(57)【要約】【課題】より実情に即した好適な航路の策定を自動的に行うことができる最適運航計画演算装置および最適運航計画演算方法を提供する。【解決手段】情報入力受付部から入力された情報と、船舶の性能データと、船舶が航行する航路領域の気象データと、に基づいて、最適航路を含む最適運航計画を演算する最適運航計画演算部と、を備え、最適運航計画演算部は、気象データに基づいて、出発地または到着地の近傍領域が、船舶が航行不能な天候不良状態であるか否かを判定する判定部と、出発地または到着地の近傍領域が、船舶が航行不能な天候不良状態であると判定された場合、船舶が所定地点で所定時間停止すること、または、近傍領域が天候不良状態となる前に船舶が当該近傍領域を通過すること、を拘束条件として設定する拘束条件設定部と、を備え、最適運航計画演算部は、拘束条件が設定された場合、当該拘束条件に基づいて最適航路を演算する。【選択図】図２
2019012044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の出発地、到着地および出発時刻を含む情報の入力を受け付ける情報入力受付部と、
入力された前記情報と、前記船舶の性能データと、前記船舶が航行する航路領域の気象データと、に基づいて、最適航路を含む最適運航計画を演算する最適運航計画演算部と、を備え、
前記最適運航計画演算部は、
前記気象データに基づいて、前記出発地または前記到着地の近傍領域が、前記船舶が航行不能な天候不良状態であるか否かを判定する判定部と、
前記出発地または前記到着地の近傍領域が、前記船舶が航行不能な天候不良状態であると判定された場合、前記船舶が所定地点で所定時間停止すること、または、前記近傍領域が前記天候不良状態となる前に前記船舶が当該近傍領域を通過すること、を拘束条件として設定する拘束条件設定部と、を備え、
前記最適運航計画演算部は、前記拘束条件が設定された場合、当該拘束条件に基づいて前記最適航路を演算する、最適運航計画演算装置。
【請求項２】
前記最適運航計画演算部は、前記出発地または前記到着地の近傍領域が、前記天候不良状態であると判定された場合、前記出発時刻または前記到着時刻を変更し、変更後の出発時刻または到着時刻に基づいて前記最適航路を演算する、請求項１に記載の最適運航計画演算装置。
【請求項３】
前記最適運航計画演算部は、前記到着地の近傍領域が、前記天候不良状態であると判定された場合、前記近傍領域と、前記出発地から前記到着地までの間の所定の航路とが交わる位置を基準位置として設定する基準位置設定部を備え、
前記最適運航計画演算部は、前記出発地から前記基準位置までの間の第１航路領域と、前記基準位置から前記到着地までの間の第２航路領域とを分割して、最適航路を演算し、
前記最適運航計画演算部は、前記第１航路領域における前記基準位置への到着時刻に所定時間を加えた基準位置出発時刻を用いて、前記第２航路領域における最適航路を演算する、請求項１または２に記載の最適運航計画演算装置。
【請求項４】
前記最適運航計画演算部は、前記基準位置を設定するための前記所定の航路として、前記出発地と前記到着地との間の最短距離を結ぶ最短距離航路を演算する最短距離航路演算部を備え、
前記基準位置設定部は、前記最短距離航路上の位置を前記基準位置として設定し、
前記最適運航計画演算部は、前記最短距離航路における前記基準位置への到着時刻を用いて、前記第１航路領域における最適航路を演算し、
前記判定部は、前記基準位置出発時刻において、前記到着地の近傍領域が、前記天候不良状態にあるか否かを判定し、
前記最適運航計画演算部は、前記基準位置出発時刻において、前記到着地の近傍領域が、前記天候不良状態にあると判定された場合、前記基準位置出発時刻に前記所定の時間を加えた時刻を新たな基準位置出発時刻として設定する、請求項３に記載の最適運航計画演算装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記到着地の近傍領域が、前記天候不良状態にあると判定された場合、前記出発時刻から前記到着時刻までの時間から前記所定時間を引いた航行可能時間が、前記出発地から前記到着地までの航行に最低限必要な航行必要時間より短いか否かを判定し、
前記最適運航計画演算部は、前記航行可能時間が前記航行必要時間より短いと判定された場合、前記到着時刻を変更し、変更後の到着時刻に基づいて前記第１航路における最適航路を演算する、請求項３または４に記載の最適運航計画演算装置。
【請求項６】
船舶の出発地、到着地および出発時刻を含む情報の入力を受け付ける情報入力受付ステップと、
入力された前記情報と、前記船舶の性能データと、前記船舶が航行する航路領域の気象データと、に基づいて、最適航路を含む最適運航計画を演算する最適運航計画演算ステップと、を含み、
前記最適運航計画演算ステップは、
前記気象データに基づいて、前記出発地または前記到着地の近傍領域が、前記船舶が航行不能な天候不良状態にあるか否かを判定する判定ステップと、
前記出発地または前記到着地の近傍領域が、前記船舶が航行不能な天候不良状態にあると判定された場合、前記船舶が所定地点で所定時間停止すること、または、前記近傍領域が前記天候不良状態となる前に前記船舶が当該近傍領域を通過すること、を拘束条件として設定する拘束条件設定ステップと、を含み、
前記最適航路演算ステップは、前記拘束条件が設定された場合、当該拘束条件に基づいて前記最適航路を演算する、最適運航計画演算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の最適運航計画演算装置および最適運航計画演算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料価格高騰に伴う運航コストの削減、温室効果ガス（ＧＨＧ）排出削減問題、さらには安全運航、輸送品質の維持向上などのニーズの高まりから、船舶における最適航路演算は船舶の運航管理における有効手段として重要視されている。
【０００３】
従来の最適航路演算は、燃費削減効果の高い北太平洋等の一大洋に対して、計画される出港時刻および入港時刻の拘束条件のもと、一定の船速または一定の主機回転数にて運航するという仮定で航路（緯度および経度）のみを最適化演算している。
【０００４】
このような最適航路の演算をより最適化するための技術として、例えば、下記特許文献１のように、最適航路探索のための格子点（ノード）に重み付けをする構成が提案されている。また、例えば、下記特許文献２のように、航路途中に必須通過地点を設定し、当該必須通過地点を必ず通るように最適航路の演算を行うことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２４７４９７号公報
