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研究生:楊純馨
研究生(外文):Yang, Chun-Hsin
論文名稱:以快時模擬探討大型郵輪進基隆港之航路安全範圍
論文名稱(外文):A Study on Evaluating the Feasibility of Safety Margin for Large Cruise calling Keelung Port Using Fast-Time Simulation
指導教授:李信德李信德引用關係
指導教授(外文):Lee, Sin-Der
口試委員:方銘川方志中李信德
口試委員(外文):Fang, Ming-ChungFang, Chih-ChungLee, Sin-Der
口試日期:2019-12-06
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:運輸科學系
學門:運輸服務學門
學類:運輸管理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:90
中文關鍵詞:郵輪快時模擬系統船舶自動辨識系統(AIS)航行安全
外文關鍵詞:CruiseFast-Time SimulationMaritime Safety Evaluation
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隨著旅遊型態多樣化及國際郵輪旅客訪台人次增加,以2018年統計量來看,臺灣國際郵輪旅客到訪總人次已突破120萬,其中又以基隆港位居台灣各港之冠
,共計94萬人次,顯示基隆港在臺灣整體郵輪市場的重要性。相較於其他商船,一般性貨輪(如貨櫃輪、散裝貨輪或油輪)以運送貨物為主,而郵輪產業則以運載旅客為主,是故船舶航行安全對旅客搭乘海上工具方面甚為重要。

針對郵輪產業相關研究大多侷限於經營管理及探討旅客服務層面,如消費者滿意度調查、觀光產值分析領域等,對於郵輪進港路徑規劃與航行安全方面則相對缺乏。此外,目前基隆港對於不利於郵輪進港之天候標準尚未明確,主要由船長判斷是否進港外,也須經由領員及港務公司同意後才可開駛船舶,故本研究初步針對基隆港實際運作成熟之大型郵輪作為個案參考,進一步探討環境因素對於大型郵輪進港之航行安全影響,以避免船舶因環境因素而導致海上事故等風險發生。

本次研究選用以基隆港為郵輪母港型態操作,且2018年進港艘次最多的大型郵輪作為模擬船參考。首先,透過船舶自動辨識系統(Automatic Identification System, AIS)蒐集該船舶進港相關資訊,如偏移量、艏偏差及船速方面。再者,套用MATLAB軟體及基隆港水域現況圖加以疊加,得出郵輪於夏季與冬季期間實際航行之路徑圖,建構出一條航行安全範圍線供模擬船測試使用。接著,透過快時模擬系統(Fast-Time Simulation)內6種不同環境條件及船舶特性(如3種船速、5種船艏向)進行共90種模擬測試。最後,將實際郵輪進港情形與模擬結果加以分析,企圖找出最不利於郵輪航行的環境條件及影響因素。

結果得出,當排除人為控制因素後,模擬船較容易受環境條件影響而偏離航行安全範圍線,特別是共用航道附近(亦即Zone 2區間),模擬船平均偏離量比實際船舶平均偏離量多。以T6條件來看,環境設定為東北季風風速13m/s及漲潮情況,相較於冬季期間,T6平均偏移量比實際情況多2.8倍;船艏向角度也多1.9倍,再分別依照模擬船速度(全速、半速、全速半速各半)加以比較,發現最不利於船舶航行為全程採半速情況進港,主要係因船舶進港方向與水流方向相反,船舶航行時須頂流前進,形成一股阻力,再加上船速過慢,容易受環境因素影響而無法正常行駛於航行安全範圍線內,導致最終發生撞擊西防坡堤情況。為避免日後出現類似船舶撞擊海上事故,本研究希望提供分析結果供相關港航單位及國際郵輪公司參考,作為大型郵輪進港的環境條件依據,亦可提供未來港埠建設規劃時,評估大型郵輪進港操船安全方面使用。
As the travel methods diversify and the growth in travelers using international cruises, the visitors to Taiwan in 2018 by cruising have reached over 1.2 million. Among those visitors, over 0.94 million have arrived in Keelung Port. This fact indicates the role of Keelung Port is crucial to Taiwan’s Cruising Market. The navigation safety of cruise ships, which carries mostly passengers, becomes important.

