(57)【要約】【課題】船体形状の影響を航行安全性の評価に反映可能な評価方法を提供する。【解決手段】船舶１００の操船過程における所定の時点ｔ１の操縦状態を継続したと仮定した場合に時点ｔ１から船舶１００が他船２００等に衝突するまでの時間を計算し、その計算した時間に基づいて船舶１００の航行の安全性を評価する航行安全性評価方法において、衝突するまでの時間として、船舶１００の外形上の線ＳＬ１〜ＳＬ５が前記障害物に衝突するまでの時間を計算する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の水域内の船舶の操船過程における所定の時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記時点から前記船舶が前記水域内の障害物に衝突するまでの時間を計算し、その計算した時間に基づいて前記船舶の航行の安全性を評価する航行安全性評価方法において、
前記衝突するまでの時間として、前記船舶の外形上の少なくとも一つの点又は線が前記障害物に衝突するまでの時間を計算することを特徴とする航行安全性評価方法。
【請求項２】
所定の水域内の船舶の操船過程における所定の時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記時点から前記船舶が前記水域内の障害物に衝突するまでの時間を計算する計算手段と、前記衝突するまでの時間及び前記衝突するまでの時間に基づく航行安全性評価結果の少なくともいずれかの情報を出力する出力手段とを備えた航行安全性評価システムにおいて、
前記船舶の外形を特定するためのデータを記憶する記憶手段を備え、
前記計算手段は、前記記憶手段の記憶する前記データに基づいて、前記衝突するまでの時間として、前記船舶の外形上の少なくとも一つの点又は線が前記障害物に衝突するまでの時間を計算することを特徴とする航行安全性評価システム。
【請求項３】
模擬操舵室における操縦状態に応じて前記模擬操舵室周囲の擬似景観を変化させる操船シミュレータのユーザに前記模擬操舵室において操縦される船舶の航行安全性に関連する情報を提示する航行安全性評価システムにおいて、
前記船舶の外形を特定するためのデータを記憶する記憶手段と、
前記船舶の現時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記船舶が障害物に衝突するまでの時間を計算する計算手段と、
前記衝突するまでの時間及び前記衝突するまでの時間に基づく航行安全性評価結果の少なくともいずれかの情報をユーザに提示する提示手段と、を備え、
前記計算手段は、前記記憶手段の記憶する前記データに基づいて、前記衝突するまでの時間として、前記船舶の外形上の少なくとも一つの点又は線が前記障害物に衝突するまでの時間を計算することを特徴とする航行安全性評価システム。
【請求項４】
実際の船舶に設けられた情報取得手段により前記船舶の位置及び前記船舶周囲の障害物の位置を含む航行情報を取得して、前記船舶の操船者に前記船舶の航行安全性に関連する情報を提示する航行安全性評価システムにおいて、
前記船舶の外形を特定するためのデータを記憶する記憶手段と、
前記船舶の現時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記船舶が前記障害物に衝突するまでの時間を計算する計算手段と、
前記衝突するまでの時間及び前記衝突するまでの時間に基づく航行安全性評価結果の少なくともいずれかの情報を前記操船者に提示する提示手段と、を備え、
前記計算手段は、前記記憶手段の記憶する前記データに基づいて、前記衝突するまでの時間として、前記船舶の外形上の少なくとも一つの点又は線が前記障害物に衝突するまでの時間を計算することを特徴とする航行安全性評価システム。
【請求項５】
前記計算手段は、前記船舶の外形上の複数の前記点又は線について前記障害物に衝突するまでの時間を計算し、
前記提示手段は、前記複数の点又は線のうち前記衝突するまでの時間が最も短いものを特定する情報を更に提示することを特徴とする請求項３又は４に記載の航行安全性評価システム。
【請求項６】
記憶手段を備えたコンピュータを、所定の水域内の船舶の操船過程における所定の時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記時点から前記船舶が前記水域内の障害物に衝突するまでの時間を計算する計算手段並びに前記衝突するまでの時間及び前記衝突するまでの時間に基づく航行安全性評価結果の少なくともいずれかの情報を出力する出力手段として機能させるための航行安全性評価用プログラムにおいて、
前記計算手段は、前記記憶手段の記憶する前記船舶の外形を特定するためのデータに基づいて、前記衝突するまでの時間として、前記船舶の外形上の少なくとも一つの点又は線が前記障害物に衝突するまでの時間を計算することを特徴とする航行安全性評価用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実際の船舶航行やシミュレーションによって計算される船舶航行の安全性を評価する航行安全性評価方法、航行安全性評価システム及び航行安全性評価用プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
