2021年, 第47卷, 第4期　刊出日期：2021-12-29

  

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船舶与海洋工程
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  船用起重机吊重防摆控制研究进展

  王生海, 孙茂凱, 曹建彬, 韩广冬, 陈海泉, 孙玉清

  大连海事大学学报. 2021, 47(4): 1-9. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2021.04.001

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  梳理了船用起重机机械式防摆装置和电子式防摆装置的研究进展，总结主流设备制造商采用的防摆技术.在此基础上，分析当前船用起重机防摆控制亟待解决的问题，进而提出该领域未来的发展趋势，包括装置结构不断优化、通过综合多种控制方法对船舶多自由度运动进行补偿以及实现智能化控制，以期为相关研发提供参考.
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  基于改进NSGA-Ⅱ的船舶避碰决策辅助算法

  苗鹏，刘克中，辛旭日，陈逸涵，吴晓烈

  大连海事大学学报. 2021, 47(4): 10-18. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2021.04.002

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  针对于避碰决策问题对算法时效性和轨迹分布性的要求，改进一种基于多目标优化算法NSGA-Ⅱ (non-dominated sorting in genetic algorithm Ⅱ).采用按需分层策略和考虑父代支配信息的算数交叉算子策略，降低了算法的时间复杂度，加快了收敛速度；提出动态分布适应度策略，控制了帕累托集在目标空间的分布.在此基础上，分别建立决策方案的安全性和经济性目标函数以及驾驶员对决策安全性的偏好函数，通过改进NSGA-Ⅱ对避碰决策方案寻优.试验结果表明，改进NSGA-Ⅱ的收敛速度和分布性有所提升，证明了改进算法的有效性和优越性；在构建的四种船舶会遇场景下，算法均能寻得多个兼顾安全性和经济性的避碰决策方案，为驾驶员避碰决策提供参考.

交通运输工程
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  基于pccsAMOPSO的宏观物流量多目标变权组合预测模型

  樊东方，罗凯，靳志宏

  大连海事大学学报. 2021, 47(4): 19-29. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2021.04.003

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  针对现有中长期宏观物流量预测模型的局限性，提出基于pccsAMOPSO算法的多目标变权组合预测模型（Mutil-Objective Variable Weight Combination Prediction Mode, MOVWCP）对我国宏观物流量进行预测分析.为提高多目标变权组合预测模型的稳定性，提出了误差熵的概念，并与MAPE同时作为权重规划模型的目标函数，设计了基于pccsAMOPSO的智能启发式算法求解拟合期变权的Pareto前沿，并采用灵敏度差选取了变权Pareto解.一系列数值试验结果验证了本文提出的多目标变权组合预测模型及其算法的优越性.
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  考虑多种类干扰事件的集装箱码头泊位分配问题

  唐世轩，金建钢，卢春霞，何平

  大连海事大学学报. 2021, 47(4): 30-38. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2021.04.004

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  为有效抵抗各类干扰事件对集装箱码头泊位分配计划的影响，有必要制定具有一定鲁棒性且易于恢复调整的泊位分配计划. 本文从事前角度出发，针对集装箱码头的泊位分配问题开展以下研究: 首先，对码头内干扰泊位分配计划实施的事件进行识别和分类；然后，通过量化以上干扰事件在泊位分配模型中产生的影响，并以最小化船舶的等待时间成本、离港延误时间成本和泊位偏移成本为目标，提出考虑多种类干扰事件的混合整数规划模型；最后，针对该模型设计了启发式算法——吱吱轮算法，对大规模下的泊位分配问题进行求解. 通过随机生成的算例，验证了考虑多种类干扰事件的泊位分配模型和吱吱轮算法的有效性. 相较于确定性模型, 该模型生成的泊位分配计划更具鲁棒性，在发生干扰事件的情况下更易于码头进行计划调整.

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  面向PI集装箱的组合适配装箱算法

  张煜，黄啟盛，李文锋

  大连海事大学学报. 2021, 47(4): 39-46. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2021.04.005

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  针对PI（Physical Internet）集装箱与货物的适配问题，考虑PI集装箱标准化、模块化、可扩展的特性以及货物装箱的体积、方向、完全支撑等约束，通过PI集装箱模块化重组，构建与货物适配的组合式PI集装箱，目标是PI集装箱的空间利用率最大化.结合PI集装箱组合适配装箱问题的特性，设计一种组合适配装箱算法，包含货物分类、货物装箱、箱体组合等三个步骤.在货物装箱步骤中，嵌套调用基于粒子群算法的改进模因算法求解货物装箱顺序和位置，该算法引入多种群变异策略以提高算法前期搜索质量，引入路径重连技术和扰动操作防止算法陷入局部最优.在多批量少货类和少批量多货类两种实验场景下进行求解，并通过算法对比验证了改进模因算法的有效性.
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  考虑需求扰动的港口物流服务供应链协调策略

