WO2021199539A1 - 操船支援システム - Google Patents

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WO2021199539A1
WO2021199539A1 PCT/JP2020/048832 JP2020048832W WO2021199539A1 WO 2021199539 A1 WO2021199539 A1 WO 2021199539A1 JP 2020048832 W JP2020048832 W JP 2020048832W WO 2021199539 A1 WO2021199539 A1 WO 2021199539A1
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WO
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ship
tugboat
maneuvering
route
evaluation value
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PCT/JP2020/048832
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English (en)
French (fr)
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武憲 檜野
芳輝 原田
悠介 絹川
毅 古賀
健太郎 坂田
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B79/00—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation
    • B63B79/40—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation for controlling the operation of vessels, e.g. monitoring their speed, routing or maintenance schedules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/56—Towing or pushing equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/66—Tugs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B49/00—Arrangements of nautical instruments or navigational aids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/02—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/02—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring
    • B63H25/04—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring automatic, e.g. reacting to compass

Definitions

  • the present invention relates to a ship maneuvering support system used when the ship is assisted by at least one tugboat in the harbor.
  • the vessel may be a self-propelled vessel that includes at least one propulsion device, or may be a self-propelled vessel that does not include a propulsion device or has a failed propulsion device.
  • a pilot such as a pilot or the captain of the vessel, directs how the vessel and / or tugboat should be maneuvered.
  • the tugboat assist method includes pushing, towing, and parallel running, and the conductor instructs the tugboat on the assist method in a timely manner.
  • Patent Document 1 discloses an automatic towing command device that automatically sends a ship maneuvering command to a plurality of tugboats that assist the ship in a port.
  • this automatic towing command device a plurality of target positions are set on the route, and the total movement force required to move the ship to the next target position is required. The total movement power is then distributed to the ship's propulsion aircraft and tugboat.
  • an object of the present invention is to provide a ship maneuvering support system capable of automatically determining the optimum route in a port.
  • the ship maneuvering support system from one aspect of the present invention is a ship maneuvering support system used when the ship is assisted by at least one tugboat in the port. Based on the temporary route from the start point to the end point of the ship within the ship, and based on the ship information regarding the specifications of the ship and the tugboat information regarding the specifications of at least one tugboat, at least one of the above at predetermined time intervals. Local routes are calculated for each of the plurality of tugboat maneuvering patterns relating to pushing, towing, and parallel running of the tugboat, and from the propulsion distance of the tugboat, the fuel consumption of at least one tugboat, and the end of the local route.
  • One evaluation value regarding the distance to the provisional route and at least one of the safety of the ship and at least one tugboat is calculated, and the ship maneuvering pattern in which the evaluation value is the smallest among the plurality of maneuvering patterns is calculated. Is provided with a control device for determining the optimum ship maneuvering pattern.
  • the optimum ship maneuvering pattern is determined at predetermined time intervals, and the optimum route is constructed by connecting the local routes calculated for those optimum ship maneuvering patterns. Moreover, the ship maneuvering pattern relates to the tugboat assist method. Therefore, the optimum route in the port can be automatically determined in consideration of the tugboat assist method.
  • the ship maneuvering support system from another aspect of the present invention is a ship maneuvering support system used when the ship including at least one propulsion device is assisted by at least one tugboat in the port. Based on the temporary route from the start point to the end point of the ship in the port, based on the ship information regarding the specifications of the ship and the tugboat information regarding the specifications of at least one tugboat, at least at predetermined time intervals. Local routes are calculated for each of the plurality of maneuvering patterns relating to the use or absence of one propulsion machine and the push, tow, and parallel running of at least one tugboat with respect to the ship, and the propulsion distance of the ship, the ship, and the ship.
  • One evaluation value regarding at least one of the fuel efficiency of the at least one tugboat, the distance from the end of the local route to the provisional route, and the safety of the ship and at least one tugboat is calculated, and the plurality of values are calculated. It is characterized by including a control device for determining the ship maneuvering pattern having the smallest evaluation value among the ship maneuvering patterns as the optimum ship maneuvering pattern.
  • the optimum ship maneuvering pattern is determined at predetermined time intervals, and the optimum route is constructed by connecting the local routes calculated for those optimum ship maneuvering patterns.
  • the ship maneuvering pattern relates to the method of using the propulsion machine of the ship and the method of assisting the tugboat. Therefore, the optimum route in the port can be automatically determined in consideration of the method of using the propulsion machine of the ship and the method of assisting the tugboat.
  • the optimum route in the port can be automatically determined.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram of the ship maneuvering support system which concerns on one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the temporary route in a harbor. It is a plan view of the ship. It is a figure which shows a part of a temporary route and a local route. (A) to (c) are diagrams showing the ship maneuvering pattern.
  • FIG. 1 shows a ship maneuvering support system 4 according to an embodiment of the present invention. This ship maneuvering support system 4 is used when the ship 1 is assisted by at least one tugboat 2 in the harbor.
  • the number of tugboats 2 used to assist the ship 1 is predetermined according to the type of the ship 1, port rules, sea conditions, etc.
  • FIG. 1 illustrates a case where there are two tugboats 2 as an example.
  • the ship maneuvering support system 4 includes a terminal device 3 which is carried by a pilot or installed on land equipment and is independent of the ship 1 and at least one tugboat 2. Further, in the present embodiment, it is assumed that the ship 1 and at least one tugboat 2 are manned ships.
  • the ship 1 is equipped with a control device 11, a display device 12 (corresponding to the ship display device of the present invention), and a communication device 13.
  • at least one tugboat 2 is equipped with a control device 21, a display device 22 (corresponding to the tugboat display device of the present invention), and a communication device 23.
  • These devices together with the terminal device 3 constitute the ship maneuvering support system 4.
  • the control device 11 and the display device 12 of the ship 1 are incorporated in the bridge console of the ship 1, and the control device 21 and the display device 22 of the tugboat 2 are incorporated in the bridge console of the tugboat 2.
  • the terminal device 3 includes a control device 31, a display device (corresponding to the terminal display device of the present invention) 32, a communication device 33, and an input device 34.
  • the terminal device 3 may be a portable tablet computer or a notebook computer.
  • the control device 31 has, for example, a memory such as a ROM or RAM, a storage such as an HDD or SSD, and a CPU, and the CPU executes a program stored in the ROM or the storage.
  • the control device 11 mounted on the ship 1 and the control device 21 mounted on at least one tugboat 2 have the same configuration.
  • the display device 32 has a screen. Similarly, the display device 32 mounted on the ship 1 and the display device 22 mounted on at least one tugboat 2 also have a screen.
  • the communication device 33 of the terminal device 3 is capable of wireless communication with the communication device 13 of the ship 1 and the communication device 23 of at least one tugboat 2.
  • This wireless communication may be communication via AIS (Automatic Identification System), direct communication between ships, or land-to-ship communication via a ground base station. It may be.
  • AIS Automatic Identification System
  • control device 31 of the terminal device 3 determines the optimum route of the ship 1. Therefore, the control device 31 includes a database (not shown) for storing various types of information.
  • the optimum route of the ship 1 may be determined by the control device 11 mounted on the ship 1 or the control device 21 mounted on the tugboat 2.
  • the database may be included in the controller (11 or 21) that determines the optimum route.
