AIS在船舶避碰中的應(yīng)用

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（福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福州　350007）

AIS在船舶避碰中的應(yīng)用

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（福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福州350007）

船舶海上航行，需要了解與他船的距離、會(huì)遇態(tài)勢(shì)、通信及信息交換等，以便船舶避碰。在電子航海時(shí)代，針對(duì)船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)AIS在船舶避碰中的應(yīng)用進(jìn)行闡述，以提高船舶航行安全。

AIS技術(shù)船舶避碰航行安全

1　AIS技術(shù)

1.1AIS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

AIS主要由船臺(tái)設(shè)備、岸臺(tái)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)發(fā)器三部分組成。

（1）船臺(tái)設(shè)備是一種甚高頻無(wú)線電話(huà)（VHF）海上頻段的船載廣播式應(yīng)答器。AIS船臺(tái)設(shè)備由1臺(tái)VHF發(fā)射機(jī)、2臺(tái)VHF TDMA接收機(jī)、1臺(tái)VHF DSC接收機(jī)、1臺(tái)帶有標(biāo)準(zhǔn)的船用電子通信接口的傳感器組成。

（2）岸臺(tái)系統(tǒng)由一系列岸臺(tái)聯(lián)網(wǎng)而成。一個(gè)典型的岸臺(tái)由VHF TDMA收發(fā)機(jī)、VHF DSC接收機(jī)、基站控制器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制軟件和應(yīng)用軟件組成。

（3）衛(wèi)星AIS是在低軌道（距離地面在500～1000公里）衛(wèi)星上搭載AIS接收機(jī)，當(dāng)衛(wèi)星飛鄰船舶上空接收到船舶AIS信號(hào)，然后通過(guò)衛(wèi)星地面站將數(shù)據(jù)返回地面中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)全球船舶無(wú)盲區(qū)監(jiān)控，如圖1所示。衛(wèi)星AIS和岸基AIS所接收的內(nèi)容相同，只是覆蓋范圍不同，岸基AIS只能覆蓋距離海岸30～50海里，衛(wèi)星AIS能夠根據(jù)軌道覆蓋全球。

1.2船舶AIS的信息

船舶AIS信息分為靜態(tài)信息、動(dòng)態(tài)信息、航次相關(guān)信息和安全相關(guān)消息四類(lèi)，其中前三類(lèi)為基本信息，如表1所示。

圖1　衛(wèi)星AIS結(jié)構(gòu)

表1　AIS系統(tǒng)傳送的信息

2　目前船舶避碰的主要方式及局限性

2.1雷達(dá)自動(dòng)標(biāo)繪儀（ARPA）避碰

從船舶避碰的基本過(guò)程可知，成功地實(shí)現(xiàn)避碰的基礎(chǔ)是有提供本船和目標(biāo)船信息的設(shè)備，目前使用的主要設(shè)備是ARPA，經(jīng)過(guò)目標(biāo)錄取后，ARPA能為駕駛員提供直觀、連續(xù)的現(xiàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)畫(huà)面，同時(shí)可讀出目標(biāo)船的航向、航速、最近會(huì)遇距離（DCPA）、最近會(huì)遇時(shí)間（TCPA）等資料。船舶駕駛員經(jīng)過(guò)判斷，可以利用ARPA進(jìn)行試操船，從而得到能安全通過(guò)的避碰方案。但是這種利用ARPA進(jìn)行避碰操作有局限性，主要是ARPA獲取目標(biāo)信息的可靠性問(wèn)題，比如處于海浪、雨雪和陰影盲區(qū)的目標(biāo)。ARPA在對(duì)雷達(dá)探測(cè)的目標(biāo)進(jìn)行濾波和平滑處理的過(guò)程中，因受信息處理技術(shù)的局限性而存在“誤、漏、丟”目標(biāo)的現(xiàn)象，天氣狀況不好時(shí)，從ARPA上得到的信息也有誤差，這些局限性將直接影響船舶安全。

2.2甚高頻無(wú)線電話(huà)（VHF）和船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）協(xié)調(diào)避碰

