JP2014097732A

JP2014097732A - 避泊地推奨装置

Info

Publication number: JP2014097732A
Application number: JP2012250655A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Ito; 一教伊藤; Kanako Hazumi; 華奈子羽角; Yukinobu Oda; 幸伸織田
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2014-05-29
Anticipated expiration: 2032-11-14
Also published as: JP5988838B2

Abstract

【課題】複数の船舶に好適な避泊地を推奨することが可能な避泊地推奨装置を提供する。
【解決手段】避泊地推奨装置２０は、複数の船舶１０の航路を含む海域における気象・海象予報データを取得する気象・海象予報データ取得部２１と、船舶の位置に関する船舶位置データを取得する船舶位置データ取得部２２と、船舶が避泊可能な避泊地の位置に関する避泊地位置データが記憶される記憶部２３と、船舶位置データ、気象・海象予報データ及び避泊地位置データに基づいて、船舶へ推奨する推奨避泊地を決定する推奨避泊地決定部２４と、決定された推奨避泊地を船舶へ通知する推奨避泊地通知部２５と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、船舶に避泊地を推奨する避泊地推奨装置に関する。

船舶の運航を支援するためのシステムとして、定刻到着運航と省エネ（環境負荷低減）を両立させる技術（特許文献１〜３参照）、荒天時の船舶動揺の予測値を提供して荒天対応判断及び対策準備を正確に行えるように支援する技術（特許文献４参照）、最適航路を検索する技術（特許文献５〜７参照）等が提案されている。

特開２００４−２５９１４号公報特開２００７−４５３３８号公報特開２００９−２８６２３０号公報特開２００７−４７０３６号公報特開２００７−５７４９９号公報特開２００７−２４５９３５号公報特開２００８−１４５３１２号公報

一方、海上人工島等の埋立工事では，土砂、石材等といった資材（埋立材料）を海上運搬することが行われる。所要量の資材を運搬するために、船舶（運搬船）は、資材が採掘される積み込み港（荷積場所）から埋立場所の近隣の積み下ろし港（荷降場所）までの運航を繰り返す。一般的に工期短縮のため、多数の船舶が資材を運搬するが、運航距離が長く、気象・海象の変化が運航の可否に影響する場合や、船舶間の性能（船速、耐航性能等）が異なる場合には、複数の船舶の運航を効率よく管理することが難しい。

さらに、一般に、船舶におけるすべての判断は、船長によってなされる。船長は、気象・海象の予測値、船舶の性能、資材の量等といった様々な条件を勘案しながら操船する。しかし、運航距離が長距離化し運航時間が長期化することで、気象・海象の変化が運航判断に強く影響を及ぼすようになる。また、出港した時点での気象・海象予報から，運航中に実際の気象・海象が大きく変化し、急濾避難場所で待機する場合もでてくる。このような状況が頻出する場合には、工程確保が難しくなることは容易に想定される。

また，荷積場所及び荷降場所作業状況も効率的な運航管理に影響を及ぼす。荷積場所及び荷降場所での船舶の待機時間が長くなれば、気象・海象の情報と自船舶の情報だけでは、効率的な運航の判断が難しい。さらに，多数の船舶が錯綜する海域では、荒天時の避泊地（退避港、待避場所等）の利用状況を共有することも安全な避泊行動をとる上で重要となり、予め安全な避泊行動をとることが、気象・海象回復後の効率的な運航へとつながっていく。すなわち、気象・海象予報のように容易に取得可能な情報と自船舶の情報とに基づいて、船長が出航及び避泊（避難、待機）のみで運航判断をしていると、情報量の不足のために十分な効率化を図ることができず、過大に安全側の判断を選択する可能性が高い。よって、工程短縮を実現する効率的な運航管理が難しいと考えられる。

また、特許文献１〜７に記載された技術は、１隻の船舶の運航を支援するものであるため、複数の船舶に避泊が必要な場合において、全体を考慮した避泊地の選択が行われないという問題がある。

本発明は、前記した事情に鑑みて創案されたものであり、複数の船舶に好適な避泊地を推奨することが可能な避泊地推奨装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の避泊地推奨装置は、複数の船舶の航路を含む海域における気象・海象予報データを取得する気象・海象予報データ取得部と、前記船舶の位置に関する船舶位置データを取得する船舶位置データ取得部と、前記船舶が避泊可能な避泊地の位置に関する避泊地位置データが記憶される記憶部と、前記船舶位置データ、前記気象・海象予報データ及び前記避泊地位置データに基づいて、前記船舶へ推奨する推奨避泊地を決定する推奨避泊地決定部と、決定された前記推奨避泊地を前記船舶へ通知する推奨避泊地通知部と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によると、各船舶がそれぞれ避泊地を決定する場合と比較して、複数の船舶に好適な避泊地を推奨することができる。

前記記憶部には、前記避泊地に避泊可能な隻数が記憶されており、前記推奨避泊地決定部は、前記避泊地に避泊可能な隻数を超えないように、複数の前記船舶の前記推奨避泊地を決定する構成であってもよい。