  • the database is included in the control device 31 of the terminal device 3 and is stored in the database. The stored information may be transmitted to the control device (11 or 21) that determines the optimum route by the above wireless communication.
  • the database stores the ship information regarding the specifications of the ship 1 and the tugboat information regarding the specifications of at least one tugboat 2.
  • the specifications of the ship 1 include, for example, the shape, weight and draft of the ship 1, the number of propulsion machines, the position and the capacity, and the like. Further, in the ship 1, as shown by black circles in FIG. 3, the structural tugboat connectable position 10 is predetermined, and this tugboat connectable position 10 is also included in the specifications of the ship 1.
  • the specifications of the tugboat 2 are, for example, the shape of the tugboat 2, the number and capacity of propulsion machines, and the like.
  • the information stored in the database may be updated with information related to the ship 1 (ship information and tugboat information) each time the ship 1 enters the port.
  • the database may store in advance information about all the vessels 1 that are expected to enter the port.
  • the control device 31 is set every predetermined time (for example, several seconds to several hours, preferably several minutes) with reference to the provisional route 51 from the starting point 1A to the ending point 1B in the port.
  • the local route 5 is calculated for each of the plurality of ship maneuvering patterns.
  • the control device 31 provides not only ship information and tugboat information, but also weather information such as wind information in the harbor and / or environmental information including sea condition information such as wave information and tidal current information in the harbor.
  • the local route 5 is calculated for each of the plurality of ship maneuvering patterns based on the above.
  • the control device 31 acquires environmental information from an external organization such as the Japan Meteorological Agency or NOAA (National Ocean and Atmospheric Administration) via the communication device 33 and the Internet.
  • NOAA National Ocean and Atmospheric Administration
  • the control device 31 may calculate the local route 5 based only on the ship information and the tugboat information.
  • the temporary route 51 may be input to the control device 31 through the input device 34 together with the start point 1A and the end point 1B by a conductor such as a pilot.
  • a conductor such as a pilot.
  • only the starting point 1A and the ending point 1B are input to the control device 31, and the control device 31 sets the temporary route 51 so that the ship 1 approaches the quay 61 while avoiding obstacles such as the breakwater 62 and the fixed net 63. You may decide.
  • the end point 1B is generally the position where the ship 1 is moored at the quay 61.
  • control device 31 determines the temporary route 51
  • the control device 31 acquires the other ship's current information regarding the position, direction, and speed of the other ship 64 via the communication device 33.
  • the starting point 1A may be the current position of the ship 1.
  • the control device 31 acquires the ship's current information regarding the position, direction, and speed of the ship 1 via the communication device 33.
  • control device 11 of the ship 1 stores the current information of the ship regarding the position, direction and speed of the ship 1 in real time.
  • the position of the ship 1 is measured by GNSS (Global Navigation Satellite System), and the direction of the ship 1 is measured by the directional meter provided on the ship 1.
  • the speed of the ship 1 is calculated from the amount of change in the position of the ship 1 and the time.
  • the current information of the ship is transmitted from the communication device 13 of the ship 1 to the communication device 33 of the terminal device 3.
  • control device 21 of at least one tugboat 2 stores the current tugboat information regarding the position, direction and speed of the tugboat 2 in real time.
  • the position of the tugboat 2 is measured by GNSS, and the orientation of the tugboat 2 is measured by an azimuth meter provided on the tugboat 2.
  • the speed of the tugboat 2 is calculated from the amount of change in the position of the tugboat 2 and the time.
  • the tugboat current information is transmitted from the communication device 23 of the tugboat 2 to the communication device 33 of the terminal device 3.
  • the ship maneuvering pattern relates to pushing, pulling, and parallel running (assist method) of at least one tugboat 2 with respect to the ship 1.
  • the ship 1 includes two propulsion machines (main propulsion machine 1a and side propulsion machine 1c). Therefore, the ship maneuvering pattern also relates to the presence / absence (usage method) of the two propulsion machines of the ship 1.
  • the main propulsion machine 1a When the main propulsion machine 1a is used, how to operate the rudder 1b is also determined.
  • the number of propulsion machines of the ship 1 may be one or three or more.
  • the main propulsion machine 1a may be an azimuth thruster that does not require a rudder 1b.
  • the assist method (that is, the ship maneuvering pattern) depends on which position of the tugboat connectable positions 10 the tugboat 2 pushes or pulls the tugboat 1. Is different. Further, when the tugboat 2 pushes or pulls the ship 1 differently, the assist method is also different. When the tugboat 2 pulls the tugboat 1, the tugboat 2 is connected to the tugboat connectable position 10 of the tugboat 1 via the tag line 15 (see FIG. 5B).
  • the direction of thrust by the propulsion machine for example, the direction of the rudder 1b in the main propulsion machine 1a
  • the magnitude of the thrust for example, the direction of the rudder 1b in the main propulsion machine 1a
  • Different methods of use ie, ship maneuvering patterns
  • FIGS. 5A to 5C show three ship maneuvering patterns at one predetermined time.
  • the propulsion machine and the tugboat 2 of the ship 1 are shown by a solid line, and the ones that are not used are shown by a broken line.
  • the number of tugboats 2 used to assist the ship 1 is two in the examples shown in FIGS. 5 (a) and 5 (c), and one in the example shown in FIG. 5 (b).
  • the ship 1 travels using the main propulsion machine 1a while adjusting the traveling direction with the rudder 1b. Therefore, the two tugboats 2 run in parallel with the ship 1.
  • the two tugboats 2 are on the tugboat connectable position 10a (see FIG. 3) and starboard side of the tugboat connectable position 10 of the ship 1 near the center of the port side. Press the tugboat connectable position 10b (see FIG. 3) near the center of.
  • two tugboats 2 push the ship 1 while the ship 1 is running on a mitage without using the propulsion machine of the ship 1.
  • the position of the rudder 1b is always constant during a predetermined time.
  • the ship 1 travels using the main propulsion machine 1a.
  • one tugboat 2 pushes the tugboat connectable position 10c (see FIG. 3) near the tip of the starboard side of the tugboat connectable position 10 of the ship 1 while using the main propulsion machine 1a. ..
  • the tugboat 2 is connected to the tugboat connectable position 10c of the ship 1 via the tugline 15. Then, the tugboat 2 pulls the ship 1 while running the ship 1 on a mitage without using the propulsion machine of the ship 1.
  • the position of the rudder 1b is always constant during the predetermined time.
  • the ship 1 travels using the main propulsion machine 1a.
  • the two tugboats 2 are connected to the tugboat connectable positions 10c and 10d (see FIG. 3) near the tip and center of the starboard side of the tugboat connectable positions 10 via the tag line 15. NS.
  • two tugboats 2 pull the ship 1 while using the main propulsion machine 1a.
  • the tugboats 2 are connected to the tugboat connectable positions 10c and 10d (see FIG. 3), and the tugboat 1 is run on a mitage without using the propulsion machine of the tugboat 1. 2 pulls the ship 1.
  • At least one tugboat 2 may push or pull the vessel 1 at any time during a predetermined time.
  • the position of the tugboat 2 may change from the port side of the ship 1 to the starboard side or vice versa during a predetermined time.
  • the predetermined time during which the ship maneuvering patterns shown in FIGS. 5A to 5C are performed is the first predetermined time (that is, immediately after the ship 1 departs from the departure point 1A), as shown in FIG.
