内河航标优化布设虚拟仿真模型设计要点分析

李琳 王云轩

摘 要：虚拟仿真技术可根据河道实际情况来建立航标布设模型，包括布设水深、布设宽度、布设间距等要点，其模拟出的位置点可对航标布设提供科学准确的参考依据，大大加快航标布设速度，有效减轻现场勘测工程量，进而节省成本和后续维护费用。

关键词：虚拟仿真 内河 航标 优化布设 模型 分析

1.引言

内河运输由于水路较窄，且货船较多，不同河道地形水流差异巨大，这些因素都给内陆河道运输带来很多安全问题。航标作为水路航道的基础设施，在保证船舶航行安全性上至关重要。位置布设是航标能否充分发挥作用的核心点，传统航标布设手段效率低，且前期勘测工作繁重，因此将虚拟仿真模型应用到航标优化布设中成为必然选择。

2.虛拟仿真技术在航标管理中的优势分析

随着我国对内河“数字航道”“智能航道”建设的日益重视，利用虚拟仿真技术、矢量化数字航道图技术、三维地理信息技术等来研究内河航运安全的安全性及高效性势在必行，其中虚拟仿真模型技术的主要优势有以下几项：

（1）根据河道水文地质条件，在室内完成航标布设工作，实体和虚拟航标相结合，可向船舶主动提供导航信息，及时在电子海图中显示沉船或障碍物信息。当新的障碍物被发现时，上报相关部门后及时在电子海图上标注，该信息便会被所有用户共享；

（2）利用虚拟仿真技术可对已知河道进行模拟，包括最大通过船只、事故易发点、船舶避让路线等等，为后续河道及航标管理工作提供可参考数据；

（3）配合部分实体航标，可大大降低航标设计、更改、管理成本，不需要持续投入大量管理人员及建设费用，只需后台技术维护就可，综合成本可降低50%以上，且导航精度很高，而实体航标因受水流影响而降低精度。

3.航标布设仿真模型构建

3.1航标布设原则

（1）航标配布应紧密结合航道条件、船舶特点、水文气象条件等来进行，尽量做到“数量少、功能全”，实体航标与虚拟航标相结合，以方便用户使用为准则；

（2）根据河道实际情况安全、经济、便于航行的航道，要求水深、宽度、弯度等核心因素满足实际使用；

（3）在航标配布一侧，其所示航道界限内必须符合规定的维护水深。在水位较高期，可适当放宽航道；水位下降期，可逐步缩窄航道宽度；

（4）航标配布应遵循“先难后易、先主后次”原则，一般首先布设浅谈、凹凸岸、桥区，之后再布设顺直、深槽航道。

3.2航标布设影响因素分析

（1）航道条件

内河航道包括天然河流、湖泊、人工河（湖）、水库等航道，根据通航船舶吨位可划分为7级，具体见表1。航道等级越高，表示航道条件越好，对应航标配布等级也就越高。具体航道条件影响因素为航道水深、宽度、弯曲半径等。

（2）航行船舶

航标布设的本质就是保证船舶航行有足够维护尺寸，因此航行船舶尺寸对于航标布设有决定性作用。此外，航线为单条还是多条也对航标布设影响较大，在此由于篇幅限制，仅对单条航道加以说明。

3.3航标优化布设模型设计要点

（1）布设水深设计

在此以锥形浮标为例，估算观察点高度4.0m，得出Rg=5.5海里，约为10.5km，综合考虑能见度、背景对比度等影响，实际视距约为Rg的2/5，即布标间距L不超过4.2km。

4.结语

在内河航标优化布设中，虚拟仿真模型设计要点主要包括布设水深、布标宽度、布标间距等参数，本文主要以Ⅰ级航道为例，得出其布标水深最小值为4.0m，布标宽度为41.3m，布标间距不宜超过4.2km，在情况较复杂地段应结合实际情况灵活调整。根据使用经验，若虚拟仿真模型设计要点科学合理，航标布设工作总体速度提高40%以上，事故多发段加设报警提醒，可有效降低事故率。

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