JP3769269B2

JP3769269B2 - Navigation safety evaluation method, navigation safety evaluation system, and navigation safety evaluation program

Info

Publication number: JP3769269B2
Application number: JP2003192685A
Authority: JP
Inventors: 欣三井上
Original assignee: Japan Marine Science Inc
Current assignee: Japan Marine Science Inc
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2023-07-07
Also published as: JP2005031726A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実際の船舶航行やシミュレーションによって計算される船舶航行の安全性を評価する航行安全性評価方法、航行安全性評価システム及び航行安全性評価用プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
航行安全性を評価する方法として、事故の背後に潜在するニアミスを検出して評価する方法が知られている（非特許文献１）。この評価方法では、実船の操舵室を模した操舵室と、操舵室の周囲に模擬景観を表示するスクリーンとを備えた操船シミュレータを用いた操船シミュレータ実験により、所定の水域を航行するときの操船過程に関するデータを得る。そして、得られたデータの複数の時点についてニアミス状態であるか否かを判定し、ニアミス状態であった時点の比率を求めることにより航行の安全性を評価する。
【０００３】
【非特許文献１】
「日本航海学会論文集」、社団法人日本航海学会、平成１２年３月、第１０２号、ｐ．２０３−２０９
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ニアミスは操船者が主観的にヒヤリハットを感じる状態であるから、ニアミスであるか否かの判定を客観的に下すことは困難である。
【０００５】
そこで、本発明は、船舶の操船状態が事故の背後に潜在する不安全な状態であるか否かを客観的に判定可能な航行安全性評価方法、航行安全性評価システム、航行安全性評価用プログラムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００７】
本発明の航行安全性評価方法は、所定の水域内の船舶（１００）の操船過程における所定の時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記時点から前記船舶が前記水域内の障害物（２００、２０１）に衝突するまでの時間を計算するとともに、前記時点の前記船舶の速力を所定の変換規則に従って基準時間に変換し、前記衝突するまでの時間が前記基準時間よりも短いか否かの判定結果に基づいて、前記船舶の航行の安全性を評価することにより、上述した課題を解決する。
【０００８】
請求項１の評価方法によれば、そのままの操縦状態を継続すると危険が顕在化するまでの時間が基準時間よりも短いか否かが判定されるから、事故の背後に潜在する不安全な操船状態が検出される。しかも、基準時間は、速力を所定の変換規則に従って変換したものであるから、物理的な側面から定められる客観的な判定基準により不安全な操船状態であるか否かが判定される。従って、その判定結果に基づいて航行安全性を評価することにより、事故発生の可能性が客観的に評価される。
【０００９】
なお、所定の変換規則は、例えば、所定の時点の船舶の速力が特定の操船手順により所定の停止状態の速力になるまでの時間としてもよいし、その時間に所定の係数を乗算したり定数を加算して補正したものでもよい。請求項１の評価方法により、実船又はシミュレーションにおける過去の操船過程について航行安全性を評価してもよいし、実船又はリアルタイムシミュレーションにおいて実行中の操船過程について、現時点の操縦状態を継続したと仮定し、リアルタイムで航行安全性を評価してもよい。
【００１０】
請求項１の評価方法において、前記変換規則には、クラッシュアスターン時において前記時点の前記船舶の速力が所定の停止状態の速力になるまでに要する時間を前記基準時間とする規則が含まれていてもよい。
【００１１】
ハインリッヒの法則では、１件の重大事故の背後には３００件のヒヤリ、ハットを感じるニアミスが存在し、さらにその背後には数千（１０^３オーダー）の不安全状態が潜在するとされている。一方、基準時間に主としてクラッシュアスターン時に停止するまでの時間を用い、衝突までの時間が基準時間よりも短い状態を不安全な操船状態として検出すると、事故発生率と不安全な操船状態の出現率との比率は１０^３オーダー又はこれに近いオーダー（１０^２オーダー、１０^４オーダー）となる。従って、ハインリッヒの法則でいえば、請求項２の好ましい態様において不安全な操船状態を検出することは、１件の重大事故の陰に潜む数千の不安全状態を検出することに対応する。すなわち、所定の時点における事故発生の可能性が１０^−３オーダー又はこれに近いオーダーであるか否かの判定結果が得られ、航行安全性が客観的に評価される。
【００１２】
なお、停止状態は、船舶が停止したとみなせる状態であり適宜に設定してよい。例えば、船舶の前進する速力がゼロになる状態でもよいし、衝突しても船舶に損害が発生しない程度にまで速力が小さくなった状態でもよい。
【００１３】
請求項１の評価方法において、前記変換規則には、前記時点の前記船舶の速力が所定の設定速力未満の場合には、クラッシュアスターン時において前記時点の前記船舶の速力が所定の停止状態の速力になるまでに要する時間を前記基準時間とし、前記時点の前記船舶の速力が所定の設定速力以上の場合には、操船者の危険感が所定の基準レベルに達するときの衝突までの時間を前記基準時間とする規則が含まれていてもよい。
【００１４】
この場合、クラッシュアスターン時において船舶が停止状態になるまでに要する時間を基準時間とするときは、上述のように所定の時点における事故発生の可能性が１０^−３オーダー又はこれに近いオーダーであるか否かの判定結果が得られ、航行安全性が客観的に評価される。一方、船型が大きくなるとある程度の速力以上ではクラッシュアスターンをかけてから停止するまでの時間が極端に長くなる場合も生じる。例えば、ＶＬＣＣが１２ノットで航行する場合を想定すると、クラッシュアスターンをかけてから停止するまでの時間は２０分程度となるから、衝突までに２０分もの時間があっても不安全操船状態であると判定されることになる。しかし、２０分もの時間余裕の間には十分危険回避の余地があるとも考えられ、このような場合にもクラッシュアスターンをかけてから停止するまでの時間に基づいてＴＴＣを評価することは合理的とはいえない。請求項３の好ましい態様では、船舶の速力が設定速力よりも大きい場合には操船者の危険感が所定の基準レベルに達する時間に基づいて衝突までの時間を評価するから、上述の不合理が解消される。
【００１５】
請求項１の評価方法において、前記変換規則には、前記時点の前記船舶の速力が所定の基準速力を超える場合には、クラッシュアスターン時において前記時点の前記船舶の速力が所定の停止状態になるまでに要する時間を前記基準時間とし、前記時点における船舶の速力が所定の基準速力以下の場合には、前記基準速力で前進する前記船舶を全速後進で所定の停留状態にするのに要する時間を前記基準時間とする規則が含まれていてもよい。
【００１６】
この場合、クラッシュアスターン時において船舶が停止状態になるまでに要する時間を基準時間とするときは、上述のように所定の時点における事故発生の可能性が１０^−３オーダー又はこれに近いオーダーであるか否かの判定結果が得られ、航行安全性が客観的に評価される。一方、バース近傍で離着岸操船に入る時などにおいては自船速力は十分小さくなり、この場合は、船の運動はもはや前進（ｕ）が主たる運動ではなくなり、横流れ（ｖ）、旋回（ｒ）、時には後進（−ｕ）も現れる。バース近傍で生じるこのような運動に対する不安全操船状態の判断までを、その運動の前進速力をキャンセルすることを念頭に置いた時間により衝突までの時間を評価することは合理的とはいえない。横流れ、旋回、時には後進の運動又はこれらが複合した運動は、通常、主機やスラスター、タグによって消去されるが、その対処方法は一律ではない。そこで典型的なバース近傍での運動状態を操船実務者がタグまたはスラスターを使ってこれらの運動を消去する様子をこれまでの操船シミュレータ実験のデータをもとに調査するとともに、典型的な運動を消去するに要する時間をシミュレーションによって実験的に求めてみると、どの船型においてもその船の所定速力の前進運動を消去するに必要な時間とオーダー的に一致することが判明した。従って、請求項４の好ましい態様のように、基準速力で前進する船舶を全速後進で所定の停留状態にするのに要する時間により衝突までの時間を評価することにより、上述した不合理が解消される。
【００１７】
なお、基準速力は、全速後進で消去するに要する時間が離着岸操船における運動を消去する時間に一致する速力を求めて、適宜に設定してよい。例えば、基準速力を２ノットとしてもよい。また、停留状態は、船舶が停止したとみなせる状態であり適宜に設定してよい。例えば、船舶の前進行脚がゼロになる状態でもよいし、衝突しても船舶に損害が発生しない程度にまで速力が小さくなった状態でもよい。上述した停止状態と同じ状態であってもよいし、異なる状態でもよい。
【００１８】
請求項１〜４の評価方法において、前記操船過程における複数の前記時点について前記衝突するまでの時間が前記基準時間よりも短いか否かを判定し、前記衝突するまでの時間が前記基準時間よりも短いと判定された時点の数と前記複数の時点の数との比率を算出してもよい。
【００１９】
この場合、算出した比率から事故の発生率が推定される。また、クラッシュアスターン時において船舶が停止状態になるまでに要する時間を基準時間とする場合には、１件の事故の背後に潜在する１０^３オーダー又はこれに近いオーダーの不安全操船状態が検出されるから、算出した比率に１０^−３等を乗算すれば事故の発生率が求められる。さらに、不安全状態の出現率はニアミスの出現率よりも高いから、ニアミスの出現率を求めて事故の発生率を推定する場合に比較して、母数となる操船過程の数が少なくても精度よく事故の発生率が推定される。例えば、港湾計画等に関連して航行安全性を評価する場合、操船シミュレータを用いた実験が行なわれているが、操船シミュレータ実験は時間的、経済的に多くの実験ケースをこなすことが難しい。しかし、不安全操船状態を検出する場合には、ニアミス状態を検出する場合に比較して、少ない実験ケースで事故発生率を求めることができる。
【００２０】
請求項６の航行安全性評価システム（１、２０、４０）は、所定の水域内の船舶（１００）の操船過程における所定の時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記時点から前記船舶が前記水域内の障害物（２００、２０１）に衝突するまでの時間を計算する計算手段（２）と、前記時点の前記船舶の速力を所定の変換規則に従って基準時間に変換する変換手段（２）と、前記衝突するまでの時間が前記基準時間よりも短いか否かの判定結果を特定可能な情報を出力する出力手段（２）とを備えることにより、上述した課題を解決する。
【００２１】
請求項６の評価システムによれば、出力手段により出力された情報に基づいて、航行安全性を評価することができるから、請求項１の航行安全性評価方法が実現される。
【００２２】
なお、出力手段の出力する情報は、衝突するまでの時間及び基準時間自体でもよいし、衝突するまでの時間が基準時間よりも短いか否かの判定結果でもよい。出力手段は、例えばディスプレイに情報を表示するものでもよいし、紙に情報を印刷するものであってもよいし、記憶媒体に情報を記録するものでもよい。
【００２３】
請求項７の評価システム（２０）は、模擬操舵室（２２）における操縦状態に応じて前記模擬操舵室周囲の擬似景観を変化させる操船シミュレータ（２１）のユーザに前記模擬操舵室において操縦される船舶の航行安全性に関連する情報を提示する航行安全性評価システムにおいて、前記船舶の現時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記船舶が前記船舶周囲の障害物に衝突するまでの時間を計算する計算手段（２）と、前記現時点の前記船舶の速力を所定の変換規則に従って基準時間に変換する変換手段（２）と、前記衝突するまでの時間が前記基準時間よりも短いか否かの判定結果を特定可能な情報を前記ユーザに提示する提示手段（３２）とを備えることにより、上述した課題を解決する。
【００２４】
請求項７の航行安全性評価システムによれば、出力手段により出力された情報に基づいて航行安全性を評価できるから、請求項１の航行安全性評価方法が実現される。さらに、提示手段によりリアルタイムで情報が提示されるから、ユーザは模擬景観を視認することによる主観的な安全性評価と、提示された情報を踏まえた客観的な安全性評価とを並行して行なうことができる。従って、航行安全性の多面的な評価が可能となり、操船シミュレータの安全性評価への活用が促進される。
【００２５】
なお、提示手段は、画面に情報を表示する等して視覚的に情報を提示してもよいし、評価結果が所定の値になったときに警告音を発する等して聴覚的に情報を提示してもよい。提示手段により情報を提示されるユーザは、操船者等の模擬操舵室内部のユーザでもよいし、インストラクター等の模擬操舵室外部のユーザでもよい。
【００２６】
請求項８の航行安全性評価システム（４０）は、実際の船舶（１００）に設けられた情報取得手段により前記船舶の位置及び前記船舶周囲の障害物（２００、２０１）の位置を含む航行情報を取得して、前記船舶の操船者に前記船舶の航行安全性に関連する情報を提示する航行安全性評価システムにおいて、前記船舶の現時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記船舶が前記船舶周囲の障害物に衝突するまでの時間を計算する計算手段（２）と、前記現時点の前記船舶の速力を所定の変換規則に従って基準時間に変換する変換手段（２）と、前記衝突するまでの時間が前記基準時間よりも短いか否かの判定結果を特定可能な情報を前記ユーザに提示する提示手段（３２）とを備えることにより、上述した課題を解決する。
【００２７】
請求項８の航行安全性評価システムによれば、出力手段により出力された情報に基づいて航行安全性を評価できるから、請求項１の航行安全性評価方法が実現される。さらに、提示手段によりリアルタイムで情報が提示されるから、操船者は自己の操船の安全性を客観的に評価することができ、海上交通の安全性が確保される。
【００２８】
請求項９の航行安全性評価プログラム（ＰＧ）は、コンピュータ（１、２０、４０）を、所定の水域内の操船過程における所定の時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記時点から前記船舶が前記水域内の障害物に衝突するまでの時間を計算する計算手段（２）、前記時点の前記船舶の速力を所定の変換規則に従って基準時間に変換する変換手段（２）、前記衝突するまでの時間が前記基準時間よりも短いか否かの判定結果を特定可能な情報を出力する出力手段（２）として機能させることを特徴とする航行安全性評価用プログラム。
【００２９】
請求項７の航行安全性評価用プログラムによれば、請求項２の航行安全性評価用システムが実現される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る航行安全性評価システム１の構成を示している。評価システム１は、例えばＣＰＵ２、ＲＯＭ３、ＲＡＭ４、外部記憶装置５、入力装置６、モニタ７を備えたコンピュータとして構成されている。ＣＰＵ２が外部記憶装置５に記録された評価用プログラムＰＧを実行することにより、ＣＰＵ２は本発明の評価システムとして機能する。
【００３１】
外部記憶装置５には、航行安全の評価に必要な種々の評価用データＤ０が含まれている。評価用データＤ０には、例えば、評価対象となる船舶（自船）の操船過程に関する情報を内容とする操船結果データＤ１、自船の船体形状の情報を内容とする船体形状データＤ２、自船が航行した地形情報を内容とする地形データＤ３、自船航行時の他船の航行状況に関する情報を内容とする他船交通流データＤ４、自船航行時の風浪や潮流等の外乱に関する情報を内容とする自然外乱データＤ５が記録されている。
【００３２】
図２を参照して評価システム１により実行される航行安全性の評価の概要を説明する。
【００３３】
図２（ａ）は、所定の水域において自船１００が他船２００や陸岸２０１を避けるようにして航行している状況を示している。この図において、実線Ｌ１は実際の自船の航跡を、実線Ｌ１上の自船１００…１００は所定の時間間隔でプロットした自船の位置を、実線Ｌ２は他船２００の航跡を、実線Ｌ２上の他船２００は所定の時間間隔でプロットした他船の位置を示している。評価システム１は、実線Ｌ１上の自船１００…１００において、その時点の舵や機関等の操作状態が固定されたと仮定したときの予測航跡Ｌ３…Ｌ３をそれぞれ計算する。なお、１本の予測航跡Ｌ３、又は、予測航跡Ｌ３…Ｌ３の集合、及び、予測航跡Ｌ３…Ｌ３の集合によって形成される閉じた領域を潜在的操船水域ということがある。
【００３４】
評価システム１は、予測航跡Ｌ３における自船１００が障害物に衝突するまでのＴＴＣ（危険が顕在化するまでの余裕時間、ＴｉｍｅＴｏＣｏｌｌｉｓｉｏｎ）を計算する。例えば、位置ｐ１の時点から位置ｐ２で他船２００と衝突するまでの時間や、位置ｐ３の時点から位置ｐ４で陸岸２０１に乗り揚げるまでの時間を計算する。この際、評価システム１は、船体のどの部分が衝突するかの情報も得る。
【００３５】
評価システム１は、計算したＴＴＣが所定の基準時間（図７（ａ）参照）以下であるか否かを判定し、基準時間以下である場合、不安全操船状態（そのままの操縦状態を継続すると近い将来危険が顕在化するような状態）であると判定する。そして、不安全操船状態と判定された回数を不安全操船状態か否かの判定を行なった回数で除算して不安全操船状態の出現率を求める。
【００３６】
図３（ａ）は、操船結果データＤ１の内容を示している。操船結果データＤ１は、例えばファーストタイムシミュレーションやリアルタイムシミュレーションにおいて計算された自船１００の状態が所定の時間間隔で記録されることにより、又は実船に搭載された計器の測定値が所定の時間間隔で記録されることにより生成され、記録媒体や通信装置を介して評価システム１の外部記憶装置５にコピーされている。操船結果データＤ１は、例えば、時刻と、重心座標（Ｘ_Ｇ、Ｙ_Ｇ）と、船首方位角（ψ）と、運動状態量と、操作（操縦）状態量とを対応付けて保持している。運動状態量としては、例えば速度（ｕ、ｖ）と、回頭角速度（ｒ）とを保持している。操作状態量としては、例えば操舵角（δ）、主機回転数（Ｅ）とを保持している。なお、これらは一例であり、運動状態量、操作状態量として種々の情報を保持してよい。例えば、運動状態量として自船の加速度を保持してもよいし、操作状態量としてタグ、スラスター、係留索、錨と錨鎖の係駐力に関する情報を保持してもよい。
【００３７】
図３（ｂ）は、船体形状データＤ２の内容を示している。船体形状データＤ２は、自船１００の船体形状（外形）を５角形で近似した場合の頂点Ｐ１〜Ｐ５（図２（ｂ）参照）の重心Ｇに対する相対座標を保持している。
【００３８】
図４は、ＣＰＵ２が実行する安全性評価ルーチンの手順を示すフローチャートである。このルーチンは、例えばユーザが入力装置６に対して所定の入力操作を行なったときに開始される。ステップＳ１では、ＣＰＵ２は、操船結果データＤ１のうち、一つの時間断面に対応するデータ、例えば図３（ａ）の時刻ｔ１に対応する１行分のデータｄを読み込む。ステップＳ２では、読み込んだデータｄに基づいて、その時刻の操縦状態を継続したと仮定したときの予測航跡Ｌ３（潜在的操船水域）を計算する。ステップＳ３では、計算された予測航跡Ｌ３に基づいて、不安全操船状態であるか否かを判定する。ステップＳ４では、所定の終了条件が満たされたか否か、例えば、最終行のデータｄまで読み込んだか否か判定する。終了条件が満たされていないと判定した場合は、ステップＳ１〜Ｓ３を繰り返し実行し、以降のデータｄについても順次不安全操船状態か否かを判定する。終了条件が満たされたと判定した場合は、ステップＳ３において不安全操船状態と判定された回数を不安全操船状態か否か判定した回数で除算して不安全操船状態の出現率を算出し、算出した出現率を外部記憶装置５に記録する（ステップＳ５）。その後、ルーチンを終了する。
【００３９】
図５は、ＣＰＵ２が重心Ｇについて予測航跡Ｌ３を計算するために実行する潜在的操船水域計算ルーチンの手順を示すフローチャートである。このルーチンは、図４のステップＳ２にて実行される。ＣＰＵ２は、まず、ステップＳ１（図４）で読み込まれたデータの内容を現在時刻Ｔにおける自船１００の状態として設定する（ステップＳ１１）。次に、現在時刻ＴをΔｔだけ増加させたときの自船１００の重心座標や船首方位角等の運動状態を計算し、計算結果を外部記憶装置５又はＲＡＭ４に記録する（ステップＳ１２、Ｓ１３）。この際、自船１００の舵角や主機回転数等の操作状態は、初期設定のままとする。また、自然外乱データＤ５に基づいて、風浪や潮流が自船１００に及ぼす影響を考慮する。ステップＳ１４では所定の終了条件が満たされたか否か、例えばＴの初期設定からの増加分が設定した時間を経過したか否かを判定し、終了条件が満たされていないと判定した場合はステップＳ１２、Ｓ１３を繰り返し実行する。終了条件が満たされたと判定した場合はルーチンを終了する。なお、ステップＳ１３では、例えばＭＭＧモデルやＭＭＳモデル等の船体重心の運動を表した運動方程式を解くことにより、船舶の運動状態を計算する。
【００４０】
図６は、ＣＰＵ２が実行する不安全操船状態検出ルーチンの手順を示すフローチャートである。このルーチンは、図４のステップＳ３において実行される。まず、ＣＰＵ２は潜在的操船水域計算ルーチン（図５）の計算結果、地形データＤ３、他船交通量データＤ４に基づいて、予測航跡Ｌ３の重心Ｇが他船２００、陸岸２０１等の障害物と衝突するか否かを判定する（ステップＳ２１、Ｓ２２）。衝突すると判定した場合は、ＴＴＣを計算する（ステップＳ２３）。衝突しないと判定した場合は、ステップＳ２３をスキップする。
【００４１】
ステップＳ２４では、予測航跡Ｌ３の重心座標に対して座標変換を行い、予測航跡Ｌ３における点Ｐ１〜Ｐ５の座標を算出する。この座標変換は、船体形状データＤ２の保持する点Ｐ１〜Ｐ５の相対座標及び予測航跡Ｌ３における船首方位角に基づいて行なう。予測航跡Ｌ３における点Ｐ１〜Ｐ５の座標が算出されることにより、予測航跡Ｌ３における各線分ＳＬ１〜ＳＬ５（図２（ｂ）参照）の位置が把握される。ステップＳ２５では、線分ＳＬ１〜ＳＬ５のいずれか一つについて障害物と衝突するか否かを判定し（ステップＳ２５）、衝突すると判定した場合はＴＴＣを計算する。衝突しないと判定した場合はステップＳ２６をスキップする。ステップＳ２７では、線分ＳＬ１〜ＳＬ５の全てについて計算が終了したか否か判定する。終了していないと判定した場合はステップＳ２５〜Ｓ２６を繰り返し実行し、残りの線分について順次ＴＴＣの計算を行なう。
【００４２】
全ての線分ＳＬ１〜ＳＬ５について計算が終了したと判定した場合は、計算したＴＴＣと所定の基準時間とを比較して、不安全操船状態か否か判定する（ステップＳ２８）。この判定においては、各線分ＳＬ１〜ＳＬ５毎に求められたＴＴＣを適宜に利用してよい。例えば線分ＳＬ１〜ＳＬ５について計算されたＴＴＣのうち、最も短いＴＴＣと基準時間とを比較し、ＴＴＣが基準時間以下である場合に不安定操船状態と判定してもよいし、線分ＳＬ１〜ＳＬ５及び重心座標のＴＴＣを平均したものと基準時間とを比較し、ＴＴＣが基準時間以下である場合に不安全操船状態と判定してもよい。
【００４３】
なお、線分ＳＬ１〜ＳＬ５において、最もＴＴＣが短いものを特定することにより線分ＳＬ１〜ＳＬ５のいずれが衝突するかについての情報を得ることができる。この際、各線分ＳＬ１〜ＳＬ５のいずれが衝突するかを特定するだけでもよいし、さらに衝突する線分のどの位置（点）が衝突するかについて特定してもよい。
【００４４】
ステップＳ２８において、ＴＴＣと比較する基準時間は、自船の船型、船速、操縦性等の種々の条件に基づいて適宜に設定してよいが、例えば図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように設定してもよい。図７（ａ）において横軸は自船１００の速力（ｕ）、縦軸はＴＴＣ、実線Ｌ１０は基準時間を示しており、基準時間は、速力がｓｐ１以下の範囲、ｓｐ１〜ｓｐ２の範囲、ｓｐ２以上の範囲に分けてそれぞれ設定されている。
【００４５】
自船１００の速力がｓｐ１以下の範囲では、自船１００の前進行脚ｓｐ１ノットを全速後進で消去するのに必要な時間を基準時間としている。ｓｐ１は例えば２ノットとしてよい。
【００４６】
自船１００の速力がｓｐ１〜ｓｐ２の範囲では、その速力に応じた最短停止時間（ＳｈｏｒｔＳｔｏｐｐｉｎｇＴｉｍｅ、以下「ＳＳＴ」ということがある。）を基準時間としている。具体的には、クラッシュアスターン時に速力がゼロになるまでに要する時間を基準時間としている。
【００４７】
自船１００のクラッシュアスターン時に速力がゼロになるまでに要する時間は、シミュレーションや実船実験等により適宜に算定してよいが、図７（ａ）では、次式に示す推定式により、速力に応じたＳＳＴを算定している。
【数１】