  • the local route 5a is calculated for the ship maneuvering pattern of FIG. 5 (a)
  • the local route 5b is calculated for the ship maneuvering pattern of FIG. 5 (b)
  • the local route 5c is calculated for the ship maneuvering pattern of FIG. 5 (c). Calculated.
  • the control device 31 calculates the local route 5 for the specific ship maneuvering pattern, and then calculates one evaluation value J for the specific ship maneuvering pattern based on the ship information and the tugboat information. As described above, in the present embodiment, since the control device 31 calculates the local route 5 based on not only the ship information and the tugboat information but also the environmental information, the control device 31 calculates not only the ship information and the tugboat information but also the environmental information.
  • the evaluation value J is calculated for a specific ship maneuvering pattern based on the above.
  • the evaluation value J is the propulsion distance of the ship 1, the fuel consumption of the ship 1 and at least one tugboat 2, the distance from the end of the local route 5 to the temporary route 51, and the safety of the ship 1 and at least one tugboat 2. It concerns at least one. However, if the ship 1 does not include a propulsion device, the "fuel consumption of the ship 1 and at least one tugboat 2" is changed to "fuel consumption of at least one tugboat 2.”
  • the evaluation value J1 regarding the propulsion distance of the ship 1 becomes smaller as the propulsion distance of the ship 1 becomes longer.
  • the evaluation value J1 of the local route 5a is the largest and the evaluation value J1 of the local route 5b is the smallest. ..
  • the evaluation value J2 regarding the fuel efficiency of the ship 1 and at least one tugboat 2 becomes smaller as the fuel efficiency becomes better (that is, as the fuel consumption decreases).
  • the evaluation value J3 regarding the distance from the end of the local route 5 (position on the local route 5 after a predetermined time) to the provisional route 51 (that is, the length of the perpendicular line drawn from the end to the provisional route 51) is the evaluation value J3 of the local route 5.
  • the evaluation value J3 of the local route 5a is the smallest, and the evaluation value J3 of the local route 5b is the largest.
  • the evaluation value J3'related to the area between the local route 5 and the temporary route 51 is an evaluation value J1 regarding the propulsion distance of the ship 1, an evaluation value J2 regarding the fuel consumption of the ship 1 and at least one tugboat 2, and an evaluation value J3 regarding the area between the local route 5 and the provisional route 51.
  • the area between the local route 5 and the provisional route 51 can be obtained by integrating the absolute values of the differences between them.
  • the safety evaluation value J4 for the ship 1 and at least one tugboat 2 becomes smaller as the safety increases.
  • This evaluation value J4 can be calculated by various methods.
  • the distance from the local route 5 to the obstacle may be used as the evaluation value J4.
  • the value obtained by dividing the speed at which the ship 1 approaches the quay 61 by the distance from the quay 61 to the ship 1 (the upper limit is set assuming that the distance becomes zero) is set as the evaluation value J4. You may use it.
  • the magnitude of the sway of the ship 1 and the tugboat 2 due to the influence of wind and waves is calculated, and the probability of trouble such as capsizing or collapse of the cargo is calculated, and these are multiplied by the weighting coefficient and added.
  • the combined value may be used as the evaluation value J4.
  • the control device 31 After calculating the local route 5 and the evaluation value J for the specific ship maneuvering pattern, the control device 31 calculates the local route 5 and the evaluation value J for another ship maneuvering pattern in the same manner as described above. By repeating this calculation, the control device 31 calculates the local route 5 and the evaluation value J for each of the plurality of ship maneuvering patterns.
  • control device 31 sets the ship maneuvering pattern that was calculated immediately before as the above-mentioned specific ship maneuvering pattern, and creates a new ship maneuvering pattern as the above-mentioned other ship maneuvering pattern based on the evaluation value J of the specific ship maneuvering pattern.
  • a plurality of ship maneuvering patterns may be obtained.
  • the ship maneuvering pattern can be searched so that the evaluation value is improved.
  • control device 31 determines the ship maneuvering pattern in which the evaluation value J is the smallest among the plurality of ship maneuvering patterns as the optimum ship maneuvering pattern.
  • the control device 31 After determining the optimum ship maneuvering pattern in the first predetermined time, the control device 31 determines the optimum ship maneuvering pattern in the next predetermined time in the same manner as described above, starting from the end of the local path 5 of the optimum ship maneuvering pattern. .. For example, as shown in FIG. 4, when the local route 5a is the local route of the optimum ship maneuvering pattern, the control device 31 calculates a plurality of local routes 5d to 5f starting from the end of the local route 5a. By repeating such processing at predetermined time intervals, the control device 31 determines the optimum ship maneuvering pattern from the starting point 1A to the ending point 1B.
  • the optimum ship maneuvering patterns are determined at predetermined time intervals, and therefore the optimum route is constructed by connecting the local routes 5 calculated for those optimum ship maneuvering patterns.
  • the ship maneuvering pattern relates to a method of using the propulsion machine of the ship 1 and a method of assisting the tugboat 2. Therefore, the optimum route in the port can be automatically determined in consideration of the method of using the propulsion machine of the ship 1 and the method of assisting the tugboat 2.
  • the ship maneuvering pattern is only related to pushing, pulling, and parallel running of the tugboat 2 with respect to the ship 1.
  • the optimum route in the port can be automatically determined in consideration of the assist method of the tugboat 2.
  • control device 31 calculates the local route 5 and the evaluation value J for each of the plurality of ship maneuvering patterns based on not only the ship information and the tugboat information but also the environmental information, so that the environmental information is taken into consideration.
  • the optimum operation pattern can be determined.
  • the control device 31 may display the determined optimum ship maneuvering pattern and / or the local route 5 for the optimum ship maneuvering pattern on the screen of the display device 32. In this way, a conductor such as a pilot can command the ship maneuvering while visually recognizing the optimum ship maneuvering pattern and the local route 5 (optimum route) according to the optimum ship maneuvering pattern.
  • control device 31 transmits information about the determined optimum ship maneuvering pattern and / or the local route 5 for the optimum ship maneuvering pattern to the control device 11 via the communication device 33 and the communication device 13 of the ship 1, and the ship.
  • the local route 5 for the determined optimum ship maneuvering pattern and / or the optimum ship maneuvering pattern may be displayed on the screen of the display device 12 via the control device 11 of 1. In this way, when the captain of the ship 1 is the commander, the captain can command the ship while visually recognizing the optimum ship maneuvering pattern and the local route 5 (optimum route).
  • control device 31 displays the determined optimum ship maneuvering pattern and / or the local route 5 for the optimum ship maneuvering pattern not only on the screen of the display device 12 of the ship 1 but also by the display device of at least one tugboat 2. It may also be displayed on the screen of 22. According to this, the operator of the ship 1 and the operator of the tugboat 2 can share information on the optimum ship maneuvering pattern and / or the local route 5 (optimum route) for the optimum ship maneuvering pattern.
  • the ship maneuvering support system 4 does not include the terminal device 3. good.
  • the ship maneuvering support system 4 includes the terminal device 3, and the optimum ship maneuvering pattern and / or the local route 5 about the optimum ship maneuvering pattern is displayed on the screen of the display device 32 of the terminal device 3.
  • the conductor can command the ship maneuvering while looking at the screen of the display device 32 of the terminal device 3 without boarding the ship 1 or the tag boat 2.
  • the vessel 1 may be an unmanned vessel.
  • the display device 12 mounted on the ship 1 is unnecessary.
