升船机凭借适应水头高、过坝时间短、节能不耗水、布置更灵活的显著优势，已逐渐成为现代内河航运与水利枢纽工程克服航道集中水位落差的关键通航设施。本文系统梳理升船机技术的发展历程与体系架构，重点剖析三大主流升船机的技术原理与工程适配性；聚焦具有广泛适用性和大型化发展潜力的平衡重式垂直升船机（齿轮齿条爬升式、钢丝绳卷扬式）的结构设计、施工制造、安全保障等核心领域，结合三峡、构皮滩、百色等典型工程案例，阐述中国在超大型升船机领域的关键技术突破；针对超大运量、智慧运维、绿色低碳等行业需求，展望串联矩阵式布局、摩擦驱动式机型、智能监测诊断三大技术发展趋势。研究表明，中国升船机技术已实现从“跟跑引进”到“领跑创新”的跨越式发展，构建了多技术路线并行的自主体系，未来将为国家综合立体交通网建设与“一带一路”倡议提供关键装备支撑，推动全球内河航运技术升级。

针对波浪等环境扰动导致的船舶操纵运动预报模型实时性不足与长周期精度下降等问题，提出一种基于改进长短时记忆（Long Short-Term Memory, LSTM）神经网络的船舶操纵运动在线预报方法。以多层LSTM为核心，通过嵌入的滑动窗口结构，实时计算窗口内误差指标，当窗口平均误差超过设定阈值时触发模型训练更新，从而达到适时更新的在线预报目的。试验结果表明：与离线预报相比，在线预报方法在波浪工况不断切换的长周期工况下仍能保持稳定的预报精度；在相同窗口长度下，采用更严格阈值设置的在线预报方法的均方根误差（RMSE）结果最高改善达56.85%，同时累计更新时间仅为3.82 s。所提出的在线预报方法在船舶操纵运动的长期预报工作中能实现良好的预报效果，对复杂海况下船舶操纵运动的长周期精确预报工作具有一定的应用价值。

随着海运事业的快速发展，海上突发事故呈现频次增加与影响范围扩大的趋势。仅依赖事后的救援调度，会出现响应时间过长与调度成本高昂等问题。为提升海上应急能力，提出一种基于危险区域的海上救助基地选址与规模优化方法。考虑水域风险因素对航行安全的影响，建立基于地理信息系统和随机森林的事故分析框架，以确定危险区域；引入模糊综合评价方法计算外部干扰因素对备选点的影响权重；以最大化海域覆盖率和最小化配置成本为目标，建立考虑岛礁支撑作用的救助基地选址与配置模型，并基于衍生策略和共享机制设计了改进的多目标粒子群算法求解模型。以南海为例的数值试验结果表明，相较于NSGA-Ⅱ与标准多目标粒子群算法，所提算法在Pareto解集均匀性、多样性、非劣解数量及求解时间等指标上表现更优，综合提升幅度为28.88%~84.82%。敏感性分析显示，覆盖率与成本目标均对响应时间和备选点数量具有显著敏感性，决策者需在救援时效与建设投入之间进行权衡。与南海现有配置方案对比，优化方案可将配置成本降低13.22%，海域覆盖率提高11.98%，验证了所提方法的有效性与工程适用性。

为提升航运规划的安全性及效率，文章提出了基于多聚类算法融合的西太平洋热带气旋影响分析方法。首先，基于美国国家海洋和大气管理局（NOAA）提供的热带气旋数据，得出1924—2023年热带气旋的生成规律、强度变化和移动路径等特征；其次采用K-means聚类算法分析热带气旋的时空分布、移动速度及方向，运用高斯混合聚类算法分析热带气旋的热点区域、高频活动带；最后考虑二维聚类的局限性，提出基于二维与三维聚类的混合聚类分析方法，并将热带气旋轨迹与主要航线进行叠加分析，揭示其对航线安全的潜在影响。结果表明，热带气旋主要影响10°N至25°N，且存在季节差异，其中冬春气旋弱且范围小，夏秋台风强且频繁。在气旋的移动方向上，低纬度气旋自东向西，接近15°N时先向西再北折，高纬度气旋则西行后转向东北。基于混合聚类方法能够有效识别热带气旋的风险区域，为航运规划与风险管理提供参考。