在一定距離內(nèi)，用VHF相互協(xié)調(diào)也是船舶駕駛員常用的一種避碰方式，但是對(duì)于國(guó)際航行的船舶，由于駕駛員英語(yǔ)水平不一，這種方式也存在局限性。在以往的海上船舶碰撞事故中，出現(xiàn)過(guò)多起由于VHF設(shè)備操作問(wèn)題和語(yǔ)言交流上存在的問(wèn)題而不能及時(shí)溝通和了解對(duì)方船舶的信息與操船意圖，最終導(dǎo)致碰撞事故發(fā)生的案例。在限制水域或VTS覆蓋水域，交通管理中心可通過(guò)無(wú)線電話(huà)詢(xún)問(wèn)或由船舶用無(wú)線電話(huà)向交通管理中心報(bào)告而獲得船舶的信息后，再用人工方式將船舶信息輸入VTS監(jiān)控系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的跟蹤管理。這種方法由于采用人工方式向系統(tǒng)輸入信息，對(duì)船舶來(lái)往密度較大的VTS覆蓋區(qū)域的交通管理中心來(lái)說(shuō)，不僅工作強(qiáng)度大，而且易出現(xiàn)操作上的誤差，有時(shí)因出現(xiàn)盲區(qū)而丟失目標(biāo)。

3　AIS在船舶避碰中的應(yīng)用

3.1AIS獲取船舶避碰信息

AIS增加了船舶間避免碰撞的信息，增強(qiáng)了ARPA、VTS、船舶報(bào)告的功能，在電子海圖上顯示所有船舶可視化的航向、航線、船名等信息，改進(jìn)了海事通信的功能，提供了識(shí)別其他船舶的方法。

（1）識(shí)別。對(duì)船舶的自動(dòng)識(shí)別是AIS系統(tǒng)的主要功能之一。在系統(tǒng)中，船舶AIS自動(dòng)向合適配備的岸臺(tái)、其他船舶和航空器提供以下信息：船舶識(shí)別碼、類(lèi)型、位置、航向、航速、航行狀態(tài)和其他與安全有關(guān)的信息。

（2）跟蹤。利用AIS的不間斷報(bào)告信息，船舶能夠被準(zhǔn)確跟蹤，并顯示跟蹤信息。AIS可以與船上的雷達(dá)ARPA系統(tǒng)，或者岸基的VTS系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)，VTS中心的值班人員可以根據(jù)跟蹤信息組織交通流，協(xié)助追蹤目標(biāo)。

（3）發(fā)送信息。簡(jiǎn)化信息交流獲得船舶信息、航行相關(guān)信息和安全信息。

3.2借助AIS協(xié)助船舶避碰

AIS船載設(shè)備可以連續(xù)向已裝備AIS設(shè)備的基站、其他船舶和航空器自動(dòng)地播發(fā)本船的靜態(tài)消息、動(dòng)態(tài)消息、航行相關(guān)消息以及航行安全相關(guān)的短消息。AIS為實(shí)現(xiàn)船對(duì)船模式協(xié)助避碰，作為港口國(guó)獲得船舶及其所載貨物信息的手段，以及作為VTS管理船舶模式的工具之一。在超越VHF作用距離時(shí)，遠(yuǎn)程傳遞AIS信息。

4　事故案例

4.1事故經(jīng)過(guò)

2015年1月1日，A輪從?？谛阌⒏蹎⒑介_(kāi)往北海。三副和一名水手當(dāng)班，羅航向325度，航速12節(jié)；2348進(jìn)入霧區(qū)，能見(jiàn)度降至40米，三副沒(méi)有通知船長(zhǎng)，沒(méi)有定位，沒(méi)有要求增加了望人員，沒(méi)有鳴放霧號(hào)，也沒(méi)有減速；三副從雷達(dá)上發(fā)現(xiàn)右舷40度，距離2海里有一較大物標(biāo)，但沒(méi)有聽(tīng)到霧號(hào)；同時(shí)在0.5海里處還出現(xiàn)另一個(gè)小物標(biāo)，三副估計(jì)是小漁船；三副于是命令左舵10度，幾分鐘后左舵20；當(dāng)三副在本船右舷船首發(fā)現(xiàn)對(duì)方紅燈時(shí)水手聽(tīng)到來(lái)船鳴放聲號(hào)，三副急令左滿(mǎn)舵，停車(chē)，瞬間發(fā)生碰撞。