航行安全性を客観的に評価する方法として、潜在的操船水域（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ａｒｅａ  ｏｆ  Ｗａｔｅｒ、以下「ＰＡＷ」ということがある。）の概念に基づく評価方法が知られている（非特許文献１及び２参照）。この評価方法では、操船シミュレータ実験等により得られた操船過程の各時間断面毎に、その時間断面での操縦状態を継続した場合の予測航跡をシミュレーションにより計算し、船舶が障害物に衝突するまでの余裕時間を計算する。この際、船舶と障害物との衝突は、船舶の重心が障害物に衝突するか否かにより判定される。そして、計算した余裕時間の大小により航行の安全性を評価する。
【０００３】
【非特許文献１】
「日本航海学会論文集」、社団法人日本航海学会、平成１０年９月、第９９号、ｐ．１６３−１７１
【非特許文献２】
「日本航海学会論文集」、社団法人日本航海学会、平成１２年３月、第１０２号、ｐ．２０３−２０９
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の技術では、衝突の判定において、船体を重心で代表させて点として扱っているため、種々の不都合を生じる。例えば、船体のどの部分が衝突するかによって損害の大きさや衝突の回避方法は異なるが、上述の技術ではそのような違いを考慮できない。また、港湾や狭水道等の狭い海域を航行する場合、重心が障害物に衝突するおそれがなくとも、船首方位角によっては船首、船尾が周囲の障害物に衝突するおそれがある。特に、船舶の接岸においては、例えば全長３００ｍの大型船を５〜１５ｃｍ／秒の低速度で接岸する必要があり、重心が停止したままでも船体の回頭によって船首又は船尾がバースに衝突し、バース又は船体が破損するおそれがある。しかし上述の技術では、そのような危険を検出できない。
【０００５】
そこで、本発明は、船体形状の影響を航行安全性の評価に反映可能な評価方法、評価システム及び評価用プログラムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００７】
請求項１の航行安全性評価方法は、所定の水域内の船舶（１００）の操船過程における所定の時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記時点から前記船舶が前記水域内の障害物（２００、２０１）に衝突するまでの時間を計算し、その計算した時間に基づいて前記船舶の航行の安全性を評価する航行安全性評価方法において、前記衝突するまでの時間として、前記船舶の外形上の少なくとも一点（Ｐ１〜Ｐ５）又は線（ＳＬ１〜ＳＬ５）が前記障害物に衝突するまでの時間を計算することにより、上述した課題を解決する。
【０００８】
請求項１の航行安全性評価方法によれば、船舶の外形上の点又は線が障害物と衝突するまでの時間が計算されるから、重心の運動を考慮するのみでは検出できない危険性が検出される。また、例えば外形上の複数箇所に亘って衝突までの時間を計算する場合、衝突までの時間が最も短い箇所を特定することにより、船体のどの部分が衝突するかの情報も得られる。
【０００９】
なお、請求項１の航行安全性評価方法により、実船又はシミュレーションにおける過去の操船過程について航行安全性を評価してもよいし、実船又はリアルタイムシミュレーションにおいて実行中の操船過程について、現時点の操船状態を継続したと仮定し、リアルタイムで航行安全性を評価してもよい。
【００１０】
請求項２の航行安全性評価システム（１、２０、４０）は、所定の水域内の船舶（１００）の操船過程における所定の時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記時点から前記船舶が前記水域内の障害物（２００、２０１）に衝突するまでの時間を計算する計算手段（２）と、前記衝突するまでの時間及び前記衝突するまでの時間に基づく航行安全性評価結果の少なくともいずれかの情報を出力する出力手段（２）とを備えた航行安全性評価システムにおいて、前記船舶の外形を特定するためのデータを記憶する記憶手段（５）を備え、前記計算手段は、前記記憶手段の記憶する前記データに基づいて、前記衝突するまでの時間として、前記船舶の外形上の少なくとも一点又は線が前記障害物に衝突するまでの時間を計算することにより、上述した課題を解決する。
【００１１】
請求項２の航行安全性評価システムによれば、計算手段により船舶の外形上の点又は線が障害物に衝突するまでの時間が計算されるから、その計算結果を評価することにより本発明の航行安全性評価方法を実現できる。なお、航行安全性評価結果の情報には、例えば衝突するまでの時間が所定の基準時間よりも短いか否かの判定結果を示す情報が含まれる。