【特許文献２】特許第４９３４７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、実際の運航では、到着地に安全かつ省燃費で到着するために、上記のような航路のみの変更だけでなく、航路変更を過度に行わずに、船舶を一時停止させたりすることが行われている。このような船舶の一時停止による影響を考慮した最適航路演算は実現されていない。
【０００７】
本発明は上記に鑑みなされたものであり、より実情に即した好適な航路の策定を自動的に行うことができる最適運航計画演算装置および最適運航計画演算方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る最適運航計画演算装置は、船舶の出発地、到着地および出発時刻を含む情報の入力を受け付ける情報入力受付部と、入力された前記情報と、前記船舶の性能データと、前記船舶が航行する航路領域の気象データと、に基づいて、最適航路を含む最適運航計画を演算する最適運航計画演算部と、を備え、前記最適運航計画演算部は、前記気象データに基づいて、前記出発地または前記到着地の近傍領域が、前記船舶が航行不能な天候不良状態であるか否かを判定する判定部と、前記出発地または前記到着地の近傍領域が、前記船舶が航行不能な天候不良状態であると判定された場合、前記船舶が所定地点で所定時間停止すること、または、前記近傍領域が前記天候不良状態となる前に前記船舶が当該近傍領域を通過すること、を拘束条件として設定する拘束条件設定部と、を備え、前記最適運航計画演算部は、前記拘束条件が設定された場合、当該拘束条件に基づいて前記最適航路を演算するよう構成される。
【０００９】
上記構成によれば、出発地または到着地の近傍領域が天候不良状態である場合、最適航路に、船舶を所定地点で停止させる、または、近傍領域が天候不良状態となる前に近傍領域を通過させることが考慮された最適運航計画を演算可能である。このため、天候不良状態を回避するような航路だけでなく、所定地点で船舶を停止させることにより天候不良状態である領域における天候の回復を待ったり、天候不良になる前に当該領域を通過したりするような航路をも含めて最適運航計画を演算することができる。すなわち、上記構成によれば、最適航路に時間の概念が考慮された最適運航計画を自動的に演算することができる。したがって、より実情に即した好適な航路の策定を自動的に行うことができる。
【００１０】
前記最適運航計画演算部は、前記出発地または前記到着地の近傍領域が、前記天候不良状態であると判定された場合、前記出発時刻または前記到着時刻を変更し、変更後の出発時刻または到着時刻に基づいて前記最適航路を演算してもよい。これにより、出発地または到着地の近傍領域が天候不良状態である場合には、ユーザが出発時刻または到着時刻を変更しなくても出発時刻または到着時刻が自動的に変更され、最適航路に当該変更後の出発時刻または到着時刻が考慮された最適運航計画が演算される。したがって、より実際の運航に沿った好適な航路の演算結果を自動的に得ることができる。
【００１１】
前記最適運航計画演算部は、前記到着地の近傍領域が、前記天候不良状態であると判定された場合、前記近傍領域と、前記出発地から前記到着地までの間の所定の航路とが交わる位置を基準位置として設定する基準位置設定部を備え、前記最適運航計画演算部は、前記出発地から前記基準位置までの間の第１航路領域と、前記基準位置から前記到着地までの間の第２航路領域とを分割して、最適航路を演算し、前記最適運航計画演算部は、前記第１航路領域における前記基準位置への到着時刻に所定時間を加えた基準位置出発時刻を用いて、前記第２航路領域における最適航路を演算してもよい。これにより、到着地の近傍領域が天候不良状態である場合には、最適航路に当該天候不良状態にある領域の直前で船舶を停止させるドリフティングを考慮した最適運航計画が演算される。したがって、より実際の運航に沿った好適な航路の演算結果を自動的に得ることができる。
【００１２】
前記最適運航計画演算部は、前記基準位置を設定するための前記所定の航路として、前記出発地と前記到着地との間の最短距離を結ぶ最短距離航路を演算する最短距離航路演算部を備え、前記基準位置設定部は、前記最短距離航路上の位置を前記基準位置として設定し、前記最適運航計画演算部は、前記最短距離航路における前記基準位置への到着時刻を用いて、前記第１航路領域における最適航路を演算し、前記判定部は、前記基準位置出発時刻において、前記到着地の近傍領域が、前記天候不良状態にあるか否かを判定し、前記最適運航計画演算部は、前記基準位置出発時刻において、前記到着地の近傍領域が、前記天候不良状態にあると判定された場合、前記基準位置出発時刻に前記所定の時間を加えた時刻を新たな基準位置出発時刻として設定してもよい。これによれば、最短距離航路上の位置が基準位置として設定され、最短距離航路における基準位置への到着時刻を用いて、第１航路および第２航路における最適航路が演算される。したがって、基準位置への到着時刻および基準位置からの出発時刻の設定を容易かつ現実的に設定することができる。また、設定された基準位置出発時刻においても到着地の近傍領域が天候不良状態にある場合、基準位置において船舶を停止させる時間を長くすることで、船舶の停止時間を含む好適な航路の演算を容易かつ自動的に行うことができる。
【００１３】
前記判定部は、前記到着地の近傍領域が、前記天候不良状態にあると判定された場合、前記出発時刻から前記到着時刻までの時間から前記所定時間を引いた航行可能時間が、前記出発地から前記到着地までの航行に最低限必要な航行必要時間より短いか否かを判定し、前記最適運航計画演算部は、前記航行可能時間が前記航行必要時間より短いと判定された場合、前記到着時刻を変更し、変更後の到着時刻に基づいて前記第１航路における最適航路を演算してもよい。これによれば、基準位置において船舶を停止させた場合に、入力された到着時刻に到着することが困難であるか否かが判定され、困難であると判定された場合に、自動的に到着時刻が変更される。したがって、より現実的な航路の演算結果を自動的に得ることができる。
【００１４】
本発明の他の態様に係る最適運航計画演算方法は、船舶の出発地、到着地および出発時刻を含む情報の入力を受け付ける情報入力受付ステップと、入力された前記情報と、前記船舶の性能データと、前記船舶が航行する航路領域の気象データと、に基づいて、最適航路を含む最適運航計画を演算する最適運航計画演算ステップと、を含み、前記最適運航計画演算ステップは、前記気象データに基づいて、前記出発地または前記到着地の近傍領域が、前記船舶が航行不能な天候不良状態にあるか否かを判定する判定ステップと、前記出発地または前記到着地の近傍領域が、前記船舶が航行不能な天候不良状態にあると判定された場合、前記船舶が所定地点で所定時間停止することを拘束条件として設定する拘束条件設定ステップと、を含み、前記最適運航計画演算ステップは、前記拘束条件が設定された場合、当該拘束条件に基づいて前記最適航路を演算する。