かかる構成によると、避泊可能隻数を超えた船舶が避泊地へと運航することを防ぐことができる。

前記推奨避泊地決定部は、前記船舶位置データ及び前記避泊地位置データに基づいて、前記船舶の現在位置進行方向前方にある前記避泊地の中から前記推奨避泊地を決定する構成であってもよい。

かかる構成によると、運航の効率性の低下を抑えつつ、複数の船舶に好適な避泊地を推奨することができる。

前記推奨避泊地決定部は、前記資材の最大積載量の大きい前記船舶を前記資材の最大積載量の小さい前記船舶よりも優先して前記推奨避泊地を決定する構成であってもよい。

前記推奨避泊地決定部は、船速の速い前記船舶を船速の遅い前記船舶よりも優先して前記推奨避泊地を決定する構成であってもよい。

前記船舶は、前記避泊地の一つである積み込み港で資材を積み込んで前記避泊地の一つである積み下ろし港で前記資材を積み下ろすことを繰り返し、前記推奨避泊地決定部は、前記積み下ろし港へ向かう往路にいる前記船舶を前記積み込み港へ向かう復路にいる前記船舶よりも優先して前記推奨避泊地を決定する構成であってもよい。

本発明によれば、複数の船舶に好適な避泊地を推奨することができる。

本発明の実施形態に係る避泊地推奨装置を備える避泊地推奨システムが適用される海域を示す模式図である。本発明の実施形態に係る避泊地推奨装置及び船舶を示すブロック図である。（ａ）は船舶諸元テーブルの一例を示す図、（ｂ）は往復フラグテーブルの一例を示す図、（ｃ）は避泊地テーブルの一例を示す図である。本発明の実施形態に係る避泊地推奨装置の動作例を説明するためのフローチャートである。波高とリスクとの関係の一例を示すグラフである。ケーススタディにおける避泊地の位置を示す模式図である。（ａ）は波高頻度分布を示すグラフ、（ｂ）は風速頻度分布を示すグラフである。（ａ）は仮想的な波高の時系列の一部を示すグラフ、（ｂ）は仮想的な風速の時系列の一部を示すグラフである。予報誤差の設定の一例を示すグラフである。海流及び潮流の合成結果の一例を示す模式図である。ケーススタディ１における月別運搬回数を示すグラフである。予報誤差の影響を示す図である。資材の総運搬量の一例を示すグラフである。（ａ）は海流及び潮流による船速変化の時系列の一部を示すグラフ、（ｂ）は風抵抗による船速変化の時系列の一部を示すグラフである。海流及び潮流並びに風抵抗の考慮の有無に応じた資材の総運搬回数を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る避泊地推奨装置について、複数の船舶が資材を長距離かつ大量運搬する必要がある離島での海洋工事に適用した場合を例にとり、適宜図面を参照しながら説明する。なお、同様の構成には同様の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示すように、本実施形態に係る避泊地推奨システム１は、資材を積み込む積み込み港３と、資材を積み下ろす積み下ろし港４と、積み込み港３及び積み下ろし港４の間の複数の港５と、を有する海域２において、積み込み港３及び積み下ろし港４間を往復運航して資材を運搬する複数の船舶に避泊地を推奨するシステムであって、複数の船舶１０と、本発明の実施形態としての避泊地推奨装置２０と、を備える。

＜船舶＞
船舶１０は、積み込み港３で資材を積み込んで積み下ろし港４で資材を積み下ろすものであって、図２に示すように、船舶位置データ検出部１１と、制御部１２と、送受信部１３と、通知部１４と、を備える。

船舶位置データ検出部１１は、ＧＰＳによって船舶１０の現在の位置に関する船舶位置データを定期的（例えば、１時間毎）に検出し、制御部１２へ出力する。

制御部１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路等からなり、船舶位置データ検出部１１から出力された船舶位置データを取得して船舶位置データ送信部１３へ出力したり、避泊地推奨装置２０によって送信された推奨避泊地データを取得し、船舶ＩＤとともに通知部１４へ出力したりする。

送受信部１３は、制御部１２から出力された船舶位置データ及び船舶ＩＤを避泊地推奨装置２０へ送信したり、避泊地推奨装置２０によって送信された推奨避泊地を受信して通知部１４へ出力する。

通知部１４は、推奨避泊地を船舶１０の乗員へ知らせるモニタ、スピーカ等である。

＜避泊地推奨装置＞
避泊地推奨装置２０は、船舶１０に避泊地を推奨する装置であって、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路等からなる。避泊地推奨装置２０は、図２に示すように、機能部として、気象・海象予報データ取得部２１と、船舶位置データ取得部２２と、記憶部２３と、推奨避泊地決定部２４と、推奨避泊地通知部２５と、を備える。

気象・海象予報データ取得部２１は、気象情報サービス会社のサーバ等からネットワークを介して送信される気象・海象予報データを取得する。ここで、気象・海象予報データは、前記した海域２における海象（波高）及び気象（風速）の予報に関するデータであり、本実施形態では、例えば面積４００ｋｍ^２（２０ｋｍ×２０ｋｍ）のエリア毎の情報を定期的に（例えば、１時間毎）に所定時間分（例えば、７２時間分）を含むデータである。