Currently, most of the researches related to the cruise are focused on tourism or economic perspective with little concern on the ship’s performance in the port. In addition, the standards of Keelung Port on whether the harsh environment is not conducive to the entry of merchant ships are unclear. The merchant ships should be sailed with the consent of the pilot, the master and the port company. Moreover, the present practice of navigating a ship entering the port to its designated berth is done by the Pilot manually, which lacks effective observation on the possible safe routes. Therefore, the study is conducted based on how the ships enter the port, and to plan an ideal route for safe navigation.

This research work intends to identify feasible safety margins for evaluation, and try to avoid dangerous conditions as much as possible. First, utilizes the Automatic Identification System (AIS) information collected over a period of time to summarize the cruise’s paths for entering the Keelung Port. Second, those paths are adopted as the maneuvering path planning and the trajectories envelope area as safety region with various harsh environmental conditions for the simulation. One selected cruise accompanies six harsh environmental conditions are examined. In this study, a series of simulator-based path following maneuvers under harsh environmental conditions have been adopted to exam the safety margins of the cruise when it navigates within the Keelung Port waterway. The safety margins for the evaluation including speed, heading deviation, trajectories deviation, rudder commands etc. are identified. Several recommendations regarding safely entering the port are also discussed in this paper.

As for the result, when the condition of the Northeast Monsoon wind speed reaches 13m/s with the flood tide, the cruise sailed away from the designated route with the risk of ramming into the west breakwater. Based on the simulation test results, this research is a preliminary analysis for the cruise’s sailing from Keelung Port as a case study. By analyzing the adverse weather conditions, avoiding marine, sailing perils, providing analysis results for the government departments of navigation or ship’s seaman as reference, and to include the assessment of the safety of cruise maneuver for port construction plans.
目次
摘要 I
ABSTRACT II
目次 III
圖目次 V
表目次 VII
第一章緒論 1
第一節 前言 1
第二節 研究背景與目的 2
第三節 研究範圍及限制 4
1.3.1 研究範圍 4
1.3.2 研究對象 4
1.3.3 研究限制 4
第四節 研究方式、流程與架構 5
1.4.1 研究方式 5
1.4.2 研究流程 5
1.4.3 研究架構 5
第二章 文獻探討 6
第一節 郵輪產業發展 6
第二節 船舶航行安全 8
第三節 自動辨識系統(AIS) 10
第四節 快時模擬系統 12
第三章 以AIS資料庫建立船舶航行範圍 13
第一節 船舶AIS資料庫 13
第二節 AIS資料庫異常資料處理 16
第三節 分析郵輪實際進港之航行路線 18
3.3.1 單筆郵輪AIS進港軌跡資料分析 19
3.3.2 夏季郵輪進港軌跡分析 26
3.3.3 冬季郵輪進港軌跡分析 31
3.3.4 綜合討論 36
第四章 船舶模擬系統架構與環境條件設定 39
第一節 船舶模擬系統介紹 39
4.1.1 快時模擬系統架構 39
4.1.2 TRANSAS NT-Pro 5000程式介面設計 41
第二節 模擬環境條件佈置 42
4.2.1 基隆港港區現況 42
4.2.2 六種模擬環境條件設定 44
第三節 試驗船舶介紹 46
4.3.1 船舶載具設定 46
4.3.2 船舶運動方程式 48
4.3.3 船舶進港計畫 49
第五章 快時模擬系統進行結果與分析 52
第一節 T1~T6快時模擬情境測試結果 53
第二節 綜合討論 67
第六章 結論與建議 71
第一節 結論 71
第二節 建議 74
參考文獻 75
附錄 78




中文文獻
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