【００１２】
なお、計算手段の計算した衝突までの時間に基づいて船舶の航行の安全性を評価する評価手段を航行安全性評価システムに設けることにより、航行安全性を評価してもよいし、計算手段の計算した衝突までの時間をユーザに提示する提示手段を航行安全性評価システムに設け、ユーザが航行安全性を評価してもよい。出力手段は、例えばディスプレイに情報を表示するものでもよいし、紙に情報を印刷するものであってもよいし、記憶媒体に情報を記録するものでもよい。
【００１３】
請求項３の航行安全性評価システム（２０）は、模擬操舵室（２２）における操縦状態に応じて前記模擬操舵室周囲の擬似景観を変化させる操船シミュレータ（２１）のユーザに前記模擬操舵室において操縦される船舶（１００）の航行安全性に関連する情報を提示する航行安全性評価システムにおいて、前記船舶の外形を特定するためのデータを記憶する記憶手段（５）と、前記船舶の現時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記船舶が障害物に衝突するまでの時間を計算する計算手段（２）と、前記衝突するまでの時間及び前記衝突するまでの時間に基づく航行安全性評価結果の少なくともいずれかの情報をユーザに提示する提示手段（３２）と、を備え、前記計算手段は、前記記憶手段の記憶する前記データに基づいて、前記衝突するまでの時間として、前記船舶の外形上の少なくとも一点又は線が前記障害物に衝突するまでの時間を計算することにより、上述した課題を解決する。
【００１４】
請求項３の航行安全性評価システムによれば、計算手段により船舶の外形上の点又は線が障害物に衝突するまでの時間が計算されるから、その計算結果を評価することにより本発明の航行安全性評価方法を実現できる。さらに、提示手段によりリアルタイムで衝突までの時間が提示されるから、ユーザは模擬景観を視認することによる主観的な安全性評価と、提示手段からの情報を得ることによる客観的な安全性評価とを並行して行なうことができる。従って、航行安全性の多面的な評価が可能となり、操船シミュレータの安全性評価への活用が促進される。
【００１５】
なお、提示手段は、画面に情報を表示する等して視覚的に情報を提示してもよいし、評価結果が所定の値になったときに警告音を発する等して聴覚的に情報を提示してもよい。提示手段により情報を提示されるユーザは、操船者等の模擬操舵室内部のユーザでもよいし、インストラクター等の模擬操舵室外部のユーザでもよい。
【００１６】
請求項４の航行安全性評価システムは、実際の船舶（４１）に設けられた情報取得手段（４２〜４５）により前記船舶の位置及び前記船舶周囲の障害物の位置を含む航行情報を取得して、前記船舶の操船者に前記船舶の航行安全性に関連する情報を提示する航行安全性評価システムにおいて、前記船舶の外形を特定するためのデータを記憶する記憶手段（５）と、前記船舶の現時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記船舶が前記障害物に衝突するまでの時間を計算する計算手段（２）と、前記衝突するまでの時間及び前記衝突するまでの時間に基づく航行安全性評価結果の少なくともいずれかの情報を前記操船者に提示する提示手段（３２）と、を備え、前記計算手段は、前記記憶手段の記憶する前記データに基づいて、前記衝突するまでの時間として、前記船舶の外形上の少なくとも一点又は線が前記障害物に衝突するまでの時間を計算することにより、上述した課題を解決する。
【００１７】
請求項４の航行安全性評価システムによれば、計算手段により船舶の外形上の点又は線が障害物に衝突するまでの時間が計算されるから、その計算結果を評価することにより本発明の航行安全性評価方法を実現できる。さらに、提示手段によりリアルタイムで衝突までの時間が提示されるから、操船者は自己の操船の安全性を客観的に評価することができ、海上交通の安全性が確保される。
【００１８】
請求項３又は４の航行安全性評価システムにおいて、前記計算手段は、前記船舶の外形上の複数の前記点又は線について前記障害物に衝突するまでの時間を計算し、前記提示手段は、前記複数の点又は線のうち前記衝突するまでの時間が最も短いものを特定する情報を更に提示してもよい。この場合、船舶のどの部分が衝突するかの情報が操船者に提示されるから、操船者は衝突する位置に応じた航行安全性の評価を行なうことができ、また、その評価結果に基づいて適宜な操船を行なうことができる。
【００１９】
請求項６の航行安全性評価用プログラム（ＰＧ）は、記憶手段（５）を備えたコンピュータ（１、２０、４０）を、所定の水域内の船舶（１００）の操船過程における所定の時点の操縦状態を継続したと仮定した場合に前記時点から前記船舶が前記水域内の障害物に衝突するまでの時間を計算する計算手段（２）並びに前記衝突するまでの時間及び前記衝突するまでの時間に基づく航行安全性評価結果の少なくともいずれかの情報を出力する出力手段（２）として機能させるための航行安全性評価用プログラムにおいて、前記計算手段は、前記記憶手段の記憶する前記船舶の外形を特定するためのデータに基づいて、前記衝突するまでの時間として、前記船舶の外形上の少なくとも一点又は線が前記障害物（２００、２０１）に衝突するまでの時間を計算することにより、上述した課題を解決する。