この式において、ＳＳＴ_ｏは、速力Ｖ_ｏのときにクラッシュアスターンをかけて距離ＳＳＤ（ＳｈｏｒｔＳｔｏｐｐｉｎｇＤｉｓｔａｎｃｅ）で停止する性能を有する船舶における、速力Ｖ_ｏのときの最短停止時間である。速力Ｖ_ｉに応じたＳＳＴ_ｉは、速力Ｖ_ｉの減少とともに比例的に減少する。図７（ａ）の点線Ｌ１１は、上式においてＶ_ｏが１２ノットのときにＳＳＤが６Ｌ（Ｌは船長）となる性能を想定した算定結果を示している。
【００４８】
自船１００の速力がｓｐ２以上の範囲では、操船者の危険感が所定のレベルに達するときのＴＴＣを基準時間としている。操船者の危険感が所定のレベルに達するときのＴＴＣは、種々の方法により特定してよい。例えば、操船シミュレータ実験において船舶を障害物に向けて航行させつつ、操船者にどの程度危険を感じるかアンケートを行なって、操船者の危険感が所定のレベルに達するときのＴＴＣを求めてもよい。このような方法により得られた操船者の危険感とＴＴＣとの関係を示す式として、例えば、ＳＪ値の計算式（「日本航海学会論文集」、社団法人日本航海学会、平成１０年３月、第９８号、ｐ．２３５−２４５）を利用してもよい。ＳＪ値は操船者の危険感を示すものであり、ＳＪ＝６（極めて危険）、５（かなり危険）、４（やや危険）、３（どちらともいえない）、２（やや安全）、１（かなり安全）、０（極めて安全）と感覚ランク別に基準が設定されている。そして、以下の式によりＳＪ値が所定のレベルになるときのＴＴＣ（以下、「ＳＪＴ」ということがある。）を算出すればよい。
【数２】

