[发明专利]基于船舶运动轨迹预测的水上建筑物防撞气囊触发装置

说明书

本发明公开了一种基于船舶运动轨迹预测的水上建筑物防撞气囊触发装置，包含：桥区水域船舶动态监测模块，用于实时监测采集船舶运动轨迹预测所需的各类信息；船舶运动轨迹预测模块，与桥区水域船舶动态监测模块通信连接，其接收桥区水域船舶动态监测模块采集的船舶运动轨迹预测所需的各类信息进行船舶运动轨迹预测；气囊预警触发模块，与船舶运动轨迹预测模块通信连接，水上建筑物周围设置有若干个防撞件，防撞件包含有防撞气囊，气囊预警触发模块根据所述船舶运动轨迹预测模块的数据控制防撞气囊的启动。其优点是：该装置通过预测船舶的运动轨迹，从而预判哪些防撞气囊处于预警状态，降低了因防撞气囊预警时间不足而无法充分打开的风险。

技术领域

本发明涉及桥墩以及岸线防撞等领域，具体涉及一种专门为船舶碰撞设计的基于船舶运动轨迹预测的水上建筑物防撞气囊预警触发装置。

背景技术

近年来，随着海上交通行业的不断发展，以及内河运输需求的上涨，内河船桥墩避碰防撞问题的热度也逐步上升，内河桥墩碰撞的风险也在逐步增加。造成桥梁受损坍塌、航道受阻、人民生命财产受威胁、环境污染等重大损失，因此，发明一种有效的防止船舶碰撞桥墩并在防撞桩上建立保护设备显得格外重要。

安全气囊的防撞技术最早要追溯到1953年8月由赫特里克提出，最早是为了汽车的安全驾驶，并获得了美国“汽车缓冲安全装置”专利。1980年美国阳光大桥被撞塌事件，引起了国际工程界的高度重视。1991年，IABSE在列宁格勒召开了年会，接受了由拉森执笔撰写的“Ship Collision with Bridges”(《交通船只与桥梁结构的相互影响》(综述与指南))一文，并于1993年正式发表。1998年，国际桥梁界在丹麦哥本哈根再次召开会议，全面讨论了船撞桥问题，指出它是个多学科的问题，涉及水利水文学、桥梁工程、碰撞力学(冲击动力学)、船舶结构与材料以及驾驶、导航、通信等多个方面，有力地推动了船桥碰撞问题的研究。通过研究151例事故后，PIANC第19小组将船舶撞桥事故的原因归结为三大类：驾驶员与引航员的操作失误、机械故障、自然环境。

近十年来，随着中国大量跨江、跨海大桥的设计、建造，中国对船－桥碰撞问题也越来越重视，就船－桥碰撞相关问题开展了大量的研究。2018年10月港珠澳大桥正式开通运营，全场55公里的桥身，共有224根桥墩，3个主要通航口。港珠澳大桥从珠海往香港方向，依次跨越了九州航道、江海直达船航道和青州航道，这些航道在大桥建设之前就一直有大量船只通行往来，要在这里建桥，首先就需要考虑如何满足原有航道的船舶通行需求和安全。

被动式防撞设计即采用不同的防撞装置防止船舶撞击力超过桥墩的承受能力，以保护桥梁的结构安全。从通航桥梁被动防撞研究现状看，被动防撞研究主要限于碰撞事故的发生概率风险评估、碰撞力确定方法、碰撞后桥梁的动力特性分析以及桥墩防撞结构设计、结构安全与预警等方面。目前采用的被动防撞系统主要有3类：附着式防撞系统、独立式防撞系统和人工岛防撞系统。被动防撞主要是保护桥梁安全，没有考虑对船舶的保护。此外，被动防撞装置安装后，对水域的通航面积和通航路线有一定影响。

主动硬件防撞措施主要包括基于视频检测、红外检测、设置导航标、实施船舶定线制度、加强船员培训、设置VTS(船舶交通管理系统)、桥梁防撞拦截措施、航标局部加密优化技术等。在船舶与桥墩达到一定阈值的同时，主动触发装置，对桥墩进行保护，保证了船舶与桥墩之间的双向避碰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于船舶运动轨迹预测的水上建筑物防撞气囊触发装置，该装置将桥区水域船舶动态监测模块、船舶运动轨迹预测模块和气囊预警触发模块等相结合，通过预测船舶的运动轨迹，从而预判哪些防撞气囊处于预警状态，降低了因防撞气囊预警时间不足而无法充分打开的风险；通过预判船舶与防撞气囊的相对距离，从而判定触发的防撞桩序号与个数，解决了因触发了不准确的防撞气囊或不必要防撞气囊触发数量过多而产生成本的问题。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于船舶运动轨迹预测的水上建筑物防撞气囊触发装置，包含：