本發(fā)明涉及船舶控制、安全保障技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)域，尤其涉及一種基于大型跨河工程通航安全影響論證的實船試驗方法。

背景技術(shù)：

隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，貨物與人員之間的交流越來越頻繁，人們對物流和出行的要求越來越高，大型河流兩岸溝通越來越密切。基礎(chǔ)建設(shè)工程規(guī)模越來越大、需求越來越多，立體交通的提出導致水上水下活動復雜、頻繁，從而出現(xiàn)越來越多新的復雜問題。

以長江為例，由于需求與供給的矛盾越來越突出，長江上已經(jīng)建設(shè)了一百多座跨江橋梁和跨江電纜，這些水上工程在空間上與行駛在長江上的船舶爭奪空間，使得本來可以通航船舶的空間受到限制，浪費了有限的航道資源，限制了水上交通的發(fā)展。為了最大限度地保障貨物與人員的交流，又避免和減少水上活動對通航安全的影響，維護通航秩序，保護通航資源，保障航行安全，促進水運經(jīng)濟的發(fā)展，滿足長江“黃金水道”建設(shè)和一帶一路戰(zhàn)略實施，課題組依托一系列跨江(海)橋梁工程和電纜工程通航安全影響論證相關(guān)專題研究積累中總結(jié)了實船試驗成套技術(shù)。

該技術(shù)克服了ais(automaticidentificationsystem,船舶自動識別系統(tǒng))數(shù)據(jù)易丟失，部分數(shù)據(jù)不真實等缺陷，以dgps(differentialglobalpositioningsystem)為實船試驗的數(shù)據(jù)記錄工具，其精度達到厘米級，能夠監(jiān)控和反映實船試驗中細微的船舶操縱行為變化以及通航環(huán)境的影響，為大型跨河工程通航安全影響論證提供了準確的分析研究數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

大型跨河工程通航安全影響論證的實船試驗成套技術(shù)有效解決了橋梁布置、軸線布置、通航尺度等問題，取得了一系列研究成果和榮譽。這些成果在蘇通大橋工程中得到成功應(yīng)用后，又在宜萬鐵路大橋、南京二橋、南京四橋、萬州鐵路大橋、港珠澳大橋、武漢鸚鵡洲大橋、馬鞍山大橋、蕪湖二橋、重慶白沙洲大橋等30余座橋梁建設(shè)中得到廣泛推廣應(yīng)用，根據(jù)國際、國內(nèi)查新結(jié)果，成果水平達到國際先進水平。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中大型跨河工程通航安全影響論證比較困難的缺陷，提供一種基于大型跨河工程通航安全影響論證的實船試驗方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種基于大型跨河工程通航安全影響論證的實船試驗方法，包括以下步驟:

s1、在已知坐標的位置安裝gps設(shè)備作為基準站，在各個試驗船舶的船首和船尾位置分別安裝gps設(shè)備作為移動站，使基準站和移動站的信號對接；

s2、在擬建橋梁的水域內(nèi)進行試驗船舶的通航試驗，通航試驗包括：上下航行試驗、z型試驗、旋回試驗和沖程試驗，得到試驗船舶的航行數(shù)據(jù)和水面通航數(shù)據(jù)；

s3、實時采集通航試驗中基準站和移動站的gps數(shù)據(jù)，并對其進行差分解算得到不同時刻試驗船舶的位置信息，進而繪制航行軌跡；

s4、根據(jù)試驗船舶的航行數(shù)據(jù)和水面通航數(shù)據(jù)，計算得到試驗船舶在風、流影響下的漂移量和船舶所需航寬，并結(jié)合航行軌跡對橋梁布置和選址進行分析。

進一步地，本發(fā)明的步驟s2中得到的航行數(shù)據(jù)包括：通過上下航行試驗得到的航向、航速和偏航角數(shù)據(jù)，通過z型試驗得到的操縱性數(shù)據(jù)，通過旋回試驗和沖程試驗得到的旋回圈大小、旋回要素、停車和倒車沖程數(shù)據(jù)；水面通航數(shù)據(jù)包括：水流流速和流向數(shù)據(jù)，風速和風向數(shù)據(jù)。