船舶位置データ取得部２２は、船舶１０の船舶位置データ送信部１３によって送信された船舶位置データ及び船舶ＩＤを定期的（例えば、１時間毎）に取得する。

記憶部２３には、船舶諸元テーブル２３ａと、往復フラグテーブル２３ｂと、避泊地テーブル２３ｃと、が記憶されている。
図３に示すように、船舶諸元テーブル２３ａには、船舶１０毎に、船舶ＩＤと、積載量と、船速（往路）と、船速（復路）と、波高閾値と、風速閾値と、が関連付けて記憶されている。ここで、積載量は、当該船舶１０に資材を積載可能な最大積載量である。また、船速（往路）は、最大積載量の資材を積載した船舶１０が運航する速度であり、予め設定された値である。また、船速（復路）は、資材を積み下ろした船舶１０が運航する速度であり、船速（往路）よりも速く、予め設定された値である。波高閾値は、船舶１０が運航可能な波高の最大値であり、運航中の波高が当該波高閾値を超える場合には、船舶１０は避泊する必要がある。風速閾値は、船舶１０が運航可能な風速の最大値であり、運航中の風速が当該風速閾値を超える場合には、船舶１０は避泊する必要がある。

往復フラグテーブル２３ｂには、船舶１０毎に、船舶ＩＤと、往復フラグと、が関連付けて記憶されている。往復フラグは、船舶１０の運航中の航路が往路「０」なのか復路「１」なのかを示すものである。船舶位置データ取得部２２は、取得された船舶位置データが避泊地テーブル２３ｃに記憶された積み下ろし港４の避泊地位置データと同じである場合には、その後の航路は復路であると考えられるため、往復フラグを「０」から「１」に設定し、取得された船舶位置データが避泊地テーブル２３ｃに記憶された積み込み港３の避泊地位置データと同じである場合には、その後の航路は往路であると考えられるため、往復フラグを「１」から「０」に設定する。

避泊地テーブル２３ｃには、避泊地毎に、避泊地ＩＤ（又は避泊地名）と、避泊地位置データと、避泊可能隻数と、が関連付けて記憶されている。避泊地は、船舶１０が避泊可能な場所であり、前記した積み込み港３、積み下ろし港４及び複数の港５が避泊地に該当する。
避泊可能隻数は、避泊地に避泊可能な船舶１０の隻数であり、港３，４，５の規模、港湾管理者との契約等によって予め設定されている。
避泊余裕隻数は、避泊可能隻数から実際に避泊している船舶１０の隻数と当該避泊地が推奨された船舶１０の隻数とを引いた隻数である。

推奨避泊地決定部２４は、船舶位置データ、気象・海象予報データ及び避泊地位置データに基づいて、船舶１０毎に当該船舶１０へ推奨する推奨避泊地を決定し、決定された推奨避泊地と船舶ＩＤを推奨避泊地通知部２５へ出力する。

推奨避泊地通知部２５は、決定された推奨避泊地を該当する船舶１０へデータ送信する。

＜動作例＞
続いて、避泊地推奨装置２０の動作例について、図１〜図５を参照して詳細に説明する。
図４に示すように、まず、避泊地推奨装置２０の気象・海象予報データ取得部２１が、気象・海象予報データを取得し（ステップＳ１）、続いて、船舶位置データ取得部２２が、船舶位置データを取得する（ステップＳ２）。

続いて、推奨避泊地決定部２４が、避泊地の決定を行う船舶１０を示すフラグｉを「１」に設定し（ステップＳ３）、続いて、全て（Ｎ隻）の船舶１０の状況を分類する（ステップＳ４）。

例えば、図１に示す船舶１０Ａに関して、推奨避泊地決定部２４は、往復フラグテーブル２３ｂに記憶された往復フラグに基づいて、船舶１０Ａが往路（積み下ろし港４へ向かって運航中）であることを判定する。
続いて、推奨避泊地決定部２４は、船舶１０Ａの船舶位置データ及び避泊地テーブル２３ｃに記憶された各港３，４，５の位置に関する避泊地位置データに基づいて、船舶１０Ａの進行方向前方にある避泊地（ここでは、積み下ろし港４及び港５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）を選択する。例えば、推奨避泊地決定部２４は、往復フラグテーブル２３ｂに記憶された往復フラグに基づいて船舶１０Ａの目的地が積み込み港３であるか積み下ろし港４であるかを判定し、船舶１０Ａの船舶位置データ及び目的地（ここでは、積み下ろし港４）の避泊地位置データ（避泊地テーブル２３ｃに記憶）とを結ぶ直線と直交する直線Ｌよりも目的地側にある港４，５Ａ，５Ｂ，５Ｃを選択する。なお、本実施形態において、推奨避泊地決定部２４は、船舶１０が港３，４，５に避泊している場合（すなわち、船舶位置データが避泊地テーブル２３ｃに記憶された港３，４，５の避泊地位置データと同じである場合）であっても、当該港３，４，５を選択しない。