  • the tugboat 2 may also be an unmanned ship. In this case, the display device 22 mounted on the tugboat 2 is unnecessary.
  • the ship maneuvering support system 4 does not have to include a display device.
  • the ship maneuvering support system from one aspect of the present invention is a ship maneuvering support system used when the ship is assisted by at least one tugboat in the port, and is a starting point of the ship in the port. Pushing the at least one tugboat against the ship at predetermined time intervals based on the ship information regarding the specifications of the ship and the tagboat information regarding the specifications of at least one tugboat based on the provisional route from to the end point.
  • the local route is calculated, the propulsion distance of the ship, the fuel consumption of at least one tugboat, the distance from the end of the local route to the provisional route, and
  • One evaluation value regarding at least one of the safety of the ship and at least one tugboat is calculated, and the ship maneuvering pattern having the smallest evaluation value among the plurality of ship maneuvering patterns is determined as the optimum ship maneuvering pattern. It is characterized by being provided with a control device.
  • the optimum ship maneuvering pattern is determined at predetermined time intervals, and the optimum route is constructed by connecting the local routes calculated for those optimum ship maneuvering patterns. Moreover, the ship maneuvering pattern relates to the tugboat assist method. Therefore, the optimum route in the port can be automatically determined in consideration of the tugboat assist method.
  • the ship maneuvering support system from another aspect of the present invention is a ship maneuvering support system used when the ship including at least one propulsion device is assisted by at least one tugboat in the port. Based on the temporary route from the start point to the end point of the ship in the port, based on the ship information regarding the specifications of the ship and the tugboat information regarding the specifications of at least one tugboat, at least at predetermined time intervals. Local routes are calculated for each of the plurality of maneuvering patterns relating to the use or absence of one propulsion machine and the push, towing, and parallel running of the at least one tugboat with respect to the ship, and for each of the plurality of tugboats.
  • the optimum ship maneuvering pattern is determined at predetermined time intervals, and the optimum route is constructed by connecting the local routes calculated for those optimum ship maneuvering patterns.
  • the ship maneuvering pattern relates to the method of using the propulsion machine of the ship and the method of assisting the tugboat. Therefore, the optimum route in the port can be automatically determined in consideration of the method of using the propulsion machine of the ship and the method of assisting the tugboat.
  • the control device may obtain the plurality of ship maneuvering patterns by calculating the evaluation value for a specific ship maneuvering pattern and then creating a new ship maneuvering pattern based on the calculated evaluation value. According to this configuration, the ship maneuvering pattern can be searched so that the evaluation value is improved.
  • the control device calculates the local route and the evaluation value for each of the plurality of ship maneuvering patterns based on not only the ship information and the tugboat information but also environmental information including meteorological information and / or sea condition information. You may. According to this configuration, the optimum operation pattern can be determined in consideration of the environmental information.
