresponding to the location and time of the route. To provide a ship optimum route calculation system, a ship operation support system, a ship optimum route calculation method, and a ship operation support method capable of performing route search using weather, sea conditions and ocean current data. is there.

上記の目的を達成するための本発明の船舶の最適航路計算システムは、船舶の推定性能の情報と船体運動モデルを含むデータと、設定対象の航路で予測される気象、海象、海流の情報を含むデータを入力して、最適航路に関する航海計画の情報および船体運動の予測情報を含むデータを算出する船舶の最適航路計算システムにおいて、最適航路を求める最適化の手法として等時間曲線法を採用すると共に、前記設定対象の航路の途中において必須通過地点を任意に指定できる必須通過地点指定手段と、前記必須通過地点の間の距離によって等時間曲線法で用いる探索長さと探索間隔と探索範囲を変化させるアイソクロム変更手段を備えて構成される。   In order to achieve the above object, the optimum route calculation system for a ship according to the present invention includes information on the estimated performance of the ship and data including a hull motion model, and information on weather, sea conditions, and currents predicted on the set target route. In the optimal route calculation system for ships that calculates data including navigation plan information and ship motion prediction information related to the optimal route, the isochronous curve method is adopted as an optimization method for finding the optimal route In addition, the required passing point designating means that can arbitrarily specify the required passing point in the course of the setting target route, and the search length, the search interval, and the search range used in the isochronous curve method vary depending on the distance between the required passing points. It is comprised with the isochrome change means to be made.

この必須通過地点指定手段を備えることで、最適航路計算の対象となる航路の途中に必須通過地点(WP:Way Point:必ず通過する地点)の任意指定を組み込むことができるので、これにより、マラッカ海峡、スエズ運河、パナマ運河等の、運河や海峡の通過航路を含む航路の計算が可能となる。例えば、事前に、マラッカ海峡、パナマ運河、スエズ運河等の運河や海峡ごとに、必須通過地点を設定した任意の航路計画を準備して、これに特定の識別名(例えば、「マラッカ海峡を含んだPG〜JPN航路」等)を付けて、最適航路計算システムで使用するデータ群に事前登録することで、設定対象の航路の途中における必須通過地点を容易に指定及び設定することができ、運河及び海峡を含む、全球対応(全地球対応)での最適航路探索が可能となる。   By providing this mandatory passage point designation means, it is possible to incorporate optional designation of a mandatory passage point (WP: Way Point) in the middle of the route that is the target of the optimum route calculation. It is possible to calculate routes including the passages of canals and straits such as the Straits, Suez Canal and Panama Canal. For example, prepare an arbitrary route plan with mandatory passing points for each canal and strait such as the Strait of Malacca, Panama Canal, Suez Canal, etc., and include a specific identifier (for example, “ PG-JPN route "etc.) and pre-registration in the data group used in the optimum route calculation system makes it possible to easily specify and set the required passage points along the route to be set. In addition, it is possible to search for the optimum route for the whole world (global correspondence) including the strait.

また、アイソクロム変更手段を備えることにより、最適航路計算の対象となる航路に合わせてアイソクロムのパラメータを可変にすることにより、航路探索の計算効率を向上させることができ、様々な海域及び航路に対しても実用的な航路探索ができるようになる。   In addition, by providing isochrome changing means, the calculation efficiency of route search can be improved by making the parameters of isochrome variable according to the route that is the target of the optimum route calculation, and for various sea areas and routes. However, practical route search will be possible.

上記の船舶の最適航路計算システムにおいて、航路探索を開始する必須通過地点から、目標必須通過地点の直前のアイソクロムの端点までの第1区間を航行する際の主機回転数を波高、波向き、波周期、相対風速と海流によって算出し、前記目標必須通過地点の直前のアイソクロムの端点から前記目標必須通過地点までの第2区間は、残距離と設定時間までの残時間を用いて主機回転数を調整する主機回転数変更手段を備えて構成すると、この風や波などの気象、海象の条件を用いて主機回転数を制御して、遭遇する気象・海象の条件によって主機回転数を最適化するロジックにより、最小燃料航路探索機能を向上できる。   In the above-mentioned ship optimum route calculation system, the main engine revolution speed when navigating the first section from the mandatory passage point where the route search is started to the end point of isochrome immediately before the target mandatory passage point is determined as the wave height, wave direction, wave Calculated based on the period, relative wind speed and ocean current, the second section from the end point of isochrome immediately before the target required passing point to the target required passing point is the main engine speed using the remaining distance and the remaining time until the set time. If it is configured with the main engine speed changing means to adjust, the main engine speed is controlled using the weather and sea conditions such as wind and waves, and the main engine speed is optimized according to the meteorological and sea conditions encountered. Logic can improve the minimum fuel route search function.

この最適化ロジックは、必須通過地点の間の航路区間を2つのフェーズに分けてそれぞれ異なる方法で主機回転数を演算することで、航路と主機回転数を同時に計算でき、しかも、計算負荷が大きくならないロジックとなる。   This optimization logic divides the route section between the required passage points into two phases and calculates the main engine speed in different ways, respectively, so that the route and main engine speed can be calculated simultaneously, and the calculation load is heavy. It becomes logic that does not.

この気象、海象及び海流の条件と探索する航路の条件を用いた主機回転数の変更計算が実施できるようになったのは、上記のアイソクロム変更手段を備えることで、計算時間が短縮できたことにより、2〜3回の繰り返し計算が許容されるようになったおかげであり、アイソクロム変更手段との組み合わせで始めて採用できるものである。また、数十回〜数百回の繰り返し計算は、まだ、計算能力の面から実用的ではないため、2つのフェーズに分ける最適化ロジックにより、航路と主機回転数を同時に計算でき、かつ、計算負荷が大きくならないようすることで、主機回転数を変更できる航路探索を実用的に行うことができるようになる。   The calculation of the main engine speed using the meteorological, oceanographic and ocean current conditions and the route conditions to be searched can be carried out because the calculation time has been shortened by providing the above-mentioned isochrome changing means. Therefore, it is possible to employ it only in combination with the isochrome changing means, because 2 to 3 repetitions are allowed. In addition, since it is not practical from the viewpoint of calculation capacity, it is possible to calculate the route and the main engine speed at the same time by using the optimization logic divided into two phases. By preventing the load from becoming large, it is possible to practically perform a route search that can change the main engine speed.

上記の船舶の最適航路計算システムにおいて、前記主機回転数変更手段が、前記第1区間を航行する際の主機回転数を波高、波向き、波周期、相対風速と海流によって算出して、設定主機回転数に対する主機回転数の増減速の割合を演算し、この演算した増減速の割合が減速に相当する場合は、この増減速の割合に残距離を用いて演算したゲインを乗じて残距離を考慮した割合を算出し、この残距離を考慮した割合に基づいて、前記設定主機回転数と上限主機回転数と下限主機回転数から、前記第1区間を航行する際に用いる主機回転数を求め、前記第2区間は、残距離と設定時間までの残時間を用いて主機回転数を調整するように構成すると、容易に主機回転数を決定できる。   In the ship's optimum route calculation system, the main engine speed changing means calculates the main engine speed at the time of navigating the first section based on the wave height, wave direction, wave period, relative wind speed, and ocean current, and the set main engine If the ratio of acceleration / deceleration of the main engine speed with respect to the rotation speed is calculated, and the calculated acceleration / deceleration ratio corresponds to deceleration, multiply the gain calculated using the remaining distance by this increased / decreased ratio. Based on the ratio considering the remaining distance, the main engine speed used for navigating the first section is obtained from the set main engine speed, the upper limit main engine speed, and the lower limit main engine speed. If the second section is configured to adjust the main engine speed using the remaining distance and the remaining time until the set time, the main engine speed can be easily determined.

上記の船舶の最適航路計算システムにおいて、計算対象の個々の船舶毎に、その船舶の実海域性能を加味した船型モデルを作成し、ドック入り前/後、助燃剤、低摩擦塗料、船体省エネ付加物の少なくとも一つの性能向上効果を加味して、実際の運航データを解析する個船データ加味手段を備えて構成すると、この個々の船舶毎の船体の実海域における経年変化による推進性能の劣化分や向上分のみならず、波浪中抵抗増加による推進性能への影響を加味した実海域性能データに基づいた最適航路計算が可能になり、航路選定の精度がより向上する。   In the above-mentioned ship optimum route calculation system, a ship model that takes into account the actual sea area performance of each ship to be calculated is created, and before / after docking, auxiliary fuel, low friction paint, and hull energy-saving addition When equipped with individual ship data adding means to analyze actual operation data, taking into account at least one performance improvement effect of the ship, the deterioration of propulsion performance due to secular change in the actual sea area of the hull for each individual ship As a result, it is possible to calculate the optimum route based on actual sea area performance data that takes into account not only the improvement but also the propulsion performance due to the increase in resistance in the waves, which further improves the accuracy of route selection.

上記の船舶の最適航路計算システムにおいて、航海途中における気象、海象及び海流データの最新予報データのみならず、任意の期日・時間及び地点を起点とした気象、海象及び海流のデータを選定して航路計算を行う気象等データ選択手段を備えて構成すると、最新予報データだけでなく、任意の期日・時間及び地点を起点として、リスティングした気象・海象(風速、風向、波高、波向き、波周期)及び海流(速度、ベクトル)等の気象等データを用いて航路計算ができるので、過去の気象、海象データを用いて航路選定計算を行うこともできるようになり、航路選定の評価を向上できる。   In the above-mentioned ship optimum route calculation system, not only the latest forecast data of weather, sea conditions and ocean current data during the course of the cruise, but also the weather, ocean conditions and ocean current data starting from any date, time, and point are selected. When equipped with a weather data selection means for calculation, not only the latest forecast data, but also the listed weather / sea conditions (wind speed, wind direction, wave height, wave direction, wave cycle) starting from any date / time and point In addition, since route calculation can be performed using weather data such as ocean currents (velocity, vector), etc., route selection calculation can be performed using past weather and sea state data, and route selection evaluation can be improved.

上記の船舶の最適航路計算システムにおいて、船体動揺に関して、波高、ピッチ角度、ロール角度、船体加速度の少なくとも一つに対して閾値を設定する閾値設定手段を備えて構成すると、これにより、波や船体動揺に関して、波高、ピッチ角度、ロール角度、船体加速度が設定された閾値を超えないような航路設定がなされるので、航海中の最大波高、最大有義波高等)、最大ピッチ角度、最大ロール角度、最大船体加速度等が設定され、これらの範囲内になる条件下で航路探索がなされるので、船体及び積載貨物の安全性を確保するための最適航路計算が可能になる。   In the above-mentioned optimum route calculation system for a ship, with respect to the hull fluctuation, if it is configured to include a threshold setting means for setting a threshold for at least one of the wave height, pitch angle, roll angle, and hull acceleration, the wave and hull As regards shaking, the route is set so that the wave height, pitch angle, roll angle, hull acceleration does not exceed the set threshold, so the maximum wave height, maximum significant wave height, etc. during voyage), maximum pitch angle, maximum roll angle Since the maximum hull acceleration and the like are set and the route search is performed under the conditions within these ranges, the optimum route calculation for ensuring the safety of the hull and the loaded cargo becomes possible.