  王嘉浩，陈子根，信聪颖，杨昂

  大连海事大学学报. 2021, 47(4): 47-55. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2021.04.006

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  为更有效地管理与协调供应链，研究需求扰动频繁发生对港口物流服务供应链中各类协调模式和利益主体产生的不同影响，运用两阶段博弈方法，构建了考虑需求扰动下由港口和海运承运人组成的港口物流服务供应链模型，研究需求扰动对不同协调模式下海运各主体的决策影响.研究结果表明：需求扰动分配比例仅对分散决策模式下承运人的服务质量和价格决策产生影响；当服务质量成本系数较大时，集中决策模式在承运人价格波动上具有更高的鲁棒性，当服务质量成本系数较小时，承运人联盟决策模式能更好地降低需求扰动对承运人价格的影响.最后，通过数值分析探讨了需求扰动量和需求扰动分配比例对不同模式下港口物流服务供应链成员的决策影响.
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  集装箱港口碳排放量及碳达峰时间测算方法

  赵瑞嘉，谢燕，宿博涵，谢新连

  大连海事大学学报. 2021, 47(4): 56-64. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2021.04.007

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  为使港口企业制定合理的碳达峰方案，首先，界定集装箱港口的测算范围，以船舶与集装箱为计量单位，建立基于能源消耗的集装箱港口作业碳排放量测算模型，采用考虑异常值的支持向量回归模型预测集装箱吞吐量；再通过测算模型得到碳排放量时间序列，并设计基于MannKendall趋势检验法的碳达峰时间判断标准，进而确定碳达峰时间；最后，以某集装箱港口为例，测算2000—2020年以及未来10年的碳排放量，得出该港的碳达峰时间，并提出有效降低港区碳排放量的建议.该方法可为港口制定碳达峰方案提供参考.

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  北极东北航线与苏伊士运河航线船舶航行燃料碳强度对比

  骆巧云，刘伟，寿建敏

  大连海事大学学报. 2021, 47(4): 65-72. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2021.04.008

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  为更好地分析北极东北航线（NSR）的环境影响，构建燃料碳强度理论模型，应用模型分析北极东北航线作为苏伊士运河（SCR）替代航线的可行性.选择通航条件较好的北极东北航线，以上海至鹿特丹航线集装箱运输为例，对船舶航行NSR和SCR燃料碳强度进行比较分析，通过设定不同船型、航速、舱位利用率与NSR普通水域航段距离占比等四个变量，对比两条航线船舶航行燃料碳强度的差异性.结果表明，现有条件下，与经过SCR的16 000 TEU集装箱船相比，NSR七种船型虽然单航次二氧化碳排放量降低，但只有14 000 TEU和16 000 TEU船型燃料碳强度降低，而且优势不大；大型集装箱船航行燃料碳强度更低；降低冰水域航速和提高舱位利用率可使得船舶在NSR航行燃料碳强度降低.该结论可从“碳中和”视角，为北极东北航线船舶选型、航速设定提供参考；同时，建立的燃料碳强度模型可推广应用到其他航线上.

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  港口危险品安全评估中的防串谋机制设计

  韩震，谢婉莹，闫若男

  大连海事大学学报. 2021, 47(4): 73-82. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2021.04.009

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  为解决安全评估工作中存在的信息瞒报与误报等违规串谋行为，引入机制设计理论，在信息不对称条件下，针对安全状态类型和安全信号类型的不确定性，构建政府、港口企业及评估机构三方契约设计模型，并深入分析安全状态类型对契约参数的影响以及各主体最优策略选择.研究表明：在一定条件下，政府通过对港口企业信息租金、吞吐量和港口规费等契约参数的调整，可以有效抑制串谋发起动机并提高安全状态；在既定监管力度下，安全状态存在一个阈值，低于阈值，需通过“激励+惩罚”双重机制实现防串谋，高于阈值，只需通过“惩罚”机制即可实现防串谋.