【００１５】
上記方法によれば、出発地または到着地の近傍領域が天候不良状態である場合、最適航路に、船舶を所定地点で停止させる、または、近傍領域が天候不良状態となる前に近傍領域を通過させることが考慮された最適運航計画を演算可能である。このため、天候不良状態を回避するような航路だけでなく、所定地点で船舶を停止させることにより天候不良状態である領域における天候の回復を待ったり、天候不良になる前に当該領域を通過したりするような航路をも含めて最適運航計画を演算することができる。すなわち、上記方法によれば、最適航路に時間の概念が考慮された最適運航計画を自動的に演算することができる。したがって、より実情に即した好適な航路の策定を自動的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、より実情に即した好適な航路の策定を自動的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は本発明の一実施の形態に係る最適運航計画演算装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は本実施の形態の第１例における航路領域を示す図である。
【図３】図３は図２の第１例における演算処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図４はＤＰ法による最適航路演算を説明するための図である。
【図５】図５は本実施の形態の第２例における航路領域を示す図である。
【図６】図６は図５の第２例における演算処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図７は図５の第２例の変形例における演算処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】図８は本実施の形態の第３例における航路領域を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態に係る最適運航計画演算装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示す最適運航計画演算装置１は、入力部２、記憶部３、演算部４、および出力部５を備えている。最適運航計画演算装置１の各構成２〜５は、バス６により相互にデータ伝達を行う。最適運航計画演算装置１は、陸上の施設におけるコンピュータによって構成されてもよいし、船舶に設置されたコンピュータまたは制御装置として構成されてもよい。また、最適運航計画演算装置１を構成する一部の機能を船舶に設置されたコンピュータが発揮し、他の機能を陸上に設置されたコンピュータが発揮し、船陸間通信等の通信手段によって相互にデータの相互通信が行われるように構成されてもよい。
【００２０】
入力部２は、船舶の出発地、到着地、出発時刻および到着時刻等の情報をユーザが入力可能な入力装置として構成される。記憶部３は、入力部２から入力された情報を記憶する。また、記憶部３には、船舶の性能データと、少なくとも船舶が航行する航路領域の気象データと、最適運航計画演算プログラムが予め記憶されている。
【００２１】
船舶の性能データは、各船舶が個別に備える性能に関するデータである。気象データは、例えば外部機関等から提供される。気象データは、例えば現在から１週間先の、航路領域等における気象（海気象）に関するデータである。なお、気象データは、ネットワークを通じて外部から逐次送信され、記憶部３に自動的に蓄積されるように構成されてもよい。
【００２２】
演算部４は、記憶部３に記憶された各種の情報に基づいて船舶の最適航路を含む最適運航計画を演算する最適運航計画演算処理を実行する。このために、演算部４は、最適運航計画演算プログラムを実行することにより、情報入力受付部４１および最適運航計画演算部４２の機能を発揮する。
【００２３】
情報入力受付部４１は、船舶の出発地、到着地、出発時刻および到着時刻を含む情報の入力を受け付ける。最適運航計画演算部４２は、後述する最適航路演算部４７で演算された最適航路を含む最適運航計画を演算する。最適運航計画は、最適航路に好適な時間の概念（出発時刻、到着時刻、航路上の所定の位置における時刻、航路上の所定の位置における停止時間等の好適な値）を含んだものである。
【００２４】
このために、最適運航計画演算部４２は、判定部４３、拘束条件設定部４４、基準位置設定部４５および最短距離航路演算部４６、最適航路演算部４７等の機能を発揮する。判定部４３は、気象データに基づいて、出発地または到着地の近傍領域が、船舶が航行不能な天候不良状態であるか否かを判定する。拘束条件設定部４４は、判定部４３により出発地または到着地の近傍領域が、船舶が航行不能な天候不良状態であると判定された場合、船舶が所定地点で所定時間停止すること、または、当該近傍領域が前記天候不良状態となる前に船舶が当該近傍領域を通過すること、を拘束条件として設定する。最適運航計画演算部４２は、拘束条件が設定された場合、当該拘束条件に基づいて最適航路を演算する。基準位置設定部４５および最短距離航路演算部４６は、船舶が所定時間停止する地点を基準位置として設定するための演算および処理を行う。最適航路演算部４７は、入力された情報と、記憶部３に記憶されている船舶の性能データと、船舶が航行する航路領域の気象データと、に基づいて、最適航路を演算する。
【００２５】
出力部５は、演算部４における演算結果を出力する。例えば、出力部５は、最適運航計画演算装置１に接続された表示装置（図示せず）に、地図（海図）上に演算部４によって演算された最適運航計画を表示する。
【００２６】
以下、最適運航計画演算処理の具体例を説明する。
【００２７】
［出発時刻の自動変更］
図２は本実施の形態の第１例における航路領域を示す図である。図２に示すように、本例においては、大洋の西側に位置する出発地Ｓから東方に向けて出発し、大洋の東側に位置する到着地Ｇに到着する航路について説明する。
【００２８】
図３は図２の第１例における演算処理の流れを示すフローチャートである。図３に示すように、情報入力受付部４１は、出発地Ｓ、到着地Ｇ、出発時刻ＴＳ、到着時刻ＴＧを含む情報入力を受け付ける（ステップＳＡ１）。なお、船舶を出発時刻ＴＳから一定回転数で航行させる場合等において、到着時刻ＴＧの情報入力を不要としてもよい。