そして、上記の目的を達成するための本発明の船舶の運航支援システムは、船舶の運航支援を行う船舶の運航支援システムであって、対象船舶の機器と船体運動に関してデータ収集を行う運航モニタリングシステムと、対象船舶の航行中の実海域における性能の解析を行う就航船解析システムと、船舶の航行海域の気象、海象、海流の情報を基に最適な航路を計算する最適航路計算システムとを有して構成されると共に、前記運航モニタリングシステムは、運航時の就航データ、風向風速データ、波高データ、積み付けデータを含む第1データを算出し、前記就航船解析システムは、前記第1データを入力して、実海域における船舶の性能を解析して最新の推定性能の情報と最新の船体運動モデルを含む第2データを算出し、前記最適航路計算システムは、前記第2データと、航路で予測される気象、海象、海流の情報を含む第3データを入力して、最適航路に関する航海計画の情報および船体運動の予測情報を含む第4データを算出し、前記運航モニタリングシステムは、前記第4データと、気象、海象、海流の予報情報を含む第5データを入力して前記第1データを算出するように形成され、前記運航モニタリングシステムと前記就航船解析システムと前記最適航路計算システムは解析サイクルを形成するように構成された船舶の運航支援システムにおいて、前記最適航路計算システムとして、上記の最適航路計算システムを備えて構成する。   And the ship operation support system of the present invention for achieving the above object is a ship operation support system that performs ship operation support, and an operation monitoring system that collects data on the equipment and hull motion of the target ship. And an in-service vessel analysis system that analyzes the performance of the target vessel in the actual sea area, and an optimal route calculation system that calculates the optimum route based on the weather, sea conditions, and current information of the ship's navigation area. The operation monitoring system calculates first data including in-service data, wind direction wind speed data, wave height data, and loading data at the time of operation, and the in-service ship analysis system calculates the first data. Input, analyze the performance of the ship in the actual sea area, calculate the second data including the latest estimated performance information and the latest hull motion model, and the optimum route meter The system inputs the second data and third data including weather, sea conditions, and current information predicted on the route, and obtains fourth data including information on the navigation plan regarding the optimum route and prediction information on the hull motion. The operation monitoring system is configured to calculate the first data by inputting the fourth data and fifth data including weather, sea state, and ocean current forecast information, and the operation monitoring system and the The in-service vessel analysis system and the optimum route calculation system are configured to include the above-described optimum route calculation system as the optimum route calculation system in a ship operation support system configured to form an analysis cycle.

そして、上記の目的を達成するための本発明の船舶の最適航路計算方法は、船舶の推定性能の情報と船体運動モデルを含むデータと、設定対象の航路で予測される気象、海象、海流の情報を含むデータを入力して、最適航路に関する航海計画の情報と船体運動の予測情報を含むデータを算出する船舶の最適航路計算方法において、最適航路を求める最適化の手法として等時間曲線法を採用すると共に、前記設定対象の航路の途中において必須通過地点を任意に指定すると共に、前記必須通過地点の間の距離によって等時間曲線法で用いる探索長さと探索間隔と探索範囲を変化させることを特徴とする方法である。   In order to achieve the above object, the ship optimum route calculation method of the present invention includes information on the estimated performance of the ship and data including a hull motion model, and weather, sea conditions, and currents predicted on the set target route. In the optimal route calculation method for a ship that inputs data including information and calculates data including navigation plan information on the optimal route and prediction information of hull motion, the isochronous curve method is used as an optimization method for obtaining the optimal route. Adopting and arbitrarily specifying an essential passage point in the course of the setting target route, and changing the search length, search interval, and search range used in the isochronous curve method according to the distance between the essential passage points It is a characteristic method.

この方法により、必須通過地点の任意指定を組み込むことができるので、これにより、運河や海峡の通過航路を含む航路の計算が可能となり、運河及び海峡を含む全球対応での最適航路探索が可能となる。また、最適航路計算の対象となる航路に合わせて、等時間曲線法におけるアイソクロムのパラメータを可変にすることができるので、様々な海域及び航路に対しても実用的な航路探索ができるようになる。   By this method, it is possible to incorporate the optional designation of the required passage point, so that it becomes possible to calculate the route including the passage route of the canal and strait, and it is possible to search the optimum route for the global including the canal and strait. Become. In addition, isochrome parameters in the isochronous curve method can be made variable according to the route that is the target of the optimum route calculation, so that practical route searches can be performed for various sea areas and routes. .

また、上記の目的を達成するための本発明の船舶の運航支援方法は、対象船舶の機器と船体運動に関してリアルタイムでデータ収集を行う運航モニタリングシステムと、対象船舶の航行中の実海域における性能の解析を行う就航船解析システムと、船舶の航行海域の気象、海象、海流の情報を基に最適な航路を計算する最適航路計算システムとから構成される船舶の運航支援システムの船舶の運航支援方法であって、前記運航モニタリングシステムで、運航時の就航データ、風向風速データ、波高データ、積み付けデータを含む第1データを算出し、前記就航船解析システムで、前記第1データを入力して、実海域における船舶の性能を解析して最新の推定性能の情報と最新の船体運動モデルを含む第2データを算出し、前記最適航路計算システムで、前記第2データと、航路で予測される気象、海象、海流の情報を含む第3データを入力して、最適航路に関する航海計画の情報および船体運動の予測情報を含む第4データを算出し、この第4データと、気象、海象、海流の予報情報を含む第5データを前記運航モニタリングシステムに入力して前記第1データを算出する船舶の運航支援方法において、上記の最適航路計算方法を用いることを特徴とする方法である。この方法によれば、上記の船舶の最適航路計算方法と同様な作用効果を奏することができる。   In addition, the ship operation support method of the present invention for achieving the above object includes an operation monitoring system that collects data in real time regarding the equipment and hull motion of the target ship, and the performance of the target ship in the actual sea area during navigation. Ship operation support method of ship operation support system consisting of in-service vessel analysis system that performs analysis and optimum route calculation system that calculates optimal route based on weather, sea state and ocean current information of the ship's navigation area In the operation monitoring system, first data including in-service data, wind direction wind speed data, wave height data, and loading data is calculated, and the first data is input in the in-service vessel analysis system. Analyzing the performance of the ship in the actual sea area and calculating the second data including the latest estimated performance information and the latest hull motion model, Input the second data and the third data including the weather, sea state and current information predicted on the route, and the fourth data including the navigation plan information on the optimum route and the hull motion prediction information. In the ship operation support method for calculating and calculating the first data by inputting the fourth data and the fifth data including weather, sea state and ocean current forecast information to the operation monitoring system, the optimum route calculation is performed as described above. It is a method characterized by using a method. According to this method, it is possible to achieve the same effects as the above-described optimal route calculation method for a ship.

本発明の船舶の最適航路計算システム、船舶の運航支援システム、船舶の最適航路計算方法、及び船舶の運航支援方法によれば、ペルシャ湾とマラッカ海峡を挟んだ日本との間、日本とオーストラリアの間、シンガポールとスエズ運河を挟んだ地中海との間、日本とパナマ運河を挟んだ北米東岸との間等の、運河や海峡を挟んだ航路にも対応でき、全球対応の最適航路計算が可能となる。   According to the ship optimum route calculation system, ship operation support system, ship optimum route calculation method, and ship operation support method according to the present invention, between Japan and Australia between the Persian Gulf and Malacca Strait. Between Singapore and the Mediterranean Sea across the Suez Canal, and between Japan and the East Coast of North America across the Panama Canal, etc. Become.

更に、主機回転数変更手段を備えると、全球を対象とした航路の最適化に際して、主機回転数を可変とした最小燃料航路の探索が可能となり、個船データ加味手段を備えると、個々の船舶毎の船体の実海域における経年変化による推進性能の劣化分や向上分のみならず、波浪中抵抗増加による推進性能への影響を加味した実海域性能データに基づいた最適航路計算が可能となる。   Furthermore, when the main engine speed changing means is provided, it becomes possible to search for the minimum fuel route with variable main engine speed when optimizing the route for the whole globe. It is possible to calculate the optimum route based on actual sea area performance data that takes into account not only the deterioration and improvement of the propulsion performance due to secular changes in each hull, but also the effect on the propulsion performance due to increased resistance in the waves.

また、気象等データ選択手段を備えると海流データも可変にすると共に航路のそれぞれの場所と時間に対応した任意の気象・海象及び海流データを用いて航路探索を行うことが可能となる。   In addition, if the data selection means such as weather is provided, the ocean current data can be made variable, and the route search can be performed using any weather / sea state and ocean current data corresponding to each place and time of the route.

その結果、本船固有の最新の実海域特性、航海予定海域の気象、海流の影響や船体動揺をも考慮した最短時間で到着する航路の探索や、燃費最小の航路の探索を行うことが可能となる。   As a result, it is possible to search for the latest actual sea area characteristics unique to the ship, the weather in the planned sea area, the route that arrives in the shortest time considering the influence of ocean currents and ship motion, and the route with the lowest fuel consumption. Become.

本発明の実施の形態の船舶の運航支援システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the ship operation assistance system of embodiment of this invention. 性能診断システムを加えた場合の本発明の実施の形態の船舶の運航支援システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the ship operation assistance system of embodiment of this invention at the time of adding a performance diagnostic system. 最適航路計算システムのフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of an optimal route calculation system. 気象、海象状態と船速低下及びエンジン負荷の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a weather, a sea state, ship speed fall, and an engine load. 本発明の実施の形態の最適航路計算システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optimal route calculation system of embodiment of this invention. 等時間曲線法のアイソクロムのパラメータを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the parameter of the isochrome of an isochronous curve method.

以下図面を参照して本発明に係る船舶の最適航路計算システム、船舶の運航支援システム、船舶の最適航路計算方法、及び船舶の運航支援方法の実施の形態について説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a ship optimum route calculation system, a vessel operation support system, a vessel optimum route calculation method, and a vessel operation support method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

最初に、本発明の実施の形態の船舶の最適航路計算システム30を備えた本発明の実施の形態の船舶の運航支援システム1について説明する。図1に示すように、この船舶の情報処理システム1は、対象船舶の機器と船体運動に関してデータ収集を行う運航モニタリングシステム10と、対象船舶の航行中の実海域における性能の解析を行う就航船解析システム20と、船舶の航行海域の気象、海象、海流の情報を基に最適な航路を計算する最適航路計算システム30とを有して構成される。   First, the ship operation support system 1 according to the embodiment of the present invention including the ship optimum route calculation system 30 according to the embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the ship information processing system 1 includes an operation monitoring system 10 that collects data on equipment and hull motion of a target ship, and a service ship that analyzes performance in the actual sea area of the target ship. The analysis system 20 includes an optimum route calculation system 30 that calculates an optimum route based on weather, sea conditions, and ocean current information in the navigation area of the ship.

これらのシステム10,20,30は、コンピュータに搭載されたプログラム群で形成する。これらのプログラムが搭載されたコンピュータは、LAN又はインターネット回線等で、データベースの入出力を介して互いに連結される。   These systems 10, 20, and 30 are formed by a group of programs installed in a computer. Computers on which these programs are installed are connected to each other via a database input / output via a LAN or Internet line.

また、データベースの記憶場所として、運航モニタリングシステム10の出力であり、かつ、就航船解析システム20の入力となる、運航時の就航データ、風向風速データ、波高データ、積み付けデータを含む第1データを記憶する第1データベース記憶装置D10を設け、就航船解析システム20の出力であり、かつ、最適航路計算システム30の入力となる、最新の推定性能の情報と最新の船体運動モデルを含む第2データを記憶する第2データベース記憶装置D20を設ける。   In addition, as the storage location of the database, the first data including in-service data, wind direction wind speed data, wave height data, and loading data, which is the output of the operation monitoring system 10 and the input of the in-service vessel analysis system 20, is provided. Is stored in the first database storage device D10, and is the output including the latest estimated performance information and the latest hull motion model, which is the output of the in-service vessel analysis system 20 and the input of the optimum route calculation system 30. A second database storage device D20 for storing data is provided.

更に、最適航路計算システム30の入力となる、航路で予測される気象、海象、海流の情報を含む第3データを記憶する第3データベース記憶装置D30と、最適航路計算システム30の出力であり、かつ、運航モニタリング10の入力となる、最適航路に関する航海計画の情報および船体運動の予測情報を含む第4データを記憶する第4データベース記憶装置D40を設ける。また、更に、運航モニタリングシステム10の入力となる、気象、海象、海流の予報情報を含む第5データを記憶する第5データベース記憶装置D50を設ける。   Furthermore, it is the output of the third database storage device D30 that stores the third data including the weather, sea state, and current information predicted on the route, which is the input to the optimum route calculation system 30, and the optimum route calculation system 30. And the 4th database memory | storage device D40 which memorize | stores the 4th data containing the information of the navigation plan regarding the optimal route used as the input of the operation monitoring 10, and the prediction information of a hull motion is provided. Furthermore, a fifth database storage device D50 for storing fifth data including weather, sea conditions and ocean current forecast information, which is input to the operation monitoring system 10, is provided.