【数３】

ＳＪ_Ｌは、護岸への接近に対して操船者が感じる危険感であり、ＳＪ_Ｓは、他船との接近に対して操船者が感じる危険感である。ＳＪ値は感覚ランク別に基準が設定されているから、所定のレベルとしていずれかの感覚ランクを適宜に選択可能であり、不安全操船状態の検出にセンシティビティーを取り入れることができる。図７（ａ）及び図７（ｂ）では、ＳＪ_Ｌ＝６となるＳＪＴを基準時間として用いている。なお、ｓｐ２はＳＳＴとＳＪＴとが一致するときの速力として求められる。以上のように基準時間を設定すると、ＳＳＴやＳＪＴは船型によって異なるため、図７（ｂ）に示すように、大型船ほど基準時間が長くなる。
【００４９】
上述した評価システム１により航行安全性を評価した例を示す。
【００５０】
図８は、神戸港をモデルに第三航路を入港し麻耶埠頭に向けて航行する間の操船について、時々刻々のＴＴＣの計算結果を自船の速力低減の様子とともに図示したものである。図の横軸は時間経過、左縦軸はＴＴＣ、右縦軸は速力である。また、実線Ｌ２０は自船の速力、実線Ｌ２１は計算したＴＴＣ、実線Ｌ２２は速力に応じた基準時間である。
【００５１】
ＴＴＣの値のプロットが、判定基準線の下方に落ちるとき不安全操船状態と判定される。横軸１０００秒付近までは防波堤入口を通過する時点に対応し、そこでは不安全操船状態が出現しているが、港内に入った後は速力を十分落としたことにより不安全な操船状態が減少している。
【００５２】
陸岸に対するＴＴＣと比較する基準時間として図７（ａ）に示した基準時間（ｓｐ１＝２ノット、Ｖ_ｏ＝１２ノット、ＳＳＤ＝６Ｌ）を用い、他船に対するＴＴＣと比較する基準時間として、自船速力に関らずＳＪＴ（ＳＪ_Ｌ＝６）を用いた評価結果を図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す。
【００５３】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、横浜港、神戸港、大阪港における操船シミュレータ実験の操船結果（社団法人日本海難防止協会、「入出港等航行援助業務に関する調査報告書」、平成９年３月、平成１１年３月）において検出された不安全操船状態の出現率と、当該港湾において発生した衝突と乗り揚げの事故発生率（社団法人日本海難防止協会、「入出港等航行援助業務に関する調査報告書」、平成１２年３月）とを対比して示している。横軸は自船１００の船型を、円形のマークｍ１…ｍ１は不安全操船状態の出現率を、矩形のマークｍ２…ｍ２は事故発生率を示している。なお、図９（ａ）は船長による操船結果を評価したもの、図９（ｂ）は水先人による操船結果を評価したものである。
【００５４】
これらの図に示すように、不安全操船状態の出現率と、それぞれ対応する海域での事故発生率は、両者の比がほぼ１０^−３のオーダーで一致している。これは、ハインリッヒの法則でいえば、不安全操船状態の検出は、１件の顕在化した事故の陰に潜む数千（１０^３オーダー）の不安全状態を検出していることに対応する。従って、一連の操船過程から不安全操船状態の発生回数を求めて、１０^−３の比率の関係からその操船過程に潜在する事故危険度を推定できる。
【００５５】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る不安全操船状態検出システム２０の構成を示している。検出システム２０は、操船シミュレータ２１とリンクしたシステムとして構成されている。
【００５６】
操船シミュレータ２１は、実船の操舵室を模した操舵室２２と、操舵室２２の前面側に配置されたスクリーン２３と、スクリーン２３上に景観画像を表示するプロジェクタ２４、２４と、シミュレーション計算を行なう制御装置２５とを備えている。操舵室２１には、例えば機器スタンド２６・・・２６、操舵スタンド２７が設けられている。機器スタンド２６には、例えば主機操作パネル、レーダー表示パネル等の種々の機器が設けられている。操舵室２２の外側には、インストラクターが他船の操船を行なったり、見学者がシミュレーションの様子を監視する等、操舵室２２外部の者が種々の目的に使用可能な外部操作部２８が設けられている。
【００５７】
検出システム２０は、図１０（ｂ）に示すように、コンピュータ３０、３１を備えている。コンピュータ３０、３１の構成は、それぞれ図１に示すコンピュータと同様である（図示省略）。但し、コンピュータ３１の外部記憶装置５には、操船評価プログラムＰＧのうち潜在的操船水域計算ルーチン（図５）を実行するためのモジュールが、コンピュータ３０の外部記憶装置５には、不安全操船状態検出ルーチン（図６）を実行するためのモジュールが記録されている。コンピュータ３０は、制御装置２４及びコンピュータ３１とバス等を介して接続されている。また、機器スタンド２６や外部操作部２８等に設けられるディスプレイ３２と接続されている。
【００５８】
以上の構成を有する検出システム２０の動作を説明する。
【００５９】
図１１は、コンピュータ３０のＣＰＵ２が実行するリアルタイム検出ルーチンの手順を示すフローチャートである。この処理は、例えば操船シミュレータ２１においてシミュレーションが開始されたときに開始される。
【００６０】
なお、操船シミュレータ２１においてシミュレーションが開始されると、制御装置２４は、機器スタンド２６…２６や操舵スタンド２７からの信号に基づいて、時々刻々の自船の運動計算を行ない、その計算結果に基づいてスクリーン２２に表示される景観画像を変化させるようにプロジェクタ２３、２３の動作を制御するとともに、計算結果を含んだ信号を適宜な時間間隔で検出システム２０に出力する。
【００６１】
まず、コンピュータ３０のＣＰＵ２は、制御装置２４の信号から図３（ａ）の操船結果データＤ１の１行分のデータｄに相当するデータを取得する（ステップＳ４１）。次に、取得したデータをコンピュータ３１に転送するとともに、そのデータに基づいて潜在的操船水域計算ルーチンを実行するようにコンピュータ３１に指示信号を出力する（ステップＳ４２）。ステップＳ４３ではコンピュータ３１から潜在的操船水域ルーチンの計算結果が出力されるまで待機し、コンピュータ３１から計算結果を受取ると、その計算結果に基づいて不安全操船状態検出ルーチンを実行する（ステップＳ４４）。ステップＳ４５では、不安全操船状態検出ルーチンの実行結果をディスプレイ３２に表示させる。ステップＳ４６では、シミュレーションが終了したか否かを判定し、終了していないと判定した場合はステップＳ４１からＳ４５を繰り返し実行する。シミュレーションが終了したと判定した場合はルーチンを終える。
【００６２】
ステップＳ４５では、種々の画面をディスプレイ３２に表示してよいが、例えば図１２に示す画面３００を表示してもよい。画面３００は５つの分割画面３０１〜３０５を有している。
【００６３】
分割画面３０１では、現在の自船１００周囲の鳥瞰図が表示されており、例えば、自船１００、他船２００、防波堤２０１が表示されている。分割画面３０１では更に、現時点における各点Ｐ１〜Ｐ５の予測航跡Ｌ４…Ｌ４が表示されている。
【００６４】
分割画面３０２では、自船１００と、ＴＴＣ表示部３０６…３０６とが表示されている。ＴＴＣ表示部３０６…３０６は、それぞれ線分ＳＬ１〜ＳＬ５に対応している。各ＴＴＣ表示部３０６では、バー３０７、３０７の表示される高さによりＴＴＣの長さが表示されており、左側のバー３０７が他船に対するＴＴＣを、右側のバー３０７が陸岸に対するＴＴＣを示している。また、線分ＳＬ１〜ＳＬ５のＴＴＣが基準時間を超える場合には、ＴＴＣの最も短い線分に対応するＴＴＣ表示部３０６の画面の色が変化することにより、いずれの線分が衝突するかの情報が表示される。
【００６５】
分割画面３０３及び３０４では、それぞれ縦軸をＴＴＣ、横軸をシミュレーション開始からの経過時間とするグラフが表示され、実線３０８、３０８によりＴＴＣの経時変化が表示されている。なお、分割画面３０３では他船に対するＴＴＣの変化が、分割画面３０４では陸岸に対するＴＴＣの変化が表示されている。
【００６６】
画面３０５では、分割画面３０１よりも小さい縮尺で自船周囲の鳥瞰図が表示されている。
【００６７】
（第３の実施形態）
図１３は、本発明の第３の実施形態に係る検出システム４０を示している。検出システム４０は、実船４１に搭載されるシステムとして構成されている。検出システム４０は、図１０（ｂ）に示す検出システム２０と同様にコンピュータ３０、コンピュータ３１を備えている（図示省略）。但し、コンピュータ３０には、レーダ装置４２、スピードログ４３、ジャイロコンパス４４、ＧＰＳ受信機４５、主機制御装置４６、操舵装置４７等の実船４１に搭載されている機器とバス等を介して接続されている。また、実船４１の操舵室にはディスプレイ３２が設けられている。
【００６８】
検出システム４０は、検出システム２０と同様にリアルタイム検出ルーチン（図１１）を実行することにより、不安全操船状態を検出して操船者に提示する。但し、ステップＳ４１では、検出システム４０は各装置４３〜４７から出力される信号に基づいて、現在の自船の船位、船首方位各、速力等の運動状態量、エンジン回転数、舵角等の操作状態量を特定し、図３（ａ）の１行分のデータｄに相当するデータを取得する。また、ステップＳ４４では、レーダ装置４２からの信号に基づいて自船周囲の障害物を検出し、衝突の判定を行なう。
【００６９】
発明は以上の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想と実質的に同一である限り、種々の形態で実施してよい。
【００７０】
船体の外形と障害物との衝突は種々の方法により判定してよい。例えば、５角形以外の多角形や楕円等の曲線を有する形状により船体形状を近似して判定してもよい。実施形態のように船体の外形上の線群（ＳＬ１〜ＳＬ５）と障害物との衝突を判定してもよいし、船体の外形上の点群（Ｐ１〜Ｐ５）と障害物との衝突を判定してもよい。
【００７１】
【実施例】
（実施例１）
第１の実施形態の評価システム１を用いて操船シミュレータ実験の操船結果を評価した。具体的な条件を以下に示す。
【００７２】
基準時間として、陸岸に対するＴＴＣ及び他船に対するＴＴＣ双方とも図１４に示すものを用いた。ただし、他船に対するＴＴＣについては、ある他船に対するＴＴＣと基準時間とを比較して不安全操船状態が検出された場合、それ以降、当該他船に対するＴＴＣについては不安全操船状態の判定の対象とはしないこととした。これは、自船と同航する他船が存在する場合等に当該他船に対して繰り返し不安全操船状態が検出され、不安全操船状態の出現率が過大になるおそれを回避するためである。
【００７３】
図１４において、０〜２ノットまでは図７（ａ）と同様である。すなわち、実線Ｌ３０で示すように、自船の前進行脚ｓｐ１ノット（２ノット）を全速後進で消去するのに必要な時間を基準時間とした。２ノット以上では、実線Ｌ３１で示すように、その速力に応じたＳＳＴを用いた。従って、ＳＪＴは用いていない。ＳＳＴは評価対象となる個々の船舶（自船）が有する停止性能に基づいて設定した。具体的には、操船シミュレータ実験により所定の速度Ｖ_Ｓのときの最短停止時間ＳＳＴ_Ｓを各船ごとに求め、数式１の上段の式においてＶ_ｏ＝Ｖ_Ｓ、ＳＳＴ_ｏ＝ＳＳＴ_Ｓとして設定した。Ｖ_Ｓには主に各船の港内操船の最大速力を用いた。なお、今回評価対象とされた各自船における船型（ＳＩＺＥ）と港内操船の最大速力に対するＳＳＤとの関係は概ね図１６（ａ）に示すようになっている。不安全操船状態か否かを判定する時刻（図３（ａ）の時刻参照）の時間間隔は１秒とした。
【００７４】
横浜港、神戸港、大阪港における操船シミュレータ実験の操船結果（社団法人日本海難防止協会、「入出港等航行援助業務に関する調査報告書」、平成９年３月、平成１１年３月）を上述の条件で評価した結果と、当該港湾において発生した衝突と乗り揚げの事故発生率（社団法人日本海難防止協会、「入出港等航行援助業務に関する調査報告書」、平成１２年３月）とを対比して図１５及び図１６に示す。
【００７５】
図１５（ａ）、（ｂ）は評価結果を船型ごとに、図１６（ａ）、（ｂ）は評価結果をＳＳＤごとに示している。図１５（ａ）及び図１６（ａ）において、「Ｔｏｔａｌ」は不安全操船状態か否かを判定（ステップＳ３）した回数を、「ＵＳ」はそのうち不安全操船状態が検出された回数を、「Ｆｒｅｑ．１」は「ＵＳ」を「Ｔｏｔａｌ」で除した値（出現率）を、「海難発生数」は上述した３港における所定期間における海難発生数を、「入港隻数」は前記３港における前記所定期間における入港隻数を、「Ｆｒｅｑ．２」は「海難発生数」を「入港隻数」で除した値（事故発生率）を、「発生比」は「Ｆｒｅｑ．２」を「Ｆｒｅｑ．１」で除した値を示している。「ａｖｅｒａｇｅ」は、「Ｆｒｅｑ．１」及び「Ｆｒｅｑ．２」それぞれの平均値である。図１５（ｂ）及び図１６（ｂ）は「Ｆｒｅｑ．１」及び「Ｆｒｅｑ．２」を船型ごと又はＳＳＤごとにプロットしたものである。なお、各船型ごと、各ＳＳＤごとの評価結果は、何れも１０〜数十隻の船舶について評価した結果を積算したものである。
【００７６】
これらの図においても、図９（ａ）及び図９（ｂ）で示したのと同様に、不安全操船状態の出現率と、事故発生率とは両者の比がほぼ１０^−３のオーダーで一致している。従って、ハインリッヒの法則でいえば、不安全操船状態の検出は、１件の顕在化した事故の陰に潜む数千（１０^３オーダー）の不安全状態を検出していることに対応する。
【００７７】
図１６（ａ）の「発生比」に示すようにＳＳＤが最も小さい５Ｌでは発生比が１０^−２のオーダーに近く、ＳＳＤが最も大きい１１Ｌでは発生比が１０^−４のオーダーとなっている。ＳＳＤ＝５Ｌ〜１１Ｌは操船シミュレータ実験から得られた値であり、実際の船舶の停止性能の範囲を示しているといえる。従って、実際の船舶におけるＳＳＴの範囲を超えた時間を、ＴＴＣと比較する基準時間として用いても、ハインリッヒの法則でいう不安全状態を検出することはできない。換言すれば、ハインリッヒの法則でいう不安全状態を検出することができるのは、基準時間としてＳＳＴを用いていることによる効果である。なお、数式１によりＳＳＴを計算する場合、ＳＳＤは５Ｌ〜１１Ｌの範囲、より好適には５Ｌ〜１０Ｌの範囲とすることが望ましい。
【００７８】
（実施例２）
他船に対するＴＴＣについても、陸岸に対するＴＴＣと同様に全ての時刻毎に不安全操船状態か否かを判定することとし、実施例１と同様の条件により操船シミュレータ実験の操船結果を評価した結果を図１７（ａ）、（ｂ）、図１８（ａ）、（ｂ）に示す。
【００７９】
これらの図に示すように、不安全操船状態の出現率と、事故発生率との比は、いずれの船型又はＳＳＤにおいても、ほぼ１０^−４のオーダーとなっている。すなわち、基準時間としてＳＳＴを用いることにより、不安全操船状態の出現率と、事故発生率との間に一定の相関関係が成立し、かつ、その比率が１０^−３のオーダーに近づくことが示されている。このことから、基準時間としてＳＳＴを用いることにより、１件の顕在化した事故の陰に一定のオーダーで潜む不安全な操船状態を検出できることがわかる。
【００８０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、そのままの操縦状態を継続すると危険が顕在化するまでの時間が基準時間よりも短いか否かが判定されるから、事故の背後に潜在する不安全な操船状態が検出される。しかも、基準時間は、速力を所定の変換規則に従って変換したものであるから、物理的な側面から定められる客観的な判定基準により不安全な操船状態であるか否かが判定される。従って、その判定結果に基づいて航行安全性を評価することにより、事故発生の可能性が客観的に評価される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る評価システムの構成を示す図。
【図２】図１の評価システムにより実行される評価方法の概念を示す図。
【図３】図１の評価システムの記憶装置に記録されるデータの内容を示す図。
【図４】図１の評価システムのＣＰＵが実行する安全性評価ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図５】図１の評価システムのＣＰＵが実行する潜在的操船水域計算ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図６】図１の評価システムのＣＰＵが実行する不安全操船状態検出ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図７】図６の不安全操船状態検出ルーチンで参照される基準時間を示す図。
【図８】図１の評価システムの出力例。
【図９】図１の評価システムの出力例。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る評価システムの構成を示す図。
【図１１】図１０の評価システムのＣＰＵが実行するリアルタイム検出ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図１２】図１０の評価システムのディスプレイに表示される画面の例。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る評価システムの構成を示す図。
【図１４】本発明の実施例の判定基準を示す図。
【図１５】本発明の実施例の評価結果を示す図。
【図１６】本発明の実施例の評価結果を示す図。
【図１７】本発明の実施例の評価結果を示す図。
【図１８】本発明の実施例の評価結果を示す図。
【符号の説明】
１評価システム
２ＣＰＵ
５記憶手段
２０評価システム
２１操船シミュレータ
２２操舵室
３２ディスプレイ
４０評価システム
４１実船
４２レーダ装置
４３スピードログ
４４ジャイロコンパス
４５ＧＰＳ受信機
１００自船
２００他船
２０１陸岸
ＰＧ評価用プログラム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a navigation safety evaluation method, a navigation safety evaluation system, and a navigation safety evaluation program for evaluating the safety of vessel navigation calculated by actual vessel navigation and simulation.
[0002]
[Prior art]
As a method of evaluating navigation safety, a method of detecting and evaluating a near miss that is latent behind an accident is known (Non-Patent Document 1). In this evaluation method, when navigating a predetermined water area by a ship maneuvering simulator experiment using a ship maneuvering simulator provided with a wheelhouse imitating the steering room of an actual ship and a screen displaying a simulated landscape around the wheelhouse. Obtain data on the maneuvering process. Then, it is determined whether or not a plurality of time points of the obtained data are in a near miss state, and the safety of navigation is evaluated by obtaining a ratio of the time points in the near miss state.
[0003]
[Non-Patent Document 1]
“The Journal of the Japan Institute of Navigation”, The Japan Institute of Navigation, March 2000, No. 102, p. 203-209
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the near miss is a state where the operator feels a near miss subjectively, it is difficult to objectively determine whether or not the miss is a near miss.
[0005]
Therefore, the present invention provides a navigation safety evaluation method, a navigation safety evaluation system, and a navigation safety evaluation that can objectively determine whether or not a ship maneuvering state is an unsafe condition that is behind an accident. The purpose is to provide a program.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention will be described below. In order to facilitate understanding of the present invention, reference numerals in the accompanying drawings are appended in parentheses, but the present invention is not limited to the illustrated embodiment.
[0007]
In the navigation safety evaluation method of the present invention, when it is assumed that the maneuvering state at a predetermined time in the ship maneuvering process of the ship (100) in the predetermined water area has been continued, the ship from the time point becomes an obstacle ( 200, 201) and the speed of the ship at the time point is converted into a reference time according to a predetermined conversion rule, and whether the time until the collision is shorter than the reference time Based on the determination result, the above-described problem is solved by evaluating the safety of navigation of the ship.
[0008]
According to the evaluation method of claim 1, since it is determined whether or not the time until the danger becomes apparent is shorter than the reference time when the maneuvering state is continued as it is, the unsafe maneuvering potential behind the accident A state is detected. In addition, since the reference time is obtained by converting the speed according to a predetermined conversion rule, it is determined whether or not the ship is in an unsafe ship operation state based on an objective determination criterion determined from a physical aspect. Therefore, the possibility of the occurrence of an accident is objectively evaluated by evaluating the navigation safety based on the determination result.
[0009]
Note that the predetermined conversion rule may be, for example, a time until the speed of the ship at a predetermined time becomes a predetermined stop speed by a specific marine vessel maneuvering procedure, or the time may be multiplied by a predetermined coefficient or a constant It may be corrected by adding. According to the evaluation method of claim 1, navigation safety may be evaluated for a past ship maneuvering process in an actual ship or a simulation, and a current maneuvering state is continued for a ship maneuvering process being executed in an actual ship or a real-time simulation. Assuming navigation safety may be evaluated in real time.
[0010]
2. The evaluation method according to claim 1, wherein the conversion rule includes a rule in which a time required for the speed of the ship at the time to become a speed in a predetermined stop state at the time of a crash astern is the reference time. May be.
[0011]