  • the ship maneuvering support system further includes at least one display device having a screen, and the control device displays the optimum ship maneuvering pattern and / or a local route calculated for the optimum ship maneuvering pattern on the screen. You may. A pilot such as a pilot or the captain of the ship can command the ship while visually recognizing the optimum ship maneuvering pattern and the local route (optimum route).
  • the at least one display device may include a ship display device mounted on the ship and at least one tugboat display device mounted on the at least one tugboat. According to this configuration, the operator of the ship and the operator of the tugboat can share information on the optimum ship maneuvering pattern and / or the local route (optimal route) for the optimum ship maneuvering pattern.
  • the at least one display device may include a terminal display device included in a terminal device independent of the ship and the at least one tugboat. According to this configuration, the conductor can command the ship while looking at the screen of the terminal display device without boarding the ship or the tugboat.
  • Control device 12 Display device (Vessel display device) 2 Tugboat 21 Control device 22 Display device (Tugboat display device) 3 Terminal device 31 Control device 32 Display device (terminal display device) 4 Ship maneuvering support system 5 Local route 51 Temporary route

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Abstract

一実施形態に係る操船支援システム４は、港湾内で、本船１が少なくとも１隻のタグボート２でアシストされる際に使用されるものであり、制御装置３１を含む。制御装置３１は、港湾内での本船１の出発点から終着点までの仮航路を基準として、本船１の仕様に関する本船情報およびタグボート２の仕様に関するタグボート情報に基づいて、所定時間ごとに、タグボート２の本船１に対する押し、曳き、並走に関する複数の操船パターンのそれぞれについて、局所経路を算出するとともに、本船１の推進距離、タグボート２の燃費、前記局所経路の終端から前記仮航路までの距離、ならびに本船１およびタグボート２の安全性の少なくとも１つに関する評価値を算出し、前記複数の操船パターンのうちで前記評価値が最小となる操船パターンを最適な操船パターンとして決定する。

Description

操船支援システム
　本発明は、港湾内で本船が少なくとも１隻のタグボートでアシストされる際に使用される操船支援システムに関する。
　港湾内では、本船が少なくとも１隻のタグボートでアシストされることが多い。本船は、少なくとも１つの推進機を含む自力走行可能船である場合もあるし、推進機を含まない又は推進機が故障した自力走行不能船である場合もある。
　一般的に、港湾内では、水先案内人または本船の船長などの指揮者が、本船および／またはタグボートをどのように操船すべきかを指揮する。例えば、タグボートのアシスト方法としては、押し、曳き、並走などがあり、指揮者は、タグボートへ適時アシスト方法を指示する。
　例えば、特許文献１には、港湾内で本船をアシストする複数のタグボートに対して自動的に操船指令を送出する自動曳航指令装置が開示されている。この自動曳航指令装置では、航路上に複数の目標位置が設定され、本船を次の目標位置まで移動させるのに必要な移動総力が求められる。次いで、その移動総力が、本船の推進機およびタグボートに分配される。
特開昭６３－２２２９９４号公報
　特許文献１に開示された自動曳航指令装置では、航路が予め定められていることが前提となっている。これに対し、タグボートのアシスト方法などを考慮して港湾内の最適航路を自動的に決定したいという要望がある。
　そこで、本発明は、港湾内の最適航路を自動的に決定することができる操船支援システムを提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の１つの側面からの操船支援システムは、港湾内で、本船が少なくとも１隻のタグボートでアシストされる際に使用される操船支援システムであって、前記港湾内での前記本船の出発点から終着点までの仮航路を基準として、前記本船の仕様に関する本船情報および前記少なくとも１隻のタグボートの仕様に関するタグボート情報に基づいて、所定時間ごとに、前記少なくとも１隻のタグボートの前記本船に対する押し、曳き、並走に関する複数の操船パターンのそれぞれについて、局所経路を算出するとともに、前記本船の推進距離、前記少なくとも１隻のタグボートの燃費、前記局所経路の終端から前記仮航路までの距離、ならびに前記本船および前記少なくとも１隻のタグボートの安全性の少なくとも１つに関する１つの評価値を算出し、前記複数の操船パターンのうちで前記評価値が最小となる操船パターンを最適な操船パターンとして決定する制御装置を備える、ことを特徴とする。
　上記の構成によれば、所定時間ごとに最適な操船パターンが決定されるので、それらの最適な操船パターンについて算出された局所経路をつなぐことで最適航路が構成される。しかも、操船パターンはタグボートのアシスト方法に関するものである。このため、タグボートのアシスト方法を考慮して港湾内の最適航路を自動的に決定することができる。
　また、本発明の別の側面からの操船支援システムは、港湾内で、少なくとも１つの推進機を含む本船が少なくとも１隻のタグボートでアシストされる際に使用される操船支援システムであって、前記港湾内での前記本船の出発点から終着点までの仮航路を基準として、前記本船の仕様に関する本船情報および前記少なくとも１隻のタグボートの仕様に関するタグボート情報に基づいて、所定時間ごとに、前記少なくとも１つの推進機の使用の有無および前記少なくとも１隻のタグボートの前記本船に対する押し、曳き、並走に関する複数の操船パターンのそれぞれについて、局所経路を算出するとともに、前記本船の推進距離、前記本船および前記少なくとも１隻のタグボートの燃費、前記局所経路の終端から前記仮航路までの距離、ならびに前記本船および前記少なくとも１隻のタグボートの安全性の少なくとも１つに関する１つの評価値を算出し、前記複数の操船パターンのうちで前記評価値が最小となる操船パターンを最適な操船パターンとして決定する制御装置を備える、ことを特徴とする。
　上記の構成によれば、所定時間ごとに最適な操船パターンが決定されるので、それらの最適な操船パターンについて算出された局所経路をつなぐことで最適航路が構成される。しかも、操船パターンは本船の推進機の使用方法およびタグボートのアシスト方法に関するものである。このため、本船の推進機の使用方法およびタグボートのアシスト方法を考慮して港湾内の最適航路を自動的に決定することができる。
　本発明によれば、港湾内の最適航路を自動的に決定することができる。
本発明の一実施形態に係る操船支援システムの概略構成図である。 港湾内の仮航路を示す図である。 本船の平面図である。 仮航路の一部および局所経路を示す図である。 （ａ）～（ｃ）は操船パターンを示す図である。
　図１に、本発明の一実施形態に係る操船支援システム４を示す。この操船支援システム４は、港湾内で本船１が少なくとも１隻のタグボート２でアシストされる際に使用されるものである。
　本船１のアシストに使用するタグボート２の隻数は、本船１の種類、港湾規則、海象条件などによって予め定められる。図１では、例示として、タグボート２が２隻である場合を描いている。
