[发明专利]一种基于大型跨河工程通航安全影响论证的实船试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及船舶控制、安全保障技术领域领域，尤其涉及一种基于大型跨河工程通航安全影响论证的实船试验方法。

背景技术

随着国家经济的发展，货物与人员之间的交流越来越频繁，人们对物流和出行的要求越来越高，大型河流两岸沟通越来越密切。基础建设工程规模越来越大、需求越来越多，立体交通的提出导致水上水下活动复杂、频繁，从而出现越来越多新的复杂问题。

以长江为例，由于需求与供给的矛盾越来越突出，长江上已经建设了一百多座跨江桥梁和跨江电缆，这些水上工程在空间上与行驶在长江上的船舶争夺空间，使得本来可以通航船舶的空间受到限制，浪费了有限的航道资源，限制了水上交通的发展。为了最大限度地保障货物与人员的交流，又避免和减少水上活动对通航安全的影响，维护通航秩序，保护通航资源，保障航行安全，促进水运经济的发展，满足长江“黄金水道”建设和一带一路战略实施，课题组依托一系列跨江(海)桥梁工程和电缆工程通航安全影响论证相关专题研究积累中总结了实船试验成套技术。

该技术克服了AIS(Automatic Identification System,船舶自动识别系统)数据易丢失，部分数据不真实等缺陷，以DGPS(Differential Global Positioning System)为实船试验的数据记录工具，其精度达到厘米级，能够监控和反映实船试验中细微的船舶操纵行为变化以及通航环境的影响，为大型跨河工程通航安全影响论证提供了准确的分析研究数据基础。

大型跨河工程通航安全影响论证的实船试验成套技术有效解决了桥梁布置、轴线布置、通航尺度等问题，取得了一系列研究成果和荣誉。这些成果在苏通大桥工程中得到成功应用后，又在宜万铁路大桥、南京二桥、南京四桥、万州铁路大桥、港珠澳大桥、武汉鹦鹉洲大桥、马鞍山大桥、芜湖二桥、重庆白沙洲大桥等30余座桥梁建设中得到广泛推广应用，根据国际、国内查新结果，成果水平达到国际先进水平。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中大型跨河工程通航安全影响论证比较困难的缺陷，提供一种基于大型跨河工程通航安全影响论证的实船试验方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于大型跨河工程通航安全影响论证的实船试验方法，包括以下步骤:

S1、在已知坐标的位置安装GPS设备作为基准站，在各个试验船舶的船首和船尾位置分别安装GPS设备作为移动站，使基准站和移动站的信号对接；

S2、在拟建桥梁的水域内进行试验船舶的通航试验，通航试验包括：上下航行试验、Z型试验、旋回试验和冲程试验，得到试验船舶的航行数据和水面通航数据；

S3、实时采集通航试验中基准站和移动站的GPS数据，并对其进行差分解算得到不同时刻试验船舶的位置信息，进而绘制航行轨迹；

S4、根据试验船舶的航行数据和水面通航数据，计算得到试验船舶在风、流影响下的漂移量和船舶所需航宽，并结合航行轨迹对桥梁布置和选址进行分析。

进一步地，本发明的步骤S2中得到的航行数据包括：通过上下航行试验得到的航向、航速和偏航角数据，通过Z型试验得到的操纵性数据，通过旋回试验和冲程试验得到的旋回圈大小、旋回要素、停车和倒车冲程数据；水面通航数据包括：水流流速和流向数据，风速和风向数据。

进一步地，本发明的步骤S3中进行差分解算的方法具体为：

输入通航试验中采集到的基准站和移动站的GPS数据，通过基线解算得到每个试验船舶在不同时刻基准站和移动站之间的三维基线向量；

根据三维基线向量计算得到移动站和基准站的三维坐标增量，然后根据已知位置的基准站的坐标，解算得到各个试验船舶移动站的坐标。

进一步地，本发明的步骤S3中绘制的航行轨迹包括：试验船舶航迹图和试验船舶运动状态图；其绘制方法具体为：

试验船舶航迹图的绘制：试验船舶航迹图的绘制范围为拟建桥梁的水域上、下游不小于5km的河段，首先将试验船舶所测得的船舶船首和船尾各个时刻的坐标，按对应的时刻作上相应的文字注记，然后将各个点按坐标描绘成图形，最后将其叠置到地形图上，再在CAD中将每一时刻船首和船尾中点进行连线，得到实船试验航行轨迹图；