続いて、推奨避泊地決定部２４は、船舶１０Ａの船舶位置データ、船速及び避泊地位置データに基づいて、選択された避泊地の中から候補避泊地を選択する（ステップＳ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ４→Ｓ５→・・・）。

推奨避泊地決定部２４は、船舶１０Ａに関して、積み下ろし港４及び港５Ａ，５Ｂ，５Ｃについて候補避泊地を選択する動作を実行し、候補避泊地の数を集計する。さらに、推奨避泊地決定部２４は、他の船舶１０Ｂ，１０Ｃに関しても、同様の動作を実行する。

例えば、港５Ａが船舶１０Ａの候補避泊地として選択可能であるか否かを判定する場合には、推奨避泊地決定部２４は、時間Δｔ後における船舶１０Ａの状況を調べるために、現在の時刻ｔにおける船舶１０Ａの船舶位置データｘ（船舶位置データ取得部２２によって取得）、船舶諸元データに記憶された船舶１０Ａの船速ｖ（ここでは、記憶部２３に記憶された往路の船速）に基づいて、時刻ｔ＋Δｔにおける船舶１０Ａの船舶位置データｘ＋ｖ・Δｔを算出する。
続いて、推奨避泊地決定部２４は、気象・海象予報データ取得部２１によって取得された気象・海象予報データの中から、位置ｘ＋ｖ・Δｔ及び時刻ｔ＋Δｔに該当する気象・海象予報データすなわち波高（海象予報データ）及び風速（気象予報データ）を抽出し、抽出された波高及び風速と、船舶諸元テーブル２３ａに記憶された波高閾値及び風速閾値と、を比較する。
そして、推奨避泊地決定部２４は、港５Ａまでの運航全体において、波高が波高閾値以下であり、かつ、風速が風速閾値以下である場合に、港５Ａを候補避泊地として選択する。

また、推奨避泊地決定部２４は、船舶位置データ取得部２２によって取得された船舶１０Ａの船舶位置データが避泊地テーブル２３ｃに記憶された避泊地位置データと同じである場合には、船舶１０Ａは港にいる（避泊中）と判定し、船舶位置データ取得部２２によって取得された船舶１０Ａの船舶位置データが避泊地テーブル２３ｃに記憶された避泊地位置データと異なる場合には、船舶１０Ａは海上にいる（運航中）と判定する。

続いて、推奨避泊地決定部２４は、全て（Ｎ隻）の船舶１０を以下の６種類に分類する。
（１）海上にいて、かつ、候補避泊地なし
（２）海上にいて、かつ、候補避泊地１つ
（３）海上にいて、かつ、候補避泊地複数
（４）港にいて、かつ、候補避泊地なし
（５）港にいて、かつ、候補避泊地１つ
（６）港にいて、かつ、候補避泊地複数

推奨避泊地決定部２４は、（１）→（２）→（４）→（５）→（３）→（６）の順に船舶１０の優先順位を付け、かかる優先順位で船舶１０への推奨避泊地を決定するとともに、推奨避泊地を決定する毎に、決定された推奨避泊地の避泊余裕隻数を書き換える。

なお、海域２には、避泊地推奨システム１によって管理される船舶１０以外の船舶も存在しており、かかる船舶が避泊地推奨システム１で設定している場所に避泊することによって、避泊地推奨システム１によって管理される船舶１０が推奨避泊地に避泊することができない場合がある。また、避泊地推奨システム１によって管理される船舶１０が、船長の判断によって推奨避泊地以外の避泊地に避泊することによって、他の船舶１０が推奨避泊地に避泊することができない場合もある。
また、避泊地推奨システム１は、波高及び風速に基づいて選択された候補避泊地がないという緊急性が高い場合であっても、港にいる船舶１０に対して現在いる港に避泊することを推奨したり、海上にいる船舶１０に対して避泊地ごとの運航リスクを通知したりすることができる。

まず、推奨避泊地決定部２４は、（１）に分類された船舶１０に対して、避泊地まで運航するリスクＲ（の積算値）を算出する。ここで、リスク関数は、例えば図５に示すように波高が大きいほどリスクＲが大きくなる関数である。本実施形態におけるリスク関数では、波高が前記した波高閾値であるＨ_１以下のとき、リスクＲ＝０であり、波高がＨ_１を超えて大きくなるにしたがってリスクＲも線形的に大きくなり、波高がＨ_２（＞Ｈ_１）以上のとき、リスクＲ＝１．０で一定となるようにリスクＲが設定されている。推奨避泊地決定部２４は、取得された船舶１０の船舶位置データ及び気象・海象予報データと記憶された避泊地位置データとに基づいて進行方向前方にある複数の港までの航路の波高（予報データの値）に対応するリスクＲを積算し、推奨避泊地通知部２５は、避泊地ＩＤと当該避泊地ＩＤに対応するリスクＲの積算値とを該当する船舶１０へデータ送信する。ここで、リスクＲの積算値が小さい避泊地ほど、当該避泊地への運航が安全である。また、推奨避泊地決定部２４は、進行方向前方にある複数の港の中からリスクＲの積算値が最小となる港を推奨避泊地として決定する構成であってもよい。なお、（１）に分類された船舶１０が複数ある場合におけるリスク算出の順序は、適宜設定可能である。