進一步地，本發(fā)明的步驟s3中進行差分解算的方法具體為：

輸入通航試驗中采集到的基準站和移動站的gps數(shù)據(jù)，通過基線解算得到每個試驗船舶在不同時刻基準站和移動站之間的三維基線向量；

根據(jù)三維基線向量計算得到移動站和基準站的三維坐標增量，然后根據(jù)已知位置的基準站的坐標，解算得到各個試驗船舶移動站的坐標。

進一步地，本發(fā)明的步驟s3中繪制的航行軌跡包括：試驗船舶航跡圖和試驗船舶運動狀態(tài)圖；其繪制方法具體為：

試驗船舶航跡圖的繪制：試驗船舶航跡圖的繪制范圍為擬建橋梁的水域上、下游不小于5km的河段，首先將試驗船舶所測得的船舶船首和船尾各個時刻的坐標，按對應(yīng)的時刻作上相應(yīng)的文字注記，然后將各個點按坐標描繪成圖形，最后將其疊置到地形圖上，再在cad中將每一時刻船首和船尾中點進行連線，得到實船試驗航行軌跡圖；

試驗船舶運動狀態(tài)圖的繪制：將試驗船舶的最大長度、最大寬度用矩形形式作為其航行中的外形特征，并計算船首和船尾的移動站安裝位置距船首和船尾的距離及偏離船軸線的距離，根據(jù)計算結(jié)果進行繪制；用vc編寫數(shù)據(jù)提取、約束和改正程序，轉(zhuǎn)化為圖形后，將其疊置到地形圖上，利用cad繪制出試驗船舶通過工程河段的運動狀態(tài)圖。

進一步地，本發(fā)明的步驟s4中計算試驗船舶在風、流影響下的漂移量的方法具體為：

試驗船舶在水流影響下的漂移量為：

其中，s為計算河長，v為船速，u為流速，船首尾線與x軸的夾角稱為偏航角α，流向與x軸的夾角稱為流向角β；

試驗船舶在受風影響下的漂移量為：

其中，該系數(shù)取0.038～0.041；

ba為船體水線上側(cè)受風面積，bw為船體水線下側(cè)面積，vs為風中船速，va為相對風速，αf為真風作用方向與橋軸法線的夾角。

進一步地，本發(fā)明的步驟s4中計算試驗船舶所需航寬的方法具體為：

保證兩船安全會讓所必須的最小寬度bs的計算公式為：

bs＝δb1+δb2+δc+2δd

其中，δc為兩船間的安全會讓距離，通過公式δc＝0.5×(lsinα+b)計算；△d為船舷與航道邊界的安全距離，客船取△d＝(0.25～0.30)(lsinα+b)；貨船取△d＝(0.34～0.40)(lsinα+b)，其中l(wèi)代表船舶船長，α是偏航角，b代表船舶船寬。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明的基于大型跨河工程通航安全影響論證的實船試驗方法，通過組織大型試驗船舶進行現(xiàn)場航行、旋回、沖程等實船試驗的方法，獲取試驗船舶航行軌跡、運動態(tài)勢、操縱行為特征等高精度技術(shù)參數(shù)，通過數(shù)值模擬，論證大型跨河工程通航凈空尺度的合理性，為合理布置通航孔跨與墩塔、設(shè)計防船撞設(shè)施提供依據(jù)。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實施例的順流左舵z型試驗圖；

圖2是本發(fā)明實施例的逆流右舵z型試驗圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實施例的基于大型跨河工程通航安全影響論證的實船試驗方法，包括以下步驟:

s1、在已知坐標的位置安裝gps設(shè)備作為基準站，在各個試驗船舶的船首和船尾位置分別安裝gps設(shè)備作為移動站，使基準站和移動站的信號對接；

s2、在擬建橋梁的水域內(nèi)進行試驗船舶的通航試驗，通航試驗包括：上下航行試驗、z型試驗、旋回試驗和沖程試驗，得到試驗船舶的航行數(shù)據(jù)和水面通航數(shù)據(jù)；