【００２９】
本例において、判定部４３は、出発地Ｓの近傍領域が、天候不良状態であるか否かを判定する。例えば、判定部４３は、入力された出発時刻ＴＳから所定時間Ｘが経過するまでの期間（ＴＳ〜ＴＳ＋Ｘ）、出発地Ｓを基準とする周辺領域ＡＳ内における波高を、気象データから読み出すとともに、性能データから船舶が航行可能な限界波高を演算する。そして、判定部４３は、当該期間ＴＳ〜ＴＳ＋Ｘにおいて、周辺領域ＡＳ内における波高が限界波高内か否かを判定する（ステップＳＡ２）。
【００３０】
なお、図２の例において、周辺領域ＡＳは、出発地Ｓを中心とする矩形の領域として設定しているが、これに限られず、例えば、出発地Ｓより船舶の進行方向側（到着地Ｇ側）に偏った領域としてもよいし、その形状も円や楕円等種々採用可能である。
【００３１】
当該期間ＴＳ〜ＴＳ＋Ｘにおいて、周辺領域ＡＳ内における波高が限界波高より低い場合（ステップＳＡ２でＹｅｓ）、判定部４３は、出発地Ｓの近傍領域は天候不良状態ではないと判定する。この場合、最適運航計画演算部４２は、入力された出発時刻ＴＳに基づいて最適航路を演算する（ステップＳＡ３）。最適航路演算部４７は、後述するような公知の方法に基づいて具体的な最適航路の演算を行う。
【００３２】
一方、当該期間ＴＳ〜ＴＳ＋Ｘにおいて、周辺領域ＡＳ内における波高が限界波高以上である場合（ステップＳＡ２でＮｏ）、判定部４３は、出発地Ｓの近傍領域は天候不良状態であると判定する。なお、当該期間ＴＳ〜ＴＳ＋Ｘの少なくとも一部の期間において、周辺領域ＡＳ内の少なくとも一部の領域における波高が限界波高以上であれば、ステップＳＡ２でＮｏと判定される。図２の例では、周辺領域ＡＳの一部の領域において天候不良領域ＡＨが存在している。
【００３３】
この場合、最適運航計画演算部４２は、出発時刻ＴＳを変更する（ステップＳＡ４）。例えば、最適運航計画演算部４２は、出発時刻ＴＳに所定の時間Ｙを加えた時刻ＴＳ＋Ｙを新たな出発時刻ＴＳとして設定する。
【００３４】
その後、再度、判定部４３は、新たな出発時刻ＴＳから所定時間Ｘが経過するまでの間（ＴＳ〜ＴＳ＋Ｘ）、周辺領域ＡＳ内における波高が限界波高内か否かを判定する（ステップＳＡ２）。当該新たな期間ＴＳ〜ＴＳ＋Ｘにおける周辺領域ＡＳ内における波高が限界波高より低い場合（ステップＳＡ２でＹｅｓ）、最適運航計画演算部４２は、変更後の出発時刻ＴＳに基づいて最適航路を演算する（ステップＳＡ３）。このようにして、船舶が出発可能な状態となるまで出発時刻ＴＳを遅らせた上で、船舶が出発可能な出発時刻ＴＳに基づいて最適航路演算が行われる。
【００３５】
すなわち、本例において、拘束条件設定部４４は、出発地Ｓの近傍領域（周辺領域ＡＳ）が、船舶が航行不能な天候不良状態であると判定された場合、船舶が出発地Ｓで所定時間停止することを拘束条件として設定する。そして、最適運航計画演算部４２は、当該拘束条件が設定された場合、当該拘束条件に基づいて最適航路を演算する。
【００３６】
上記態様によれば、出発地Ｓの近傍領域（周辺領域ＡＳ）が天候不良状態である場合には、最適航路に、船舶を出発地Ｓで停止させることが考慮された最適運航計画が演算される。これにより、ユーザが出発時刻ＴＳを変更しなくても出発時刻ＴＳが自動的に変更され、当該変更後の出発時刻ＴＳに基づいて最適航路が演算される。このため、天候不良状態を回避するような航路だけでなく、所定地点で船舶を停止させることにより天候不良状態である領域における天候の回復を待つような航路をも含めて最適運航計画を演算することができる。すなわち、上記態様によれば、最適航路に時間の概念が考慮された最適運航計画を自動的に演算することができる。したがって、より実際の運航に沿った好適な航路の演算結果を自動的に得ることができる。
【００３７】
［最適航路演算の例］
なお、最適航路の演算自体は一般的な最適航路演算が適用可能である。例えば、以下のようなダイナミックプログラミング（ＤＰ）法を採用することができる。図４はＤＰ法による最適航路演算を説明するための図である。
【００３８】
ＤＰ法において、まず、最短距離航路演算部４６は、出発地Ｓと到着地Ｇとの間の最短距離を結ぶ最短距離航路（大圏航路）Ｒ０を演算する。そして、最適航路演算部４７は、当該最短距離航路Ｒ０をＮ等分し、各等分点において直交する仮想線分（大圏）Ｍを設定する。さらに、最適航路演算部４７は、各仮想線分Ｍ上に等間隔で格子点Ｌを配置する。出発地Ｓからｋ本目の仮想線分Ｍ上のｉ番目の格子点をＬ（ｋ，ｉｋ）とする。最適航路演算部４７は、各仮想線分Ｍ上の何れかの格子点Ｌを１つずつ選択し、出発地Ｓと到着地Ｇとの間で順に繋いだものを航路（最適航路）ＲＳとして演算する。すなわち、最適航路ＲＳは、出発地Ｓ、格子点Ｌ（１．ｉ１），格子点Ｌ（２，ｉ２），…，Ｌ（ｋ，ｉｋ），…，到着地Ｇを順に繋いだものとなる。
【００３９】
船舶は、ｋ本目の仮想線分Ｍ上の格子点Ｌ（ｋ，ｉｋ）を時刻ｔｋに出発し、ｋ＋１本目の仮想線分Ｍ上の格子点Ｌ（ｋ＋１，ｉｋ＋１）に時刻ｔｋ＋１に到着するものとする。このときの格子点Ｌ（ｋ，ｉｋ）から格子点Ｌ（ｋ＋１，ｉｋ＋１）までの評価値Ｊ（Ｌ（ｋ，ｉｋ），Ｌ（ｋ＋１，ｉｋ＋１），ｔｋ，ｎｋ）を燃料消費量Ｆ（Ｌ（ｋ，ｉｋ），Ｌ（ｋ＋１，ｉｋ＋１），ｔｋ，ｎｋ）と運航限界に対するペナルティＰ（Ｌ（ｋ，ｉｋ），Ｌ（ｋ＋１，ｉｋ＋１），ｔｋ，ｎｋ）の和で表す(Ｊ＝Ｆ＋Ｐ)。ここで、ｎｋは格子点Ｌ（ｋ，ｉｋ）から格子点Ｌ（ｋ＋１，ｉｋ＋１）まで航行する間の船舶のプロペラ回転数を示す。また、運航限界に対するペナルティＰは、例えばその格子点間で遭遇する波高や船体の動揺(ロール角、ピッチ角)などを示す。
【００４０】
格子点Ｌ（ｋ＋１，ｉｋ＋１）への到着時刻ｔｋ＋１は、ｔｋ＋１＝ｔｋ＋Ｔ（Ｌ（ｋ，ｉｋ），Ｌ（ｋ＋１，ｉｋ＋１），ｔｋ，ｎｋ）と表せる。ここで、Ｔ（Ｌ（ｋ，ｉｋ），Ｌ（ｋ＋１，ｉｋ＋１），ｔｋ，ｎｋ）は、格子点Ｌ（ｋ，ｉｋ）から格子点Ｌ（ｋ＋１，ｉｋ＋１）までの航行時間を示す。
【００４１】
最適航路演算部４７は、時刻ｔｋに格子点Ｌ（ｋ，ｉｋ）から到着地Ｇに向けて航行した場合の到着地Ｇまでの最小評価値Ｊｍｉｎ（Ｌ（ｋ．ｉｋ），ｔｋ）を、格子点Ｌ（ｋ，ｉｋ）から格子点Ｌ（ｋ，ｉｋ＋１）までの評価値と時刻ｔｋ＋１に格子点Ｌ（ｋ＋１，ｉｋ＋１）から到着地Ｇに向けて航行した場合の到着地Ｇまでの最小評価値との和を、ｉＫ＋１とｎｋとをパラメータとして最小化することで求める。
【００４２】
すなわち、最適航路演算部４７は、
Jmin(L(k.ik),tk)
=Min(ik+1,nk){J(L(k,ik),L(k+1,ik+1),tk,nk)+Jmin(L(k+1,ik+1),tk+T(L(k,ik),L(k+1,ik+1),tk,nk))｝