【００２０】
請求項６の航行安全性評価用プログラムによれば、請求項２の航行安全性評価システムが実現される。なお、船舶の形状を特定するデータは、航行安全性評価用プログラムとは別に記憶され、計算手段に読み出されてもよいし、航行安全性評価用プログラムの一部として記憶されていてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る航行安全性評価システム１の構成を示している。評価システム１は、例えばＣＰＵ２、ＲＯＭ３、ＲＡＭ４、外部記憶装置５、入力装置６、モニタ７を備えたコンピュータとして構成されている。ＣＰＵ２が外部記憶装置５に記録された評価用プログラムＰＧを実行することにより、ＣＰＵ２は本発明の評価システムとして機能する。
【００２２】
外部記憶装置５には、航行安全の評価に必要な種々の評価用データＤ０が含まれている。評価用データＤ０には、例えば、評価対象となる船舶（自船）の操船過程に関する情報を内容とする操船結果データＤ１、自船の船体形状の情報を内容とする船体形状データＤ２、自船が航行した地形情報を内容とする地形データＤ３、自船航行時の他船の航行状況に関する情報を内容とする他船交通流データＤ４、自船航行時の風浪や潮流等の外乱に関する情報を内容とする自然外乱データＤ５が記録されている。
【００２３】
図２を参照して評価システム１により実行される航行安全性の評価の概要を説明する。
【００２４】
図２（ａ）は、所定の水域において自船１００が他船２００や陸岸２０１を避けるようにして航行している状況を示している。この図において、実線Ｌ１は実際の自船の航跡を、実線Ｌ１上の自船１００…１００は所定の時間間隔でプロットした自船の位置を、実線Ｌ２は他船２００の航跡を、実線Ｌ２上の他船２００は所定の時間間隔でプロットした他船の位置を示している。評価システム１は、実線Ｌ１上の自船１００…１００において、その時点の舵や機関等の操作状態が固定されたと仮定したときの予測航跡Ｌ３…Ｌ３をそれぞれ計算する。なお、１本の予測航跡Ｌ３、又は、予測航跡Ｌ３…Ｌ３の集合、及び、予測航跡Ｌ３…Ｌ３の集合によって形成される閉じた領域を潜在的操船水域ということがある。
【００２５】
評価システム１は、予測航跡Ｌ３における自船１００が障害物に衝突するまでのＴＴＣ（危険が顕在化するまでの余裕時間、Ｔｉｍｅ  Ｔｏ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）を計算する。例えば、位置ｐ１の時点から位置ｐ２で他船２００と衝突するまでの時間や、位置ｐ３の時点から位置ｐ４で陸岸２０１に乗り揚げるまでの時間を計算する。この際、評価システム１は、船体のどの部分が衝突するかの情報も得る。
【００２６】
評価システム１は、計算したＴＴＣが所定の基準時間（図７（ａ）参照）以下であるか否かを判定し、基準時間以下である場合、不安全操船状態（そのままの操縦状態を継続すると近い将来危険が顕在化するような状態）であると判定する。そして、不安全操船状態と判定された回数を不安全操船状態か否かの判定を行なった回数で除算して不安全操船状態の出現率を求める。
【００２７】
図３（ａ）は、操船結果データＤ１の内容を示している。操船結果データＤ１は、例えばファーストタイムシミュレーションやリアルタイムシミュレーションにおいて計算された自船１００の状態が所定の時間間隔で記録されることにより、又は実船に搭載された計器の測定値が所定の時間間隔で記録されることにより生成され、記録媒体や通信装置を介して評価システム１の外部記憶装置５にコピーされている。操船結果データＤ１は、例えば、時刻と、重心座標（ＸＧ、ＹＧ）と、船首方位角（ψ）と、運動状態量と、操作（操縦）状態量とを対応付けて保持している。運動状態量としては、例えば速度（ｕ、ｖ）と、回頭角速度（ｒ）とを保持している。操作状態量としては、例えば操舵角（δ）、主機回転数（Ｅ）とを保持している。なお、これらは一例であり、運動状態量、操作状態量として種々の情報を保持してよい。例えば、運動状態量として自船の加速度を保持してもよいし、操作状態量としてタグ、スラスター、係留索、錨と錨鎖の係駐力に関する情報を保持してもよい。
【００２８】
図３（ｂ）は、船体形状データＤ２の内容を示している。船体形状データＤ２は、自船１００の船体形状（外形）を５角形で近似した場合の頂点Ｐ１〜Ｐ５（図２（ｂ）参照）の重心Ｇに対する相対座標を保持している。
【００２９】