得到的航行數(shù)據(jù)包括：通過上下航行試驗得到的航向、航速和偏航角數(shù)據(jù)，通過z型試驗得到的操縱性數(shù)據(jù)，通過旋回試驗和沖程試驗得到的旋回圈大小、旋回要素、停車和倒車沖程數(shù)據(jù)；水面通航數(shù)據(jù)包括：水流流速和流向數(shù)據(jù)，風速和風向數(shù)據(jù)。

s3、實時采集通航試驗中基準站和移動站的gps數(shù)據(jù)，并對其進行差分解算得到不同時刻試驗船舶的位置信息，進而繪制航行軌跡；

進行差分解算的方法具體為：

輸入通航試驗中采集到的基準站和移動站的gps數(shù)據(jù)，通過基線解算得到每個試驗船舶在不同時刻基準站和移動站之間的三維基線向量；

根據(jù)三維基線向量計算得到移動站和基準站的三維坐標增量，然后根據(jù)已知位置的基準站的坐標，解算得到各個試驗船舶移動站的坐標。

繪制的航行軌跡包括：試驗船舶航跡圖和試驗船舶運動狀態(tài)圖；其繪制方法具體為：

試驗船舶航跡圖的繪制：試驗船舶航跡圖的繪制范圍為擬建橋梁的水域上、下游不小于5km的河段，首先將試驗船舶所測得的船舶船首和船尾各個時刻的坐標，按對應(yīng)的時刻作上相應(yīng)的文字注記，然后將各個點按坐標描繪成圖形，最后將其疊置到地形圖上，再在cad中將每一時刻船首和船尾中點進行連線，得到實船試驗航行軌跡圖；

試驗船舶運動狀態(tài)圖的繪制：將試驗船舶的最大長度、最大寬度用矩形形式作為其航行中的外形特征，并計算船首和船尾的移動站安裝位置距船首和船尾的距離及偏離船軸線的距離，根據(jù)計算結(jié)果進行繪制；用vc編寫數(shù)據(jù)提取、約束和改正程序，轉(zhuǎn)化為圖形后，將其疊置到地形圖上，利用cad繪制出試驗船舶通過工程河段的運動狀態(tài)圖。

s4、根據(jù)試驗船舶的航行數(shù)據(jù)和水面通航數(shù)據(jù)，計算得到試驗船舶在風、流影響下的漂移量和船舶所需航寬，并結(jié)合航行軌跡對橋梁布置和選址進行分析。

在本發(fā)明的另一個具體實施例中，本技術(shù)方案主要包括試驗前的準備、人員安排、安全保障措施、試驗方案的制定、試驗時機的選擇等步驟，各個步驟都是保障試驗順利進行的要素。具體步驟如下：

步驟1.現(xiàn)場踏勘

針對各試驗內(nèi)容(航行試驗、沖程試驗、旋回試驗、z型試驗)的數(shù)據(jù)采集、試驗時機、試驗地點和人員安排等要求，通過現(xiàn)場踏勘，掌握試驗水域的航路分布、河道形勢、水文、氣象、潮汐、船舶交通流時空分布等具體情況，初步確定各試驗內(nèi)容的試驗時機、試驗地點和人員安排等，為試驗方案的制定提供支撐。

步驟2.試驗大綱編制。

試驗前應(yīng)編制試驗大綱，包括試驗?zāi)康?、試驗船舶、試驗?nèi)容、試驗地點、試驗時機、試驗要求、人員安排、儀器設(shè)備的準備、注意事項和應(yīng)急措施、繪制試驗水域布置圖等。

(1)合理組織試驗船舶(隊)

根據(jù)工程需求和水域特點，選擇與設(shè)計代表船型相當尺度和噸級的船舶進行實船試驗，并與相應(yīng)的船舶公司或單位洽談試驗船舶(隊)租賃協(xié)議。