（ｋ＝Ｎ−２，…，１，０）  …  （１）
を演算する。ここで、Ｍｉｎ（ｉｋ＋１，ｎｋ）｛Ｊ｝は，Ｊ内をｉｋ＋１，ｎｋをパラメータとして最小化することを意味する。ｋ＝０のときの格子点Ｌ（０，ｉ０）は出発地Ｓに等しい。
【００４３】
また、最適航路演算部４７は、Ｎ−１本目の仮想線分Ｍ上の格子点Ｌ（Ｎ−１，ｉＮ−１）から到着地Ｇまで航行する間の最小評価値Ｊｍｉｎ（Ｌ（Ｎ−１，ｉＮ−１），ｔＮ−１）を以下の式を用いて演算する。
Jmin(L(N-1,iN-1),tN-1)＝Min(nN-1){J(L(N-1,iN-1),G,tN-1,nN-1）｝  …  （２）
【００４４】
最適航路演算部４７は、上記（１）および（２）式をＤＰ法における関数再帰方程式として用いて、Ｎ−１本目の仮想線分Ｍから出発地Ｓへ仮想線分Ｍを１本ずつ遡りながら各格子点Ｌから到着地Ｇまでの最小評価値を算出し、最終的に出発地Ｓから到着地Ｇまでの最小評価値を求める。最適航路演算部４７は、最小評価値を得ることができる格子点Ｌの集合を最適航路ＲＳとして出力する。
【００４５】
なお、最適航路演算部４７は、上記のようなＤＰ法を用いた最適航路演算に代えて、変分法、ダイクストラ法、Ａ＊法、等時間曲線法等によって最適航路演算を行ってもよい。また、上記例では、運航限界をペナルティＰとして評価値に加えた最適化計算の例を示したが、運航限界以下となる航路を選択することを拘束条件として最適航路演算が行われてもよい。
【００４６】
［ドリフティング］
図５は本実施の形態の第２例における航路領域を示す図である。図５に示すように、本例においても、図２の例と同様に、大洋の西側に位置する出発地Ｓから東方に向けて出発し、大洋の東側に位置する到着地Ｇに到着する航路について説明する。
【００４７】
図６は図５の第２例における演算処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すように、情報入力受付部４１は、出発地Ｓ、到着地Ｇ、出発時刻ＴＳ、到着時刻ＴＧを含む情報入力を受け付ける（ステップＳＢ１）。
【００４８】
本例において、判定部４３は、到着地Ｇの近傍領域が、天候不良状態であるか否かを判定する。例えば、判定部４３は、入力された到着時刻ＴＧより所定時間Ｚ前の時刻から到着時刻ＴＧより所定時間Ｚ後の時刻までの期間（ＴＧ−Ｚ〜ＴＧ＋Ｚ）、到着地Ｇを基準とする周辺領域ＡＧ内における波高を、気象データから読み出すとともに、性能データから船舶が航行可能な限界波高を演算する。そして、判定部４３は、当該期間ＴＧ−Ｚ〜ＴＧ＋Ｚにおける周辺領域ＡＧ内における波高が限界波高内か否かを判定する（ステップＳＢ２）。
【００４９】
当該期間ＴＧ−Ｚ〜ＴＧ＋Ｚにおける周辺領域ＡＧ内における波高が限界波高より低い場合（ステップＳＢ２でＹｅｓ）、判定部４３は、到着地Ｇの近傍領域は天候不良状態ではないと判定する。この場合、最適運航計画演算部４２は、入力された到着時刻ＴＧに基づいて最適航路を演算する（ステップＳＢ３）。
【００５０】
一方、当該期間ＴＧ−Ｚ〜ＴＧ＋Ｚにおける周辺領域ＡＧ内における波高が限界波高以上である場合（ステップＳＢ２でＮｏ）、判定部４３は、到着地Ｇの近傍領域は天候不良状態であると判定する。この場合、拘束条件設定部４４は、船舶が所定地点で所定時間停止することを拘束条件として設定する。この拘束条件に基づいて、最適運航計画演算部４２は、出発地Ｓから出発後、途中の海域（後述する基準位置Ｄ）で所定の停止時間ＴＤ船舶を停止させるような航路を最適運航計画として演算する。このため、最適運航計画演算部４２は、所定の停止時間ＴＤを設定する（ステップＳＢ４）。
【００５１】
基準位置設定部４５は、到着地Ｇの近傍領域と、出発地Ｓから到着地Ｇまでの間の所定の航路とが交わる位置を基準位置Ｄとして設定する（ステップＳＢ５，ＳＢ６）。基準位置Ｄの設定に際して、最短距離航路演算部４６は、基準位置Ｄを設定するための所定の航路として、出発地Ｓと到着地Ｇとの間の最短距離を結ぶ最短距離航路（大圏航路）を演算する（ステップＳＢ５）。この際、最短距離航路演算部４６は、当該最短距離航路において出発地Ｓから到着地Ｇまで最大船速で航行した場合に最低限必要な航行必要時間ＴＮを求める。
【００５２】
基準位置設定部４５は、最短距離航路上の位置を基準位置Ｄとして設定する（ステップＳＢ６）。すなわち、基準位置設定部４５は、最短距離航路と天候不良領域ＡＨの境界部とが交差する地点のうち、最も出発地Ｓに近い側の最短距離航路上の地点を基準位置Ｄとして設定する。
【００５３】
さらに、判定部４３は、出発時刻ＴＳから到着時刻ＴＧまでの時間から停止時間ＴＤを引いた航行可能時間（ＴＧ−ＴＤ−ＴＳ）が、出発地Ｓから到着地Ｇまでの航行に最低限必要な航行必要時間ＴＮ以上であるか否かを判定する（ステップＳＢ７）。
【００５４】
最適運航計画演算部４２は、航行可能時間が航行必要時間ＴＮより短いと判定された場合（ステップＳＢ７でＮｏ）、到着時刻ＴＧを変更する（ステップＳＢ８）。例えば、最適運航計画演算部４２は、到着時刻ＴＧに時間Ｗを追加したＴＧ＋Ｗを新たな到着時刻とする。
【００５５】
航行可能時間が航行必要時間ＴＮ以上であると判定された場合（ステップＳＢ７でＹｅｓ）、最適運航計画演算部４２は、第１航路領域Ａ１における基準位置Ｄ１への到着時刻ＴＳ１に所定時間（停止時間ＴＤ）を加えた時刻を第２航路領域における基準位置Ｄからの出発時刻（基準位置出発時刻）ＴＳ２に設定する（ステップＳＢ９）。
【００５６】
判定部４３は、基準位置出発時刻ＴＳ２において、到着地Ｇの近傍領域（周辺領域ＡＧ）が、天候不良状態にあるか否かを判定する。例えば、判定部４３は、基準位置出発時刻ＴＳ２より所定時間Ｚ前の時刻から基準位置出発時刻ＴＳ２より所定時間Ｚ後の時刻までの期間（ＴＳ２−Ｚ〜ＴＳ２＋Ｚ）、到着地Ｇを基準とする周辺領域ＡＧ内における波高を、気象データから読み出すとともに、性能データから船舶が航行可能な限界波高を演算する。そして、判定部４３は、当該期間ＴＳ２−Ｚ〜ＴＳ２＋Ｚにおける周辺領域ＡＧ内の波高が限界波高内か否かを判定する（ステップＳＢ１０）。
【００５７】
当該期間ＴＳ２−Ｚ〜ＴＳ２＋Ｚにおける周辺領域ＡＧ内の波高が限界波高より低い場合（ステップＳＢ１０でＹｅｓ）、判定部４３は、基準位置出発時刻ＴＳ２において、到着地Ｇの近傍領域は天候不良状態ではないと判定する。この場合、最適運航計画演算部４２は、基準位置出発時刻ＴＳ２を、第２航路領域Ａ２における基準位置Ｄからの出発時刻とする。
【００５８】