（１）に分類された船舶１０の推奨避泊地が全て決定されると、推奨避泊地決定部２４は、（２）に分類された船舶１０に対して、候補避泊地を推奨避泊地として決定する。なお、（２）に分類された船舶１０が複数ある場合には、推奨避泊地決定部２４は、（２）に分類された船舶１０に対して、船舶諸元テーブル２３ａ及び往復フラグテーブル２３ｂを参照することによって、往路にいる船舶１０＞復路にいる船舶１０＞積載量の大きい船舶１０＞船速の速い船舶１０という順番を付け、かかる順番で船舶１０の推奨避泊地を決定する。

ここで、往路にいる船舶１０を復路にいる船舶１０よりも優先するのは、資材をできるだけ積み下ろし港４に近い位置まで運搬することによって、避泊に伴う資材の運搬効率の低下を防ぐためである。
また、積載量の大きい船舶１０を積載量の小さい船舶１０よりも優先するのは、より多くの資材を運搬可能な船舶１０に対して目的地により近い避泊地を推奨することによって、避泊に伴う資材の運搬効率の低下を防ぐためである。
また、船速の速い船舶を船速の遅い船舶よりも優先するのは、より速く資材を運搬可能な船舶１０に対して目的地により近い避泊地を推奨することによって、避泊に伴う資材の運搬効率の低下を防ぐためである。

なお、推奨避泊地決定部２４は、１隻の船舶１０に対して推奨避泊地を決定する毎に、決定された推奨避泊地の避泊余裕隻数を書き換えるので、それに伴って、推奨避泊地が未決定の船舶１０を再分類する（ステップＳ４）。例えば、（２）に分類されていた船舶１０が（１）に再分類される、（３）に分類されていた船舶１０が（２）に再分類される、（５）に分類されていた船舶１０が（４）に再分類される、（６）に分類されていた船舶１０が（５）に再分類される、ということがある。そして、推奨避泊地決定部２４は、優先順位が先に分類された船舶１０に関する処理を先に行い、例えば、（２）に分類されていた船舶１０が（１）に再分類された場合、（３）に分類されていた船舶が（２）に再分類された場合等には、先に処理すべきカテゴリーに再分類された船舶１０に関する処理を行う。ただし、（２）に分類されていた船舶１０が（１）に再分類された場合には、避泊地の中で（２）に分類されていたときの推奨避泊地への運航におけるリスクＲの積算値が最小（本実施形態では、ゼロ）となるため、リスクＲの積算値を算出することなく、（２）に分類されていたときの推奨避泊地を該当する船舶１０へ通知することができる。

（１），（２）に分類された船舶１０の推奨避泊地が全て決定されると、推奨避泊地決定部２４は、（４）に分類された船舶１０に対して、現在いる港を推奨避泊地として決定する。なお、（４）に分類された船舶１０が複数ある場合における推奨避泊地決定の順序は、適宜設定可能である。

（１），（２），（４）に分類された船舶１０の推奨避泊地が全て決定されると、推奨避泊地決定部２４は、（５）に分類された船舶１０に対して、現在いる港以外の候補避泊地の避泊余裕隻数が１以上であれば、当該候補避泊地を推奨避泊地として決定し、当該候補避泊地の避泊余裕隻数が０であれば、現在いる港を推奨避泊地として決定する。なお、（５）に分類された船舶１０が複数ある場合には、推奨避泊地決定部２４は、（５）に分類された船舶１０に対して、船舶諸元テーブル２３ａ及び往復フラグテーブル２３ｂを参照することによって、往路にいる船舶１０＞復路にいる船舶１０＞積載量の大きい船舶１０＞船速の速い船舶１０という優先順位の観点から順番を付け、かかる順番で船舶１０の推奨避泊地を決定する。

（１），（２），（４），（５）に分類された船舶１０の推奨避泊地が全て決定されると、推奨避泊地決定部２４は、（５）に分類された船舶１０に対して、船舶諸元テーブル２３ａ及び往復フラグテーブル２３ｂを参照することによって、往路にいる船舶１０＞復路にいる船舶１０＞積載量の大きい船舶１０＞船速の速い船舶１０という優先順位の観点から順番を付け、かかる順番で船舶１０の推奨避泊地を候補避泊地の中から決定する。ここで、推奨避泊地決定部２４は、往復フラグテーブル２３ｂ及び避泊地テーブル２３ｃを参照することによって、候補避泊地の中で最も目的地（積み込み港３又は積み下ろし港４）に近いものを推奨避泊地として決定する。