これらのデータベース記憶装置D10〜D50は個々の装置として設けてそれぞれのデータをそれぞれ1個の記憶装置に記憶してもよく、大きな記憶装置の一部として、第1〜第5のデータを同一の記憶装置に記憶しても良い。また、海象、気象、海流の情報である第3データは、海象、気象、海流のデータを商業的に配信する気象情報提供者から入手し、気象、海象、海流の予報情報である第5データも同様に入手する。この第5データは、運航モニタリングシステム10の船内情報処理システムで入手できる気象海象データとは別に得られるデータである。   These database storage devices D10 to D50 may be provided as individual devices and store each data in a single storage device. As a part of a large storage device, the first to fifth data may be the same. You may memorize | store in a memory | storage device. In addition, the third data, which is information on sea conditions, weather, and ocean currents, is obtained from a weather information provider that distributes sea state, weather, and sea current data commercially, and is the fifth data that is forecast information on weather, sea conditions, and ocean currents. Get the same. This fifth data is data obtained separately from the meteorological sea state data that can be obtained by the onboard information processing system of the operation monitoring system 10.

そして、運航モニタリングシステム10は、第4データベース記憶装置D40から最適航路に関する航海計画の情報および船体運動の予測情報を含む第4データと、第5データベース記憶装置D50から気象、海象、海流の予報情報を含む第5データとを入力して、運航時の就航データ、風向風速データ、波高データ、積み付けデータを含む第1データを収集及び算出し、第1データベース記憶装置D10に出力する。   Then, the operation monitoring system 10 has fourth data including the navigation plan information on the optimum route and prediction information of the hull movement from the fourth database storage device D40, and weather, sea conditions, and ocean current prediction information from the fifth database storage device D50. The first data including the service data at the time of operation, the wind direction wind speed data, the wave height data, and the loading data is collected and calculated, and is output to the first database storage device D10.

この運航モニタリングシステム10は、船舶側の船内情報処理システムと陸上の陸側情報処理システムと、インターネット回線及び衛星通信システムからなる、これらの相互間のデータ送受信機構とを有して構成される。   The operation monitoring system 10 includes an in-board information processing system on the ship side, a land-side information processing system on land, and a data transmission / reception mechanism between them, which includes an Internet line and a satellite communication system.

船内情報処理システムでは、航海用データと機関用データと含む運航用データの収集及び蓄積を行うと共に、船舶を管理する上で、不可欠なアブログ(ABLOG )とヌーンレポート(Noon Report )等の管理用データの作成及び管理を行う。これらの航海用データ、機関用データ、管理用データが、陸上情報処理システムに送られるが、これらの内から就航データ、風向風速データ、波高データ、積み付けデータ等の第1データを抜き出して第1データベース記憶装置D10に出力する。なお、船舶の運航に際しては、航海計画および船体運動の予測情報が必要であるので、これらの第4データを第4データベース記憶装置D40から入力する。   The in-board information processing system collects and accumulates operational data, including navigational data and engine data, and is also used for managing Ablog (ABLOG) and Noon Report (indispensable for managing ships). Create and manage data. These voyage data, engine data, and management data are sent to the land information processing system. The first data such as service data, wind direction wind speed data, wave height data, loading data, etc. are extracted from these data. 1 output to database storage device D10. It should be noted that since navigation information and ship motion prediction information are required for ship operation, these fourth data are input from the fourth database storage device D40.

陸側情報処理システムでは、ポータルサイトサーバーに設けられたデータ集積管理手段により、船内情報処理システムから送信されたデータの整理と管理を行うと共に、第1データの第1データベース記憶装置D10への出力を行う。また、この陸側情報処理システムでは、各陸上サービス利用者側に設けられた管理用コンピュータにより、蓄積されたアブログ及びヌーンレポートを閲覧及び集計ができるように構成される。また、手入力機能の拡張機能として、船内情報処理システムが収集したデータを修正できる機能も持たせ、修正の履歴を修正する前のデータと共に、第1データベース記憶装置D10に記憶できるように構成する。これにより、例えば、船舶に搭載されている温度センサ等の計測機器の経年劣化による誤計測を正すことができるようになる。   In the land side information processing system, the data collection management means provided in the portal site server organizes and manages the data transmitted from the inboard information processing system and outputs the first data to the first database storage device D10. I do. In addition, this land side information processing system is configured such that the stored ablog and noon reports can be browsed and aggregated by a management computer provided on each land service user side. Further, as an extended function of the manual input function, a function capable of correcting the data collected by the in-board information processing system is provided so that the data can be stored in the first database storage device D10 together with the data before the correction history is corrected. . Thereby, for example, it becomes possible to correct an erroneous measurement due to aged deterioration of a measuring device such as a temperature sensor mounted on a ship.

就航船解析システム20は、第1データベース記憶装置D10から第1データを入力して、実海域における船舶の性能を解析して最新の推定性能の情報と最新の船体運動モデルを含む第2データを算出し、第2データベース記憶装置D20に出力する。   The in-service vessel analysis system 20 inputs the first data from the first database storage device D10, analyzes the performance of the ship in the actual sea area, and obtains the second data including the latest estimated performance information and the latest hull motion model. Calculate and output to the second database storage device D20.

この就航船解析システム20は、特に燃費低減等の経済性、効率化そして地球温暖化ガス排出削減など環境負荷低減を考慮したより高度な運航支援を実現するため、対象となる船舶の実海域性能をより高精度に把握し、その実海域性能を効果的に利用できるようにするものである、また、就航船の増加による実績データの管理を簡単かつ有効活用できる機能も提供する。   This in-service vessel analysis system 20 realizes more advanced operational support in consideration of environmental impact reduction such as economic efficiency such as fuel efficiency reduction and efficiency and reduction of global warming gas emissions. In addition, the system will be able to ascertain the actual sea area performance more effectively and effectively use the actual sea area performance, and also provide a function that can easily and effectively utilize the management of the actual data due to the increase in the number of in-service vessels.

この就航船解析システム20では、水槽試験データおよび実績のある解析手法を基礎とした船舶性能推定技術を応用し、就航実績データとの相互リンクを併用することで対象船舶の実海域における実力性能の評価を高精度に行い最適航路計算システム30との連携で、対象船舶の経済性向上と環境負荷低減を考慮した運航管理支援機能をもたらすものである。なお、確率密度評価、潮流影響評価、主機特性、意図的な船速低下などの人的影響を考慮できるようにすることがより好ましい。   This in-service vessel analysis system 20 applies ship performance estimation technology based on aquarium test data and proven analysis techniques, and uses the mutual link with the in-service history data to determine the actual performance of the target ship in the actual sea area. In cooperation with the optimum route calculation system 30 with highly accurate evaluation, an operation management support function that takes into consideration the economic improvement of the target ship and the reduction of the environmental load is brought about. It is more preferable to consider human influences such as probability density evaluation, tidal current influence evaluation, main engine characteristics, and intentional reduction in ship speed.

この就航船解析システム20は、ポータルサイトサーバーに接続しているシステムであり、図1に示すように、第1データベース記憶装置D10から就航データ、風向風速データ、波高データ、積み付けデータ等の第1データを入力して、就航船解析計算プログラムにより、豊富な水槽試験と実績のある解析技術をベースとした船体運動モデルを採用した解析・推定エンジンで自動計算して、最新推定性能情報と最新船体運動モデル等を含む第2データを算出し、第2データベース記憶装置D20に出力する。   This in-service vessel analysis system 20 is a system connected to a portal site server. As shown in FIG. 1, the in-service data, wind direction wind speed data, wave height data, loading data, etc. are stored in the first database storage device D10. 1 data is input and automatically calculated by an analysis / estimation engine that uses a ship motion model based on abundant tank tests and proven analysis technology, and the latest estimated performance information and latest Second data including a hull motion model is calculated and output to the second database storage device D20.

これにより、対象船舶の就航実績データを基にした就航船解析と理論解析に基づいた実海域性能推定との相互リンクにより実海域における性能評価を高精度で行い、対象船舶の就航状況の確認と実力の把握、契約速力およびバンカー契約などの採算計算の支援、地球温暖化ガス排出量の把握、将来の性能状況予測に結び付ける。   As a result, the performance evaluation in the actual sea area is performed with high accuracy through the mutual link between the in-service ship analysis based on the actual service data of the target ship and the actual sea area performance estimation based on the theoretical analysis, and the operation status of the target ship is confirmed. It is linked to profitability, support for profitability calculation such as contract speed and bunker contract, grasp of global warming gas emissions, and prediction of future performance status.

最適航路計算システム30は、第2データベース記憶装置D20から第2データを、また、それとともに、第3データベース記憶装置D30から航路で予測される気象、海象、海流の情報を含む第3データを入力して、最適航路に関する航海計画の情報および船体運動の予測情報を含む第4データを算出し、第4データベース記憶装置D40に出力する。   The optimum route calculation system 30 inputs the second data from the second database storage device D20 and the third data including the weather, sea state, and current information predicted from the third database storage device D30 along the route. Then, the fourth data including the navigation plan information regarding the optimum route and the prediction information of the hull motion is calculated and output to the fourth database storage device D40.

この航海計画および船体運動の予測情報を含む第4データを実船の航海に取り入れて、その計画に基づいて、あるいは修正された計画に基づいて、実海域での航海用データや実船計測データ等を運航モニタリングシステム10で収集及び蓄積を行う。   The 4th data including the navigation plan and hull motion prediction information is incorporated into the actual ship's voyage. Based on the plan or based on the revised plan, the navigation data and actual ship measurement data in the actual sea area Etc. are collected and accumulated by the operation monitoring system 10.

これらのサイクルを何回か経て、次のデータを得ることができる。データ統計解析結果として、就航情報、海象状況、速力状況、馬力状況、燃費状況、回転数状況等のデータを得られ、就航状況を確認できる。また、実海域性能推定・評価のデータとして、シーマージン解析、船速低下解析、平均燃料消費率解析(FOC解析)、モード解析等のデータが得られ、これらのデータは契約速力、バンカー契約の採算計算に活用することができる。   The following data can be obtained after several cycles of these cycles. As data statistical analysis results, data such as service information, sea conditions, speed status, horsepower status, fuel consumption status, rotation speed status, etc. can be obtained, and the service status can be confirmed. In addition, sea margin analysis, ship speed reduction analysis, average fuel consumption rate analysis (FOC analysis), mode analysis, and other data are obtained as actual sea area performance estimation / evaluation data. These data include contract speed and bunker contract data. It can be used for profit calculation.

また、船体・プロペラ汚損影響などの性能悪化要因として、回転数変化、平均燃料消費率変化、馬力変化、船速変化等のデータが得られ、ドック入りやメンテナンスの修繕計画に活用できる。   In addition, data such as speed change, average fuel consumption rate change, horsepower change, ship speed change, etc. as performance deterioration factors such as hull / propeller pollution effects can be obtained and used for repair plans for dock entry and maintenance.

更に、好ましくは、図2に示すように、性能診断(健康診断)システム40を備えて形成され、この性能診断システム40が、運航モニタリングシステム10によって収集され、第1データベース記憶装置D10に記憶された第1データの内の就航データを入力して船体と機器の経年変化予測や余寿命診断を行って、推定性能経年変化シミュレーションとしての経年変化推定データや主機の余寿命診断等の第6データを算出し、第6データベース記憶装置D60に出力するように構成する。   Further, preferably, as shown in FIG. 2, the system is provided with a performance diagnosis (health check) system 40, which is collected by the operation monitoring system 10 and stored in the first database storage device D10. The 6th data such as the secular change estimation data as the estimated performance secular change simulation and the remaining life diagnosis of the main engine are performed by inputting the service data of the first data and performing the secular change prediction and the remaining life diagnosis of the hull and equipment. Is calculated and output to the sixth database storage device D60.

この性能診断システム40を備えた場合には、この性能診断システム40は、運航モニタリングシステム10によって収集され、第1データベース記憶装置D10に記憶された第1データの内の就航データを入力して船体と機器の経年変化予測を行って、推定性能経年変化シミュレーションとしての経年変化推定データや主機の余寿命診断等の第6データを算出し、第6データベース記憶装置D60に出力する。   When this performance diagnosis system 40 is provided, this performance diagnosis system 40 inputs the service data in the first data collected by the operation monitoring system 10 and stored in the first database storage device D10, and the hull. And the 6th data such as the secular change estimation data as the estimated performance secular change simulation and the remaining life diagnosis of the main unit are calculated and output to the sixth database storage device D60.