(2)明確試驗內(nèi)容

試驗內(nèi)容包括船舶(隊)上、下行航行試驗、沖程試驗、旋回試驗、z型試驗。

(3)選擇適宜試驗地點

船舶對上、下行航行試驗：選擇跨越工程軸線上、下游各3～5公里范圍。

沖程試驗：選擇擬建工程附近不超過20公里范圍內(nèi)，上、下行航道相對順直開闊的河段進行。

旋回試驗或z型試驗：選擇擬建工程附近不超過20公里范圍內(nèi)，航道相對寬闊的河段進行。

(4)試驗時機

船舶對上、下行航行試驗：潮流河段盡量選擇漲急流或落急流時刻進行。

沖程試驗、旋回試驗或z型試驗：盡量選擇水流比較平順的時刻進行。

(5)試驗要求

為保證試驗安全，實船試驗應(yīng)該在風力不大于5級、能見度不低于2000m的環(huán)境條件下進行。

①船舶(隊)航行試驗要求：船舶(隊)應(yīng)按照有關(guān)通航管理規(guī)定要求的船舶航路正常航行；試驗期間應(yīng)盡可能無他船干擾；按事先編制的試驗記錄表格實時記錄試驗船舶(隊)航行中的用舵、用車情況和時間；如出現(xiàn)避讓的情況應(yīng)詳細記錄避讓過程和避讓船舶情況；航行試驗應(yīng)包括海輪上水航行、海輪下水航行兩種工況。

②船舶沖程和旋回試驗要求：為避免他船對試驗產(chǎn)生較大干擾，應(yīng)選擇在交通密度較小的時段進行；按事先編制的試驗記錄表格實時記錄試驗船舶(隊)航行中的用舵、用車情況和時間。

③“z”型試驗要求：為保證試驗船舶航行安全，一般采用15°舵角的“z”型試驗；“z”型試驗盡可能選擇在較開闊的水域，并在交通密度較小的時段進行；按事先編制的試驗記錄表格實時記錄試驗船舶(隊)航行中的用舵、用車情況和時間，以及試驗過程中船舶操舵響應(yīng)時間、舵角等技術(shù)參數(shù)。

(6)試驗人員安排與儀器設(shè)備準備

應(yīng)安排試驗現(xiàn)場總指揮1人，駕駛員1人，舵工1人，記錄人員2人(分布負責記錄車、舵的使用情況)；在船首、船尾各安排dgps操作人員各1人；在試驗河段岸上控制點安排dgps基站操作人員2人，風速、風向測量人員1人，現(xiàn)場安全維護人員若干。應(yīng)配置gdps設(shè)備5臺(含岸上、船上各備用1臺)，卷尺、風速風向儀、秒表、對講機、影像記錄設(shè)備、木塊或浮具等。

(7)注意事項和應(yīng)急措施

應(yīng)制定詳細的人員安全注意事項，特別是中止試驗的條件和應(yīng)急計劃，包括周密的人員撤離計劃。

當試驗船舶發(fā)生碰撞、擱淺、無法靠岸等事故或險情時，船上所有試驗人員應(yīng)立即停止試驗、報告現(xiàn)場負責人，并統(tǒng)一按船長和試驗安全員的指揮開展自救。特別緊急時可按海上航行慣例，通過vhf、gmdss等設(shè)備與海事部門聯(lián)系，等待救援。不要盲目跳水造成不必要的后果。

當水上作業(yè)期間如遇霧天、暴雨、大風等惡劣天氣，可能會對試驗工作產(chǎn)生安全隱患時，各試驗組應(yīng)立即報告現(xiàn)場指揮人員暫停試驗回港待命，以確保安全。

試驗中當通航環(huán)境復雜、船舶密度較大時，申請海巡艇現(xiàn)場維護。

(8)試驗水域布置圖

試驗水域布置圖應(yīng)該包括：水域范圍、是否需要現(xiàn)場維護、維護區(qū)域、準備區(qū)、試驗水域、注意事項等。

(9)現(xiàn)場維護方案

根據(jù)實船試驗內(nèi)容和現(xiàn)場實際情況合理制定現(xiàn)場維護方案，包括海事巡邏艇現(xiàn)場交通管制和拖輪輔助。

步驟3.試驗過程

(1)gps設(shè)備安裝與調(diào)試

試驗前應(yīng)該安裝好dgps，進行調(diào)試，并滿足相關(guān)作業(yè)技術(shù)指標。

dgps的安裝分為基準站安裝和移動站安裝兩個部分。按照試驗大綱確定的實船試驗水域范圍，在已知坐標的控制點位置安裝dgps，設(shè)置為試驗基準站；在船舶首、尾適當位置各安置一個dgps作為移動站，記錄各移動站在試驗船舶上的具體位置，調(diào)試各dgps設(shè)備信號，使基準站和移動站的信號對接。