　本実施形態では、操船支援システム４が、水先案内人が携帯するか、または、陸上設備に設置される、本船１および少なくとも１隻のタグボート２とは独立した端末装置３を含む。また、本実施形態では、本船１および少なくとも１隻のタグボート２が有人船であることを前提とする。
　本船１には、制御装置１１、表示装置１２（本発明の本船表示装置に相当）および通信装置１３が搭載されている。同様に、少なくとも１隻のタグボート２には、制御装置２１、表示装置２２（本発明のタグボート表示装置に相当）および通信装置２３が搭載されている。これらの機器は、端末装置３と共に操船支援システム４を構成する。例えば、本船１の制御装置１１および表示装置１２は本船１のブリッジコンソールに組み込まれ、タグボート２の制御装置２１および表示装置２２はタグボート２のブリッジコンソールに組み込まれる。
　端末装置３は、制御装置３１、表示装置（本発明の端末表示装置に相当）３２、通信装置３３および入力装置３４を含む。例えば、端末装置３は、ポータブルタブレットコンピュータであってもよいし、ノートブックコンピュータであってもよい。
　制御装置３１は、例えば、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリと、ＨＤＤやＳＳＤなどのストレージと、ＣＰＵを有し、ＲＯＭまたはストレージに記憶されたプログラムがＣＰＵにより実行される。本船１に搭載される制御装置１１および少なくとも１隻のタグボート２に搭載される制御装置２１も同様の構成を有する。
　図示は省略するが、表示装置３２は画面を有する。同様に、本船１に搭載される表示装置３２および少なくとも１隻のタグボート２に搭載される表示装置２２も画面を有する。
　端末装置３の通信装置３３は、本船１の通信装置１３および少なくとも１隻のタグボート２の通信装置２３と無線通信可能なものである。この無線通信は、ＡＩＳ（Automatic Identification System：自動船舶識別装置）を介した通信であってもよいし、船間同士の直接通信であってもよいし、地上基地局を介した船陸間通信であってもよい。
　詳しくは後述するが、本実施形態では、端末装置３の制御装置３１が本船１の最適航路を決定する。このため、制御装置３１は、各種の情報を格納するデータベース（図示せず）を含む。
　ただし、本船１の最適航路の決定は、本船１に搭載された制御装置１１、またはタグボート２に搭載された制御装置２１で行われてもよい。この場合、データベースは、最適航路を決定する制御装置（１１または２１）に含まれてもよい。あるいは、本船１の最適航路の決定が本船１に搭載される制御装置１１またはタグボート２に搭載される制御装置２１で行われる場合でも、データベースが端末装置３の制御装置３１に含まれ、データベースに格納された情報が上記の無線通信により最適航路を決定する制御装置（１１または２１）へ送信されてもよい。
　データベースは、本船１の仕様に関する本船情報、および少なくとも１隻のタグボート２の仕様に関するタグボート情報を格納する。本船１の仕様とは、例えば、本船１の形状、重量および喫水、推進機の数、位置および能力などである。また、本船１では、図３中に黒丸で示すように、構造上のタグボート接続可能位置１０が予め定まっており、このタグボート接続可能位置１０も本船１の仕様に含まれる。タグボート２の仕様とは、例えば、タグボート２の形状、推進機の数および能力などである。
　データベースに格納される情報は、港湾内に本船１が入港する度に、その本船１に関する情報（本船情報およびタグボート情報）に更新されてもよい。あるいは、データベースには、入港が想定される全ての本船１に関する情報が予め格納されてもよい。
　制御装置３１は、図２に示すように、港湾内での出発点１Ａから終着点１Ｂまでの仮航路５１を基準として、所定時間（例えば、数秒～数時間、望ましくは数分）ごとに、データベースに格納された本船情報およびタグボート情報に基づいて、複数の操船パターンのそれぞれについて局所経路５（図４参照）を算出する。
　さらに、本実施形態では、制御装置３１が、本船情報およびタグボート情報だけでなく、港湾内の風情報などの気象情報および／または港湾内の波情報や潮流情報などの海象情報を含む環境情報にも基づいて、複数の操船パターンのそれぞれについて局所経路５を算出する。例えば、制御装置３１は、通信装置３３およびインターネットを介して、気象庁やＮＯＡＡ（National Ocean and Atmospheric Administration）等の外部機関から環境情報を取得する。ただし、制御装置３１は、本船情報およびタグボート情報のみに基づいて局所経路５を算出してもよい。
　仮航路５１は、水先案内人などの指揮者により、出発点１Ａおよび終着点１Ｂと共に入力装置３４を通じて制御装置３１に入力されてもよい。あるいは、制御装置３１には出発点１Ａおよび終着点１Ｂのみが入力され、制御装置３１が、本船１が防波堤６２や定置網６３などの障害物を避けながら岸壁６１に接近するように仮航路５１を決定してもよい。終着点１Ｂは、一般的に、本船１が岸壁６１に係留される位置である。
　制御装置３１が仮航路５１を決定する場合、制御装置３１は、本船１が他船６４と衝突しないように仮航路５１を決定することが望ましい。この場合、制御装置３１は、他船６４の位置、方位および速度に関する他船現情報を通信装置３３を介して取得する。
　出発点１Ａは、本船１の現在位置であってもよい。この場合、制御装置３１は、本船１の位置、方位および速度に関する本船現情報を通信装置３３を介して取得する。
　より詳しくは、本船１の制御装置１１には、本船１の位置、方位および速度に関する本船現情報がリアルタイムで記憶される。本船１の位置は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）により測定され、本船１の方位は、本船１に設けられた方位計により測定される。本船１の速度は、本船１の位置の変化量とその時間から算出される。本船現情報は、本船１の通信装置１３から端末装置３の通信装置３３へ送信される。
　また、少なくとも１隻のタグボート２の制御装置２１には、当該タグボート２の位置、方位および速度に関するタグボート現情報がリアルタイムで記憶される。タグボート２の位置は、ＧＮＳＳにより測定され、タグボート２の方位は、タグボート２に設けられた方位計により測定される。タグボート２の速度は、タグボート２の位置の変化量とその時間から算出される。タグボート現情報は、タグボート２の通信装置２３から端末装置３の通信装置３３へ送信される。
　操船パターンは、少なくとも１隻のタグボート２の本船１に対する押し、曳き、並走（アシスト方法）に関するものである。本実施形態では、図３に示すように、本船１が２つの推進機（主推進機１ａおよびサイド推進機１ｃ）を含む。このため、操船パターンは、本船１の２つの推進機の使用の有無（使用方法）にも関する。なお、主推進機１ａを使用する場合、舵（ラダー）１ｂをどのように操作するかも決定される。ただし、本船１の推進機の数は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、主推進機１ａは、舵１ｂが不要なアジマススラスターであってもよい。
　タグボート２のアシスト方法に関し、タグボート２が本船１を押す場合も曳く場合も、タグボート接続可能位置１０のうちのどの位置でタグボート２が本船１を押すまたは曳くかによってアシスト方法（すなわち、操船パターン）は異なる。また、タグボート２が本船１を押すまたは曳く力が異なる場合もアシスト方法は異なる。なお、タグボート２が本船１を曳く場合は、タグボート２がタグライン１５（図５（ｂ）参照）を介して本船１のタグボート接続可能位置１０と接続される。
　また、推進機（本実施形態では、主推進機１ａおよびサイド推進機１ｃ）の使用方法に関し、推進機による推力の方向（例えば、主推進機１ａでは舵１ｂの方向）および／または推力の大きさが異なれば使用方法（すなわち、操船パターン）は異なる。
　例えば、図５（ａ）～（ｃ）に１つの所定時間における３つの操船パターンを示す。なお、図５（ａ）～（ｃ）では、本船１の推進機およびタグボート２のうちの使用するものを実線で示し、使用しないものを破線で示す。本船１のアシストに使用するタグボート２の隻数は、図５（ａ）および（ｃ）に示す例では２隻であり、図５（ｂ）に示す例では１隻である。
　具体的に、図５（ａ）に示す例では、所定時間の初期は、舵１ｂで走行方向を調整しながら本船１が主推進機１ａを使用して走行する。このため、２隻のタグボート２は本船１と並走する。所定時間の中間期は、主推進機１ａを使用しながら、２隻のタグボート２が本船１のタグボート接続可能位置１０のうちの左舷の中央付近のタグボート接続可能位置１０ａ（図３参照）および右舷の中央付近のタグボート接続可能位置１０ｂ（図３参照）を押す。所定時間の末期は、本船１の推進機を使用せずに本船１を行脚で走行させながら、２隻のタグボート２が本船１を押す。