最適運航計画演算部４２は、出発地Ｓから基準位置Ｄまでの間の第１航路領域Ａ１と、基準位置Ｄから到着地Ｇまでの間の第２航路領域Ａ２とを分割して、そのそれぞれについて最適航路を演算する。まず、最適運航計画演算部４２は、第１航路領域Ａ１の最適航路を演算する（ステップＳＢ１１）。このとき、最適運航計画演算部４２は、最短距離航路における基準位置Ｄへの到着時刻（通過時刻）を、第１航路領域Ａ１における基準位置Ｄへの到着時刻ＴＳ１として用いて、第１航路領域Ａ１における最適航路を演算する。
【００５９】
さらに、最適運航計画演算部４３は、上記のように設定された基準位置出発時刻ＴＳ２を出発時刻として用いて第２航路領域Ａ２における最適航路を演算する（ステップＳＢ１２）。最適航路演算部４７は、ステップＳＢ１１およびステップＳＢ１２のそれぞれについて、上述したような方法に基づいて具体的な最適航路の演算を行う。
【００６０】
一方、当該期間ＴＳ２−Ｚ〜ＴＳ２＋Ｚにおける周辺領域ＡＧ内の波高が限界波高以上である場合（ステップＳＢ１０でＮｏ）、判定部４３は、基準位置出発時刻ＴＳ２において、到着地Ｇの近傍領域は天候不良状態であると判定する。この場合、最適運航計画演算部４２は、船舶の基準位置Ｄにおける停止時間ＴＤに所定の時間Ｖを加える（ステップＳＢ１３）。
【００６１】
そして、更新された停止時間ＴＤを用いてステップＳＢ７〜ＳＢ１０が行われる。ステップＳＢ７では、前回の航行可能時間から所定の時間Ｖが差し引かれ、当該新たな航行可能時間が航行必要時間ＴＮより短いと判定された場合、到着時刻ＴＧが変更される。
【００６２】
ステップＳＢ１９において、最適運航計画演算部４２は、基準位置出発時刻ＴＳ２に所定の時間Ｖを加えた時刻を新たな基準位置出発時刻ＴＳ２として設定する。ステップＳＢ１１では、当該新たな基準位置出発時刻ＴＳ２において、到着地Ｇの近傍領域が天候不良状態であるか否かが判定される。最適運航計画演算部４２は、判定部４３により、基準位置出発時刻ＴＳ２において、到着地Ｇの近傍領域は天候不良状態ではないと判定された場合、新たな基準位置出発時刻ＴＳ２を、第２航路領域における基準位置Ｄからの出発時刻として用いて、第１航路領域Ａ１の最適航路と第２航路領域Ａ２における最適航路とを演算する（ステップＳＢ１１，ＳＢ１２）。
【００６３】
最適運航計画演算部４２は、最終的に、第１航路領域Ａ１における最適航路、基準位置Ｄにおける停止時間、および、第２航路領域Ａ２における最適航路を連結させて、出発地Ｓから到着地Ｇまでの最適航路および各地点における時刻を示す最適運航計画を出力する。
【００６４】
上記態様によれば、到着地Ｇの近傍領域が天候不良状態である場合、最適航路に船舶を所定の基準位置Ｄで停止させることが考慮された最適運航計画を演算可能である。このため、天候不良状態を回避するような航路だけでなく、基準位置Ｄで船舶を停止させるドリフティングを行うことにより天候不良状態である領域における天候の回復を待つような航路をも含めて最適運航計画を演算することができる。したがって、より実情に即した好適な航路の策定を自動的に行うことができる。
【００６５】
また、本実施の形態では、基準位置が最短距離航路上の位置として設定され、最短距離航路における基準位置Ｄへの到着時刻を用いて、第１航路領域Ａ１および第２航路領域Ａ２における最適航路が演算される。したがって、基準位置Ｄへの到着時刻および基準位置からの出発時刻ＴＳ２の設定を容易かつ現実的に設定することができる。また、設定された基準位置出発時刻ＴＳ２においても到着地Ｇの近傍領域の天候が回復しない場合、基準位置Ｄにおいて船舶を停止させる時間ＴＤを長くすることで、最適航路に、船舶の停止時間が考慮された最適運航計画の演算を容易かつ自動的に行うことができる。
【００６６】
また、本実施の形態では、基準位置Ｄにおいて船舶を停止させた場合に、入力された到着時刻ＴＧに到着することが困難であるか否かが判定され、困難であると判定された場合に、自動的に到着時刻ＴＧが変更される。したがって、より現実的な航路の演算結果を自動的に得ることができる。
【００６７】
［到着時刻の自動変更処理１］
上記第２例のように、到着地Ｇの近傍領域が、天候不良状態である場合に、上記ドリフティング処理に先立って到着時刻の自動変更処理を行ってもよい。図７は図５の第２例の変形例における演算処理の流れを示すフローチャートである。本変形例におけるステップＳＣ１〜ＳＣ３は、図６に示すドリフティング処理におけるステップＳＢ１〜ＳＢ３と同様であるので説明を省略する。
【００６８】
本変形例において、到着地Ｇの近傍領域が天候不良状態であると判定された場合、すなわち、到着時刻ＴＧに基づく期間ＴＧ−Ｚ〜ＴＧ＋Ｚにおける周辺領域ＡＧ内の波高が限界波高以上である場合（ステップＳＣ２でＮｏ）、判定部４３は、出発時刻ＴＳから到着時刻ＴＧまでの時間（ＴＧ−ＴＳ）が航行必要時間ＴＮより長いか否かを判定する（ステップＳＣ４）。
【００６９】
出発時刻ＴＳから到着時刻ＴＧまでの時間（ＴＧ−ＴＳ）が航行必要時間ＴＮより長いと判定された場合（ステップＳＣ４でＹｅｓ）、最適運航計画演算部４２は、到着時刻ＴＧを速める変更を行う（ステップＳＣ５）。例えば、最適運航計画演算部４２は、到着時刻ＴＧに時間Ｕを差し引いたＴＧ−Ｕを新たな到着時刻とする。
【００７０】
そして、判定部４３は、再度、新たな到着時刻ＴＧに基づく期間ＴＧ−Ｚ〜ＴＧ＋Ｚにおける周辺領域ＡＧ内の波高が限界波高より低いか否かを判定する（ステップＳＣ２）。すなわち、予定の到着時刻ＴＧより早く到着することによって船舶が到着地Ｇに到着する際に、当該到着地Ｇの近傍領域が天候不良状態となるのを回避できるか否かが判定される。このような到着時刻ＴＧを早める処理は、出発時刻ＴＳから到着時刻ＴＧまでの時間（ＴＧ−ＴＳ）が航行必要時間ＴＮより長い限り行われる。
【００７１】
新たな到着時刻ＴＧに基づく期間ＴＧ−Ｚ〜ＴＧ＋Ｚにおける周辺領域ＡＧ内の波高が限界波高より低いと判定された場合（ステップＳＣ２でＹｅｓ）、最適運航計画演算部４２は、最適航路に、出発時刻ＴＳに出発地Ｓを出発し、新たな到着時刻ＴＧに到着地Ｇに到着することが考慮された最適運航計画を演算する。すなわち、本変形例において、拘束条件設定部４４は、到着地Ｇの近傍領域（周辺領域ＡＧ）が、船舶が航行不能な天候不良状態であると判定された場合、当該周辺領域ＡＧが天候不良状態となる前に船舶が当該周辺領域ＡＧを通過することを拘束条件として設定する。そして、最適運航計画演算部４２は、当該拘束条件が設定された場合、当該拘束条件に基づいて最適航路を演算する。
【００７２】
出航時刻ＴＳから到着時刻ＴＧまでの時間（ＴＧ−ＴＳ）が航行必要時間ＴＮ以下と判定された場合（ステップＳＣ４でＮｏ）、それ以上到着時刻ＴＧを早めると当該到着時刻ＴＧで到着地Ｇに到着することが不可能となるため、演算部４は、上記ドリフティング処理を実行する（ステップＳＣ６）。具体的には、図６におけるステップＳＢ４〜ＳＢ１３が実行される。