図４は、ＣＰＵ２が実行する安全性評価ルーチンの手順を示すフローチャートである。このルーチンは、例えばユーザが入力装置６に対して所定の入力操作を行なったときに開始される。ステップＳ１では、ＣＰＵ２は、操船結果データＤ１のうち、一つの時間断面に対応するデータ、例えば図３（ａ）の時刻ｔ１に対応する１行分のデータｄを読み込む。ステップＳ２では、読み込んだデータｄに基づいて、その時刻の操縦状態を継続したと仮定したときの予測航跡Ｌ３（潜在的操船水域）を計算する。ステップＳ３では、計算された予測航跡Ｌ３に基づいて、不安全操船状態であるか否かを判定する。ステップＳ４では、所定の終了条件が満たされたか否か、例えば、最終行のデータｄまで読み込んだか否か判定する。終了条件が満たされていないと判定した場合は、ステップＳ１〜Ｓ３を繰り返し実行し、以降のデータｄについても順次不安全操船状態か否かを判定する。終了条件が満たされたと判定した場合は、ステップＳ３において不安全操船状態と判定された回数を不安全操船状態か否か判定した回数で除算して不安全操船状態の出現率を算出し、算出した出現率を外部記憶装置５に記録する（ステップＳ５）。その後、ルーチンを終了する。
【００３０】
図５は、ＣＰＵ２が重心Ｇについて予測航跡Ｌ３を計算するために実行する潜在的操船水域計算ルーチンの手順を示すフローチャートである。このルーチンは、図４のステップＳ２にて実行される。ＣＰＵ２は、まず、ステップＳ１（図４）で読み込まれたデータの内容を現在時刻Ｔにおける自船１００の状態として設定する（ステップＳ１１）。次に、現在時刻ＴをΔｔだけ増加させたときの自船１００の重心座標や船首方位角等の運動状態を計算し、計算結果を外部記憶装置５又はＲＡＭ４に記録する（ステップＳ１２、Ｓ１３）。この際、自船１００の舵角や主機回転数等の操作状態は、初期設定のままとする。また、自然外乱データＤ５に基づいて、風浪や潮流が自船１００に及ぼす影響を考慮する。ステップＳ１４では所定の終了条件が満たされたか否か、例えばＴの初期設定からの増加分が設定した時間を経過したか否かを判定し、終了条件が満たされていないと判定した場合はステップＳ１２、Ｓ１３を繰り返し実行する。終了条件が満たされたと判定した場合はルーチンを終了する。なお、ステップＳ１３では、例えばＭＭＧモデルやＭＭＳモデル等の船体重心の運動を表した運動方程式を解くことにより、船舶の運動状態を計算する。
【００３１】
図６は、ＣＰＵ２が実行する不安全操船状態検出ルーチンの手順を示すフローチャートである。このルーチンは、図４のステップＳ３において実行される。まず、ＣＰＵ２は潜在的操船水域計算ルーチン（図５）の計算結果、地形データＤ３、他船交通量データＤ４に基づいて、予測航跡Ｌ３の重心Ｇが他船２００、陸岸２０１等の障害物と衝突するか否かを判定する（ステップＳ２１、Ｓ２２）。衝突すると判定した場合は、ＴＴＣを計算する（ステップＳ２３）。衝突しないと判定した場合は、ステップＳ２３をスキップする。
【００３２】
ステップＳ２４では、予測航跡Ｌ３の重心座標に対して座標変換を行い、予測航跡Ｌ３における点Ｐ１〜Ｐ５の座標を算出する。この座標変換は、船体形状データＤ２の保持する点Ｐ１〜Ｐ５の相対座標及び予測航跡Ｌ３における船首方位角に基づいて行なう。予測航跡Ｌ３における点Ｐ１〜Ｐ５の座標が算出されることにより、予測航跡Ｌ３における各線分ＳＬ１〜ＳＬ５（図２（ｂ）参照）の位置が把握される。ステップＳ２５では、線分ＳＬ１〜ＳＬ５のいずれか一つについて障害物と衝突するか否かを判定し（ステップＳ２５）、衝突すると判定した場合はＴＴＣを計算する。衝突しないと判定した場合はステップＳ２６をスキップする。ステップＳ２７では、線分ＳＬ１〜ＳＬ５の全てについて計算が終了したか否か判定する。終了していないと判定した場合はステップＳ２５〜Ｓ２６を繰り返し実行し、残りの線分について順次ＴＴＣの計算を行なう。
【００３３】
全ての線分ＳＬ１〜ＳＬ５について計算が終了したと判定した場合は、計算したＴＴＣと所定の基準時間とを比較して、不安全操船状態か否か判定する（ステップＳ２８）。この判定においては、各線分ＳＬ１〜ＳＬ５毎に求められたＴＴＣを適宜に利用してよい。例えば線分ＳＬ１〜ＳＬ５について計算されたＴＴＣのうち、最も短いＴＴＣと基準時間とを比較し、ＴＴＣが基準時間以下である場合に不安定操船状態と判定してもよいし、線分ＳＬ１〜ＳＬ５及び重心座標のＴＴＣを平均したものと基準時間とを比較し、ＴＴＣが基準時間以下である場合に不安全操船状態と判定してもよい。
【００３４】
なお、線分ＳＬ１〜ＳＬ５において、最もＴＴＣが短いものを特定することにより線分ＳＬ１〜ＳＬ５のいずれが衝突するかについての情報を得ることができる。この際、各線分ＳＬ１〜ＳＬ５のいずれが衝突するかを特定するだけでもよいし、さらに衝突する線分のどの位置（点）が衝突するかについて特定してもよい。また、各線分ＳＬ１〜ＳＬ５のいずれかが衝突するか否かの判定を図５のステップＳ１４において実行し、衝突すると判定した場合に図５のルーチンを終了するようにしてもよい。
【００３５】
ステップＳ２８において、ＴＴＣと比較する基準時間は、自船の船型、船速、操縦性等の種々の条件に基づいて適宜に設定してよいが、例えば図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように設定してもよい。図７（ａ）において横軸は自船１００の速力（ｕ）、縦軸はＴＴＣ、実線Ｌ１０は基準時間を示しており、基準時間は、速力がｓｐ１以下の範囲、ｓｐ１〜ｓｐ２の範囲、ｓｐ２以上の範囲に分けてそれぞれ設定されている。