移動站上采用偽靜態(tài)法，快速定位模式，在基準站上按照gps靜態(tài)定位模式，其主要作業(yè)技術(shù)指標如下：

同步觀測健康衛(wèi)星數(shù)≥4顆

點位幾何圖形強度因子(pdop)＜6

數(shù)據(jù)采樣率15秒

天線對中精度為：地面標志±0.5mm。

天線高量測

基準站天線高采用測前、測后兩次量測的平均值，每次在三個互成120°的方向上量測三個讀數(shù)，讀至0.5mm，互差不大于1mm。江面流動站(偽)天線高量測，考慮到船的晃動，互差不大于2cm。

(2)試驗準備

試驗前，駕駛臺舵角指示器與機艙舵角指示器進行校對，舵角全部置于零，船用磁羅經(jīng)校驗合格。開展試驗的測量儀器、設(shè)備包括：

測量船：實時測量試驗現(xiàn)場的流速、流向。

測風儀：實時測量試驗現(xiàn)場的風速、風向。

dgps：記錄船舶首、尾隨時間變化的北京坐標值。

秒表：記錄試驗時間。

羅經(jīng)：顯示船首向度數(shù)。

舵角指示器：顯示舵角度數(shù)。

車鐘：指示主機工況。

主機轉(zhuǎn)速指示器：顯示主機轉(zhuǎn)速。

(3)船舶航行試驗

通過試驗獲取試驗船舶(隊)上、下行通過工程水域的航向、航速、航行軌跡、航跡帶、偏航角、操縱情況等航行技術(shù)參數(shù)；觀測或解算水流流速、流向；觀測風向、風速，為數(shù)值計算、數(shù)學建模和仿真模擬等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

(4)“z”型試驗

通過“z”型試驗，得出試驗船舶在有流影響情況下的船舶操縱性指數(shù)k、t值，為工程建設(shè)對所在水域船舶通航的影響研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

(5)旋回試驗與船舶沖程試驗

旋回試驗包括船舶操左舵和右舵旋回試驗；船舶沖程試驗包括船舶順流停車和倒車沖程、船舶逆流停車和倒車沖程等試驗。通過試驗獲取試驗船舶(隊)旋回圈大小與旋回要素、停車與倒車沖程，為工程建設(shè)對所在水域船舶通航的影響研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

步驟4.數(shù)據(jù)解算與船舶軌跡繪制

對pc機儲存的gps數(shù)據(jù)進行差分解算，解算出移動站的差分位置，將兩個測量站同步采集的數(shù)據(jù)文件導入到lgo軟件進行處理，解算出船舶首尾兩個移動站在不同時刻的差分位置，并根據(jù)步驟3中記錄的移動站在船舶的位置解算出不同時刻船舶在航道中的位置，據(jù)此在工程水域cad航道圖中標繪出試驗船舶航行運動軌跡。

(1)船舶航行試驗數(shù)據(jù)處理

①數(shù)據(jù)解算

gps接收機采集好數(shù)據(jù)后，通過專門的數(shù)據(jù)線和軟件工具把gps中的數(shù)據(jù)導入計算機，依據(jù)觀測手簿，對觀測數(shù)據(jù)進行檢查和整理。

基線解算：利用瑞士leica公司lgo軟件，首先將測量文件導入系統(tǒng)中，系統(tǒng)自動進行數(shù)據(jù)檢查，并提示輸入天線高等信息，系統(tǒng)自動進行基線解算。得到每個時刻工作船上的gps和基準站(已知控制點)三維基線向量。