なお、この性能診断システム40の演算と就航船解析システム20の演算との間に共通する部分がある時は、適宜その結果を互いに利用できるように構成する。また、この経年変化推定データや主機の余寿命診断等の第6データを、最適航路計算システム30で利用することにより、最適航路計算の精度を向上できる場合もあるので、第6データを最適航路計算システム30に入力できるように構成する。   In addition, when there exists a common part between the calculation of this performance diagnostic system 40 and the calculation of the service ship analysis system 20, it is comprised so that the result can mutually be utilized suitably. In addition, the sixth data such as the secular change estimation data and the remaining life diagnosis of the main engine may be used in the optimum route calculation system 30 to improve the accuracy of the optimum route calculation. It is configured so that it can be input to the calculation system 30.

この船舶の運航支援システム1では、対象船舶の機器と船体運動に関してリアルタイムでデータ収集を行う運航モニタリングシステム10と、対象船舶の航行中の実海域における性能の解析を行う就航船解析システム20と、船舶の航行海域の気象、海象、海流の情報を基に最適な航路を計算する最適航路計算システム30を使用して、運航モニタリングシステム10で、運航時の就航データ、風向風速データ、波高データ、積み付けデータを含む第1データを収集し、就航船解析システム20で、第1データを入力して、実海域における船舶の性能を解析して最新の推定性能の情報と最新の船体運動モデルを含む第2データを算出し、最適航路計算システム30で、第2データと、航路で予測される気象、海象、海流の情報を含む第3データを入力して、最適航路に関する航海計画の情報および船体運動の予測情報を含む第4データを算出し、この第4データと、気象、海象、海流の予報情報を含む第5データとを運航モニタリングシステム10に入力して第1データを算出する。これにより、計測、解析、航路選定のサイクルを形成する。   In this ship operation support system 1, an operation monitoring system 10 that collects data in real time on the equipment and hull motion of the target ship, an in-service ship analysis system 20 that analyzes the performance of the target ship in the actual sea area, Using the optimum route calculation system 30 that calculates the optimum route based on the weather, sea conditions, and current information of the ship's navigation area, the operation monitoring system 10 uses the in-service data, wind direction wind speed data, wave height data, The first data including the loading data is collected, and the in-service vessel analysis system 20 inputs the first data and analyzes the performance of the ship in the actual sea area to obtain the latest estimated performance information and the latest hull motion model. The second data including the second data and the third data including the information on the weather, sea state, and ocean current predicted on the route are calculated by the optimum route calculation system 30. Is input to calculate the fourth data including the navigation plan information on the optimum route and the prediction information of the hull movement, and the fourth data and the fifth data including the weather, sea state, and ocean current forecast information are monitored for operation. Input to the system 10 to calculate the first data. This forms a cycle of measurement, analysis, and route selection.

例えば、対象船舶の本船上で計測・収集されたデータを就航船解析システム20の就航船解析プログラムで計算し、対象船舶の実海域の性能を推定し、この出力結果を、モード解析結果としてユーザーに提供すると共に、この推定性能を最適航路計算システム30に送り、最適航路計算プログラムで、気象・海象及び海流の予報情報を基にCO2排出量最小の航路を推定する。この運航計画を運航モニタリングシステム10の船内情報処理システムに送り、実航海にフィードバックする。 For example, the data measured and collected on the main ship of the target ship is calculated by the in-service ship analysis program of the in-service ship analysis system 20, the performance of the target ship in the actual sea area is estimated, and the output result is used as the mode analysis result by the user. The estimated performance is sent to the optimum route calculation system 30 and the route with the minimum CO 2 emission is estimated by the optimum route calculation program on the basis of weather / sea state and ocean current forecast information. This operation plan is sent to the inboard information processing system of the operation monitoring system 10 and fed back to the actual voyage.

また、例えば、舶用ディーゼルエンジン主機関向け、遠隔診断サービスを利用中のユーザーに対して、就航船解析システム20で船体全体の性能と主機関の性能を同時に推定・評価でき、その結果を最適航路計算に反映する。   In addition, for example, for a ship diesel engine main engine user who is using a remote diagnosis service, the in-service ship analysis system 20 can simultaneously estimate and evaluate the performance of the entire hull and the main engine, and the results will be the optimum route. Reflect in calculation.

次に、本発明に係る実施の形態の最適航路計算システム30の特徴について説明する。この最適航路計算システム30は、図1及び図2に示すように、データベース記憶装置D20からの最新の推定性能情報と最新の船体運動モデルを含む第2データと、第3データベース記憶装置D30からの気象、海象、海流情報の第3データを入力し、燃料消費量最小航路計算と船体動揺対応航路計算を行って、航海計画と船体運動を算出し、これらの第4データを第4データベース記憶装置D40に出力するシステムである。   Next, features of the optimum route calculation system 30 according to the embodiment of the present invention will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the optimum route calculation system 30 includes the latest estimated performance information from the database storage device D20, the second data including the latest ship motion model, and the third database storage device D30. Input the third data of weather, sea condition, ocean current information, calculate the minimum fuel consumption route and ship motion corresponding route, calculate the voyage plan and ship motion, and store these fourth data in the fourth database storage device This is a system that outputs to D40.

図3に最適航路計算システム30における制御のフローを示す。この最適航路計算では、最新の海流情報や船の現在位置、目的地への到達予定日を基に、航路や船舶のエンジン性能等の基本情報を用いて、船舶の位置やその付近の海流、気圧などから最適な速度を計算する。   FIG. 3 shows a control flow in the optimum route calculation system 30. In this optimum route calculation, based on the latest ocean current information, the ship's current position, and the expected date of arrival at the destination, basic information such as the route and the engine performance of the vessel is used. Calculate the optimum speed from the atmospheric pressure.

最適航路計算システム30では、対象となる船舶毎の船体運動の特性と気象・海象条件を考慮して最適航路の計算を行う。この船体運動の特性は就航船解析システム20の出力データを用いる。このデータを用いて、航海時間を最短とする最適航路を計算する。なお、最適化の評価関数として、航海時間、燃料消費量、船体運動等を用いることができる。   In the optimum route calculation system 30, the optimum route is calculated in consideration of the characteristics of the hull motion of each target ship and the weather / sea conditions. The output data of the in-service vessel analysis system 20 is used for the characteristics of the hull motion. Using this data, the optimum route that minimizes the voyage time is calculated. As an optimization evaluation function, navigation time, fuel consumption, hull motion, and the like can be used.

最適航路計算システム30では、図3のステップS31で、気象・海象データを取得する。この気象・海象データは、気象情報提供者、例えば、日本気象協会のデータ配信サービスから、日本近海の詳細なデータである沿岸波浪GPVは12時間毎に、全球波浪GPVデータは24時間毎に入手する。ステップS32で、これらの気象・海象データを表示する。つまり、風況表示画面等で気象データを画面表示し、波浪表示画面等で海象データを画面表示する。   The optimum route calculation system 30 acquires weather / sea state data in step S31 of FIG. This weather / sea state data is obtained from weather information providers such as the Japan Meteorological Association's data distribution service every 12 hours for coastal wave GPV, which is detailed data near Japan, and every 24 hours for global wave GPV data. To do. In step S32, the weather / sea state data is displayed. That is, meteorological data is displayed on the screen on a wind condition display screen or the like, and oceanographic data is displayed on the screen on a wave display screen or the like.

ステップS33で船速・BHP(エンジン出力)計算を行い、ステップS34で就航船解析システム20で算出した運動特性のデータを取得する。ステップS35で最適航路を計算する。ステップS36でこの計算結果を表示する。例えば、最適航路計算画面で計算した航路と選定した最適航路と大圏航路を表示する。また、選定した最適航路と大圏航路に関して気象・海象の風速・有義波高と共に、動揺表示画面等で船体運動(例えば、ロール有義値、ピッチ有義値、船首加速度有義値)を、燃料消費量表示画面等で燃料消費量を、航海時間ベース等で表示する。   In step S33, ship speed / BHP (engine output) is calculated, and in step S34, data on the motion characteristics calculated by the in-service vessel analysis system 20 is acquired. In step S35, the optimum route is calculated. In step S36, the calculation result is displayed. For example, the route calculated on the optimum route calculation screen, the selected optimum route and the great circle route are displayed. In addition, the hull motion (for example, roll significant value, pitch significant value, bow acceleration significant value) is displayed on the shaking display screen, etc., along with the weather, sea state wind speed and significant wave height for the selected optimum route and great circle route. The fuel consumption amount is displayed on the navigation time base on the fuel consumption display screen.

ここで、最適航路計算について説明する。船舶が大洋を航海する場合、低気圧の北側を航行するか南側を航行するかで、気象・海象の影響が大きく異なる。プロペラ回転数一定で、西向きに航行する場合を考えると、図4に示すように、低気圧の北側を航行するときには、追い風、追い波の状態での航行となり、船速の低下量は少なく、エンジンの負荷も小さくなり、燃料消費量が少なくなる。   Here, the optimum route calculation will be described. When a ship navigates the ocean, the influence of weather and sea conditions varies greatly depending on whether it navigates the north side or the south side of the low pressure. Considering the case of navigating west with a constant propeller speed, as shown in Fig. 4, when navigating the north side of the low pressure, the sailing is in the condition of tailwind and trailing wave, and the decrease in ship speed is small. The engine load is also reduced and the fuel consumption is reduced.

一方、低気圧の南側を航行するときには、強い向かい風、向かい波の状態での航行となり、船速が著しく低下し、エンジンの負荷が増大し、燃料消費量が多くなる。特に冬季北太平洋を西航する場合は、大圏航路付近を発達した低気圧が通過することにより、大圏航路付近から南側の広い範囲において向かい風、向かい波が卓越した状態になることが多い。   On the other hand, when navigating the south side of the low pressure, it is sailing in a strong head wind and head wave state, the ship speed is significantly reduced, the engine load is increased, and the fuel consumption is increased. In particular, when sailing westward in the North Pacific during the winter, the low pressure developed around the Greater Area Route passes, and the winds and head waves are often in a state of prominence in the wide area from the vicinity of the Greater Circle Route to the south.

船速はエンジンの出力の1/3乗に比例するため、エンジン出力を±30%調整しても、船速は±10%しか変動しない。この程度の船速の調整では、太平洋の気象・海象状況というスケールにおいて低気圧の南側の大波高域を避ける、あるいはより有利な状態の海域を航行することは困難である。   Since the boat speed is proportional to the 1/3 power of the engine output, even if the engine output is adjusted by ± 30%, the boat speed fluctuates only by ± 10%. By adjusting the ship speed to such a degree, it is difficult to avoid the large wave high area on the south side of the low pressure or to navigate the sea area in a more advantageous state on the scale of weather and sea conditions in the Pacific Ocean.

そこで、大洋でよりよい状態の海域を航行するためには、まずは航路の選定が重要となる。出港前に、最新の気象・海象予報を利用して、高い向かい波を受けず、船速の低下量が小さくなるような航路を選択する。そして、航行中においては、更新される気象・海象予報を用いて常によりよい航路を選定し直す。   Therefore, in order to navigate in a better sea area in the ocean, it is important to select the route first. Before leaving the port, use the latest meteorological and oceanographic forecasts to select a route that will not receive high heading waves and will reduce the decrease in ship speed. During navigation, a better route is always selected again using the updated weather / sea state forecast.

最適航路を求めるには、膨大な量の気象、海象及び海流データだけでなく、船舶の耐航性能データも活用して最適航路計算を行う。まず、最適航路を求めるという問題を定式化し、最適化のための評価基準を数式で表現する。この最適航路選定問題を解くための最適化の手法としての最適化計算アルゴリズムには、変分法、ダイナミックプログラミング、等時間曲線法(Isochrone Method)、及び、多目的遺伝的アルゴリズムなどを使用することができるが、ここでは、計算時間の負荷及び計算の収束性を考慮して等時間曲線法を用いる。   In order to obtain the optimum route, not only a huge amount of weather, sea state and ocean current data but also the seaworthiness performance data of the ship is used to calculate the optimum route. First, the problem of obtaining the optimum route is formulated, and the evaluation criteria for optimization are expressed by mathematical formulas. As an optimization calculation algorithm as an optimization method for solving this optimal route selection problem, a variational method, dynamic programming, an isochronous method (Isochrone Method), and a multi-objective genetic algorithm can be used. In this case, the isochronous curve method is used in consideration of the calculation time load and the convergence of the calculation.