　図５（ｂ）に示す例では、所定時間中は常に舵１ｂの位置が一定である。所定時間の初期は、図５（ａ）と同様に、本船１が主推進機１ａを使用して走行する。所定時間の中間期は、主推進機１ａを使用しながら、１隻のタグボート２が本船１のタグボート接続可能位置１０のうちの右舷の先端付近のタグボート接続可能位置１０ｃ（図３参照）を押す。所定時間の末期は、タグボート２が本船１のタグボート接続可能位置１０ｃとタグライン１５を介して接続される。そして、本船１の推進機を使用せずに本船１を行脚で走行させながら、タグボート２が本船１を曳く。
　図５（ｃ）に示す例でも、所定時間中は常に舵１ｂの位置が一定である。所定時間の初期は、図５（ａ）と同様に、本船１が主推進機１ａを使用して走行する。所定時間の中間期は、２隻のタグボート２がタグボート接続可能位置１０のうちの右舷の先端付近および中央付近のタグボート接続可能位置１０ｃ，１０ｄ（図３参照）とタグライン１５を介して接続される。そして、主推進機１ａを使用しながら、２隻のタグボート２が本船１を曳く。所定時間の末期は、２隻のタグボート２がタグボート接続可能位置１０ｃ，１０ｄ（図３参照）と接続されたまま、本船１の推進機を使用せずに本船１を行脚で走行させながら、タグボート２が本船１を曳く。
　図５（ａ）～（ｃ）に示す操船パターン以外にも様々な操船パターンが存在する。例えば、所定時間中は常に少なくとも１隻のタグボート２が本船１を押すか曳いてもよい。あるいは、所定時間の間にタグボート２の位置が本船１の左舷側から右舷側にまたはその逆に変わってもよい。
　例えば、図５（ａ）～（ｃ）に示す操船パターンが行われる所定時間が最初の所定時間（すなわち、本船１が出発点１Ａを出発した直後）である場合には、図４に示すように、図５（ａ）の操船パターンについては局所経路５ａが算出され、図５（ｂ）の操船パターンについては局所経路５ｂが算出され、図５（ｃ）の操船パターンについては局所経路５ｃが算出される。
　制御装置３１は、特定の操船パターンについて局所経路５を算出した後に、本船情報およびタグボート情報に基づいて、特定の操船パターンについて１つの評価値Ｊを算出する。上述したように、本実施形態では制御装置３１が本船情報およびタグボート情報だけでなく環境情報にも基づいて局所経路５を算出するため、制御装置３１は、本船情報およびタグボート情報だけでなく環境情報にも基づいて、特定の操船パターンについて評価値Ｊを算出する。
　評価値Ｊは、本船１の推進距離、本船１および少なくとも１隻のタグボート２の燃費、局所経路５の終端から仮航路５１までの距離、ならびに本船１および少なくとも１隻のタグボート２の安全性の少なくとも１つに関するものである。ただし、本船１が推進機を含まない場合、「本船１および少なくとも１隻のタグボート２の燃費」は、「少なくとも１隻のタグボート２の燃費」に変更される。
　本実施形態では、評価値Ｊは、本船１の推進距離に関する評価値Ｊ１と、本船１および少なくとも１隻のタグボート２の燃費に関する評価値Ｊ２と、局所経路５の終端から仮航路５１までの距離に関する評価値Ｊ３と、本船１および少なくとも１隻のタグボート２の安全性に関する評価値Ｊ４の総和である（Ｊ＝Ｊ１＋Ｊ２＋Ｊ３＋Ｊ４）。ただし、評価値Ｊ１～Ｊ４には、それぞれ重み係数が掛け合わされてもよい。
　本船１の推進距離に関する評価値Ｊ１は、本船１の推進距離が長くなるほど小さくなる。例えば、図４中の局所経路５ａ～５ｃ（すなわち、図５（ａ）～（ｃ）の操船パターン）では、局所経路５ａの評価値Ｊ１が最も大きく、局所経路５ｂの評価値Ｊ１が最も小さい。
　本船１および少なくとも１隻のタグボート２の燃費に関する評価値Ｊ２は、燃費が良くなるほど（すなわち、燃料消費量が少なくなるほど）小さくなる。
　局所経路５の終端（局所経路５上の所定時間後の位置）から仮航路５１までの距離（すなわち、終端から仮航路５１に下ろした垂線の長さ）に関する評価値Ｊ３は、局所経路５の終端が仮航路５１から離れるほど大きくなる。例えば、図４中の局所経路５ａ～５ｃでは、局所経路５ａの評価値Ｊ３が最も小さく、局所経路５ｂの評価値Ｊ３が最も大きい。
　なお、局所経路５の終端から仮航路５１までの距離に関する評価値Ｊ３に代えて、局所経路５と仮航路５１の間の面積に関する評価値Ｊ３’を用いることも可能である。すなわち、評価値Ｊは、本船１の推進距離に関する評価値Ｊ１と、本船１および少なくとも１隻のタグボート２の燃費に関する評価値Ｊ２と、局所経路５と仮航路５１の間の面積に関する評価値Ｊ３’と、本船１および少なくとも１隻のタグボート２の安全性に関する評価値Ｊ４の総和であってもよい（Ｊ＝Ｊ１＋Ｊ２＋Ｊ３’＋Ｊ４）。評価値Ｊ３’は、局所経路５と仮航路５１の間の面積が大きくなるほど大きくなる。なお、局所経路５と仮航路５１の間の面積は、それらの差分の絶対値を積分することで求められる。
　本船１および少なくとも１隻のタグボート２の安全性に関する評価値Ｊ４は、安全性が高まるほど小さくなる。この評価値Ｊ４は、様々な方法で算出可能である。第１の例としては、局所経路５から障害物までの距離を評価値Ｊ４として用いてもよい。第２の例としては、本船１が岸壁６１に近づく速度を岸壁６１から本船１までの距離で割った値（距離がゼロとなった場合を想定して上限値を設定）を評価値Ｊ４として用いてもよい。第３の例としては、風や波の影響で本船１やタグボート２が動揺する大きさを計算するとともに、転覆や積み荷が崩れるといったトラブルが起きる確率を求め、これらに重み係数を掛け合わせて足し合わせたものを評価値Ｊ４として用いてもよい。
　特定の操船パターンについての局所経路５および評価値Ｊの算出後、制御装置３１は、上述したのと同様にして、別の操船パターンについての局所経路５および評価値Ｊを算出する。この演算を繰り返し、制御装置３１は、複数の操船パターンのそれぞれについて局所経路５および評価値Ｊを算出する。
　例えば、制御装置３１は、直前に演算対象とした操船パターンを上記の特定の操船パターンとし、その特定の操船パターンの評価値Ｊに基づいて新たな操船パターンを上記の別の操船パターンとして作成することで、複数の操船パターンを得てもよい。この構成によれば、評価値が改善されるように操船パターンを探索することができる。
　その後、制御装置３１は、複数の操船パターンのうちで評価値Ｊが最小となる操船パターンを最適な操船パターンとして決定する。
　制御装置３１は、最初の所定時間における最適な操船パターンの決定後、その最適な操船パターンの局所経路５の終端を起点として、上記と同様にして次の所定時間における最適な操船パターンを決定する。例えば、図４に示すように、局所経路５ａが最適な操船パターンの局所経路である場合、制御装置３１は、局所経路５ａの終端を始端とする複数の局所経路５ｄ～５ｆを算出する。このような所定時間ごとの処理を繰り返すことにより、制御装置３１は、出発点１Ａから終着点１Ｂまでの最適な操船パターンを決定する。
　このように、本実施形態の操船支援システム４では、所定時間ごとに最適な操船パターンが決定されるので、それらの最適な操船パターンについて算出された局所経路５をつなぐことで最適航路が構成される。しかも、操船パターンは本船１の推進機の使用方法およびタグボート２のアシスト方法に関するものである。このため、本船１の推進機の使用方法およびタグボート２のアシスト方法を考慮して港湾内の最適航路を自動的に決定することができる。
　なお、本船１が推進機を含まない場合、操船パターンはタグボート２の本船１に対する押し、曳き、並走のみに関するものである。この場合、タグボート２のアシスト方法を考慮して港湾内の最適航路を自動的に決定することができる。
　しかも、本実施形態では、制御装置３１が、本船情報およびタグボート情報だけでなく環境情報にも基づいて、複数の操船パターンのそれぞれについて局所経路５および評価値Ｊを算出するので、環境情報を考慮して最適な操作パターンを決定することができる。
　制御装置３１は、決定した最適な操船パターンおよび／または最適な操船パターンについての局所経路５を表示装置３２の画面上に表示してもよい。このようにすれば、水先案内人などの指揮者が最適な操船パターンおよびそれによる局所経路５（最適航路）を視認しながら操船指揮を行うことができる。
　あるいは、制御装置３１は、決定した最適な操船パターンおよび／または最適な操船パターンについての局所経路５に関する情報を、通信装置３３および本船１の通信装置１３を介して制御装置１１へ送信し、本船１の制御装置１１を介して表示装置１２の画面上に、決定した最適な操船パターンおよび／または最適な操船パターンについての局所経路５を表示してもよい。このようにすれば、本船１の船長が指揮者である場合に、その船長が最適な操船パターンおよびそれによる局所経路５（最適航路）を視認しながら操船指揮を行うことができる。
　さらには、制御装置３１は、決定した最適な操船パターンおよび／または最適な操船パターンについての局所経路５を、本船１の表示装置１２の画面上だけでなく、少なくとも１隻のタグボート２の表示装置２２の画面上にも表示してもよい。このようによれば、本船１の操船者とタグボート２の操船者とで最適な操船パターンおよび／または最適な操船パターンについての局所経路５（最適航路）に関する情報を共有することができる。
　（その他の実施形態）
　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