（１），（２），（４），（５），（３）に分類された船舶１０の推奨避泊地が全て決定されると、推奨避泊地決定部２４は、（６）に分類された船舶１０に対して、船舶諸元テーブル２３ａ及び往復フラグテーブル２３ｂを参照することによって、往路にいる船舶１０＞復路にいる船舶１０＞積載量の大きい船舶１０＞船速の速い船舶１０という優先順位の観点から順番を付け、かかる順番で船舶１０の推奨避泊地を候補避泊地の中から決定する。ここで、推奨避泊地決定部２４は、往復フラグテーブル２３ｂ及び避泊地テーブル２３ｃを参照することによって、候補避泊地の中で最も目的地（積み込み港３又は積み下ろし港４）に近いものを推奨避泊地として決定する。

また、推奨避泊地決定部２４は、港にいる船舶１０に関しては、気象・海象が良好になる（すなわち、波高及び風速が波高閾値及び風速閾値以下となる）までの待機時間を考慮して候補避泊地を選択することも可能である。

＜ケーススタディの設定＞
避泊地推奨システム１を用いて土砂運搬を対象とした１年間のシミュレーションを実施した。本発明は主に長距離運搬を対象としているため、一般的な海洋工事よりも資材の積み込み港３と積み下ろし港４とが遠方にあり、６隻の船舶１０を用いた場合を想定する。そこで積み込み港３と積み下ろし港４とが５７１ｋｍ離れており、避泊地として１３の港５が図６に示すような位置にある場合を設定した。積み込み港３及び積み下ろし港４では、１隻の船舶１０のみが作業できるとし、他の船舶１０は待機させる。また、各港４の避泊可能隻数の上限は３隻とし、積み込み港３及び積み下ろし港４の待機場所では、避泊隻数は上限なしとした。６隻の船舶１０の船速等の諸元は、図３（ａ）に示す通りである。ただし、２隻の船舶１０の積載量は３０００ｍ^３、２隻の船舶１０の積載量は２０００ｍ^３、２隻の船舶１０の積載量は１１００ｍ^３である。「作業時間」とは，積み込み作業及び積み下ろし作業に要する時間である。また、「作業可能時間」とは、積み込み作業及び積み下ろし作業を実施可能な時間帯であり、深夜・早朝は作業を停止し待機しているとした。

＜ケーススタディ１〜予報誤差の影響評価〜＞
本システム１において、気象・海象予報データは重要な役割を果たす。そこで、まず、気象・海象の予報精度が推奨避泊地の決定結果に与える影響を評価する。仮想的な気象・海象条件を作成するため、任意の海域２において過去のNCEP/NCAR（米国環境予報センター/米国大気研究センター）の再解析データを用いて気象・海象解析を実施した。解析には第５世代NCAR/Penn StateメソスケールモデルMM5（Grell, G.A., J. Dudhia, and D.R. Stauffer (1991): A description of the fifth-generation Penn State-NCAR Mesoscale Model (MM5), NCAR Tech. Note NCAR/TN-398+NCAR, 128p.）と沿岸波浪推算モデルSWAN（Booij, N., R.C. Ris and L.H. Holthuijsen (1999): A third-generation wave model for coastal regions, Part I, Model description and validation, J. Geophys. Res. C4, 104, pp.7649-7666）を用いた。作成した気象・海象は、海域２全体として図７に示す頻度分布を持っていた。本頻度分布は、海域２全体であるため、大型台風が通過したり、台風の進行速度が遅くて長く留まったりすると、波高５ｍ以上の頻度が大幅に増大することになる。ここでは、有義波高分布が異なる２ケースのシミュレーション実験を行った。ケース１では波高２．０ｍ近傍の頻度が高い年における波高及び風速の推算結果を用い、ケース２では台風の通過回数の多い年における波高及び風速の推算結果を用いた。図６に△で示す地点でのケース２の波高・風速の時系列を図８に示した。図８に示すように，ケース２で用いた気象・海象は、春−夏は気象・海象が良好であるが、８月から台風が来襲し、冬は北西の季節風が卓越しているという特性を持っている。これらの気象・海象条件を与え、船舶１０を６隻とし、全ての船舶１０が本システム１の推奨通りの運航を行った場合の１年間のシミュレーションを実施した。気象・海象予報データは、６時間毎に７２時間分配信されるとし、６時間毎の解析開始時刻からの経過時間に比例して予報誤差が増加するとした。過大評価時の効率低下を評価するため、ここでは、想定誤差として、波高の誤差は７２時間後に＋１ｍ、風速は７２時間後に＋５ｍ／ｓとした。

＜ケーススタディ２〜経験的運航方法との比較〜＞
本システム１の有効性を確認するため、従来通りに各船舶１０の船長の判断で運航した場合における土砂の運搬量と本システム１を用いた場合における土砂の運搬量とを比較した。ここで、船長が判断する従来の手法をモデル化するため、複数の船長にヒアリングを行った結果、次のことが分かった。
・運航管理は、船長が行う。
・気象・海象予報データに関しては、テレビ・ラジオや海上保安庁による予報ＦＡＸを通して入手する。
・気象・海象予報データにより、出港後、目的港へ入港するまで天気が良好でなければ出港しない。
・安全を優先し、出港後に海況が悪化した場合には戻ることもある。
以上を考慮し「経験的運航方法」をモデル化した。本ケーススタディでは、積載量が３０００ｍ^３の船舶１０を２隻、２０００ｍ^３の船舶１０を２隻、１１００ｍ^３の船舶１０を２隻で計６隻の船舶１０を対象とした。その他の条件は図３（ａ）と同一とした。ケーススタディ１と同じ積み込み港３、積み下ろし港４及び港５を設定し、新たに作成した平年並みの気象・海象条件を与え、１年間の運航シミュレーションを実施した。