この等時間曲線法は、発散や計算結果が得られない様なことが生じない、安定した計算結果が得られる方法であり、全球対応(全地球対応)の最短時間航路の計算に用いる最適化計算に向いている。設定された通過地点間の航路区間をLegとすると、例えば第1通過地点P1と第2通過地点P2の間は第1航路区間Leg1となり、第2通過地点P2と第3通過地点P3の間は第2航路区間Leg2となるように定義して、航路計算は航路区間Leg毎に行う。この等時間曲線法では、出発地から一定時間後で到達し得る領域の外側境界を等時間曲線と言い、これらを逐次求めて最短時間航路を決定する。   This isochronous curve method is a method for obtaining stable calculation results that do not cause divergence or calculation results to be obtained, and is an optimization used for calculating the shortest time route for global use (global support). Suitable for calculation. If the route section between the set passage points is Leg, for example, the first passage point P1 and the second passage point P2 are the first passage section Leg1, and the second passage point P2 and the third passage point P3 are between It defines so that it may become the 2nd route section Leg2, and route calculation is performed for every route section Leg. In this isochronous curve method, an outer boundary of a region that can be reached after a certain time from the starting point is called an isochronous curve, and these are sequentially obtained to determine the shortest time route.

次に、本発明に係る実施の形態の最適航路計算システム30における本発明の特徴について説明する。図5に示すように、この最適航路計算システム30は、航行方法設定手段31、必須通過地点指定手段32、アイソクロム変更手段33、主機回転数変更手段34、個船データ加味手段35、気象等データ選択手段36、閾値設定手段37等の新たな手段を備えて構成される。   Next, features of the present invention in the optimum route calculation system 30 according to the embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 5, the optimum route calculation system 30 includes a navigation method setting means 31, an essential passage point specifying means 32, an isochrome changing means 33, a main engine revolution speed changing means 34, an individual ship data adding means 35, weather data, etc. New means such as selection means 36 and threshold value setting means 37 are provided.

航行方法設定手段30は、最適航路の計算に際しての航行方法を選択して設定するための手段である。この航行方法とは、航路区間を航行する際の最短時間で航行可能となる航行方法(最短時間航路:主機回転数一定)、最短距離で結ぶ航行方法(大圏航路)、沿岸航行や航路内などに用いる方位を一定にして航行するラムライン航法などを示し、図5に例示する。   The navigation method setting means 30 is a means for selecting and setting a navigation method when calculating the optimum route. This navigation method is a navigation method that enables navigation in the shortest time when navigating the route section (shortest time route: constant main engine speed), navigation method that connects with the shortest distance (large area route), coastal navigation and route FIG. 5 shows a ramline navigation for navigating with a fixed azimuth used for the inside.

一般的に航路計画を行う場合には、航路、運河及び海峡など必然的に航路が決まる場合や、治安などの要因によって航行海域を選択する場合が考えられる。この様なことに対応するために、選択された航行海域の航行区間における航行方法を選択して設定できるように、航行方法を選択して航路探索計算モードを指定できるようにする。   In general, when planning a route, there are cases where the route is inevitably determined such as a route, a canal, and a strait, or a navigation region is selected depending on factors such as security. In order to cope with this, the navigation method is selected and the route search calculation mode can be designated so that the navigation method in the navigation section of the selected navigation area can be selected and set.

必須通過地点指定手段32は、設定対象の航路の途中において必須通過地点(WP:Way Point:必ず通過する地点)を任意に指定できるようにする手段であり、この必須通過地点指定手段30を備えることで、最適航路計算の対象となる航路の途中に必須通過地点を任意に指定して組み込むことができる。この必須通過地点の設定は手動で行うように構成してもよく、予め、航路の出入ロなどに固定必須通過地点を設定しておき、航路設定の際にその必須通過地点を用いるように構成してもよい。   The essential passage point designating means 32 is a means for allowing the mandatory passage point (WP: Way Point: a point that must be passed) to be arbitrarily designated in the course of the setting target route, and includes the essential passage point designation means 30. Thus, it is possible to arbitrarily designate and incorporate an essential passage point in the course of the route that is the target of the optimum route calculation. This mandatory passage point may be set manually, or a fixed mandatory passage point may be set in advance for entry and exit of the route, and the mandatory passage point used when setting the route. May be.

これにより、マラッカ海峡、スエズ運河、パナマ運河等の、運河や海峡の通過航路を含む様々な海域及び航路における計算が可能となり、実用的な航路探索が可能となる。例えば、事前に、マラッカ海峡、パナマ運河、スエズ運河等の運河や海峡ごとに、必須通過地点を設定した任意の航路計画を準備して、これに特定の識別名(例えば、「マラッカ海峡を含んだPG〜JAPAN航路」等)を付けて、最適航路計算システムで使用するデータ群に事前登録することで、設定対象の航路の途中における必須通過地点を容易に指定及び設定することができる。その結果、運河及び海峡を含む、全球対応(全地球対応)での最適航路探索が可能となる。   This makes it possible to perform calculations in various sea areas and routes including the route through the canals and straits, such as the Strait of Malacca, Suez Canal, and Panama Canal, and a practical route search is possible. For example, prepare an arbitrary route plan with mandatory passing points for each canal and strait such as the Strait of Malacca, Panama Canal, Suez Canal, etc., and include a specific identifier (for example, “ “PG-JAPAN route” etc.) and pre-registration in the data group used in the optimum route calculation system makes it possible to easily specify and set the essential passage points along the route to be set. As a result, it is possible to search for the optimum route for the whole world (global correspondence) including the canal and the strait.

このアイソクロム変更手段33は、必須通過地点の間の距離によって等時間曲線法で用いるアイソクロム(Isochrone)の間隔と探索範囲を変化させる手段であり、このアイソクロム変更手段33により、最適航路計算の対象となる航路の探索する航路区間に合わせて、等時間曲線法におけるアイソクロムのパラメータを可変にする。その結果、様々な海域及び航路に対しても実用的な航路探索ができるようになる。   The isochrome changing means 33 is a means for changing the isochrome interval and search range used in the isochronous curve method according to the distance between the required passage points. The isochrome parameters in the isochronous curve method are made variable according to the route section to be searched. As a result, a practical route search can be performed for various sea areas and routes.

このアイソクロム変更手段33を用いる等時間曲線法による計算では、最適な探索長さと探索間隔(アイソクロムの間隔)や探索範囲を自動で選択して最適化を行うロジックを備え、航海時間を指定し、適当な主機回転数を設定すると、等時間曲線法を用いて最短時間航路とその航海時間を算出するように構成される。この探索長さと探索間隔と探索範囲は、手動入力にしてもよいが、航路途中に指定された必須通過地点の間の航路区間の距離により自動的に最適選定するように構成することが好ましい。   In the calculation by the isochronous curve method using the isochrome changing means 33, an optimum search length, a search interval (isochrome interval) and a search range are automatically selected to perform optimization, and a navigation time is designated. When an appropriate main engine speed is set, the shortest time course and its voyage time are calculated using the isochronous curve method. The search length, the search interval, and the search range may be manually input, but it is preferable that the search length, the search interval, and the search range are automatically selected optimally according to the distance of the route section between the essential passage points designated during the route.

必須通過地点間距離によって、最適な探索長さと探索間隔と探索範囲を自動で選択して、最適化を行うロジックとして、図6に示すような、アイソクロムの長さ(Span)、間隔(deg.)、範囲(deg.)、距離評価範囲(解像度)(Mile)を、必須通過地点間距離によって、又は、必須通過地点間で設定された主機回転数に対応する船速で航行した際に係る時間によって、例えば、近距離用(Near)、中距離用(Middle)、遠距離用(Long)の3段階で切り替えるようにして、更に、出発点とそれ以外の点での間隔と範囲を別々に設定できるように構成する。   As the logic for automatically selecting and optimizing the optimum search length, search interval, and search range according to the distance between required passing points, the isochrome length (Span) and interval (deg. ), Range (deg.), Distance evaluation range (resolution) (Mile) according to the distance between the required passing points or when navigating at the ship speed corresponding to the main engine speed set between the required passing points Depending on the time, for example, it is possible to switch between three steps: near distance (Near), middle distance (Middle), and long distance (Long), and the distance and range at the starting point and other points are separated. Configure to be able to set.

必須通過地点間距離によるアイソクロムのパラメータの切換えは、実際には設定したデフォルトの主機回転数で、設定した時間(24h、12h、6h等)で航行可能な距離で定義することによって、対象船の設定した主機回転数によって船速が変化した場合にも対応できる。また、航路探索時の計算時間を短縮できるように、アイソクロムパラメータと同様に必須通過地点間距離によって、船速計算間隔(hour)も切換えるようにする。更に、これらの設定パラメータは、全て設定ファイルを編集することによってパラメータを変更できるようにする。   The switching of the isochrome parameters depending on the distance between the required passing points is actually defined by the default main engine speed and the distance that can be navigated in the set time (24h, 12h, 6h, etc.). It can also be used when the ship speed changes depending on the set main engine speed. Further, the ship speed calculation interval (hour) is also switched according to the distance between the required passing points in the same manner as the isochrome parameter so that the calculation time during the route search can be shortened. Further, all of these setting parameters can be changed by editing the setting file.

このアイソクロムのパラメータを可変にした効果を確認するために、ある供試船で、シンガポールと日本の間の航路で、アイソクロムの長さ(Span)を6h(時間)、12h、24hに切換えてシミュレーションを実施した。その計算結果の航路を見てみると、6hでは、この時期に黒潮を避けて多くの船舶が選択しているのと同じ航路となり、島と島の間を通過して沖縄の西側を航行する航路となっている。一方、12h及び24hでは、島と島の間を通過しないで、沖縄の太平洋側の最短ルートとなっている。そして、6hの航路では、12h及び24hの航路と比較して、燃料消費量が約0.5%少なくなっていることが分かった。   In order to confirm the effect of changing the parameters of this isochrome, on a test ship, the length of the isochrome (Span) was switched to 6h (hours), 12h, 24h on the route between Singapore and Japan. Carried out. Looking at the route of the calculation result, in 6h, it becomes the same route that many ships have selected avoiding the Kuroshio at this time, and it passes between the islands and sails west of Okinawa. It is a route. On the other hand, at 12h and 24h, it is the shortest route on the Pacific side of Okinawa without passing between islands. Then, it was found that the fuel consumption in the 6h route was reduced by about 0.5% compared to the 12h and 24h routes.

これらの結果から、島が点在する海域や陸地に囲まれた航路に対して、アイソクロムを展開するパラメータを可変にすることによって、より実用的な航路を探索できることが確認できた。また、長い航路でも航路探索に使用する計算時間が10分程度で終了するようになると同時に、短い航路の場合は細かく計算するので、良好な計算結果が得られ、しかもそれに要する計算時間を短縮できた。   From these results, it was confirmed that a more practical route can be searched by changing the parameters for deploying isochrome for the route surrounded by the sea and the land dotted with islands. In addition, the calculation time used for the route search will be completed in about 10 minutes even for a long route, and at the same time, since the calculation is fine for a short route, a good calculation result can be obtained and the calculation time required for it can be shortened. It was.

主機回転数変更手段34は、目的地の指定と、到達時間の指定を受けて、最小燃料航行方法による航路探索に関係する手段であり、この最小燃料航行方法では、船舶が運航される際に運航者が船速または主機回転数を決定するプロセスに注目し、主機回転数を決定するプロセスを使用する。この気象、海象及び海流条件を用いた主機回転数の制御のロジックは、以下のようなものである。   The main engine speed changing means 34 is a means related to the route search by the minimum fuel navigation method in response to the designation of the destination and the arrival time. In this minimum fuel navigation method, the ship is operated. Focus on the process by which the operator determines the ship speed or main engine speed, and use the process to determine the main engine speed. The logic for controlling the main engine speed using the weather, sea conditions and ocean current conditions is as follows.