【００３６】
自船１００の速力がｓｐ１以下の範囲では、自船１００の前進行脚ｓｐ１ノットを全速後進で消去するのに必要な時間を基準時間としている。ｓｐ１は例えば２ノットとしてよい。
【００３７】
自船１００の速力がｓｐ１〜ｓｐ２の範囲では、その速力に応じた最短停止時間（Ｓｈｏｒｔ  Ｓｔｏｐｐｉｎｇ  Ｔｉｍｅ、以下「ＳＳＴ」ということがある。）を基準時間としている。具体的には、クラッシュアスターン時に速力がゼロになるまでに要する時間を基準時間としている。
【００３８】
自船１００のクラッシュアスターン時に速力がゼロになるまでに要する時間は、シミュレーションや実船実験等により適宜に算定してよいが、図７（ａ）では、次式に示す推定式により、速力に応じたＳＳＴを算定している。
【数１】
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この式において、ＳＳＴｏは、速力Ｖｏのときにクラッシュアスターンをかけて距離Ｄで停止する性能を有する船舶における、速力Ｖｏのときの最短停止時間である。速力Ｖｉに応じたＳＳＴｉは、速力Ｖｉの減少とともに比例的に減少する。図７（ａ）の点線Ｌ１１は、上式においてＶｏが１２ノットのときにＤが６Ｌ（Ｌは船長）となる性能を想定した算定結果を示している。
【００３９】
自船１００の速力がｓｐ２以上の範囲では、操船者の危険感が所定のレベルに達するときのＴＴＣを基準時間としている。操船者の危険感が所定のレベルに達するときのＴＴＣは、種々の方法により特定してよい。例えば、操船シミュレータ実験において船舶を障害物に向けて航行させつつ、操船者にどの程度危険を感じるかアンケートを行なって、操船者の危険感が所定のレベルに達するときのＴＴＣを求めてもよい。このような方法により得られた操船者の危険感とＴＴＣとの関係を示す式として、例えば、ＳＪ値の計算式（「日本航海学会論文集」、社団法人日本航海学会、平成１０年３月、第９８号、ｐ．２３５−２４５）を利用してもよい。ＳＪ値は操船者の危険感を示すものであり、ＳＪ＝６（極めて危険）、５（かなり危険）、４（やや危険）、３（どちらともいえない）、２（やや安全）、１（かなり安全）、０（極めて安全）と感覚ランク別に基準が設定されている。そして、以下の式によりＳＪ値が所定のレベルになるときのＴＴＣ（以下、「ＳＪＴ」ということがある。）を算出すればよい。
【数２】
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【数３】
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ＳＪＬは、護岸への接近に対して操船者が感じる危険感であり、ＳＪＳは、他船との接近に対して操船者が感じる危険感である。ＳＪ値は感覚ランク別に基準が設定されているから、所定のレベルとしていずれかの感覚ランクを適宜に選択可能であり、不安全操船状態の検出にセンシティビティーを取り入れることができる。図７（ａ）及び図７（ｂ）では、ＳＪＬ＝６となるＳＪＴを基準時間として用いている。なお、ｓｐ２はＳＳＴとＳＪＴとが一致するときの速力として求められる。以上のように基準時間を設定すると、ＳＳＴやＳＪＴは船型によって異なるため、図７（ｂ）に示すように、大型船ほど基準時間が長くなる。
【００４０】
上述した評価システム１により航行安全性を評価した例を示す。
【００４１】
図８は、神戸港をモデルに第三航路を入港し麻耶埠頭に向けて航行する間の操船について、時々刻々のＴＴＣの計算結果を自船の速力低減の様子とともに図示したものである。図の横軸は時間経過、左縦軸はＴＴＣ、右縦軸は速力である。また、実線Ｌ２０は自船の速力、実線Ｌ２１は計算したＴＴＣ、実線Ｌ２２は速力に応じた基準時間である。
【００４２】
ＴＴＣの値のプロットが、判定基準線の下方に落ちるとき不安全操船状態と判定される。横軸１０００秒付近までは防波堤入口を通過する時点に対応し、そこでは不安全操船状態が出現しているが、港内に入った後は速力を十分落としたことにより不安全な操船状態が減少している。
【００４３】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、横浜港、神戸港、大阪港における操船シミュレータ実験の操船結果（社団法人日本海難防止協会、「入出港等航行援助業務に関する調査報告書」、平成９年３月、平成１１年３月）において検出された不安全操船状態の出現率と、当該港湾において発生した衝突と乗り揚げの事故発生率（社団法人日本海難防止協会、「入出港等航行援助業務に関する調査報告書」、平成１２年３月）とを対比して示している。横軸は自船１００の船型を、円形のマークｍ１…ｍ１は不安全操船状態の出現率を、矩形のマークｍ２…ｍ２は事故発生率を示している。なお、図９（ａ）は船長による操船結果を評価したもの、図９（ｂ）は水先人による操船結果を評価したものである。