【００７３】
上記態様によれば、到着地Ｇの近傍領域（周辺領域ＡＧ）が天候不良状態である場合には、最適航路に、船舶を可能な限り早く到着地Ｇに到着させることが考慮された最適運航計画が演算される。これにより、ユーザが到着時刻ＴＧを変更しなくても、到着時刻ＴＧが自動的に変更され、当該変更後の到着時刻ＴＧに基づいて最適航路が演算される。このため、天候不良状態を回避するために迂回したり、航行途中で船舶を停止させたりするような航路だけでなく、到着地Ｇが天候不良状態となる前に到着地Ｇに到着するような航路をも含めて最適運航計画を演算することができる。すなわち、上記態様によれば、最適航路に時間の概念が考慮された最適運航計画を自動的に演算することができる。したがって、より実際の運航に沿った好適な航路の演算結果を自動的に得ることができる。
【００７４】
［到着時刻の自動変更処理２］
上記変形例では、到着地Ｇの近傍領域が天候不良状態であると判定された場合、時間に余裕があれば、到着時刻を繰り上げる演算を行う例を示した。これに加えて、または、これに代えて、到着地Ｇの近傍領域が天候不良状態であると判定された場合、到着時刻ＴＧを遅延させる演算を行ってもよい。
【００７５】
この場合、最適運航計画演算部４２は、到着時刻ＴＧに所定の時間Ｑを加えて到着時刻を遅らせる。判定部４３は、再度、新たな到着時刻ＴＧ（＝ＴＧ＋Ｑ）に基づく期間ＴＧ−Ｚ〜ＴＧ＋Ｚにおける周辺領域ＡＧ内の波高が限界波高より低いか否かを判定する。すなわち、予定の到着時刻ＴＧより遅く到着することによって船舶が到着地Ｇに到着する際に、当該到着地Ｇの近傍領域が天候不良状態となるのを回避できるか否かが判定される。
【００７６】
新たな到着時刻ＴＧに基づく期間ＴＧ−Ｚ〜ＴＧ＋Ｚにおける周辺領域ＡＧ内の波高が限界波高より低いと判定された場合、最適運航計画演算部４２は、出発時刻ＴＳに出発地Ｓを出発し、新たな到着時刻ＴＧに到着地Ｇに到着するような最適航路を演算する。すなわち、本変形例において、拘束条件設定部４４は、到着地Ｇの近傍領域（周辺領域ＡＧ）が、船舶が航行不能な天候不良状態であると判定された場合、当該周辺領域ＡＧが天候不良状態から回復した後に船舶が当該周辺領域ＡＧを通過することを拘束条件として設定する。そして、最適運航計画演算部４２は、当該拘束条件が設定された場合、当該拘束条件に基づいて最適航路を演算する。
【００７７】
本変形例における最適航路演算において、最適運航計画演算部４２は、船舶の速度を、到着時刻ＴＧを遅延させる前より（全体的または部分的に）遅くして最適演算を行ってもよい。なお、最適航路演算において船舶の速度を遅くするのは、出発地Ｓと到着地Ｇ（の周辺領域ＡＧ）との間の距離が所定の基準距離以下である場合または出発時刻ＴＳから到着時刻ＴＧまでの時間が所定の基準時間以下である場合に限ってもよい。天候不良状態か否かの判定は、気象データに基づく気象予測に基づいて行われるため、予測時点から長時間経過するほど当該気象予測は不正確になる。
【００７８】
したがって、判定部４３は、到着時刻ＴＧを遅延させた場合に、出発地Ｓと到着地Ｇとの間の距離が基準距離以下であるか否かを判定する、または、出発時刻ＴＳから到着時刻ＴＧまでの時間が所定の基準時間以下であるか否かを判定してもよい。その上で、最適運航計画演算部４２は、当該距離が基準距離以下であると判定された場合または当該時間が基準時間以下であると判定された場合に、船舶の速度を遅くして最適航路を演算してもよい。
【００７９】
上記態様によれば、到着地Ｇの近傍領域（周辺領域ＡＧ）が天候不良状態である場合には、船舶の速度を遅くする等して、最適航路に、到着地Ｇの近傍領域が天候不良状態から回復するのを待つことが考慮された最適運航計画が演算される。これにより、ユーザが到着時刻ＴＧを変更しなくても、到着時刻ＴＧが自動的に変更され、当該変更後の到着時刻ＴＧに基づいて最適航路が演算される。このため、天候不良状態を回避するために迂回したり、航行途中で船舶を停止させたりするような航路だけでなく、到着地Ｇが天候不良状態から回復した後に到着地Ｇに到着するような航路をも含めて最適運航計画を演算することができる。すなわち、上記構成によれば、最適航路に時間の概念が考慮された最適運航計画を自動的に演算することができる。したがって、より実際の運航に沿った好適な航路の演算結果を自動的に得ることができる。
【００８０】
［大洋中の荒天回避処理］
上記第１例、第２例およびその変形例においては、出発地Ｓおよび／または到着地Ｇの近傍領域が天候不良状態である場合の最適航路演算処理について説明したが、本実施の形態における最適航路演算装置１は、これに限られず、大洋中等、出発地Ｓまたは到着地Ｇの近傍領域以外の領域（例えば最短距離航路上の領域）が天候不良状態である場合に、最適航路に、船舶を天候不良状態にある領域の手前で停止させることが考慮された最適運航計画を演算可能としてもよい。
【００８１】
図８は本実施の形態の第３例における航路領域を示す図である。図８に示すように、本例においても、図２の例と同様に、大洋の西側に位置する出発地Ｓから東方に向けて出発し、大洋の東側に位置する到着地Ｇに到着する航路について説明する。
【００８２】
本例において、最短距離航路演算部４６は、出発地Ｓと到着地Ｇとの間の最短距離を結ぶ最短距離航路（大圏航路）Ｒｏを演算する。判定部４３は、最短距離航路Ｒｏ上に天候不良状態にある領域があるか否かを判定する。例えば、判定部４３は、船舶Ｆを最短距離航路Ｒｏに従って所定速度で航行させた場合に、船舶Ｆの位置を基準とする所定領域ＡＦ内に天候不良領域ＡＨがあるか否かをシミュレーションにより判定する。具体的な判定は、ドリフティング処理の場合と同様に、例えば、ある最短距離航路Ｒｏ上の位置における船舶Ｆの到達予測時刻を基準とする所定期間における所定領域ＡＦ内における波高が限界波高内か否かを判定する。
【００８３】
所定領域ＡＦ内に天候不良領域ＡＨがある場合、基準位置設定部４５は、最短距離航路Ｒｏ上の位置を基準位置Ｄとして設定する。すなわち、基準位置設定部４５は、最短距離航路Ｒｏと天候不良領域ＡＨの境界部とが交差する地点のうち、最も出発地Ｓに近い側の最短距離航路上の地点を基準位置Ｄとして設定する。この基準位置Ｄとこのときの船舶Ｆの到達予測時刻が記憶部３に一時記憶される。
【００８４】