海象が悪く荒れている時は、主機がトルクリッチになりトリップすることを避けるようにするため、船速を落とす。また、海象が穏やかな時は、船舶の目的地への到着時間をキープするための余裕時間を確保するために船速を上げる。また、向かい風が強い時は減速し、追い風の時には増速する。更に、残りの航海時間が多いときには、減速しすぎると到達時間をキープできなくなるため、減速量を抑える傾向にする。   When the sea conditions are bad and rough, the ship speed is reduced to avoid tripping the main engine to torque rich. Also, when the sea conditions are calm, the ship speed is increased in order to secure a spare time for keeping the arrival time of the ship at the destination. In addition, it slows down when the headwind is strong, and speeds up in the tailwind. Furthermore, when the remaining voyage time is large, the arrival time cannot be maintained if the vehicle is decelerated too much, so the deceleration amount tends to be suppressed.

これらのロジックで確保した余裕時間を用いて、残りの航海時間(航海距離)がすくなくなると、現在の船速と距離から到達時間を推定することが容易になるため、予定した時間に到着点に到着するように、船速又は主機回転数を調整する。   If the remaining voyage time (cruise distance) is reduced using the extra time secured by these logics, it will be easier to estimate the arrival time from the current ship speed and distance. Adjust ship speed or main engine speed to arrive.

この第1区間の前期段階と第2区間の後期段階の2つのフェーズに分けてそれぞれ異なる方法で主機回転数を演算する最適化のロジックを用いることで、航路と主機回転数を同時に計算でき、かつ、計算負荷が過剰にならないロジックとすることができる。その結果、短時間での航路検索が可能となる。   By using the optimization logic that calculates the main engine speed in different ways divided into two phases, the first stage of the first section and the latter stage of the second section, the route and the main engine speed can be calculated simultaneously, And it can be set as the logic by which calculation load does not become excessive. As a result, a route search can be performed in a short time.

主機回転数変更手段34は、航路探索を開始する必須通過地点から、目標必須通過地点の直前のアイソクロムの端点までの第1区間を航行する際の主機回転数を波高、波向き、波周期、相対風速と海流によって算出し、目標必須通過地点の直前のアイソクロムの端点から目標必須通過地点までの第2区間は、残距離と設定時間までの残時間を用いて主機回転数を調整する。   The main engine speed changing means 34 sets the main engine speed at the time of navigating the first section from the essential passage point where the route search is started to the end point of isochrome immediately before the target essential passage point, as the wave height, wave direction, wave period, In the second section from the end point of isochrome just before the target mandatory passage point to the target mandatory passage point, the main engine speed is adjusted using the remaining distance and the remaining time until the set time.

より具体的には、主機回転数変更手段34は、航路探索を開始する必須通過地点から、目標必須通過地点の直前のアイソクロムの端点までの第1区間を航行する際の主機回転数を気象、海象のデータ、即ち、波高、波向き、波周期、相対風速と海流によって算出して、設定主機回転数に対する主機回転数の増減速の割合(主機回転数を操作する割合(±1.0で定義))を演算し、この演算した増減速の割合が減速に相当する場合は、この増減速の割合に残距離を用いて演算したゲインを乗じて残距離を考慮した割合を算出し、この残距離を考慮した割合に基づいて、設定主機回転数と上限主機回転数と下限主機回転数から、第1区間を航行する際に用いる主機回転数を求め、残りの最終アイソクロムの端点から目標必須通過地点までの第2区間は、残距離と設定時間までの残時間を用いて主機回転数を調整する。   More specifically, the main engine speed changing means 34 determines the main engine speed at the time of navigating the first section from the essential passage point starting the route search to the end point of isochrome immediately before the target essential passage point, Calculated by sea state data, that is, wave height, wave direction, wave period, relative wind speed and ocean current, the ratio of the speed increase / decrease of the main engine speed to the set main engine speed (the ratio of operating the main engine speed (± 1.0 Definition)), and if the calculated rate of acceleration / deceleration corresponds to deceleration, multiply the rate of acceleration / deceleration by the gain calculated using the remaining distance to calculate the rate considering the remaining distance. Based on the ratio considering the remaining distance, the main engine speed used when navigating the first section is determined from the set main engine speed, upper limit main engine speed, and lower limit main engine speed, and the target is essential from the remaining end points of the final isochrome. Second to the passing point During adjusts the main engine rotational speed using the remaining time until the remaining distance and the set time.

この主機回転数変更手段34により、風速、風向、波高、波向き、波周期、海流等の気象、海象及び海流の条件を用いて主機回転数を制御して、設定航路において遭遇する気象、海象及び海流に応じて主機回転数を最適化するので、最小燃料航路探索機能を向上できる。つまり、従来技術の最小燃料航路は、主機回転数を一定にしてしか計算できなかったが、気象、海象及び海流の条件を用いて主機回転数を可変にする機能を持たせる。   The main engine speed changing means 34 controls the main engine speed using the weather conditions such as wind speed, wind direction, wave height, wave direction, wave period, ocean current, sea conditions, and ocean currents, and the meteorological conditions and sea conditions encountered on the set route. Since the main engine speed is optimized according to the ocean current, the minimum fuel route search function can be improved. That is, the minimum fuel route of the prior art can be calculated only with the main engine speed being constant, but it has a function of making the main engine speed variable using the conditions of weather, sea conditions and ocean currents.

また、船体運動を推定するためには、船体まわりの流場を求めることが必要となる。船体は細アナ外形状をしているため、まず船体各断面の2次元問題として流場を解いて2次元流体力を求め、次にこの2次元流体力をベースとして船体の3次元流体力を求めるいわゆるストリップ法が有効であり、実用的な評価が得られている。   In addition, in order to estimate the hull motion, it is necessary to obtain a flow field around the hull. Since the hull has a fine external shape, it first solves the flow field as a two-dimensional problem for each cross section of the hull to obtain a two-dimensional fluid force, and then uses the two-dimensional fluid force as a base to calculate the three-dimensional fluid force of the hull. The so-called strip method to be obtained is effective, and practical evaluation has been obtained.

まず、船体運動計算システム(SCS:Ship-motion Calculation System)で流体力を計算し、各波向き、波周期毎の船体運動を予め計算し、船体運動のデータベースを作成する。時々刻々の波浪から船体運動を計算するには、船体運動のデータベースを基にして、海象データから船体運動を計算する。これにより、種々の船舶に対して運動計算を容易に行うことが可能となり、サービス対象船語の性能を評価することができる。   First, a hydrodynamic force is calculated by a ship motion calculation system (SCS), and a ship motion database for each wave direction and wave cycle is calculated in advance to create a ship motion database. In order to calculate the hull motion from the wave of the moment, the hull motion is calculated from the sea state data based on the hull motion database. Thereby, it becomes possible to easily perform motion calculation for various ships, and the performance of the service target ship language can be evaluated.

気象等データ選択手段36は、航海途中における気象、海象及び海流データ(以下、気象等データ)の最新予報データのみならず、任意の期日・時間及び地点を起点とした気象等データを選定して航路計算を行う手段であり、この気象等データ選択手段により、最新予報データだけでなく、任意の期日・時間及び地点を起点として、リスティングした気象・海象(風速、風向、波高、波向き)及び海流(速度、ベクトル)等のデータを用いて航路計算ができるので、過去の気象等データを用いて航路選定計算を行うこともできるようになる。その結果、航路選定の評価を向上できる。   The meteorological data selection means 36 selects not only the latest forecast data of weather, sea conditions and ocean current data (hereinafter referred to as meteorological data) during the course of the voyage, but also meteorological data starting from any date / time and point. It is a means to calculate the route, and by this weather data selection means, not only the latest forecast data, but also the listed weather / sea conditions (wind speed, wind direction, wave height, wave direction) and starting from any date / time and point Since route calculation can be performed using data such as ocean current (velocity, vector), route selection calculation can also be performed using past weather data. As a result, the route selection evaluation can be improved.

つまり、従来技術では、海流は一航海中に大きな変化は無いとして、海流データの時間軸での補間機能を設けずに、一定としていたが、補間機能を設けることで、異なる時刻の海流データも用いることができるようにする。この補間機能により、複数の時間の海流データを読み込み、任意の時間間隔に対応した海流の情報を算出できるようになる。   In other words, in the prior art, the ocean current did not change significantly during one voyage, and it was fixed without providing an interpolation function on the time axis of ocean current data.However, by providing an interpolation function, ocean current data at different times can also be obtained. To be used. With this interpolation function, it is possible to read ocean current data for a plurality of times and calculate ocean current information corresponding to an arbitrary time interval.

また、現在時間と出航時間を参照して、最新の気象等データリスト作成機能を呼び出す機能を設けたり、気象等データリストファイルを参照して、気象等データを読み込む機能を追加したりする。また、気象等データリストファイルから読み込んだ経過時間を用いて、任意の時間間隔の気象等データに対応した最適航路計算を行えるようにする。   Also, a function for calling the latest weather data list creation function by referring to the current time and departure time is provided, or a function for reading weather data and the like by adding a weather data list file is added. In addition, by using the elapsed time read from the weather data list file, the optimum route calculation corresponding to the weather data at an arbitrary time interval can be performed.

より具体的には、従来技術では一つの気象等データのみに対応していたソルバーモジュールを、気象等データリストファイルを参照し、複数の時間のから気象等データ読み込み、任意の時間間隔の気象等データに対応する演算機能を追加する。更に、最新の気象等データの予測データが転送されるのを監視し、転送されてきたデータを受信すると同時に処理して、データベース用の形式に変換してデータベースに記憶すると共に、最適航路計算システム30の表示用データベースに登録するデータ管理システムを設け、このデータ管理システムから最適航路計算システム30の表示用データベースにデータを出力して表示するようにする。   More specifically, the solver module, which was only compatible with one piece of weather data in the prior art, refers to the data list file of the weather etc., reads the data of the weather etc. from multiple times, the weather etc. at arbitrary time intervals, etc. Add a calculation function corresponding to the data. Furthermore, the forecast data of the latest meteorological data is monitored, the transferred data is received and processed at the same time, converted into a database format and stored in the database, and an optimum route calculation system. A data management system registered in the display database 30 is provided, and data is output from the data management system to the display database of the optimum route calculation system 30 and displayed.

なお、最適航路計算システム30から気象等データをダウンロードする際に、気象等データの受信やユーザーへのデータ点素に影響を与えないようにするために、帯域制御機能を付加したFTPサーバーを設ける。これにより、現在時間と出航時間等の設定した計算条件に対して、保持及び記憶している気象等データのデータベースを参照して航路探索に用いる最適な気象等データのリストを作成し、このリストの最適の気象等データを選択して、航路探索用のデータとして読み込んで、航路探索計算をする。言い換えれば、設定した計算条件と保持している気象等データを確認して、計算に用いる気象等データのリストを作成するプリリストシステムと、この作成された高精度な気象等データのリスト用いて、航路検索を行う。   In addition, when downloading data such as meteorological data from the optimum route calculation system 30, an FTP server with a bandwidth control function is provided so as not to affect the reception of meteorological data and the data dot cloud for the user. . This makes it possible to create a list of the most suitable meteorological data to be used for route search by referring to the database of meteorological data stored and stored for the set calculation conditions such as the current time and departure time. The optimum weather data is selected and read as route search data, and route search calculation is performed. In other words, by using the pre-list system that creates a list of meteorological data to be used in the calculation by checking the set calculation conditions and the retained weather data, etc., and using this created high-precision weather data list Perform route search.

その結果、航海途中における気象等データの最新予報データのみならず、過去の現状予測データ、架空のデータ等の多くの様々なデータによる航路探索が可能となり、気象等データの時刻にとらわれない航路探索が可能になる。   As a result, it is possible to search for routes using not only the latest forecast data of weather data during the voyage, but also a variety of data such as past current state prediction data and fictitious data, and route search independent of the time of weather data etc. Is possible.