【００４４】
これらの図に示すように、不安全操船状態の出現率と、それぞれ対応する海域での事故発生率は、両者の比がほぼ１０−３のオーダーで一致している。これは、ハインリッヒの法則でいえば、不安全操船状態の検出は、１件の顕在化した事故の陰に潜む数千（１０３オーダー）の不安全状態を検出していることに対応する。従って、一連の操船過程から不安全操船状態の発生回数を求めて、１０−３の比率の関係からその操船過程に潜在する事故危険度を推定できる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る不安全操船状態検出システム２０の構成を示している。検出システム２０は、操船シミュレータ２１とリンクしたシステムとして構成されている。
【００４６】
操船シミュレータ２１は、実船の操舵室を模した操舵室２２と、操舵室２２の前面側に配置されたスクリーン２３と、スクリーン２３上に景観画像を表示するプロジェクタ２４、２４と、シミュレーション計算を行なう制御装置２５とを備えている。操舵室２１には、例えば機器スタンド２６・・・２６、操舵スタンド２７が設けられている。機器スタンド２６には、例えば主機操作パネル、レーダー表示パネル等の種々の機器が設けられている。操舵室２２の外側には、インストラクターが他船の操船を行なったり、見学者がシミュレーションの様子を監視する等、操舵室２２外部の者が種々の目的に使用可能な外部操作部２８が設けられている。
【００４７】
検出システム２０は、図１０（ｂ）に示すように、コンピュータ３０、３１を備えている。コンピュータ３０、３１の構成は、それぞれ図１に示すコンピュータと同様である（図示省略）。但し、コンピュータ３１の外部記憶装置５には、操船評価プログラムＰＧのうち潜在的操船水域計算ルーチン（図５）を実行するためのモジュールが、コンピュータ３０の外部記憶装置５には、不安全操船状態検出ルーチン（図６）を実行するためのモジュールが記録されている。コンピュータ３０は、制御装置２４及びコンピュータ３１とバス等を介して接続されている。また、機器スタンド２６や外部操作部２８等に設けられるディスプレイ３２と接続されている。
【００４８】
以上の構成を有する検出システム２０の動作を説明する。
【００４９】
図１１は、コンピュータ３０のＣＰＵ２が実行するリアルタイム検出ルーチンの手順を示すフローチャートである。この処理は、例えば操船シミュレータ２１においてシミュレーションが開始されたときに開始される。
【００５０】
なお、操船シミュレータ２１においてシミュレーションが開始されると、制御装置２４は、機器スタンド２６…２６や操舵スタンド２７からの信号に基づいて、時々刻々の自船の運動計算を行ない、その計算結果に基づいてスクリーン２２に表示される景観画像を変化させるようにプロジェクタ２３、２３の動作を制御するとともに、計算結果を含んだ信号を適宜な時間間隔で検出システム２０に出力する。
【００５１】
まず、コンピュータ３０のＣＰＵ２は、制御装置２４の信号から図３（ａ）の操船結果データＤ１の１行分のデータｄに相当するデータを取得する（ステップＳ４１）。次に、取得したデータをコンピュータ３１に転送するとともに、そのデータに基づいて潜在的操船水域計算ルーチンを実行するようにコンピュータ３１に指示信号を出力する（ステップＳ４２）。ステップＳ４３ではコンピュータ３１から潜在的操船水域ルーチンの計算結果が出力されるまで待機し、コンピュータ３１から計算結果を受取ると、その計算結果に基づいて不安全操船状態検出ルーチンを実行する（ステップＳ４４）。ステップＳ４５では、不安全操船状態検出ルーチンの実行結果をディスプレイ３２に表示させる。ステップＳ４６では、シミュレーションが終了したか否かを判定し、終了していないと判定した場合はステップＳ４１からＳ４５を繰り返し実行する。シミュレーションが終了したと判定した場合はルーチンを終える。
【００５２】
ステップＳ４５では、種々の画面をディスプレイ３２に表示してよいが、例えば図１２に示す画面３００を表示してもよい。画面３００は５つの分割画面３０１〜３０５を有している。
【００５３】
分割画面３０１では、現在の自船１００周囲の鳥瞰図が表示されており、例えば、自船１００、他船２００、防波堤２０１が表示されている。分割画面３０１では更に、現時点における各点Ｐ１〜Ｐ５の予測航跡Ｌ４…Ｌ４が表示されている。
【００５４】
分割画面３０２では、自船１００と、ＴＴＣ表示部３０６…３０６とが表示されている。ＴＴＣ表示部３０６…３０６は、それぞれ線分ＳＬ１〜ＳＬ５に対応している。各ＴＴＣ表示部３０６では、バー３０７、３０７の表示される高さによりＴＴＣの長さが表示されており、左側のバー３０７が他船に対するＴＴＣを、右側のバー３０７が陸岸に対するＴＴＣを示している。また、線分ＳＬ１〜ＳＬ５のＴＴＣが基準時間を超える場合には、ＴＴＣの最も短い線分に対応するＴＴＣ表示部３０６の画面の色が変化することにより、いずれの線分が衝突するかの情報が表示される。