＜ケーススタディ３〜海流・潮流・風が与える影響〜＞
ケーススタディ１，２では、船速は往路及び復路でそれぞれ一定と仮定したが、現実には、海流や潮流といった海の流れや風圧抵抗の影響を受け、船舶性能は十分に発揮されない。そこで、海の流れや風圧による船速変化を見積もり、その影響によって運搬回数がどう変化するかを調べた。気象・海象条件としては、ケーススタディ１のケース１の設定を用いた。

（ａ）海流と潮流
今回、海流については２４時間毎にデータが配信されるとし、過去の海上保安庁より公間きれている黒潮の経路データを用い、仮想的な海流場を作成した。ただし、海流場については、本来広がりを持った空間分布となるが、簡易的に１メッシュのみに与えた。また、潮流の計算にはnao99bモデル（Matsumoto, K., T. Takanezawa, and M. Ooe (2000): Ocean tide models developed by assimilating TOPEX/POSEIDON altimeter data into hydrodynamical model: A global model and a regional model around Japan, Journal of Oceanography, Vol.56, pp.567-581）を用い、任意の地点の潮汐を計算、図１０に示すように海流と合成することで、海の流れ場を作成した。

（ｂ）風圧抵抗による影響の見積もり
実海域での船舶性能の推定は(独法)海上技術安全研究所の「海の10-モード指標」を参考にした(佐々木紀幸、辻本勝、黒田麻利子、枌原直人、一之瀬康雄、臼井謙彰、上野道雄、藤原敏文、星野邦弘、川並康剛、大松重雄、柴田和也(2009)：海の10モード指標の開発、海上技術安全研究所報告、第9巻、第4号、46p.)。運航中、船舶１０は風抵抗（風圧抵抗）、波による力、船体運動による抵抗等を受けるため、エンジン出力を常時フル稼働して一定馬力で推進しても、実際の船速は低下する。そこで、次のように風抵抗の影響を算出した。まず、一般に、船舶１０の出力軸馬力は以下の式で表される（独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(2010)：平成１８年度〜平成２０年度成果報告書エネルギー使用合理化技術戦略的開発・エネルギー有効利用基盤技術先導研究開発「内航船の環境調和型運航計画支援システムの研究開発」、186p.、独立行政法人海上技術安全研究所(2010)：平成２２年度（第１０回）海上技術安全研究所研究発表会講演集、pp.39-46）。
SHP＝SHP_S＋SHP_A＋SHP_AM＋SHP_W （１）
ここで、SHPは軸馬力、SHP_Sは平水中抵抗損失、SHP_Aは風圧前後力損失、SHP_AMは風圧回頭モーメント損失、SHP_Wは波浪抵抗損失でる。平穏な海象では、SHP_A＝SHP_AM＝SHP_W＝０とできるため、
SHP＝SHP_S
となる。
船舶１０の出力馬力を海象によらずSHP_Oで一定と仮定すると、式（１）で、SHP＝SHP_Oであるから、
SHP_S＝SHP_O−SHP_A−SHP_AM−SHP_W （２）
となる。ただし、今回は式（１）の波浪抵抗損失SHP_Wは考慮しなかった。このSHP_Sから船速を推定するには、各船舶に固有の馬力−船速の関係曲線が必要であるが、今回は、簡略化のため、馬力と船速とが比例すると仮定した。

＜ケーススタディの結果＞
＜ケーススタディ１〜予報誤差の影響評価〜＞
予報誤差の影響を調べた結果、月別運搬回数は図１１のように変化した。波の高い冬には誤差による運搬回数への影響は小さいが、夏季には誤差の影響が大きくなることがわか
る。最終的に１年間の総運搬量を比較した結果を図１２に示す。図１２には、予報が正確だった場合に対する、予報が過大だった場合の運航回数の年間低減率を示す。風速よりも波浪場の方が誤差による影響が大きく、航路決定に支配的であることが分かる。また、波高の誤差を最大１ｍと仮定したため、波高１〜２ｍ程度の頻度が高いケース１の方がケース２よりも運航回数の減少率が大きくなった。このケーススタディにより、誤差による運搬量の変化は大きくても１５％程度であることがわかった。

＜ケーススタディ２〜経験的運航方法との比較〜＞
本システム１を用いた場合と経験的な出港可否判断を適用した場合の１年間のシミュレーション結果を図１３に示す。図１３によると、本システム１の適用により経験的運航方法と比べて２２％の運搬量増加を確保できていることが分かる。また、ケーススタディ１と合わせて考えると、誤差影響の１５％を差し引いても、本システム１を用いれば、７％の運搬量増加を確保できることがわかり、本システム１の有効性確認することができた。