港口、产业与城市具有显著的关联性，港产城融合体现了三者在螺旋式发展中的协同演进关系。随着我国港口管理体制改革的深化，对港产城融合状态进行科学测度与机制解析的需求日益突出。针对既有研究中多指标信息重叠与系统协同关系难以量化的问题，构建一种基于主成分分析的耦合协调度模型（PCA-CCDM）。该方法以2004—2023年我国75个港口城市的面板数据为基础，通过主成分分析对港口、产业与城市子系统的高维指标进行降维处理，克服了指标间的多重共线性问题；继而运用耦合协调度模型量化三系统间的协同水平，并结合通过指标间相关性确定指标重要性（CRITIC）赋权法与面板熵权法进行综合赋权与稳健性检验。研究表明：研究期内我国港口城市融合度整体呈上升趋势，其演进过程受港口管理体制影响呈现阶段性波动；区域间与区域内融合度差异显著，极差达4.65，管理体制变迁、产业发展路径依赖与区域制度弹性差异是导致该分异格局的核心因素。据此提出构建跨域协同治理体系、实施差异化产业发展策略等政策建议，为推进港产城系统协同发展提供决策依据。

针对上游水库运行叠加自然演变导致长江下游通州沙河段滩槽格局出现新调整、进而威胁12.5 m深水航道稳定的问题，本研究基于2018—2024年实测水沙地形数据，采用时空对比、断面分析与冲淤计算等方法，揭示了近期河势演变特征与航道响应机制。河段滩槽调整剧烈且呈现规律性差异：南通水道深泓年际摆幅达0.4 km，其碍航浅滩历经“切割下移-断开-聚合”三阶段动态演变，整体呈现“槽冲滩淤”与季节性“洪淤枯冲”特征；通州沙水道则以新开沙右缘持续冲退、串沟发育为主要特征，驱动裤子港沙整体向东南迁移并挤压航槽。研究进一步量化了水文动力的关键调控作用，丰水年强动力驱使南通水道浅滩冲刷、面积缩减约30%，航道条件改善，但同时加剧通州沙水道串沟发育与沙体迁移；枯水年则导致浅滩淤积入侵航槽，恶化航道条件，通州沙水道呈现局部调整。研究成果可为深水航道演变预测、疏浚与整治工程优化设计提供关键科学依据，从而为航道的长期稳定与可持续治理奠定重要理论支撑。

在全球供应链不确定性加剧的背景下，如何增强港口应对外部冲击的能力成为学界和业界关注的热点问题。为此，文章基于2004年至2023年中国16家港口上市公司的面板数据，采用网络爬虫技术获取企业年报文本，利用逆文档概率词频法提取数字化相关关键词频以量化数字技术应用程度，同时运用敏感性指数法测度港口韧性水平。在此基础上进一步构建固定效应模型实证检验数字技术对港口韧性的赋能效应及其作用机制。结果表明：数字技术应用能够显著提升中国主要港口的韧性，数字技术水平每提高1个标准差，港口韧性将增加约0.2个标准差，且该发现在经过一系列稳健性检验后仍然成立；数字技术通过强化吸收能力和适应能力发挥作用，其中对适应能力的增强效应尤为突出，而通过创新能力提升韧性的路径尚未显现；在2020年全球公共卫生事件冲击下，数字技术对港口韧性的赋能效应得到显著增强，而在面临气候变化和2008年金融危机冲击时，数字技术对港口韧性的赋能效应并未发生显著变化。这些结论为当前全球不确定性骤增背景下寻求港口韧性的提升提供了新的视角。

随着内河航道由线状运行进入网络化运行新阶段，精准识别网络中的关键航段对于优化资源配置、提升系统抗风险能力至关重要。针对现有方法难以有效识别对全局连通性具有决定性作用航段的问题，提出一种基于社团桥的识别方法。首先，以航道等级和通航里程构建加权拓扑网络；其次，运用Louvain算法将内河航道网划分为多个内部联系紧密的社团，并将连接不同社团的边识别为关键航段；最后，通过攻击仿真试验评估关键航段识别的有效性。以江苏内河航道网为例，计算结果表明其最大模块度为0.901，具有显著的社团结构特征，可以被划分为18个社团。当前该航道网共识别出46条关键航段，若全部失效，相对网络效率和最大连通子图相对大小均下降近80%，验证了关键航段识别方法的有效性。同时，按照2017—2035年、2023—2035年规划航道网对航道等级进行提升，发现社团结构愈加紧凑，关键航段识别数减少且结果具有连贯性。识别出的关键航段可为内河航道的日常维护及安全监管提供理论依据，加强通航保证可提高航道网络韧性。

随着航运市场的不断发展，中国出口集装箱运价指数（CCFI）作为衡量全球集装箱航运市场状况的重要指标，对其波动特征的研究有助于航运市场参与者更好地把握市场动态，制定有效的市场策略。针对CCFI波动受到多方面因素影响的问题，本文聚焦CCFI的构成，选取5条具有代表性的主要航线，首先采用粒子群自适应优化的改进完全自适应噪声集合经验模态分解（ICEEMDAN）算法对各航线运价指数进行分解；其次，结合方差贡献率将分量重构为高频和低频部分。最后，利用BEKK GARCH模型对选定航线的原始序列及分解重构后的3组序列做波动效应分析，获得不同航线市场间的波动关系。研究结果表明，重大事件冲击对CCFI波动影响深远，而短期市场行为和突发事件影响程度较小、持续时间短且频率高，所有航线运价指数的趋势项之间均存在双向溢出效应，且这种效应相互传导。