坐標計算：解算出各個歷元的基線后，可得到移動站與基準站的三維坐標增量△x、△y、△z。根據(jù)已知的基準站坐標和坐標增量，解算出各個觀測點的坐標。

②圖形的繪制

把地形圖的地貌線(其它圖層關(guān)閉)顯示出來，將工程軸線(包括墩塔)疊置到地形圖上，選取工程軸線上、下游不小于5公里的區(qū)域，作為繪圖的底層。

實船試驗航跡圖的繪制：實船試驗航跡圖的繪制范圍為擬建工程上、下游不小于5km的河段。首先將實船試驗所測得的船舶船首和船尾各個時刻的坐標，按對應(yīng)的時刻作上相應(yīng)的文字注記，然后用專門的程序?qū)⒏鱾€點按坐標描繪成一個dxf格式的圖形，最后將其疊置到地形圖上，再在autocad2006中，將每一時刻船首和船尾中點進行連線，就得到實船試驗航行軌跡圖。

船舶運動狀態(tài)圖的繪制：繪圖時將試驗船舶的最大長度、最大寬度用矩形形式作為其航行中的外形特征，同時將首尾觀測點安放位置(距船首和船尾的距離及偏離船軸線的距離)考慮進去，按不同分別繪制。用vc編寫數(shù)據(jù)提取、約束和改正程序，轉(zhuǎn)化為dxf格式的圖形后，將其疊置到地形圖上，利用autocad2006pline線，繪制出試驗船舶通過工程河段的運動狀態(tài)圖。

為了獲取擬建工程處船舶(的實際航行狀態(tài)，船舶運動狀態(tài)圖是基于試驗船舶在無工程(工程前)正常航行情況下所測得的。

(2)“z”型試驗原始數(shù)據(jù)及其處理：

舵角隨時間的變化關(guān)系采用秒表由試驗人員觀察舵角指示儀，并做好記錄，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)繪制成舵角隨時間的變化關(guān)系曲線。

用gps記錄試驗船舶首尾測量點的北京坐標。根據(jù)試驗記錄數(shù)據(jù)繪制成首向角隨時間的變化關(guān)系曲線。

將二次試驗的舵角隨時間的變化關(guān)系曲線和首向角隨時間的變化關(guān)系曲線迭加在一起，形成完整的試驗記錄數(shù)據(jù)，如圖1和圖2所示。

(3)船舶沖程與旋回試驗原始數(shù)據(jù)及其處理：

試驗中利用gps對船舶首尾進行連續(xù)實時測量，分別記錄船舶停、倒車的時間及對應(yīng)船位(北京時間與北京坐標)，描繪出船舶停車、倒車至船舶停止的航行軌跡，經(jīng)過分析計算獲取沖程數(shù)據(jù)。

根據(jù)差分gps實測記錄數(shù)據(jù)，運用計算機作圖，可繪制出頂推船舶的沖程和旋回圈軌跡圖，從而獲取船舶相關(guān)操作性要素。

步驟5.通過實船試驗測量試驗船舶上、下行的航行軌跡、航跡帶、操縱情況、偏航角、航速等航行技術(shù)參數(shù)。最后結(jié)合具體水上工程實際情況及水上通航情況，將實船試驗分析結(jié)果應(yīng)用于水上工程的通航影響論證中。

(1)實船試驗船舶漂移量計算

無風流作用時試驗船舶尺度所占航寬(bs),可用下式計算：

bs＝|lsinα+|bcosα|

(2)風、流影響下的漂移量計算

設(shè)船首尾線與航道軸線的夾角稱為偏航角α，流向與航道軸線的夾角稱為流向角β。那么任意船舶在各種流影響情況下的漂移量(δb1)可用下式計算：

其中：

s——計算河長(m)；

v——船速(m/s)；

u——流速(m/s)。

船舶在航行中受風影響情況下的漂移量(δb2)可用下式計算：

其中，該系數(shù)取0.038～0.041；

ba為船體水線上側(cè)受風面積(m²)，bw為船體水線下側(cè)面積(m²)，取bw＝l·d；vs為風中船速(kn)，va為相對風速(m/s)，αf為真風作用方向與橋軸法線的夾角。