　例えば、本船１の最適航路の決定が本船１に搭載された制御装置１１または１隻のタグボート２に搭載された制御装置２１で行われる場合、操船支援システム４は端末装置３を含まなくてもよい。ただし、前記実施形態のように操船支援システム４が端末装置３を含み、端末装置３の表示装置３２の画面上に最適な操船パターンおよび／または最適な操船パターンについての局所経路５が表示されれば、指揮者が本船１またはタグボート２に乗船することなく端末装置３の表示装置３２の画面を見ながら操船指揮を行うことがきる。
　また、本船１は無人船であってもよい。この場合、本船１に搭載される表示装置１２は不要である。また、タグボート２も無人船であってもよい。この場合、タグボート２に搭載される表示装置２２は不要である。さらに、港湾内の操船指揮を全自動で行う場合、操船支援システム４は表示装置を含まなくてもよい。
　（まとめ）
　本発明の１つの側面からの操船支援システムは、港湾内で、本船が少なくとも１隻のタグボートでアシストされる際に使用される操船支援システムであって、前記港湾内での前記本船の出発点から終着点までの仮航路を基準として、前記本船の仕様に関する本船情報および前記少なくとも１隻のタグボートの仕様に関するタグボート情報に基づいて、所定時間ごとに、前記少なくとも１隻のタグボートの前記本船に対する押し、曳き、並走に関する複数の操船パターンのそれぞれについて、局所経路を算出するとともに、前記本船の推進距離、前記少なくとも１隻のタグボートの燃費、前記局所経路の終端から前記仮航路までの距離、ならびに前記本船および前記少なくとも１隻のタグボートの安全性の少なくとも１つに関する１つの評価値を算出し、前記複数の操船パターンのうちで前記評価値が最小となる操船パターンを最適な操船パターンとして決定する制御装置を備える、ことを特徴とする。
　上記の構成によれば、所定時間ごとに最適な操船パターンが決定されるので、それらの最適な操船パターンについて算出された局所経路をつなぐことで最適航路が構成される。しかも、操船パターンはタグボートのアシスト方法に関するものである。このため、タグボートのアシスト方法を考慮して港湾内の最適航路を自動的に決定することができる。
　また、本発明の別の側面からの操船支援システムは、港湾内で、少なくとも１つの推進機を含む本船が少なくとも１隻のタグボートでアシストされる際に使用される操船支援システムであって、前記港湾内での前記本船の出発点から終着点までの仮航路を基準として、前記本船の仕様に関する本船情報および前記少なくとも１隻のタグボートの仕様に関するタグボート情報に基づいて、所定時間ごとに、前記少なくとも１つの推進機の使用の有無および前記少なくとも１隻のタグボートの前記本船に対する押し、曳き、並走に関する複数の操船パターンのそれぞれについて、局所経路を算出するとともに、前記複数の操船パターンのそれぞれについて、前記本船の推進距離、前記本船および前記少なくとも１隻のタグボートの燃費、前記局所経路の終端から前記仮航路までの距離、ならびに前記本船および前記少なくとも１隻のタグボートの安全性の少なくとも１つに関する１つの評価値を算出し、前記複数の操船パターンのうちで前記評価値が最小となる操船パターンを最適な操船パターンとして決定する制御装置を備える、ことを特徴とする。
　上記の構成によれば、所定時間ごとに最適な操船パターンが決定されるので、それらの最適な操船パターンについて算出された局所経路をつなぐことで最適航路が構成される。しかも、操船パターンは本船の推進機の使用方法およびタグボートのアシスト方法に関するものである。このため、本船の推進機の使用方法およびタグボートのアシスト方法を考慮して港湾内の最適航路を自動的に決定することができる。
　前記制御装置は、特定の操船パターンについて前記評価値を算出した後に、算出した前記評価値に基づいて新たな操船パターンを作成することで、前記複数の操船パターンを得てもよい。この構成によれば、評価値が改善されるように操船パターンを探索することができる。
　前記制御装置は、前記本船情報および前記タグボート情報だけでなく、気象情報および／または海象情報を含む環境情報にも基づいて、前記複数の操船パターンのそれぞれについて前記局所経路および前記評価値を算出してもよい。この構成によれば、環境情報を考慮して最適な操作パターンを決定することができる。
　上記の操船支援システムは、画面を有する少なくとも１つの表示装置をさらに備え、前記制御装置は、前記最適な操船パターンおよび／または前記最適な操船パターンについて算出された局所経路を前記画面上に表示してもよい。水先案内人または本船の船長などの指揮者が最適な操船パターンおよびそれによる局所経路（最適航路）を視認しながら操船指揮を行うことができる。
　前記少なくとも１つの表示装置は、前記本船に搭載される本船表示装置と、前記少なくとも１隻のタグボートに搭載される少なくとも１つのタグボート表示装置を含んでもよい。この構成によれば、本船の操船者とタグボートの操船者とで最適な操船パターンおよび／または最適な操船パターンについての局所経路（最適航路）に関する情報を共有することができる。
　前記少なくとも１つの表示装置は、前記本船および前記少なくとも１隻のタグボートとは独立した端末装置に含まれる端末表示装置を含んでもよい。この構成によれば、指揮者が本船またはタグボートに乗船することなく端末表示装置の画面を見ながら操船指揮を行うことがきる。
　１　　本船
　１Ａ　出発点
　１Ｂ　終着点
　１１　制御装置
　１２　表示装置（本船表示装置）
　２　　タグボート
　２１　制御装置
　２２　表示装置（タグボート表示装置）
　３　　端末装置
　３１　制御装置
　３２　表示装置（端末表示装置）
　４　　操船支援システム
　５　　局所経路
　５１　仮航路

Claims (7)

  1. 　港湾内で、本船が少なくとも１隻のタグボートでアシストされる際に使用される操船支援システムであって、
    　前記港湾内での前記本船の出発点から終着点までの仮航路を基準として、前記本船の仕様に関する本船情報および前記少なくとも１隻のタグボートの仕様に関するタグボート情報に基づいて、所定時間ごとに、前記少なくとも１隻のタグボートの前記本船に対する押し、曳き、並走に関する複数の操船パターンのそれぞれについて、局所経路を算出するとともに、前記本船の推進距離、前記少なくとも１隻のタグボートの燃費、前記局所経路の終端から前記仮航路までの距離、ならびに前記本船および前記少なくとも１隻のタグボートの安全性の少なくとも１つに関する１つの評価値を算出し、前記複数の操船パターンのうちで前記評価値が最小となる操船パターンを最適な操船パターンとして決定する制御装置を備える、操船支援システム。
  2. 　港湾内で、少なくとも１つの推進機を含む本船が少なくとも１隻のタグボートでアシストされる際に使用される操船支援システムであって、
    　前記港湾内での前記本船の出発点から終着点までの仮航路を基準として、前記本船の仕様に関する本船情報および前記少なくとも１隻のタグボートの仕様に関するタグボート情報に基づいて、所定時間ごとに、前記少なくとも１つの推進機の使用の有無および前記少なくとも１隻のタグボートの前記本船に対する押し、曳き、並走に関する複数の操船パターンのそれぞれについて、局所経路を算出するとともに、前記本船の推進距離、前記本船および前記少なくとも１隻のタグボートの燃費、前記局所経路の終端から前記仮航路までの距離、ならびに前記本船および前記少なくとも１隻のタグボートの安全性の少なくとも１つに関する１つの評価値を算出し、前記複数の操船パターンのうちで前記評価値が最小となる操船パターンを最適な操船パターンとして決定する制御装置を備える、操船支援システム。
  3. 　前記制御装置は、特定の操船パターンについて前記評価値を算出した後に、算出した前記評価値に基づいて新たな操船パターンを作成することで、前記複数の操船パターンを得る、請求項１または２に記載の操船支援システム。
  4. 　前記制御装置は、前記本船情報および前記タグボート情報だけでなく、気象情報および／または海象情報を含む環境情報にも基づいて、前記複数の操船パターンのそれぞれについて前記局所経路および前記評価値を算出する、請求項１～３の何れか一項に記載の操船支援システム。
  5. 　画面を有する少なくとも１つの表示装置をさらに備え、
    　前記制御装置は、前記最適な操船パターンおよび／または前記最適な操船パターンについて算出された局所経路を前記画面上に表示する、請求項１～４の何れか一項に記載の操船支援システム。
  6. 　前記少なくとも１つの表示装置は、前記本船に搭載される本船表示装置と、前記少なくとも１隻のタグボートに搭載される少なくとも１つのタグボート表示装置を含む、請求項５に記載の操船支援システム。
  7. 　前記少なくとも１つの表示装置は、前記本船および前記少なくとも１隻のタグボートとは独立した端末装置に含まれる端末表示装置を含む、請求項５または６に記載の操船支援システム。
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