随着全球港口绿色低碳转型的深入推进，港口微电网作为集成高比例可再生能源的关键载体，在其实际运行中面临异质优化目标难以兼顾的挑战。现有基于传统多目标粒子群算法的优化调度方法，在协调经济与消纳目标时，常依赖经验设定转化系数，存在主观性强、Pareto解集筛选依据不足的问题，难以稳定获得全局最优调度方案。针对上述问题，本文提出一种通过在传统多目标粒子群算法（MOPSO）中引入灰色关联度分析（GRA）算法对Pareto解集进行评价从而得到最优调度的方法。首先，基于港口微电网高新能源渗透率与源荷特性，构建了以最小化综合运行成本与最大化风光本地自消纳率为核心的多目标优化调度模型。其次，在MOPSO算法框架内，引入GRA分析作为决策层工具，对迭代产生的Pareto最优解集进行客观评价，从而准确地遴选出综合性能最优的调度方案。本文基于宁波舟山港穿山港区微电网示范工程典型日实测数据，对该算法的有效性进行验证，结果表明，相较于传统MOPSO的调度算法，所提算法在维持系统运行经济性的同时，显著提升了新能源消纳水平，其中风光本地自消纳率提高了5.82%，系统综合运行成本降低了约9%，为港口高密度新能源有效利用提供可行的技术路径。

针对未知海洋环境扰动条件下的欠驱动船舶路径跟踪控制问题，本文设计了一种基于切换式L1-VS（L1 Virtual Ship）制导的鲁棒边界补偿控制算法。整体的路径跟踪控制系统分为两个模块：制导与控制。在制导模块中，融合L1-VS制导技术与切换式机制，通过设计制导切换阈值降低时变参考信号引起的控制难度。针对控制模块，利用鲁棒边界补偿技术估计未知水动力项，在保证系统控制律复杂度低的前提下有效降低非线性逼近误差。进一步针对控制系统中的控制命令采样频繁、执行单元操作冗余等问题，引入动／静态混合阈值事件触发技术，降低系统中从控制器单元到执行器单元控制输入信号的传输频率，减少执行器磨损。此外，基于李雅普诺夫稳定理论证明控制系统全局一致最终有界稳定。为了验证理论方法的有效性，以船舶狭水道机动为场景开展仿真对比试验。通过试验结果验证本文控制策略的鲁棒性与优越性。

针对传统蚁群算法在信息素更新、易陷入局部最优以及路径规划安全性方面不足等问题，提出一种基于改进蚁群算法和转向点优化的全局路径规划算法。通过引入迭代次数、搜索质量和效率的平衡参数，利用当前路径节点到终点的欧氏距离倒数来改进启发函数，以强化全局与局部搜索能力并避免局部最优。利用余弦函数的特性来设计自适应信息素挥发系数，以动态调整所提出的改进蚁群算法前后期的收敛性。鉴于航海环境的复杂性和实际航行需求，依托栅格法构建的航行环境，设计一种障碍物相邻节点检测和固定点逼近转向点优化算法，以提升航海安全性，使优化路径更贴合航海实践要求。仿真试验表明：与传统蚁群算法和其他改进算法相比，所提出的算法在平均路径长度上缩短约39%，平均迭代次数减少79%，提升路径寻优质量和收敛效率，有效缓解了搜索方向性不足及易陷入局部最优的问题，验证了其在无人艇全局路径规划中的可靠性和冗余转向点处理的高效性，为实际应用提供决策支持。

船舶运动建模对智能控制技术的发展具有重要意义，但传统建模方法存在参数多、精度不足等问题。针对这些问题，文章以大连海事大学最新的智能研究与实训两用船“新红专”为研究对象，采用特征模型建模法构建船舶运动特征模型。首先，运用Kalman滤波对实船试验数据进行预处理；其次，采用含遗忘因子的非线性新息最小二乘法进行特征模型参数辨识；最后，通过回转试验和Z形试验验证模型的有效性与准确性。结果表明，所建模型符合度为89.7%，相比传统Nomoto模型参数更少且精度更高。该研究为特征模型在航海领域的深化应用提供理论参考，对提升船舶运动控制精度具有重要意义。