(3)工程水域代表船舶所需航寬計算

考慮代表船舶會船時，兩船間必須留有足夠安全會讓距離，同時船與航道邊界之間也應(yīng)保持一定的安全距離，所以船舶在工程水域會遇時，保證船安全會讓所必須的最小寬度bs，應(yīng)為：

bs＝δb1+δb2+δc+2δd

其中，δc為兩船間的安全會讓距離，通過公式δc＝0.5×(lsinα+b)計算；△d為船舷與航道邊界的安全距離，根據(jù)《內(nèi)河通航標準》(gb50139－2014)的規(guī)定，客船取△d＝(0.25～0.30)(lsinα+b),貨船取△d＝(0.34～0.40)(lsinα+b),其中l(wèi)代表船舶船長(m)，α是偏航角(°)，b代表船舶船寬(m)。

(4)工程布置方案合理性分析

根據(jù)實船試驗船舶在不利風、流影響下漂移量計算，參照工程水域代表船舶所需航寬，分析論證工程所在水域主航道船舶通航影響，同時分析論證工程布置和選址的合理性，包括以下幾個方面：

①工程水域船舶交通流分布情況的適應(yīng)性分析；

通過現(xiàn)有船舶交通流分布參數(shù)與擬建工程預設(shè)通航孔凈空參數(shù)(通航孔數(shù)量，凈空高度和凈空寬度等)進行比對，論證擬建跨河工程預設(shè)通航孔凈空參數(shù)是否滿足現(xiàn)有交通流需求以及未來水上交通發(fā)展需要。

②工程水域河床地形及船舶航路設(shè)置的適應(yīng)性分析；

結(jié)合工程軸線上、下游不小于5公里的區(qū)域地形地貌線，逐一對比步驟5中通過實船試驗測量的試驗船舶上、下行的航行軌跡、航跡帶、操縱情況、偏航角、航速等航行技術(shù)參數(shù)，論證擬建跨河工程水域船舶航路是否與河床地形所能夠提供的最大航道寬度及航道彎曲度相適應(yīng)，船舶是否有航行風險。如果有航行風險，則論證減小或者消除不利風、流影響下漂移量過大風險相應(yīng)的船舶操縱或通航管理措施。

③工程對通航環(huán)境存在的影響分析。

在工程水域船舶交通流分布情況的適應(yīng)性分析和工程水域河床地形及船舶航路設(shè)置的適應(yīng)性分析的基礎(chǔ)上，分析擬建跨河工程對工程水域現(xiàn)有碼頭等水上工程及其他航道船舶通航情況和需求的影響，分析擬建跨河工程對雷達回波干擾或ais信號的影響，分析擬建跨河工程對通航管理的影響，并提出相應(yīng)的通航安全管理對策和措施。

本發(fā)明提供的是一種原型試驗方案，所采集的數(shù)據(jù)精度和可信度高，是大型復雜跨河、攔河建設(shè)工程設(shè)計、論證通航設(shè)施技術(shù)參數(shù)的重要基礎(chǔ)。基于船舶操作與引航理論，利用現(xiàn)代信息采集與高精度差分gps測量技術(shù)，通過試驗采集船舶通過擬建橋區(qū)水域的運動姿態(tài)及相關(guān)技術(shù)參數(shù)、船舶在動水環(huán)境下操縱性參數(shù)，最后通過數(shù)值分析(船舶水動力操縱運動模型)和數(shù)學建模(船舶漂移量計算模型)等方法研究水中設(shè)橋墩對船舶操縱的影響機理與特征。在此基礎(chǔ)上進行船舶運動軌跡和船舶運動控制模型再建模，并將模型與實船試驗數(shù)據(jù)對比驗證，再將實船試驗結(jié)果擴展到不同環(huán)境，尤其是極限環(huán)境，解決極端環(huán)境試驗的安全問題。此發(fā)明可以擴展到研究不同工況下的船舶行為，真實度高。獲取的數(shù)據(jù)可以論證通航凈空尺度大小，并根據(jù)船舶實際姿態(tài)，論證船舶與橋墩的位置關(guān)系，再結(jié)合突發(fā)情況時船舶在風、流影響下的數(shù)值模擬計算和軌跡預測，從而判斷橋墩的船撞概率及撞橋標準。

應(yīng)當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。