4.2事故原因分析

根據(jù)海事局的調(diào)查報(bào)告，事故發(fā)生主要是兩船嚴(yán)重違反《1972年國(guó)際海上避碰規(guī)則》所致。首先，兩船在能見(jiàn)度變差后，未按規(guī)定減速到安全航速行駛，在兩船相距2海里時(shí)，兩船實(shí)際已經(jīng)進(jìn)入緊迫局面，但雙方仍以11.4節(jié)和12.3節(jié)航行，兩船快速接近駕駛員根本沒(méi)有更多的時(shí)間對(duì)局面進(jìn)行評(píng)估，更無(wú)法采取正確的避讓措施。其次，A輪在雷達(dá)上發(fā)現(xiàn)來(lái)船，在進(jìn)入緊迫局面后，采取錯(cuò)誤的向左轉(zhuǎn)向。A輪右舷存在作業(yè)漁船，不能向右轉(zhuǎn)向，但可以減速，并與對(duì)方聯(lián)系，協(xié)調(diào)避讓。三副經(jīng)驗(yàn)不足及了望人員沒(méi)有保持正規(guī)了望是此次事故的重要原因。再次，A輪第一次發(fā)現(xiàn)來(lái)船，兩船已相距2海里，顯然時(shí)間不允許進(jìn)行雷達(dá)標(biāo)繪和系統(tǒng)觀察。在這種來(lái)船動(dòng)態(tài)不明的情況下，最好應(yīng)降至維持舵效的最小航速，并與對(duì)方取得聯(lián)系，謹(jǐn)慎駕駛。最后，兩船在很近距離才互相發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明兩船沒(méi)有保持正規(guī)了望。同時(shí)，能見(jiàn)度變差后，兩船都沒(méi)有按規(guī)定通知船長(zhǎng)也是事故發(fā)生的因素之一。

4.3結(jié)合AIS系統(tǒng)分析避讓行動(dòng)

天氣的變化是人無(wú)法控制的，航行在海上對(duì)于濃霧等能見(jiàn)度受限天氣，駕駛員是無(wú)法避免的。但是對(duì)于雷達(dá)的局限性，AIS正好對(duì)其進(jìn)了補(bǔ)充。

這個(gè)案例中，兩船事故的發(fā)生主要原因是人為因素，因?yàn)閮纱缭?海里就在雷達(dá)上互相發(fā)現(xiàn)，但都沒(méi)有采取避讓行動(dòng)，直至近距離進(jìn)入緊迫局面。如果有AIS的輔助，兩船在進(jìn)入緊迫局面后，可以在AIS上即時(shí)了解來(lái)船的動(dòng)態(tài)，同時(shí)在配合VHF協(xié)調(diào)，碰撞的機(jī)率就大大降低。

5　結(jié)束語(yǔ)

ARPA有它的不足特別是在船舶進(jìn)入緊迫局面后，ARPA的數(shù)據(jù)延時(shí)性，更是兩船盲目采取行動(dòng)導(dǎo)致碰撞的原因之一。AIS能很好的解決這一問(wèn)題，數(shù)據(jù)的即時(shí)性，使得駕駛員能即時(shí)了解來(lái)船的動(dòng)態(tài)，包括ARPA不能即時(shí)顯示的航速變化。但時(shí)，AIS也是有不足的，首先，它只能用在AIS船舶之間。因此，AIS決不能取代ARPA，AIS與ARPA各有所長(zhǎng)，各有所短，應(yīng)互相補(bǔ)充，畢竟航海上多一只“眼睛”或多一只“耳朵”總會(huì)多一份安全。