この気象、海象データの例としては、気象庁より1日4回GPV(Grid Point Value)データで配信されている全球モデル予報値のうちの全球数値予報モデル(GSM)のGPVデータと全球波浪数値予報モデル(GWM)GPVデータの2種類のデータがある。このGPVデータは、0.5度間隔の緯度経度の交点の値の予測値である。また、海流データとしては、パイロットチャート(Pilot Chart)から読み込んだデータ、及び独立行政法人海洋研究開発機構で開発された海流予測情報利用LLPより配信される海流情報がある。   As an example of this meteorological and oceanographic data, the GPV data and the global wave numerical forecast of the global numerical forecast model (GSM) among the global model forecast values distributed by the Meteorological Agency 4 times a day as GPV (Grid Point Value) data. There are two types of data: model (GWM) GPV data. This GPV data is a predicted value of intersection values of latitude and longitude at intervals of 0.5 degrees. Current data includes data read from a pilot chart and current information distributed from a current prediction information utilization LLP developed by the Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology.

閾値設定手段37は、船体動揺に関して、波高、ピッチ角度、ロール角度、船体加速度に対して閾値を設定する手段であり、この閾値設定手段37により、船体動揺に関して、波高、ピッチ角度、ロール角度、船体加速度が設定された閾値を超えないような航路設定がなされるので、航海中の波高、ピッチ角度、ロール角度、船体加速度等が設定された閾値内になり、船体及び積載貨物の安全性を確保するための最適航路計算が可能になる。つまり、この船体動揺に対する閾値を設定することで積載貨物へのダメージを軽減できる。   The threshold value setting means 37 is a means for setting a threshold value for wave height, pitch angle, roll angle, and hull acceleration with respect to the hull movement. By this threshold setting means 37, the wave height, pitch angle, roll angle, Since the route is set so that the hull acceleration does not exceed the set threshold, the wave height, pitch angle, roll angle, hull acceleration, etc. during the voyage are within the set threshold, and the safety of the hull and the cargo loaded is reduced. It is possible to calculate the optimum route to ensure. In other words, the damage to the loaded cargo can be reduced by setting a threshold value for the hull shaking.

なお、この最適航路計算システム30で用いる入出力ファイル名、気象等データのリストファイル名、また、アイソクロムのパラメータ等を設定ファイルから読み込むように構成し、様々な検討及びサービス運用に柔軟に対応できるようにする。   The input / output file name, weather data list file name, isochrome parameters, etc. used in the optimum route calculation system 30 can be read from the setting file to flexibly support various studies and service operations. Like that.

また、計算用のデータや計算結果の表示はグラフィカルな表示とすることが好ましく、航路計算結果に、気象、海象及び海流データを重畳表示したり、船体動揺、船速、燃費、航続時間、距離を表やグラフ表示したりする。なお、現在の航行位置は、運航データ収集システムである運航モニタリングシステム10からのデータを表示する。   The calculation data and calculation results are preferably displayed graphically, and weather, sea conditions and ocean current data are superimposed on the route calculation results, and the hull motion, ship speed, fuel consumption, cruising time, distance Is displayed in a table or graph. The current navigation position displays data from the operation monitoring system 10 which is an operation data collection system.

上記の船舶の最適航路計算システム30によれば、ペルシャ湾と日本との間、日本とオーストラリアの間、シンガポールと地中海との間等の、運河や海峡を挟んだ航路にも対応でき、全球対応の最適航路計算が可能となる。更に、全球を対象とした航路の最適化に際して、主機回転数を可変とした最小燃料航路の探索、個々の船舶毎の船体の実海域における経年変化による推進性能の劣化分や向上分のみならず、波浪中抵抗増加による推進性能への影響を加味した実海域性能データに基づいた最適航路計算、気象等データ選択手段を備えると海流データも可変にすると共に航路のそれぞれの場所と時間に対応した任意の気象・海象及び海流データを用いて航路探索等が可能となる。   According to the above-mentioned optimal route calculation system 30 for ships, it is possible to correspond to routes between canals and straits, such as between Persian Gulf and Japan, between Japan and Australia, and between Singapore and the Mediterranean Sea. It is possible to calculate the optimal route. Furthermore, when optimizing the route for the entire globe, not only the search for the minimum fuel route with variable main engine speed, but also the deterioration and improvement of propulsion performance due to secular changes in the actual sea area of each ship Optimized route calculation based on actual sea area performance data and the selection of data such as meteorological data, taking into account the effect on propulsion performance due to the increase in resistance in the waves. It is possible to search for routes using arbitrary weather / sea conditions and ocean current data.

その結果、本船固有の最新の実海域特性、航海予定海域の気象、海流の影響や船体動揺をも考慮した最短時間で到着する航路の探索や、燃費最小の航路の探索を行うことが可能となる。   As a result, it is possible to search for the latest actual sea area characteristics unique to the ship, the weather in the planned sea area, the route that arrives in the shortest time considering the influence of ocean currents and ship motion, and the route with the lowest fuel consumption. Become.

また、最短時間航路探索モード、到着時間指定での燃料最小航路探索モードの指定により、IMO(国際海事機関)規則のSEEMP(船舶エネルギー効率マネジメントプラン)/EEOI(新造船エネルギー効率設計指針)への対応を支援できる。例えば、大圏航路と比較して約10%の燃費削減ルートを探索できる。また、実運行の航路と比較した後解析が可能となる。   In addition, by specifying the shortest time route search mode and the minimum fuel route search mode in arrival time specification, IMO (International Maritime Organization) rules to SEEMP (Ship Energy Efficiency Management Plan) / EEOI (New Ship Energy Efficiency Design Guidelines) Can support the response. For example, it is possible to search for a fuel consumption reduction route of about 10% compared to the great circle route. In addition, analysis is possible after comparison with actual operating routes.

そして、本発明に係る実施の形態の船舶の最適航路計算方法では、船舶の推定性能の情報と船体運動モデルを含むデータD20と、設定対象の航路で予測される気象、海象、海流の情報を含むデータD30を入力して、最適航路に関する航海計画の情報および船体運動の予測情報を含むデータD40を算出する船舶の最適航路計算方法において、最適航路を求める最適化の手法として等時間曲線法を採用すると共に、設定対象の航路の途中において必須通過地点(WP)を任意に指定すると共に、必須通過地点の間の距離によって等時間曲線法で用いる探索長さと探索間隔と探索範囲を変化させる。この方法により、上記の船舶の最適航路計算システム30と同様な作用効果を奏することができる。   In the optimum route calculation method for a ship according to the embodiment of the present invention, information on the estimated performance of the ship and data D20 including a hull motion model, and information on weather, sea conditions, and currents predicted on the setting target route are obtained. In the optimal route calculation method for a ship that inputs the data D30 including the data and calculates the data D40 including the navigation plan information on the optimal route and the prediction information of the hull motion, the isochronous curve method is used as an optimization method for obtaining the optimal route. In addition, the required passing point (WP) is arbitrarily designated in the course of the setting target route, and the search length, the search interval, and the search range used in the isochronous curve method are changed depending on the distance between the required passing points. By this method, the same operational effects as the above-described optimum route calculation system 30 for a ship can be obtained.

また、本発明に係る実施の形態の船舶の運航支援システム1は、船舶の運航支援を行う船舶の運航支援システムであって、対象船舶の機器と船体運動に関してデータ収集を行う運航モニタリングシステム10と、対象船舶の航行中の実海域における性能の解析を行う就航船解析システム20と、船舶の航行海域の気象、海象、海流の情報を基に最適な航路を計算する最適航路計算システム30とを有して構成されると共に、運航モニタリングシステム10は、運航時の就航データ、風向風速データ、波高データ、積み付けデータを含む第1データD10を算出し、就航船解析システム20は、第1データD10を入力して、実海域における船舶の性能を解析して最新の推定性能の情報と最新の船体運動モデルを含む第2データD20を算出し、最適航路計算システム30は、第2データD20と、航路で予測される気象、海象、海流の情報を含む第3データD30を入力して、最適航路に関する航海計画の情報および船体運動の予測情報を含む第4データD40を算出し、運航モニタリングシステム10は、第4データD40と、気象、海象、海流の予報情報を含む第5データD50を入力して第1データD10を算出するように形成され、運航モニタリングシステム10と就航船解析システム20と最適航路計算システム30は解析サイクルを形成するように構成されると共に、上記の最適航路計算システム30を備えて構成される。この上記の最適航路計算システム30を備えることにより、上記の最適航路計算システム30と同様の効果を奏することができる。   In addition, a ship operation support system 1 according to an embodiment of the present invention is a ship operation support system that performs ship operation support, and includes an operation monitoring system 10 that collects data on equipment and hull motion of a target ship; An in-service vessel analysis system 20 for analyzing the performance of the target vessel in the actual sea area, and an optimum route calculation system 30 for calculating the optimum route based on the weather, sea state, and ocean current information of the vessel's navigation area. The operation monitoring system 10 calculates first data D10 including in-service data, wind direction wind speed data, wave height data, and loading data during operation, and the in-service ship analysis system 20 includes first data D10 is input, the performance of the ship in the actual sea area is analyzed, and the second data D20 including the latest estimated performance information and the latest ship motion model is calculated. The optimum route calculation system 30 inputs the second data D20 and the third data D30 including information on the weather, sea conditions, and ocean currents predicted on the route, and obtains the information of the navigation plan and the prediction information of the hull movement regarding the optimum route. The operation monitoring system 10 is configured to calculate the first data D10 by inputting the fourth data D40 including the fourth data D40 and the fifth data D50 including the weather, sea state, and ocean current forecast information. The operation monitoring system 10, the in-service vessel analysis system 20, and the optimum route calculation system 30 are configured to form an analysis cycle and include the optimum route calculation system 30 described above. By providing this optimal route calculation system 30, the same effects as those of the optimum route calculation system 30 can be obtained.

そして、本発明に係る実施の形態の船舶の運航支援方法では、対象船舶の機器と船体運動に関してリアルタイムでデータ収集を行う運航モニタリングシステム10と、対象船舶の航行中の実海域における性能の解析を行う就航船解析システム20と、船舶の航行海域の気象、海象、海流の情報を基に最適な航路を計算する最適航路計算システム30とから構成される船舶の運航支援システム1の船舶の運航支援方法であって、運航モニタリングシステム10で、運航時の就航データ、風向風速データ、波高データ、積み付けデータを含む第1データD10を算出し、航解析システム20で、第1データD10を入力して、実海域における船舶の性能を解析して最新の推定性能の情報と最新の船体運動モデルを含む第2データD20を算出し、最適航路計算システム30で、第2データD20と、航路で予測される気象、海象、海流の情報を含む第3データD30を入力して、最適航路に関する航海計画の情報および船体運動の予測情報を含む第4データD40を算出し、この第4データD40と、気象、海象、海流の予報情報を含む第5データD50を運航モニタリングシステム10に入力して第1データD10を算出する船舶の運航支援方法において、上記の最適航路計算方法を用いる。この方法により、上記の船舶の運航支援システム1と同様な作用効果を奏することができる。   In the ship operation support method according to the embodiment of the present invention, the operation monitoring system 10 that collects data in real time regarding the equipment and hull motion of the target ship, and the analysis of the performance in the actual sea area during the navigation of the target ship. Ship operation support system 1 which is composed of an in-service vessel analysis system 20 to be performed and an optimum route calculation system 30 which calculates an optimum route based on information on weather, sea conditions and ocean currents in the navigation area of the vessel. The operation monitoring system 10 calculates first data D10 including in-service navigation data, wind direction wind speed data, wave height data, and loading data, and the navigation analysis system 20 inputs the first data D10. Analyzing the performance of the ship in the actual sea area and calculating the second data D20 including the latest estimated performance information and the latest hull motion model, The appropriate route calculation system 30 inputs the second data D20 and the third data D30 including information on weather, sea conditions and ocean currents predicted on the route, and obtains navigation plan information and ship motion prediction information on the optimum route. Ship operation support that calculates fourth data D40 including the fourth data D40, and inputs the fifth data D50 including weather, sea state, and ocean current forecast information to the operation monitoring system 10 to calculate the first data D10. In the method, the above optimum route calculation method is used. By this method, the same operational effects as the above-described ship operation support system 1 can be obtained.