船舶与海洋工程
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  水下悬浮隧道静动力响应分析与减振控制

  陈健云， 谢佳明，徐强，任冰

  大连海事大学学报. 2021, 47(4): 83-92. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2021.04.010

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  为研究新型水运交通结构——水下悬浮隧道的静动力响应特性以及减振控制，参照前人分析计算时的参数取值，基于实体单元建模的有限元数值分析，得到静力与地震工况下结构位移与应力峰值出现的位置；根据数值分析的响应结果，研究了悬浮隧道在地震工况下的减振控制方案，并开展不同参数对减振效果的参数敏感性分析.结果表明，静动力工况下的两端固支悬浮隧道的位移峰值均出现在跨中，而应力峰值集中在端部，减振方案对于位移峰值以及应力峰值均具有较好的削弱效果；阻尼器的布置数量与屈服荷载取值是影响悬浮隧道峰值响应减振效果的主要因素，这对于悬浮隧道工程的减振控制设计具有一定的参考价值.

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  直立腿海洋平台冰激振动响应参数敏感性分析

  吴志浩，崔春义，张新程，易南概，张鹏，刘志杰

  大连海事大学学报. 2021, 47(4): 93-99. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2021.04.011

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  为研究直立腿海洋平台冰激振动响应对海冰参数的敏感性，考虑海冰参数值的发生概率，设计三因素-五水平正交模拟方案.根据冰荷载功率谱密度函数，采用简谐波叠加法生成冰荷载时程数据，使用SACS软件建模，计算结构动力响应，并进行极差分析、方差分析和相关性分析.研究结果表明：直立腿海洋平台冰激振动响应对海冰漂流速度的敏感性可忽略不计，对海冰强度和冰排厚度的敏感性较高，并且对海冰强度的敏感性要低于对冰排厚度的敏感性；冰厚对最大基底剪力影响最大，对最大倾覆力矩影响最小；强度对最大倾覆力矩影响最大，对顶层加速度影响最小.研究结论可为冰区海洋平台的设计提供一定的参考.

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  磁场调制型永磁容错轮缘推进电机设计与优化

  乔田怀，朱景伟，马瑞

  大连海事大学学报. 2021, 47(4): 100-107. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2021.04.012

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  针对永磁容错轮缘推进电机定子槽数过多、电机质量较大、转矩密度较低的问题，提出一种磁场调制型永磁容错轮缘推进电机结构.采用解析法分析了电机的工作原理，采用单参数扫描法研究了定子关键结构参数对电感和反电动势的影响，采用响应面法和多目标遗传算法对电机进行优化，得到最优的定转子参数.利用有限元仿真软件分析了电机的气隙磁密、反电动势、电磁转矩以及容错性能.结果表明，磁场调制型永磁容错轮缘推进电机具有更高的转矩密度和更强的故障容错能力.
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  工质物性对亚音速轴流压气机转子性能的影响

  田志涛，任澎，范英琦，辛建池，孔晓治，陆华伟

  大连海事大学学报. 2021, 47(4): 108-114. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2021.04.013

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  采用理论分析与数值验证相结合的方法，研究一氧化碳、空气、二氧化碳、氦气和氩气等工质的物性对于亚音速轴流压气机转子性能的影响.首先, 通过理论分析明确了马赫数、雷诺数及比热比是影响压气机转子性能的物性因素;然后,建立亚音速压气机转子失速边界流量与工质物性之间的数学关系;最后,采用数值模拟方法对理论分析结果进行验证.结果表明，采用方程获得的失速边界预测值与数值结果相比，误差小于5%.

交通运输工程
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  考虑雷达覆盖需求的VTS雷达站选址

  吕靖，黄川，艾云飞

  大连海事大学学报. 2021, 47(4): 115-121. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2021.04.014

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  为解决船舶交通管理系统雷达站选址问题，考虑单个雷达失效和雷达覆盖需求因素，以建站总成本最小和水域总面积覆盖率最大为目标, 构建双目标模型并设计自适应权重多目标粒子群算法进行求解.算例验证结果表明，该模型可在满足覆盖次数和面积覆盖率约束条件下实现对VTS雷达站的选址优化，提高了选址的科学性和合理性，可为海事主管机关选址提供决策参考.
信息与通信
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  LMP凸组合算法的稳态性能分析

  张佳微，林斌，张卓

  大连海事大学学报. 2021, 47(4): 122-128. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2021.04.015

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  为进一步解决最小p阶均方算法（least mean p power, LMP）收敛速度和稳态误差之间的矛盾，提高自适应算法的性能，提出对算法采用不同p值和不同步长进行凸组合（combination of least mean p power, CLMP）的方案.该方案在高斯环境下将独立的大步长LMP₁滤波器和小步长LMP₂滤波器(p₁>p₂)并联，利用分离假设条件进行稳态误差表达式的理论推导.仿真实验证明,在高斯平稳环境下组合滤波器稳态性能较单一滤波器表现得更好，为自适应滤波算法研究提供了一种新思路.