According to Heinrich's law, there are 300 near misses and near misses that feel hats behind one serious accident, and several thousand (10 ³ orders) unsafe conditions are latent behind them. On the other hand, if the time to stop mainly at the time of the crash astern is used as the reference time, and if the time until the collision is shorter than the reference time is detected as an unsafe ship operation state, the accident occurrence rate and the appearance of the unsafe ship operation state appear. The ratio to the rate is 10 ³ order or an order close to this (10 ² order, 10 ⁴ order). Therefore, according to Heinrich's law, detecting the unsafe ship handling state in the preferred embodiment of claim 2 corresponds to detecting thousands of unsafe conditions hidden behind one serious accident. That is, it is possible to obtain a determination result as to whether or not the possibility of an accident occurring at a predetermined time point is the order of 10 ⁻³ or close thereto, and the navigation safety is objectively evaluated.
[0012]
The stop state is a state where the ship can be regarded as stopped, and may be set as appropriate. For example, the speed at which the marine vessel moves forward may be zero, or the velocity may be reduced to such an extent that no damage is caused to the marine vessel even if a collision occurs.
[0013]
2. The evaluation method according to claim 1, wherein when the speed of the ship at the time is less than a predetermined set speed, the speed of the ship at the time is a predetermined stop state at the time of a crash astern. The time required to reach speed is set as the reference time, and when the speed of the ship at the time is equal to or higher than a predetermined set speed, the time until the collision when the ship operator's sense of danger reaches a predetermined reference level is determined. A rule for the reference time may be included.
[0014]
In this case, when the time required for the ship to be stopped at the time of the crash astern is used as the reference time, the possibility of occurrence of an accident at a predetermined point in time is 10 ^-3 order or an order close thereto. A determination result of whether or not there is obtained, and navigation safety is objectively evaluated. On the other hand, when the hull size is increased, the time from the start of the crash astern to the stop may become extremely long at a certain speed or higher. For example, assuming that the VLCC sails at 12 knots, the time from the start of the crash astern to the stop is about 20 minutes, so even if there is a 20 minute time before the collision, It will be determined that there is. However, it is considered that there is room for risk avoidance in the 20-minute time margin. In such a case, it is reasonable to evaluate the TTC based on the time from the start of the crash astern to the stop. It's not right. According to a preferred aspect of the present invention, when the speed of the ship is larger than the set speed, the time until the collision is evaluated based on the time when the risk of the ship operator reaches a predetermined reference level. It will be resolved.
[0015]
2. The evaluation method according to claim 1, wherein, when the speed of the ship at the time exceeds a predetermined reference speed, the speed of the ship at the time is set to a predetermined stop state during a crash astern. The time required to become the reference time, and when the speed of the ship at the time is less than or equal to a predetermined reference speed, the time required to bring the ship moving forward at the reference speed into a predetermined stop state at full speed backward May be included as a reference time.
[0016]
In this case, when the time required for the ship to be stopped at the time of the crash astern is used as the reference time, the possibility of occurrence of an accident at a predetermined point in time is 10 ^-3 order or an order close thereto. A determination result of whether or not there is obtained, and navigation safety is objectively evaluated. On the other hand, when entering a berthing ship near the berth, the ship's speed is sufficiently small. In this case, the movement of the ship is no longer the main movement (u), and the lateral flow (v), turning (r) Sometimes reverse (-u) also appears. It is unreasonable to evaluate the time until the collision based on the time taken to cancel the forward speed of the motion until the judgment of the unsafe maneuvering state for such motion occurring near the berth. Lateral movement, turning, and sometimes backward movement or a combination of these movements are usually erased by the main engine, thruster, and tag, but the countermeasures are not uniform. Therefore, we investigated the state of motion near a typical berth using a tag or thruster to erase these motions based on data from previous ship maneuvering simulator experiments and When the time required for erasing was experimentally obtained by simulation, it was found that in any ship type, the time required for erasing the forward movement of the ship at a predetermined speed was in order. Therefore, as described in the preferred embodiment of claim 4, the above-mentioned unreasonableness is eliminated by evaluating the time until the collision based on the time required for the ship moving forward at the reference speed to be in a predetermined stationary state by moving backward at full speed. The
[0017]
Note that the reference speed may be set as appropriate by obtaining a speed corresponding to the time for erasing the movement in the take-off and berthing ship in the time required for erasing at full speed reverse. For example, the reference speed may be 2 knots. The stop state is a state in which the ship can be regarded as stopped, and may be set as appropriate. For example, the state where the forward traveling leg of the ship is zero may be used, or the speed may be reduced to such an extent that the ship is not damaged even if it collides. The same state as the stop state described above may be used, or a different state may be used.
[0018]
5. The evaluation method according to claim 1, wherein it is determined whether or not the time until the collision is shorter than the reference time for a plurality of the time points in the boat maneuvering process, and the time until the collision is shorter than the reference time. Alternatively, the ratio between the number of times determined to be short and the number of the plurality of times may be calculated.
[0019]
In this case, the accident occurrence rate is estimated from the calculated ratio. Further, the time required until the ship is in a stopped state at the time of the crash Astor down when a reference time, underlying 10 ³ orders or this close order of unsafe maneuvering condition detected behind the 1 accident Therefore, the accident rate can be obtained by multiplying the calculated ratio by 10 ⁻³ or the like. Furthermore, since the appearance rate of unsafe conditions is higher than the appearance rate of near misses, even if the number of maneuvering processes that are the parameters is small compared to the case of estimating the occurrence rate of accidents by determining the appearance rate of near misses. The incidence of accidents can be estimated with high accuracy. For example, when navigating safety is evaluated in relation to port planning or the like, an experiment using a ship maneuvering simulator is performed. However, it is difficult for the maneuvering simulator experiment to deal with many experimental cases in terms of time and money. However, when detecting an unsafe ship operation state, the accident occurrence rate can be obtained with fewer experiment cases than when detecting a near miss state.
[0020]
The navigation safety evaluation system (1, 20, 40) according to claim 6, wherein it is assumed that the maneuvering state at a predetermined time point in the ship maneuvering process of the ship (100) in the predetermined water area has been continued, the ship from the time point. Calculating means (2) for calculating a time until the vehicle collides with an obstacle (200, 201) in the water area, and converting means (2) for converting the speed of the ship at the time point into a reference time according to a predetermined conversion rule. ) And output means (2) for outputting information capable of specifying a determination result as to whether or not the time until the collision is shorter than the reference time solves the above-described problem.
[0021]
According to the evaluation system of the sixth aspect, the navigation safety can be evaluated based on the information output by the output means, so the navigation safety evaluation method of the first aspect is realized.
[0022]
The information output by the output means may be the time until the collision and the reference time itself, or may be a determination result as to whether or not the time until the collision is shorter than the reference time. For example, the output means may display information on a display, print information on paper, or record information on a storage medium.
[0023]
The evaluation system (20) according to claim 7 is operated in the simulated wheelhouse by a user of a ship maneuvering simulator (21) that changes a simulated landscape around the simulated wheelhouse in accordance with a steering state in the simulated wheelhouse (22). In the navigation safety evaluation system that presents information related to the navigation safety of a ship, the time until the ship collides with an obstacle around the ship when the current steering state of the ship is continued is assumed. A calculating means (2) for calculating, a converting means (2) for converting the current speed of the ship into a reference time according to a predetermined conversion rule, and whether or not the time until the collision is shorter than the reference time By providing presentation means (32) for presenting information that can specify the determination result to the user, the above-described problem is solved.
[0024]
According to the navigation safety evaluation system of the seventh aspect, the navigation safety can be evaluated based on the information output by the output means. Therefore, the navigation safety evaluation method of the first aspect is realized. Furthermore, since the information is presented in real time by the presentation means, the user performs a subjective safety evaluation by visually recognizing a simulated landscape and an objective safety evaluation based on the presented information in parallel. be able to. Therefore, multi-faceted evaluation of navigation safety becomes possible, and utilization of the ship maneuvering simulator for safety evaluation is promoted.
[0025]
The presenting means may present the information visually by displaying the information on the screen, etc., or aurally generating the information by sounding a warning sound when the evaluation result reaches a predetermined value. May be presented. The user whose information is presented by the presenting means may be a user inside the simulated steering room such as a ship operator, or a user outside the simulated steering room such as an instructor.
[0026]
The navigation safety evaluation system (40) according to claim 8 includes navigation information including the position of the ship and the positions of obstacles (200, 201) around the ship by information acquisition means provided in an actual ship (100). In the navigation safety evaluation system that presents information related to the navigation safety of the vessel to the operator of the vessel, assuming that the current maneuvering state of the vessel is continued, the vessel Calculation means (2) for calculating a time until the vehicle collides with an obstacle around the ship, conversion means (2) for converting the current speed of the ship into a reference time according to a predetermined conversion rule, and until the collision And the presenting means (32) for presenting the user with information capable of specifying the determination result as to whether or not the time is shorter than the reference time.
[0027]
According to the navigation safety evaluation system of claim 8, the navigation safety can be evaluated based on the information output by the output means, so the navigation safety evaluation method of claim 1 is realized. Furthermore, since the information is presented in real time by the presenting means, the ship operator can objectively evaluate the safety of the ship's own ship maneuvering and the safety of maritime traffic is ensured.
[0028]
The navigation safety evaluation program (PG) according to claim 9, when the computer (1, 20, 40) assumes that the maneuvering state at a predetermined time in a ship maneuvering process in a predetermined water area has been continued, Calculation means (2) for calculating a time until the ship collides with an obstacle in the water area, conversion means (2) for converting the speed of the ship at the time point into a reference time according to a predetermined conversion rule, the collision A navigation safety evaluation program that functions as output means (2) that outputs information that can specify a determination result as to whether or not the time until the time is shorter than the reference time.