吸力桩不仅可为深水油气建井提供足够的承载力，其作为水下结构物基础在水下生产系统中应用也愈发广泛。由于吸力桩结构跨度大、作业环境及安装工况恶劣，海上安装作业结构稳定性面临挑战。以应用于南海某气田、直径8 m、总高19.68 m的大型吸力桩为研究对象，构建1∶1有限元模型，基于南海某气田作业环境，对吸力桩海上施工时拖航、吊装和安装三个工况下的典型安装过程进行研究，通过载荷计算分析得到各工况条件下的最恶劣情况。算例分析表明：拖航工况最大应力出现在横向负加速度+垂直向正加速度+纵向负加速度组合风载情形下，且高应力集中在吸力桩与驳船的固定处；吊装工况考虑吸力桩上的滞留水进行空气中和水下提升分析，高应力均出现在吊点焊接处，为现场作业重点关注区域；安装工况对吸力桩安装就位和管汇安装过程中的倾斜情况进行核算，均满足标准要求。结合以上计算和海上安装实践表明，吸力桩整体海上施工过程安全可靠，安装精度较高。相关研究成果可为深水吸力桩优化设计及海上安装提供参考。

针对某双桨双舵船的舵型特点，采用计算流体动力学方法，开展不同舵剖面几何参数下该船舵力试验的系列数值模拟，计算得到舵法向力系数，分析舵展弦比和厚度比对船后舵水动力性能的影响。在此基础上，结合构建的四自由度船舶操纵运动数学模型，对标准回转和Z形操纵运动进行数值仿真，获得对应的操纵性参数，分析舵展弦比和厚度比对双桨双舵船回转能力、航向保持及转艏纠偏能力的影响。研究结果对优化舵几何参数设计和改善船舶操纵性具有参考意义。

针对动力定位船舶（DPV）在模型参数不确定和未知时变环境干扰下定位精度低、抗干扰性能差以及执行器磨损等问题，提出了一种基于动态事件触发机制（DETM）的自适应反步滑模控制（ABSMC）方法。首先，将滑模控制（SMC）与反步技术相结合，保证了系统对不确定性和干扰的鲁棒性。同时，采用自适应律对未知不确定性项进行估计。基于此，设计了一种自适应反步滑模控制器。最后，设计一种动态事件触发机制，以降低执行器更新频率，从而减少不必要的磨损。为了验证所提出控制方法的有效性和稳定性，采用Lyapunov稳定性理论方法证明系统所有信号一致最终有界，且可有效避免Zeno现象。仿真结果进一步验证了所用控制方法在DPV控制系统中的优越性能和广泛应用前景。

为应对全球气候变化，实现国际海事组织（IMO）温室气体减排目标，全球船队在能源转型与燃料路径选择上面临减排效果与经济性平衡的复杂性挑战，对船队级减排路径的系统性评估与优选提出了更高要求。现有研究在面向多燃料路径的综合对比分析方面仍存在不足，尤其缺乏兼顾减碳效果与成本效益的系统性比较，难以有效支撑船队减碳路线的科学决策。针对上述问题，本文提出一种基于技术经济性分析的航运温室气体减排路径评估与优选方法。首先，以全球船队为研究对象，基于预设的18种燃料路径，对各路径下的碳减排量和减碳成本进行量化建模与特征提取；其次，构建兼顾减碳效果与经济性的综合评价指标，以应对多燃料路径之间在减排潜力与成本约束上的耦合比较；并结合情景分析与路径优选机制，形成完整的技术评估框架。结果表明，以甲醇为主的路径减碳成本最低，氨路径略次之，以绿甲醇为主的路径优于液化天然气为主的路径；绿甲醇和氨燃料路径减碳效果最优；基于中远期考虑，绿甲醇和绿氨可作为最优燃料选择，为全球船队温室气体减排路线规划与燃料转型决策提供了可行的技术途径。

国际海事组织（IMO）的船舶碳强度（CⅡ）规则下，理论研究大多仅依靠减少碳排放量来管理船舶碳强度。然而，以牺牲船舶运输功为代价减少碳排放量，不再符合碳强度达峰目标。故考虑硫排放限制，建模开展燃油更换或脱硫塔改装的措施选择。结合碳强度管理，以航速范围、配船数量、碳强度达标为约束，提出船舶配置与调度问题的决策模型。针对所提出的混合整数非线性规划模型，设计了线性化与CPLEX的混合算法。以中远海运5条航线进行验证，结果表明：与遗传算法相比，本文混合算法求解时间略增7.6%，但运营成本降低33.4%，且方案满足所有工程约束；无碳强度管理时，部分航线碳强度恶化至不合规，证实碳强度管理可有效规避船舶降级停航风险。基于上述结果得到管理启示：1）为降低船队油耗，班轮公司在满足货运需求前提下应减少船舶载重吨，并在调节范围内降低航速。为降低船队碳强度，除在调节范围内降低航速外，还应承揽更多货运需求以提升船舶载重吨。2）折减系数增大会提高碳强度要求，而受最小最大航速限制，碳强度管理需配置更大容量船舶。为避免碳强度不达标与船舶满载率过低，班轮公司应聚焦借助货运需求增加来提高运输功。