＜ケーススタディ３〜海流・潮流・風が与える影響〜＞
海流・潮流を船速に合成し，進行方向の船速を変化させた場合の影響を調べた。海流・潮流を考慮して船速を計算した結果の、ある１隻の時系列の一部を図１４（ａ）に示す。ここで、１ノット＝１８５２ｍ／ｈである。船舶１０が停止（避泊）している時間帯はグレーのシェードで示した。流れの強い海流の付近を通過する際には、船速が数ノット変化することがわかる。また、海流に比べて潮流による影響は弱いが、潮流の１２時間周期の変化が見て取れる。次に、風圧抵抗を考慮した場合の船速の変化を図１４（ｂ）に示す。風圧による変化は、今回の設定では最大０．６ノット程度であり、海流に比べて影響は小さかった。

海流・潮流を考慮した場合と考慮しない場合、風抵抗を考慮した場合と考慮しない場合の年間総運搬回数を比較した結果を図１５に示す。図１５に示すように、風抵抗の影響は１％と非常に小さい。一方、潮流・海流を考慮すると４％の違いが生じており、風に比較して潮流・海流の影響が大きいことがわかる。なお、今回のケースでは、海流により効率が低下しているが、航路と潮流・海流の関係によっては向上する場合もある。このことから、航路決定において潮流・海流を考慮することの重要性が示された。

本発明の実施形態に係る避泊地推奨装置２０は、複数の船舶１０の推奨避泊地を決定するので、各船舶１０がそれぞれ避泊地を決定する場合と比較して、複数の船舶に好適な避泊地を推奨することができる。
また、本発明の実施形態に係る避泊地推奨装置２０は、避泊地の避泊可能隻数を超えないように推奨避泊地を決定するので、避泊可能隻数を超えた船舶１０が避泊地へと運航することを防ぐことができる。
また、本発明の実施形態に係る避泊地推奨装置２０は、船舶１０の進行方向にある避泊地の中から推奨避泊地を決定するので、運航の効率性の低下を抑えつつ、複数の船舶に好適な避泊地を推奨することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、候補避泊地を全ての避泊地から選択する構成であってもよい。また、避泊地推奨装置２０は、全ての船舶１０の推奨避泊地やリスクＲの積算値を各船舶１０へ通知する構成であってもよい。この場合には、各船舶１０の船長へ他の船舶１０の推奨避泊地等を知らせることができる。また、避泊地推奨装置１０は、推奨避泊地やリスクＲの積算値に加えて推奨避泊地又は推奨避泊地を含む各避泊地の避泊可能隻数、避泊余裕隻数等を船舶１０へ通知する構成であってもよい。

１避泊地推奨システム
２海域
３積み込み港（避泊地）
４積み下ろし港（避泊地）
５港（避泊地）
１０船舶
２０避泊地推奨装置
２１気象・海象予報データ取得部
２２船舶位置データ取得部
２３記憶部
２４推奨避泊地決定部
２５推奨避泊地通知部

Claims

複数の船舶の航路を含む海域における気象・海象予報データを取得する気象・海象予報データ取得部と、
前記船舶の位置に関する船舶位置データを取得する船舶位置データ取得部と、
前記船舶が避泊可能な避泊地の位置に関する避泊地位置データが記憶される記憶部と、
前記船舶位置データ、前記気象・海象予報データ及び前記避泊地位置データに基づいて、前記船舶へ推奨する推奨避泊地を決定する推奨避泊地決定部と、
決定された前記推奨避泊地を前記船舶へ通知する推奨避泊地通知部と、
を備えることを特徴とする避泊地推奨装置。
前記記憶部には、前記避泊地に避泊可能な隻数が記憶されており、
前記推奨避泊地決定部は、前記避泊地に避泊可能な隻数を超えないように、複数の前記船舶の前記推奨避泊地を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の避泊地推奨装置。
前記推奨避泊地決定部は、前記船舶位置データ及び前記避泊地位置データに基づいて、前記船舶の現在位置進行方向前方にある前記避泊地の中から前記推奨避泊地を決定する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の避泊地推奨装置。
前記推奨避泊地決定部は、前記資材の最大積載量の大きい前記船舶を前記資材の最大積載量の小さい前記船舶よりも優先して前記推奨避泊地を決定する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の避泊地推奨装置。
前記推奨避泊地決定部は、船速の速い前記船舶を船速の遅い前記船舶よりも優先して前記推奨避泊地を決定する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の避泊地推奨装置。
前記船舶は、前記避泊地の一つである積み込み港で資材を積み込んで前記避泊地の一つである積み下ろし港で前記資材を積み下ろすことを繰り返し、
前記推奨避泊地決定部は、前記積み下ろし港へ向かう往路にいる前記船舶を前記積み込み港へ向かう復路にいる前記船舶よりも優先して前記推奨避泊地を決定する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の避泊地推奨装置。