[0029]
According to the navigation safety evaluation program of claim 7, the navigation safety evaluation system of claim 2 is realized.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 shows the configuration of a navigation safety evaluation system 1 according to the first embodiment of the present invention. The evaluation system 1 is configured as a computer including, for example, a CPU 2, a ROM 3, a RAM 4, an external storage device 5, an input device 6, and a monitor 7. When the CPU 2 executes the evaluation program PG recorded in the external storage device 5, the CPU 2 functions as the evaluation system of the present invention.
[0031]
The external storage device 5 includes various evaluation data D0 necessary for evaluation of navigation safety. The evaluation data D0 includes, for example, ship maneuvering result data D1 containing information relating to the ship maneuvering process of the ship to be evaluated (own ship), hull shape data D2 containing the ship hull shape information, Terrain data D3 containing the terrain information that the ship has navigated, other ship traffic flow data D4 containing information about the navigation status of other ships during own ship navigation, and information regarding disturbances such as winds and tides during own ship navigation Natural disturbance data D5 as content is recorded.
[0032]
The outline of the navigation safety evaluation performed by the evaluation system 1 will be described with reference to FIG.
[0033]
FIG. 2A shows a situation where the own ship 100 is navigating so as to avoid the other ship 200 and the shore 201 in a predetermined water area. In this figure, the solid line L1 indicates the actual ship's track, the own ship 100 ... 100 on the solid line L1 indicates the position of the own ship plotted at a predetermined time interval, the solid line L2 indicates the track of the other ship 200, and the solid line L2 The other ship 200 above shows the position of the other ship plotted at a predetermined time interval. The evaluation system 1 calculates predicted wakes L3... L3 when it is assumed that the operation state of the rudder, engine, etc. at that time is fixed in the own ship 100. Note that a closed region formed by a single predicted wake L3 or a set of predicted wakes L3... L3 and a set of predicted wakes L3.
[0034]
The evaluation system 1 calculates TTC (time to collision until the danger becomes obvious, Time To Collation) until the ship 100 collides with an obstacle in the predicted track L3. For example, the time from the position p1 to the time when it collides with another ship 200 at the position p2 and the time from the position p3 to the time when it gets on the shore 201 at the position p4 are calculated. At this time, the evaluation system 1 also obtains information on which part of the hull collides.
[0035]
The evaluation system 1 determines whether or not the calculated TTC is equal to or less than a predetermined reference time (see FIG. 7 (a)). It is determined that the danger will become apparent in the near future. Then, the appearance rate of the unsafe ship operation state is obtained by dividing the number of times determined to be the unsafe ship operation state by the number of times of determination as to whether or not the unsafe ship operation state exists.
[0036]
FIG. 3A shows the contents of the ship maneuvering result data D1. The ship maneuvering result data D1 is obtained by, for example, recording the state of the ship 100 calculated in a first time simulation or a real time simulation at a predetermined time interval, or measuring values of an instrument mounted on the actual ship at a predetermined time interval. And is copied to the external storage device 5 of the evaluation system 1 via a recording medium or a communication device. The ship maneuvering result data D1 holds, for example, time, barycentric coordinates (X _G , Y _G ), bow azimuth (ψ), motion state quantity, and operation (maneuvering) state quantity in association with each other. . As the movement state quantity, for example, the speed (u, v) and the turning angular velocity (r) are held. As the operation state quantity, for example, the steering angle (δ) and the main engine speed (E) are held. These are merely examples, and various information may be held as the exercise state quantity and the operation state quantity. For example, the own ship's acceleration may be held as the movement state quantity, and information on the tag, thruster, mooring line, anchoring force of the anchor and anchor chain may be held as the operation state quantity.
[0037]
FIG. 3B shows the contents of the hull shape data D2. The hull shape data D2 holds relative coordinates with respect to the center of gravity G of vertices P1 to P5 (see FIG. 2B) when the hull shape (outer shape) of the ship 100 is approximated by a pentagon.
[0038]
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of a safety evaluation routine executed by the CPU 2. This routine is started when the user performs a predetermined input operation on the input device 6, for example. In step S1, the CPU 2 reads data corresponding to one time section, for example, data d for one row corresponding to time t1 in FIG. In step S2, based on the read data d, a predicted wake L3 (potential ship operation area) when it is assumed that the maneuvering state at that time is continued is calculated. In step S3, it is determined based on the calculated predicted track L3 whether or not the vehicle is in an unsafe boat maneuvering state. In step S4, it is determined whether or not a predetermined end condition is satisfied, for example, whether or not data d of the last row has been read. If it is determined that the termination condition is not satisfied, Steps S1 to S3 are repeatedly executed, and it is sequentially determined whether or not the subsequent data d is also in an unsafe ship operation state. If it is determined that the termination condition is satisfied, the number of times determined to be in an unsafe maneuvering state in step S3 is divided by the number of times it is determined whether or not it is in an unsafe maneuvering state to calculate the appearance rate of the unsafe maneuvering state The appearance rate thus recorded is recorded in the external storage device 5 (step S5). Thereafter, the routine ends.
[0039]
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of a potential ship operating water area calculation routine that is executed by the CPU 2 to calculate the predicted wake L3 for the center of gravity G. This routine is executed in step S2 of FIG. First, the CPU 2 sets the content of the data read in step S1 (FIG. 4) as the state of the ship 100 at the current time T (step S11). Next, the motion state such as the center of gravity coordinates and the bow azimuth of the ship 100 when the current time T is increased by Δt is calculated, and the calculation result is recorded in the external storage device 5 or the RAM 4 (steps S12 and S13). . At this time, the operation state such as the rudder angle and the main engine speed of the ship 100 is kept at the initial setting. Further, based on the natural disturbance data D5, the influence of wind waves and tidal currents on the ship 100 is considered. In step S14, it is determined whether or not a predetermined end condition is satisfied, for example, whether or not an increase from the initial setting of T has passed a set time. If it is determined that the end condition is not satisfied, step S14 is performed. S12 and S13 are repeatedly executed. If it is determined that the termination condition is satisfied, the routine is terminated. In step S13, the motion state of the ship is calculated by solving a motion equation representing the motion of the center of gravity of the hull such as an MMG model or an MMS model.
[0040]
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure of an unsafe ship handling state detection routine executed by the CPU 2. This routine is executed in step S3 of FIG. First, the CPU 2 determines that the center of gravity G of the predicted wake L3 is an obstacle such as the other ship 200, the shore 201 and the like based on the calculation result of the potential maneuvering area calculation routine (FIG. 5), the terrain data D3, and other ship traffic data D4. It is determined whether or not a collision occurs (steps S21 and S22). If it is determined that there is a collision, TTC is calculated (step S23). If it is determined that there is no collision, step S23 is skipped.
[0041]
In step S24, coordinate transformation is performed on the barycentric coordinates of the predicted track L3, and the coordinates of the points P1 to P5 in the predicted track L3 are calculated. This coordinate conversion is performed based on the relative coordinates of the points P1 to P5 held in the hull shape data D2 and the bow azimuth in the predicted wake L3. By calculating the coordinates of the points P1 to P5 in the predicted track L3, the positions of the line segments SL1 to SL5 (see FIG. 2B) in the predicted track L3 are grasped. In step S25, it is determined whether or not any one of the line segments SL1 to SL5 collides with an obstacle (step S25), and if it is determined to collide, TTC is calculated. If it is determined that there is no collision, step S26 is skipped. In step S27, it is determined whether or not the calculation has been completed for all of the line segments SL1 to SL5. If it is determined that the process has not been completed, steps S25 to S26 are repeatedly executed, and TTC is sequentially calculated for the remaining line segments.
[0042]
When it is determined that the calculation has been completed for all the line segments SL1 to SL5, the calculated TTC is compared with a predetermined reference time to determine whether or not it is an unsafe ship maneuvering state (step S28). In this determination, the TTC obtained for each of the line segments SL1 to SL5 may be appropriately used. For example, among the TTCs calculated for the line segments SL1 to SL5, the shortest TTC may be compared with the reference time, and when the TTC is equal to or less than the reference time, it may be determined as an unstable ship maneuvering state. The reference time is compared with the average of SLTC and the TTC of the barycentric coordinates, and when the TTC is equal to or less than the reference time, it may be determined that the unsafe ship maneuvering state.
[0043]
In addition, by specifying the line segment SL1 to SL5 having the shortest TTC, information about which of the line segments SL1 to SL5 collides can be obtained. At this time, it is only necessary to specify which of the line segments SL1 to SL5 collides, and it is also possible to specify which position (point) of the colliding line segment collides.
[0044]
In step S28, the reference time to be compared with the TTC may be appropriately set based on various conditions such as the ship's hull form, ship speed, maneuverability, etc. For example, FIG. 7 (a) and FIG. 7 (b) It may be set as shown in FIG. In FIG. 7A, the horizontal axis indicates the speed (u) of the ship 100, the vertical axis indicates TTC, and the solid line L10 indicates the reference time. The reference time is the range where the speed is less than or equal to sp1, the range of sp1 to sp2, They are set separately in the range of sp2 or more.
[0045]
In a range where the speed of the own ship 100 is less than or equal to sp1, the time required for erasing the forward traveling leg sp1 knot of the own ship 100 at full speed backward is set as the reference time. For example, sp1 may be 2 knots.
[0046]
When the speed of the ship 100 is in the range of sp1 to sp2, the shortest stop time (Short Stopping Time, hereinafter referred to as “SST”) corresponding to the speed is used as the reference time. Specifically, the time required for the speed to reach zero during a crash astern is used as the reference time.
[0047]
The time required for the speed to become zero at the time of the crash astern of the ship 100 may be appropriately calculated by simulation, an actual ship experiment, or the like, but in FIG. SST is calculated according to
[Expression 1]