【００５５】
分割画面３０３及び３０４では、それぞれ縦軸をＴＴＣ、横軸をシミュレーション開始からの経過時間とするグラフが表示され、実線３０８、３０８によりＴＴＣの経時変化が表示されている。なお、分割画面３０３では他船に対するＴＴＣの変化が、分割画面３０４では陸岸に対するＴＴＣの変化が表示されている。
【００５６】
画面３０５では、分割画面３０１よりも小さい縮尺で自船周囲の鳥瞰図が表示されている。
【００５７】
（第３の実施形態）
図１３は、本発明の第３の実施形態に係る検出システム４０を示している。検出システム４０は、実船４１に搭載されるシステムとして構成されている。検出システム４０は、図１０（ｂ）に示す検出システム２０と同様にコンピュータ３０、コンピュータ３１を備えている（図示省略）。但し、コンピュータ３０には、レーダ装置４２、スピードログ４３、ジャイロコンパス４４、ＧＰＳ受信機４５、主機制御装置４６、操舵装置４７等の実船４１に搭載されている機器とバス等を介して接続されている。また、実船４１の操舵室にはディスプレイ３２が設けられている。
【００５８】
検出システム４０は、検出システム２０と同様にリアルタイム検出ルーチン（図１１）を実行することにより、不安全操船状態を検出して操船者に提示する。但し、ステップＳ４１では、検出システム４０は各装置４３〜４７から出力される信号に基づいて、現在の自船の船位、船首方位各、速力等の運動状態量、エンジン回転数、舵角等の操作状態量を特定し、図３（ａ）の１行分のデータｄに相当するデータを取得する。また、ステップＳ４４では、レーダ装置４２からの信号に基づいて自船周囲の障害物を検出し、衝突の判定を行なう。
【００５９】
発明は以上の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想と実質的に同一である限り、種々の形態で実施してよい。
【００６０】
船体の外形と障害物との衝突は種々の方法により判定してよい。例えば、５角形以外の多角形や楕円等の曲線を有する形状により船体形状を近似して判定してもよい。実施形態のように船体の外形上の線群（ＳＬ１〜ＳＬ５）と障害物との衝突を判定してもよいし、船体の外形上の点群（Ｐ１〜Ｐ５）と障害物との衝突を判定してもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、船舶の外形上の点又は線が障害物と衝突するまでの時間が計算されるから、重心の運動を考慮するのみでは検出できない危険性が検出される。また、例えば外形上の複数箇所に亘って衝突までの時間を計算する場合、衝突までの時間が最も短い箇所を特定することにより、船体のどの部分が衝突するかの情報も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る評価システムの構成を示す図。
【図２】図１の評価システムにより実行される評価方法の概念を示す図。
【図３】図１の評価システムの記憶装置に記録されるデータの内容を示す図。
【図４】図１の評価システムのＣＰＵが実行する安全性評価ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図５】図１の評価システムのＣＰＵが実行する潜在的操船水域計算ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図６】図１の評価システムのＣＰＵが実行する不安全操船状態検出ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図７】図６の不安全操船状態検出ルーチンで参照される基準時間を示す図。
【図８】図１の評価システムの出力例。
【図９】図１の評価システムの出力例。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る評価システムの構成を示す図。
【図１１】図１０の評価システムのＣＰＵが実行するリアルタイム検出ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図１２】図１０の評価システムのディスプレイに表示される画面の例。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る評価システムの構成を示す図。
【符号の説明】
１  評価システム
２  ＣＰＵ
５  記憶手段
２０  評価システム
２１  操船シミュレータ
２２  操舵室
３２  ディスプレイ
４０  評価システム
４１  実船
４２  レーダ装置
４３  スピードログ
４４  ジャイロコンパス
４５  ＧＰＳ受信機
１００  自船
２００  他船
２０１  陸岸
ＰＧ  評価用プログラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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