上記の船舶の最適航路計算システム、船舶の運航支援システム、船舶の最適航路計算方法、及び船舶の運航支援方法は、ペルシャ湾とマラッカ海峡を挟んだ日本との間、日本とオーストラリアの間、シンガポールとスエズ運河を挟んだ地中海との間、日本とパナマ運河を挟んだ北米東岸との間等の、運河や海峡を挟んだ航路にも対応でき、全球対応の最適航路計算ができるので、多くの船舶における最適航路計算システム、運航支援システム、最適航路計算方法、及び船舶の運航支援方法として利用することができる。   The above-mentioned ship optimum route calculation system, ship operation support system, ship optimum route calculation method, and ship operation support method are between Japan and Australia between Persian Gulf and Malacca Strait, Singapore and Singapore. And the Mediterranean Sea across the Suez Canal, between Japan and the east coast of North America across the Panama Canal, etc. The present invention can be used as an optimum route calculation system, an operation support system, an optimum route calculation method, and an operation support method for a vessel.

1 船舶の運航支援システム
10 運航モニタリングシステム
20 就航船解析システム
30 最適航路計算システム
31 航行方法設定手段
32 必須通過地点指定手段
33 アイソクロム変更手段
34 主機回転数変更手段
35 個船データ加味手段
36 気象等データ選択手段
37 閾値設定手段
40 性能診断システム
D10 第1データベース記憶装置
D20 第2データベース記憶装置
D30 第3データベース記憶装置
D40 第4データベース記憶装置
D50 第5データベース記憶装置
D60 第6データベース記憶装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ship operation support system 10 Operation monitoring system 20 Service ship analysis system 30 Optimum route calculation system 31 Navigation method setting means 32 Essential passage point designation means 33 Isochrome change means 34 Main engine speed change means 35 Individual ship data addition means 36 Weather etc. Data selection means 37 Threshold setting means 40 Performance diagnosis system D10 First database storage device D20 Second database storage device D30 Third database storage device D40 Fourth database storage device D50 Fifth database storage device D60 Sixth database storage device

Claims (9)

船舶の推定性能の情報と船体運動モデルを含むデータと、設定対象の航路で予測される気象、海象、海流の情報を含むデータを入力して、最適航路に関する航海計画の情報および船体運動の予測情報を含むデータを算出する船舶の最適航路計算システムにおいて、
最適航路を求める最適化の手法として等時間曲線法を採用すると共に、前記設定対象の航路の途中において必須通過地点を任意に指定できる必須通過地点指定手段と、前記必須通過地点の間の距離によって等時間曲線法で用いる探索長さと探索間隔と探索範囲を変化させるアイソクロム変更手段を備えたことを特徴とする船舶の最適航路計算システム。
Input information including estimated ship performance information and hull motion model, and data including meteorological, oceanographic and ocean current information predicted on the target route, navigation plan information and hull motion prediction for the optimum route In the ship's optimal route calculation system that calculates data including information,
An isochronous curve method is adopted as an optimization method for obtaining the optimum route, and an essential passage point designating means that can arbitrarily designate an essential passage point in the middle of the setting target route, and a distance between the mandatory passage point An optimum route calculation system for a ship, comprising isochrome changing means for changing a search length, a search interval, and a search range used in the isochronous curve method.
航路探索を開始する必須通過地点から、目標必須通過地点の直前のアイソクロムの端点までの第1区間を航行する際の主機回転数を波高、波向き、波周期、相対風速と海流によって算出し、前記目標必須通過地点の直前のアイソクロムの端点から前記目標必須通過地点までの第2区間は、残距離と設定時間までの残時間を用いて主機回転数を調整する主機回転数変更手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の船舶の最適航路計算システム。   Calculate the main engine speed when navigating the first section from the essential passage point where the route search is started to the end point of isochrome immediately before the target mandatory passage point by wave height, wave direction, wave period, relative wind speed and ocean current, The second section from the end point of isochrome immediately before the target required passing point to the target required passing point includes a main engine speed changing means for adjusting the main engine speed using the remaining distance and the remaining time until the set time. The optimal route calculation system for a ship according to claim 1. 前記主機回転数変更手段が、前記第1区間を航行する際の主機回転数を波高、波向き、波周期、相対風速と海流によって算出して、設定主機回転数に対する主機回転数の増減速の割合を演算し、
この演算した増減速の割合が減速に相当する場合は、この増減速の割合に残距離を用いて演算したゲインを乗じて残距離を考慮した割合を算出し、この残距離を考慮した割合に基づいて、前記設定主機回転数と上限主機回転数と下限主機回転数から、前記第1区間を航行する際に用いる主機回転数を求め、
前記第2区間は、残距離と設定時間までの残時間を用いて主機回転数を調整することを特徴とする請求項1又は2に記載の船舶の最適航路計算システム。
The main engine speed changing means calculates the main engine speed when navigating the first section based on the wave height, wave direction, wave cycle, relative wind speed and ocean current, and increases / decreases the main engine speed with respect to the set main engine speed. Calculate the percentage,
If this calculated rate of acceleration / deceleration corresponds to deceleration, multiply the rate of acceleration / deceleration by the gain calculated using the remaining distance to calculate the rate taking into account the remaining distance. Based on the set main machine speed, the upper limit main machine speed and the lower limit main machine speed, obtain the main machine speed used when sailing the first section,
The optimal route calculation system for a ship according to claim 1 or 2, wherein the second section adjusts the main engine speed using a remaining distance and a remaining time until a set time.
計算対象の個々の船舶毎に、その船舶の実海域性能を加味した船型モデルを作成し、ドック入り前/後、助燃剤、低摩擦塗料、船体省エネ付加物の少なくとも一つの性能向上効果を加味して、実際の運航データを解析する個船データ加味手段を備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の船舶の最適航路計算システム。   For each ship to be calculated, a hull model that takes into account the actual sea area performance of the ship is created, and before and after docking, the effect of improving the performance of at least one of combustion aids, low-friction paints, and hull energy-saving additives is taken into account. The ship optimum route calculation system according to any one of claims 1 to 3, further comprising individual ship data adding means for analyzing actual operation data. 航海途中における気象、海象及び海流データの最新予報データのみならず、任意の期日・時間及び地点を起点とした気象、海象及び海流のデータを選定して航路計算を行う気象等データ選択手段を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の船舶の最適航路計算システム。   In addition to the latest forecast data of weather, sea conditions, and ocean current data during the voyage, it is equipped with data selection means such as meteorological data that selects route data by selecting weather, sea conditions, and ocean current data from any date, time, and location. The optimal route calculation system for a ship according to any one of claims 1 to 4. 船体動揺に関して、波高、ピッチ角度、ロール角度、船体加速度の少なくとも一つに対して閾値を設定する閾値設定手段を備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の船舶の最適航路計算システム。   The ship according to any one of claims 1 to 5, further comprising threshold setting means for setting a threshold for at least one of a wave height, a pitch angle, a roll angle, and a hull acceleration. Optimal route calculation system. 船舶の運航支援を行う船舶の運航支援システムであって、対象船舶の機器と船体運動に関してデータ収集を行う運航モニタリングシステムと、対象船舶の航行中の実海域における性能の解析を行う就航船解析システムと、船舶の航行海域の気象、海象、海流の情報を基に最適な航路を計算する最適航路計算システムとを有して構成されると共に、
前記運航モニタリングシステムは、運航時の就航データ、風向風速データ、波高データ、積み付けデータを含む第1データを算出し、
前記就航船解析システムは、前記第1データを入力して、実海域における船舶の性能を解析して最新の推定性能の情報と最新の船体運動モデルを含む第2データを算出し、
前記最適航路計算システムは、前記第2データと、航路で予測される気象、海象、海流の情報を含む第3データを入力して、最適航路に関する航海計画の情報および船体運動の予測情報を含む第4データを算出し、
前記運航モニタリングシステムは、前記第4データと、気象、海象、海流の予報情報を含む第5データを入力して前記第1データを算出するように形成され、前記運航モニタリングシステムと前記就航船解析システムと前記最適航路計算システムは解析サイクルを形成するように構成された船舶の運航支援システムにおいて、
前記最適航路計算システムとして、請求項1〜6のいずれか1項に記載の最適航路計算システムを備えることを特徴とする船舶の運航支援システム。
A ship operation support system that performs ship operation support, including an operation monitoring system that collects data on the equipment and hull motion of the target ship, and an in-service ship analysis system that analyzes the performance of the target ship in the actual sea area. And an optimum route calculation system that calculates the optimum route based on the weather, sea state, and current information of the ship's navigation area,
The operation monitoring system calculates first data including in-service data, wind direction wind speed data, wave height data, and packing data during operation,
The in-service vessel analysis system inputs the first data, analyzes the performance of the ship in the actual sea area, calculates the second data including the latest estimated performance information and the latest hull motion model,
The optimum route calculation system receives the second data and third data including weather, sea conditions, and current information predicted on the route, and includes navigation plan information and ship motion prediction information on the optimum route. Calculate the fourth data,
The operation monitoring system is configured to calculate the first data by inputting the fourth data and fifth data including weather, sea state and ocean current forecast information, and the operation monitoring system and the in-service vessel analysis The system and the optimum route calculation system are ship operation support systems configured to form an analysis cycle.
A ship operation support system comprising the optimum route calculation system according to any one of claims 1 to 6 as the optimum route calculation system.
船舶の推定性能の情報と船体運動モデルを含むデータと、設定対象の航路で予測される気象、海象、海流の情報を含むデータを入力して、最適航路に関する航海計画の情報および船体運動の予測情報を含むデータを算出する船舶の最適航路計算方法において、
最適航路を求める最適化の手法として等時間曲線法を採用すると共に、前記設定対象の航路の途中において必須通過地点を任意に指定すると共に、前記必須通過地点の間の距離によって等時間曲線法で用いる探索長さと探索間隔と探索範囲を変化させることを特徴とする船舶の最適航路計算方法。
Input information including estimated ship performance information and hull motion model, and data including meteorological, oceanographic and ocean current information predicted on the target route, navigation plan information and hull motion prediction for the optimum route In the ship's optimal route calculation method for calculating data including information,
An isochronous curve method is adopted as an optimization method for obtaining an optimum route, and an indispensable passage point is arbitrarily specified in the course of the setting target route, and an isochronous curve method is used depending on a distance between the essential passage points. An optimum route calculation method for a ship, characterized by changing a search length, a search interval, and a search range to be used.
対象船舶の機器と船体運動に関してリアルタイムでデータ収集を行う運航モニタリングシステムと、対象船舶の航行中の実海域における性能の解析を行う就航船解析システムと、船舶の航行海域の気象、海象、海流の情報を基に最適な航路を計算する最適航路計算システムとから構成される船舶の運航支援システムの船舶の運航支援方法であって、
前記運航モニタリングシステムで、運航時の就航データ、風向風速データ、波高データ、積み付けデータを含む第1データを算出し、前記就航船解析システムで、前記第1データを入力して、実海域における船舶の性能を解析して最新の推定性能の情報と最新の船体運動モデルを含む第2データを算出し、前記最適航路計算システムで、前記第2データと、航路で予測される気象、海象、海流の情報を含む第3データを入力して、最適航路に関する航海計画の情報および船体運動の予測情報を含む第4データを算出し、この第4データと、気象、海象、海流の予報を含む第5データを前記運航モニタリングシステムに入力して前記第1データを算出する船舶の運航支援方法において、
請求項8記載の最適航路計算方法を用いることを特徴とする船舶の運航支援方法。
An operational monitoring system that collects data in real time on the equipment and hull motion of the target ship, an in-service ship analysis system that analyzes the performance of the target ship in the actual sea area, and the weather, sea conditions, and ocean currents of the ship's navigation area A ship operation support method of a ship operation support system comprising an optimal route calculation system that calculates an optimal route based on information,
In the navigation monitoring system, first data including in-service data, wind direction wind speed data, wave height data, and loading data is calculated. In the in-service vessel analysis system, the first data is input and Analyzing the performance of the ship to calculate the second data including the latest estimated performance information and the latest hull motion model, and the optimal route calculation system, the second data and the weather, sea conditions predicted on the route, Input third data including ocean current information and calculate fourth data including navigation plan information and hull motion prediction information regarding the optimum route, and include this fourth data and weather, oceanographic and ocean current forecasts In a ship operation support method for calculating the first data by inputting fifth data to the operation monitoring system,
A ship navigation support method using the optimum route calculation method according to claim 8.
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