この場合、拘束条件設定部４４は、船舶Ｆが基準位置Ｄで所定時間停止することを拘束条件として設定する。この拘束条件に基づいて、最適運航計画演算部４２は、最適航路に、出発地Ｓから出発後、途中の基準位置Ｄで所定の停止時間ＴＤ船舶を停止させることが考慮された最適運航計画Ｒ１として演算する。本例においても、最適運航計画演算部４２は、出発地Ｓから基準位置Ｄまでの間の第１航路領域Ａ１と、基準位置Ｄから到着地Ｇまでの間の第２航路領域Ａ２とを分割して、それぞれの領域Ａ１，Ａ２ごとに最適航路を演算する。詳しい演算内容は、ドリフティング処理における図６のステップＳＢ７〜ＳＢ１３と同様である。
【００８５】
最適運航計画演算部４２は、最終的に、第１航路領域Ａ１における最適航路、基準位置Ｄにおける停止時間ＴＤ、および、第２航路領域Ａ２における最適航路を連結させて、出発地Ｓから到着地Ｇまでの最適航路および各地点における時刻を示す最適運航計画Ｒ１を出力する。
【００８６】
上記態様によれば、出発地Ｓおよび到着地Ｇ以外の領域における航路上に天候不良状態がある場合でも、最適航路に、船舶を所定の基準位置Ｄで停止させることが考慮された最適運航計画Ｒ１を演算可能である。このため、天候不良状態を回避するような航路だけでなく、基準位置Ｄで船舶を停止させるドリフティングを行うことにより天候不良状態である領域における天候の回復を待つような航路をも含めて最適運航計画を演算することができる。すなわち、上記態様によれば、最適航路に時間の概念が考慮された最適運航計画を自動的に演算することができる。したがって、より実情に即した好適な航路の策定を自動的に行うことができる。
【００８７】
また、本例においても、出発地Ｓから基準位置Ｄまでの第１航路領域Ａ１と基準位置Ｄから到着地Ｇまでの第２航路領域Ａ２とについて個別に最適航路が演算される。このため、基準位置Ｄで停止する態様に加えて、または、これに代えて、基準位置Ｄまで減速の後、基準位置Ｄから加速する態様も採用可能である。この場合、最適運航計画演算部４２は、最適演算の際に速度に関するパラメータを動的に変化させて最適運航計画Ｒ１を演算してもよい。
【００８８】
例えば、最適運航計画演算部４２は、出発地Ｓから基準位置Ｄまでの間の第１航路領域Ａ１を、通常より遅い速度にしたり、基準位置Ｄに近づく程減速するような最適航路を演算し、基準位置Ｄから到着地Ｇまでの間の第２航路領域Ａ２はそれまでより早い速度にしたり、基準位置Ｄから所定の距離までの間は離れるほど速度が速くなるように加速するような最適航路を演算してもよい。これにより、基準位置Ｄで船舶Ｆを停止させる時間をなくす、または、短くするような、様々な態様についての演算が可能となる。
【００８９】
さらに、本例において、最適運航計画演算部４２は、上記のようなドリフティングを行う場合の航路に基づく運航計画Ｒ１と、従来通り天候不良状態を迂回するような運航計画Ｒ２とをそれぞれ演算し、２つの運航計画Ｒ１，Ｒ２を比較してより好適な運航計画を最適運航計画として出力してもよい。
【００９０】
この場合、最適運航計画演算部４２は、最短距離航路Ｒｏ上に天候不良領域ＡＨが存在すると判定された場合に、最適航路に、出発地Ｓと最短距離航路Ｒｏ上における天候不良領域ＡＨより手前の基準位置Ｄとの間で船舶Ｆを減速させる、または、基準位置Ｄで船舶Ｆを停止させることが考慮された第１運航計画Ｒ１と、最短距離航路Ｒｏ上に天候不良領域ＡＨが存在すると判定された場合に、当該天候不良領域ＡＨを迂回する際の最適航路に基づく第２運航計画Ｒ２とを生成する。そして、最適運航計画演算部４２は、第１運航計画Ｒ１と第２運航計画Ｒ２とを比較し、より好適な運航計画を最適運航計画として出力する。
【００９１】
例えば、最適運航計画演算部４２は、第１運航計画Ｒ１および第２運航計画Ｒ２のそれぞれについて演算される最小評価値Ｊｍｉｎがより低い航路による運航計画を最適運航計画として出力する。
【００９２】
また、最適運航計画演算部４２は、まず、第１運航計画Ｒ１を演算し、到着時刻ＴＧを最初の入力値から変更しないといけない場合（図６におけるステップＳＢ５でＮｏとなる場合）、第１運航計画Ｒ１に代えて第２運航計画Ｒ２を演算し、第２運航計画Ｒ２を最適運航計画として出力してもよい。
【００９３】
このように、船舶Ｆの進路を変更することにより天候不良領域ＡＨを回避する第１運航計画Ｒ１と、船舶Ｆの速度を変更することにより天候不良領域ＡＨを回避する第２運航計画Ｒ２とを比較することにより、より好適な運航計画を得ることができる。
【００９４】
［その他の変形例］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。
【００９５】
例えば、上記実施の形態では、出発時刻の自動変更処理と、ドリフティング処理と、到着時刻の自動変更処理と、大洋中の荒天回避処理とを分けて説明したが、演算部４がこれらの少なくとも２つの処理を一連の演算処理として実行するように構成されてもよい。
【００９６】
また、上記実施の形態では、船舶の出航前に予め最適運航計画演算を行うことを想定して説明したが、上記態様は、船舶の出航前だけでなく、船舶の出航後において実施することも可能である。この場合、船舶の現在位置または未来の位置（航行予定位置）が出発地Ｓとなり、現在時刻または航行予定位置への到達予定時刻が出発時刻ＴＳとして入力される。
【００９７】
また、上記実施の形態において、出発時刻の自動変更処理は、船舶が出発地Ｓ（所定地点）で所定時間停止することを最適航路演算の拘束条件とするために、出発時刻ＴＳを遅らせることを例示したが、これに限られない。例えば、最適運航計画演算部４２は、出発時刻の自動変更処理として、出発時刻ＴＳを早めて最適航路の演算を行ってもよい。この場合、出発地Ｓの近傍領域が天候不良状態となる前に船舶が当該近傍領域を通過することが、最適航路演算の拘束条件として設定される。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、より実情に即した好適な航路の策定を自動的に行うことができる最適運航計画演算装置および最適運航計画演算方法を提供するために有用である。
【符号の説明】
【００９９】
１  最適運航計画演算装置
４１  情報入力受付部
４２  最適運航計画演算部
４３  判定部
４４  拘束条件設定部
４５  基準位置設定部
４６  最短距離航路演算部
４７  最適航路演算部
Ｄ  基準位置
Ｇ  到着地
Ｓ  出発地
【図１】
2019012044.tif 000003
【図２】
2019012044.tif 000004
【図３】
2019012044.tif 000005
【図４】
2019012044.tif 000006
【図５】
2019012044.tif 000007
【図６】
2019012044.tif 000008
【図７】
2019012044.tif 000009
【図８】
2019012044.tif 000010