(南通中遠川崎船舶工程有限公司,江蘇 南通 226005)
隨著航運事業(yè)的飛速發(fā)展,船舶自動化程度的不斷提高,如何高效的操船,如何減輕船員的負擔,如何減少人為操作失誤導致的事故等,越來越多的受到業(yè)界和船東的關(guān)注。航跡導航系統(tǒng)(track control system, TCS)越來越多地受到船東的青睞。
在國際海事組織下屬的海上安全委員會(海安會)第73界會議上,通過了MSC.99(73)決議,對SOLAS進行了修正。修正后的SOLAS第5章第19條2.8.2要求,1萬總t以上的船需要配置1套艏向或航跡控制系統(tǒng),或其它裝置,用于自動控制和保持艏向和/或直航跡。
船廠設(shè)計標準,僅要求配置艏向控制系統(tǒng)(heading control system,HCS),船上都通過自動舵來實現(xiàn)該功能。但近來越來越多的船東為減輕船員負擔、提高船舶自動航行功能,會要求船廠在配置HCS的基礎(chǔ)上增加航跡控制系統(tǒng)(TCS)。
要實現(xiàn)TCS功能,船上除了自動舵等SOLAS必須配置的導航設(shè)備外,還必須加裝非SOLAS強制要求安裝的電子海圖(ECDIS)。配置了TCS功能后,一般在大洋上的開闊水域,船員可以在ECDIS上設(shè)置航跡點,通過ECDIS接收到的艏向、船位、船速、風速風向等信號,得出目前航跡和預(yù)設(shè)航跡之間的偏差,在ECDIS內(nèi)部進行計算,然后由ECDIS向自動舵(即艏向控制系統(tǒng))發(fā)出調(diào)整艏向的信號,控制船舶在各航跡點之間的自動航行??梢钥闯?,TCS功能可以有效減輕船員負擔,不用安排船員持續(xù)控制自動舵,實現(xiàn)了自動調(diào)整航向保證航跡的功能,有效提高船舶航行的自動化程度。
國際海事組織下屬的海上安全委員會(海安會)第69界會議通過了決議MSC.74(69),其中附件2是航跡控制系統(tǒng)性能標準建議案,明確了航跡控制系統(tǒng)(TCS)的具體要達到的性能標準。與之配套的,IEC頒布了IEC 62065:2002航跡控制系統(tǒng)的檢驗標準。
在TCS檢驗標準中,對航跡控制系統(tǒng)分為三類:Category A、Category B、Category C。
1)Category A。僅實現(xiàn)兩個航跡點間及多個處于同一條直線上的航跡點之間的航跡導航,簡言之就是只實現(xiàn)直線上的導航,理論航線就是一條直線,不存在拐點,在航線上會對船舶偏移預(yù)計航線距離進行監(jiān)測,如超出,會發(fā)出警報,如需轉(zhuǎn)向,必須切換到手動操舵或HCS,具體見圖1。
圖1 TCS Category A航跡示意
2)Category B。在完全滿足Category A的基礎(chǔ)上,可以實現(xiàn)多個航跡點之間折線航線的半自動導航,但在拐點處的拐彎需要人工輔助,且拐彎僅基于預(yù)設(shè)好的拐彎半徑或轉(zhuǎn)向速率,而不考慮船位、船速、風速、艏向等因素的影響,見圖2。
圖2 TCS Category B航跡示意
3)Category C。 在完全滿足Category A的基礎(chǔ)上,可以實現(xiàn)多個航跡點之間折線航線的全自動導航,在拐點處的拐彎全自動完成,不需要人工輔助,系統(tǒng)會通過對各輸入?yún)?shù)(如船位、船速、風速、艏向等)的計算,自動調(diào)整舵角,實現(xiàn)平滑拐彎,全航線對船舶偏移預(yù)計航線距離進行監(jiān)測,如超出,會發(fā)出警報,見圖3。
圖3 TCS Category C航跡示意
具體配置哪種Category,需要ECDIS及HCS(自動舵)廠家聯(lián)合研制、開發(fā)、申請、取證。從常用的廠家配置來看(見表1),目前主流廠家一般按照Category C來配置;也有一些廠家按照Category B來配置;對Category A,由于局限性太強,實際使用意義不大,且Category B、C均已包含Category A的所有功能,所以一般廠家都不考慮僅配置Category A型的TCS。
表1 航跡導航系統(tǒng)常用廠家配置
由于TCS功能涉及船舶的航行安全,船級社均要求船舶在海試時對TCS功能進行演示報驗。以某船(TCS CATEGORY C,船級NK,ECDIS廠家JRC,HCS廠家TOKYO KEIKI)為例,介紹主要的驗證要點。
1)預(yù)設(shè)航跡,見圖4。
圖4 海試試驗預(yù)設(shè)航跡
2)在第一段轉(zhuǎn)向區(qū)間(first wheel-over line)驗證。
①在船舶開始轉(zhuǎn)向至少1 min前,ECDIS發(fā)出“early course change indication”報警。
②在開始轉(zhuǎn)向時,ECDIS 發(fā)出“actual course change alarm”報警。
3)在第二段轉(zhuǎn)向區(qū)間(second wheel-over line)驗證。
在開始轉(zhuǎn)向接到ECDIS 發(fā)出“actual course change alarm”報警后,如果30 s內(nèi)不進行確認操作,確認一下設(shè)置在船長房間的“back-up naviga tor alarm”報警是否發(fā)出。
4)確認在每個轉(zhuǎn)向區(qū)間內(nèi)船舶偏離理論航線距離最大的點和理論航線的垂線間距,即最大偏航距離(maximum cross track distance)。
5)在第二段轉(zhuǎn)向區(qū)間后,切斷送至ECDIS的GPS信號,確認TCS系統(tǒng)是否自動切換至HCS系統(tǒng),同時確認船舶是否按之前HCS系統(tǒng)設(shè)定的艏向保持航行。
6)結(jié)果記入表2。
表2 航跡導航試驗記錄
國際海事組織下屬的海上安全委員會(海安會)第86界會議通過了MSC.282(86)決議,對SOLAS進行了修正。修正后的SOLAS第5章第19條2.10要求,從2012年7月1日開始(不同類型、總噸的船舶要求的時間不同),各種類型的新船均要求安裝ECDIS,對舊船也有追溯安裝ECDIS的要求。從該要求來看,安裝ECDIS也被業(yè)界公認,今后船舶營運也會越來越多地依賴電子海圖這類電子信息,電子化、自動化程度要求會越來越高。而TCS的必要前提就是船上必須配置ECDIS和HCS,現(xiàn)在兩者都已強制安裝了,也就是說船上要實現(xiàn)TCS功能的基礎(chǔ)已完備,預(yù)計今后會有越來越多的船東要求配置TCS,而且IMO也很可能強制要求配置TCS,TCS的配備將是大勢所趨。而對于TCS的三種分類,考慮自動化程度及便利性,應(yīng)該按照CATEGORY C來配置。