In this formula, SST _o is the ship with the ability to stop at a distance over the crash Astor down when the speed _{V o SSD (Short Stopping Distance)} , the shortest stopping time when the speed _{V o.} SST _i corresponding to speed _{V i} is proportionally reduced with decreasing speed _{V i.} The dotted line L11 in FIG. 7 (a), SSD is 6L when _{V o} is 12 knots in the above equation (L captain) shows the calculation results obtained by assuming a performance becomes.
[0048]
In the range where the speed of the ship 100 is equal to or higher than sp2, the TTC when the danger of the ship operator reaches a predetermined level is set as the reference time. The TTC when the ship operator's danger level reaches a predetermined level may be specified by various methods. For example, in a ship maneuvering simulator experiment, while navigating a ship toward an obstacle, a questionnaire regarding how dangerous the ship operator feels may be conducted to obtain a TTC when the ship operator's danger level reaches a predetermined level. . As a formula indicating the relationship between the ship operator's sense of danger obtained by such a method and the TTC, for example, a formula for calculating the SJ value ("Journal of the Japan Navigation Society", Japan Society of Navigation, March 1998) 98, p.235-245). The SJ value indicates the danger of the operator, and SJ = 6 (extremely dangerous), 5 (very dangerous), 4 (somewhat dangerous), 3 (neither can be said), 2 (somewhat safe), 1 ( Standards are set according to sensory rank, such as (very safe) and 0 (very safe). Then, the TTC when the SJ value reaches a predetermined level (hereinafter, also referred to as “SJT”) may be calculated by the following equation.
[Expression 2]

[Equation 3]

SJ _L is a risk that the operator feels when approaching the revetment, and SJ _S is a risk that the operator feels when approaching another ship. Since the standard is set for each sensory rank for the SJ value, any sensory rank can be appropriately selected as a predetermined level, and sensitivity can be taken into detection of the unsafe ship operation state. In FIG. 7A and FIG. 7B, SJT where SJ _L = 6 is used as the reference time. In addition, sp2 is calculated | required as a speed when SST and SJT correspond. When the reference time is set as described above, the SST and SJT differ depending on the hull form, so the larger the ship, the longer the reference time, as shown in FIG.
[0049]
The example which evaluated navigation safety by the evaluation system 1 mentioned above is shown.
[0050]
FIG. 8 is a graph showing the TTC calculation results from time to time, along with the state of speed reduction of the ship, for the ship maneuvering while entering the third route and navigating to Maya Pier using Kobe Port as a model. In the figure, the horizontal axis represents time, the left vertical axis represents TTC, and the right vertical axis represents speed. The solid line L20 is the speed of the ship, the solid line L21 is the calculated TTC, and the solid line L22 is a reference time corresponding to the speed.
[0051]
When the plot of the TTC value falls below the determination reference line, it is determined that the ship is in an unsafe ship operation state. Up to about 1000 seconds on the horizontal axis corresponds to the time of passing through the breakwater entrance, where an unsafe maneuvering condition has appeared, but after entering the port, the unsafe maneuvering condition has decreased by sufficiently reducing the speed. is doing.
[0052]
Using the reference time (sp1 = 2 knots, V _o = 12 knots, SSD = 6L) shown in FIG. 7A as the reference time for comparison with the TTC for the shore, The evaluation results using SJT (SJ _L = 6) regardless of the ship speed are shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b).
[0053]
Figures 9 (a) and 9 (b) show the results of the ship maneuvering simulator experiments at Yokohama Port, Kobe Port, and Osaka Port (Japan Marine Accident Prevention Association, "Survey Report on Navigation Assistance Operations for Ports, etc.", 1997 The rate of appearance of unsafe maneuvering conditions detected in March, 1999, and the rate of collision and landing accidents occurring at the port (Japan Marine Accident Prevention Association, “Navigation Assistance, etc. "Survey report on business", March 2000). The horizontal axis indicates the ship shape of the ship 100, the circular marks m1... M1 indicate the appearance rate of the unsafe maneuvering state, and the rectangular marks m2. FIG. 9 (a) shows the result of evaluating the maneuvering result by the captain, and FIG. 9 (b) shows the result of evaluating the maneuvering result by the pilot.
[0054]
As shown in these figures, the appearance rate of the unsafe ship operation state and the accident occurrence rate in the corresponding sea area are in the same order in the order of 10 ⁻³ . This is because, according to Heinrich's law, the detection of the unsafe maneuvering state corresponds to detecting thousands (10 ³ orders) of unsafe state lurking behind one actual accident. Therefore, the number of occurrences of the unsafe ship maneuvering state is obtained from a series of ship maneuvering processes, and the accident risk potential in the ship maneuvering process can be estimated from the relationship of the ratio of 10 ⁻³ .
[0055]
(Second Embodiment)
FIG. 10 shows the configuration of the unsafe ship handling state detection system 20 according to the second embodiment of the present invention. The detection system 20 is configured as a system linked to the boat maneuvering simulator 21.
[0056]
The ship maneuvering simulator 21 includes a steering room 22 that simulates the steering room of an actual ship, a screen 23 disposed on the front side of the steering room 22,

projectors

24 and 24 that display a landscape image on the screen 23, and simulation calculation. And a control device 25 to perform. In the steering chamber 21, for example, equipment stands 26... 26 and a steering stand 27 are provided. The device stand 26 is provided with various devices such as a main machine operation panel and a radar display panel. Outside the wheelhouse 22 is provided an external operation unit 28 that can be used by a person outside the wheelhouse 22 for various purposes, such as an instructor maneuvering another ship or a visitor monitoring the state of simulation. ing.
[0057]
The detection system 20 includes

computers

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

computers

30 and 31 are the same as those shown in FIG. 1 (not shown). However, the external storage device 5 of the computer 31 includes a module for executing a potential ship operation water area calculation routine (FIG. 5) in the ship operation evaluation program PG, and the external storage device 5 of the computer 30 includes an unsafe ship operation state. A module for executing the detection routine (FIG. 6) is recorded. The computer 30 is connected to the control device 24 and the computer 31 via a bus or the like. Further, it is connected to a display 32 provided in the device stand 26, the external operation unit 28, or the like.
[0058]
The operation of the detection system 20 having the above configuration will be described.
[0059]
FIG. 11 is a flowchart illustrating a procedure of a real-time detection routine executed by the CPU 2 of the computer 30. This process is started when a simulation is started in the boat maneuvering simulator 21, for example.
[0060]
When the simulation is started in the boat maneuvering simulator 21, the control device 24 performs the motion calculation of the own ship every moment based on the signals from the equipment stands 26 ... 26 and the steering stand 27, and based on the calculation results. The operation of the

projectors

23 and 23 is controlled so as to change the landscape image displayed on the screen 22, and a signal including the calculation result is output to the detection system 20 at an appropriate time interval.
[0061]
First, the CPU 2 of the computer 30 acquires data corresponding to the data d for one row of the boat maneuvering result data D1 of FIG. 3A from the signal of the control device 24 (step S41). Next, the acquired data is transferred to the computer 31 and an instruction signal is output to the computer 31 so as to execute a potential ship operating area calculation routine based on the data (step S42). In step S43, the computer 31 waits until the calculation result of the potential marine maneuvering area routine is output. When the calculation result is received from the computer 31, an unsafe maneuvering state detection routine is executed based on the calculation result (step S44). . In step S45, the execution result of the unsafe ship handling state detection routine is displayed on the display 32. In step S46, it is determined whether or not the simulation has ended. If it is determined that the simulation has not ended, steps S41 to S45 are repeatedly executed. If it is determined that the simulation is finished, the routine is finished.
[0062]
In step S45, various screens may be displayed on the display 32. For example, a screen 300 shown in FIG. 12 may be displayed. The screen 300 has five divided screens 301 to 305.
[0063]
In the split screen 301, a bird's-eye view around the current ship 100 is displayed. For example, the ship 100, the other ship 200, and the breakwater 201 are displayed. Further, on the divided screen 301, predicted tracks L4... L4 of the points P1 to P5 at the present time are displayed.
[0064]
In the split screen 302, the own ship 100 and the TTC display units 306... 306 are displayed. The TTC display units 306... 306 correspond to the line segments SL1 to SL5, respectively. In each TTC display section 306, the length of the TTC is displayed according to the displayed height of the

bars

307 and 307, the left bar 307 indicates the TTC for the other ship, and the right bar 307 indicates the TTC for the shore. ing. In addition, when the TTC of the line segments SL1 to SL5 exceeds the reference time, the line color of the TTC display unit 306 corresponding to the shortest line segment of the TTC changes, which line segment collides. Information is displayed.
[0065]
In each of the divided

screens

303 and 304, a graph in which the vertical axis is TTC and the horizontal axis is the elapsed time from the start of the simulation is displayed, and changes in TTC over time are displayed by

solid lines

308 and 308. The split screen 303 displays changes in TTC with respect to other ships, and the split screen 304 displays changes in TTC with respect to the shore.
[0066]
On the screen 305, a bird's-eye view around the ship is displayed at a smaller scale than the divided screen 301.
[0067]
(Third embodiment)
FIG. 13 shows a detection system 40 according to the third embodiment of the present invention. The detection system 40 is configured as a system mounted on the actual ship 41. The detection system 40 includes a computer 30 and a computer 31 (not shown) as in the detection system 20 shown in FIG. However, the computer 30 is connected to equipment mounted on the actual ship 41 such as a radar device 42, a speed log 43, a gyro compass 44, a GPS receiver 45, a main engine control device 46, a steering device 47, etc. via a bus or the like. Has been. A display 32 is provided in the steering chamber of the actual ship 41.
[0068]
The detection system 40 executes the real-time detection routine (FIG. 11) in the same manner as the detection system 20, thereby detecting the unsafe ship operation state and presenting it to the operator. However, in step S41, the detection system 40, based on the signals output from the devices 43 to 47, such as the current ship position, heading direction, speed and other motion state quantities, engine speed, rudder angle, etc. The operation state quantity is specified, and data corresponding to the data d for one row in FIG. In step S44, an obstacle around the ship is detected based on a signal from the radar device 42, and a collision is determined.
[0069]
The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various forms as long as it is substantially the same as the technical idea of the present invention.
[0070]
The collision between the outer shape of the hull and the obstacle may be determined by various methods. For example, the hull shape may be approximated and determined by a shape having a curve such as a polygon other than a pentagon or an ellipse. As in the embodiment, the collision between the line group (SL1 to SL5) on the outer shape of the hull and the obstacle may be determined, or the collision between the point group (P1 to P5) on the outer shape of the hull and the obstacle is determined. You may judge.
[0071]
【Example】
Example 1
The ship maneuvering result of the ship maneuvering simulator experiment was evaluated using the evaluation system 1 of the first embodiment. Specific conditions are shown below.
[0072]
As the reference time, both the TTC for the shore and the TTC for other ships were used as shown in FIG. However, with regard to TTC for other ships, if an unsafe maneuvering state is detected by comparing the TTC with respect to a certain other ship and a reference time, the TTC for the other ship will be subject to determination of the unsafe maneuvering state thereafter. It was decided not to. This is to avoid the possibility that the unsafe maneuvering state is repeatedly detected for the other ship when there is another ship sailing with the own ship and the occurrence rate of the unsafe maneuvering state becomes excessive. .
[0073]
In FIG. 14, from 0 to 2 knots is the same as FIG. That is, as indicated by a solid line L30, the time required to erase the forward-traveling leg sp1 knot (2 knots) of the ship in full speed reverse is used as the reference time. At 2 knots or more, as shown by the solid line L31, SST corresponding to the speed was used. Therefore, SJT is not used. SST was set based on the stopping performance of each ship (own ship) to be evaluated. Specifically, the shortest stop time SST _S at a predetermined speed V _S is obtained for each ship by a ship maneuvering simulator experiment, and set as V _o = V _S and SST _o = SST _S in the upper equation of Equation 1. . For V _S , the maximum speed of each ship's port maneuvering was mainly used. Note that the relationship between the ship size (SIZE) of each ship that was evaluated this time and the SSD with respect to the maximum speed of the ship maneuvering in the port is as shown in FIG. The time interval for determining whether or not the boat is in an unsafe maneuvering state (see the time in FIG. 3A) was 1 second.
[0074]
Ship handling results of ship maneuvering simulator experiments at Yokohama Port, Kobe Port, and Osaka Port (Japan Marine Accident Prevention Association, “Survey Report on Navigation Assistance Operations such as Ports, etc.”, March 1997, March 1999) Comparison of the results of the evaluation with the conditions and the incidence of accidents and landings at the port (Japan Marine Accident Prevention Association, “Survey Report on Navigation Assistance Operations for Ports, etc.”, March 2000) This is shown in FIGS.
[0075]
15 (a) and 15 (b) show the evaluation results for each hull form, and FIGS. 16 (a) and 16 (b) show the evaluation results for each SSD. In FIG. 15A and FIG. 16A, “Total” indicates the number of times whether or not the unsafe maneuvering state is determined (step S3), and “US” indicates the number of times the unsafe maneuvering state is detected. “Freq.1” is the value (appearance rate) obtained by dividing “US” by “Total”, “Number of Marine Accidents” is the number of Marine Accidents in the above three ports, and “Number of Ports Entered” is the above 3 Ports "Freq.2" is a value obtained by dividing "number of marine accidents" by "number of vessels entered" (accident occurrence rate), and "occurrence ratio" is "Freq.2" is "Freq.2". The value divided by “1” is shown. “Average” is an average value of “Freq.1” and “Freq.2”. FIG. 15B and FIG. 16B are plots of “Freq.1” and “Freq.2” for each hull form or for each SSD. Note that the evaluation results for each ship type and for each SSD are obtained by integrating the evaluation results for 10 to several tens of ships.
[0076]
In these figures, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the ratio of the occurrence rate of unsafe maneuvering and the accident occurrence rate is on the order of about 10 ⁻³ . Match. Therefore, according to Heinrich's law, the detection of the unsafe maneuvering state corresponds to the detection of several thousand (10 ³ order) unsafe states hidden behind one actual accident.
[0077]
As shown in the “generation ratio” of FIG. 16A, the generation ratio is close to the order of 10 ⁻² at 5L with the smallest SSD, and the generation ratio is at the order of 10 ⁻⁴ at 11L with the largest SSD. SSD = 5L to 11L is a value obtained from the ship maneuvering simulator experiment, and can be said to indicate the range of actual ship stopping performance. Therefore, even if the time exceeding the SST range in an actual ship is used as the reference time for comparison with the TTC, the unsafe state in Heinrich's law cannot be detected. In other words, the unsafe state in Heinrich's law can be detected because of the use of SST as the reference time. In addition, when calculating SST by Numerical formula 1, it is desirable for SSD to be the range of 5L-11L, More preferably, it is the range of 5L-10L.
[0078]
(Example 2)
As for TTC for other ships, as well as TTC for the shore, it is determined whether or not the ship is in an unsafe maneuvering state at every time, and the results of evaluating the maneuvering results of the maneuvering simulator experiment under the same conditions as in Example 1 Are shown in FIGS. 17A, 17B, 18A, and 18B.
[0079]
As shown in these figures, the ratio between the appearance rate of the unsafe ship maneuvering state and the accident occurrence rate is on the order of 10 ⁻⁴ in any ship type or SSD. That is, by using SST as the reference time, a certain correlation is established between the appearance rate of the unsafe ship operation state and the accident occurrence rate, and the ratio approaches the order of 10 ^−3. Has been. From this, it can be seen that by using SST as the reference time, an unsafe ship maneuvering state lurking in a certain order in the shadow of one actualized accident can be detected.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is determined whether or not the time until the danger becomes obvious is shorter than the reference time when the control state is continued as it is. Safe ship handling status is detected. In addition, since the reference time is obtained by converting the speed according to a predetermined conversion rule, it is determined whether or not the ship is in an unsafe ship operation state based on an objective determination criterion determined from a physical aspect. Therefore, the possibility of the occurrence of an accident is objectively evaluated by evaluating the navigation safety based on the determination result.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an evaluation system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a concept of an evaluation method executed by the evaluation system of FIG.
FIG. 3 is a view showing the contents of data recorded in the storage device of the evaluation system of FIG. 1;
4 is a flowchart showing the procedure of a safety evaluation routine executed by the CPU of the evaluation system of FIG. 1;
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of a potential ship operating area calculation routine executed by the CPU of the evaluation system of FIG. 1;
FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of an unsafe ship handling state detection routine executed by the CPU of the evaluation system of FIG. 1;
7 is a diagram showing a reference time referred to in the unsafe ship handling state detection routine of FIG. 6;
8 is an output example of the evaluation system of FIG.
FIG. 9 shows an output example of the evaluation system of FIG. 1;
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an evaluation system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing the procedure of a real-time detection routine executed by the CPU of the evaluation system of FIG.
12 is an example of a screen displayed on the display of the evaluation system of FIG.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an evaluation system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing determination criteria according to an embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing the evaluation results of an example of the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing the evaluation results of an example of the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing the evaluation results of an example of the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing an evaluation result of an example of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Evaluation system 2 CPU
5 Storage Means 20 Evaluation System 21 Ship Maneuvering Simulator 22 Steering Room 32 Display 40 Evaluation System 41 Actual Ship 42 Radar Device 43 Speed Log 44 Gyro Compass 45 GPS Receiver 100 Own Ship 200 Other Ship 201 Onshore PG Evaluation Program

Claims

When it is assumed that the maneuvering state at a predetermined time point in the ship maneuvering process of the ship in the predetermined water area is continued, the time from the time point until the ship collides with an obstacle in the water area is calculated, and Converting the speed of the ship into a reference time according to a predetermined conversion rule, and evaluating the safety of navigation of the ship based on a determination result of whether or not the time until the collision is shorter than the reference time A navigation safety evaluation method characterized by

The conversion rule includes a rule in which a time required for the speed of the ship at the time to become a speed in a predetermined stop state at the time of a crash astern is the reference time. The described navigation safety evaluation method.

In the conversion rule, when the speed of the ship at the time is less than a predetermined set speed, the time required for the speed of the ship at the time to become a predetermined speed at the time of a crash astern is set. The rule includes the reference time, and when the speed of the ship at the time is equal to or higher than a predetermined set speed, the time until the collision when the ship operator reaches a predetermined reference level is the reference time. The navigation safety evaluation method according to claim 1, wherein:

In the conversion rule, when the speed of the ship at the time exceeds a predetermined reference speed, the time required for the speed of the ship at the time to become a predetermined speed at the time of a crash astern is set. When the speed of the ship at the time point is equal to or lower than a predetermined reference speed, the time required to bring the ship moving forward at the reference speed to a predetermined stop state at full speed backward is set as the reference time. The navigation safety evaluation method according to claim 1, wherein a rule is included.

It is determined whether or not the time until the collision is shorter than the reference time for a plurality of the time points in the boat maneuvering process, and the number of time points when the time until the collision is determined to be shorter than the reference time and The navigation safety evaluation method according to claim 1, wherein a ratio with the number of the plurality of time points is calculated.

A calculating means for calculating a time from the time point until the ship collides with an obstacle in the water area, assuming that the maneuvering state at a predetermined time point in the ship maneuvering process of the ship in the predetermined water area is continued;
Conversion means for converting the speed of the ship at the time to a reference time according to a predetermined conversion rule;
Output means for outputting information capable of specifying a determination result of whether or not the time until the collision is shorter than the reference time;
A navigation safety evaluation system characterized by comprising:

A navigation safety evaluation system that presents information related to the navigation safety of a ship operated in the simulated wheelhouse to a user of a ship maneuvering simulator that changes the simulated landscape around the simulated wheelhouse in accordance with the steering state in the simulated wheelhouse In
A calculating means for calculating a time until the ship collides with an obstacle around the ship, assuming that the current maneuvering state of the ship is continued;
Conversion means for converting the current speed of the ship into a reference time according to a predetermined conversion rule;
Presenting means for presenting to the user information capable of specifying a determination result as to whether or not the time until the collision is shorter than the reference time;
A navigation safety evaluation system characterized by comprising:

Navigation information including the position of the ship and the positions of obstacles around the ship is acquired by information acquisition means provided in an actual ship, and information related to the navigation safety of the ship is given to the operator of the ship. In the navigation safety evaluation system presented,
A calculating means for calculating a time until the ship collides with an obstacle around the ship, assuming that the current maneuvering state of the ship is continued;
Conversion means for converting the current speed of the ship into a reference time according to a predetermined conversion rule;
Presenting means for presenting to the user information capable of specifying a determination result as to whether or not the time until the collision is shorter than the reference time;
A navigation safety evaluation system characterized by comprising:

Calculation means for calculating a time from the time point until the ship collides with an obstacle in the water area, assuming that the computer continues a maneuvering state at a predetermined time point in the ship maneuvering process in the predetermined water area;
Conversion means for converting the speed of the ship at the time point into a reference time according to a predetermined conversion rule, and an output for outputting information capable of specifying a determination result as to whether or not the time until the collision is shorter than the reference time A navigation safety evaluation program characterized by functioning as a means.