劉軼華， 肖英杰， 關(guān)克平

(上海海事大學(xué) 商船學(xué)院，上海 201306)

0 引 言

寧波—舟山核心港區(qū)已經(jīng)成為一個(gè)一干線(xiàn)四大基地(集裝箱遠(yuǎn)洋干線(xiàn)港、國(guó)內(nèi)最大的礦石中轉(zhuǎn)基地、國(guó)內(nèi)最大的原油轉(zhuǎn)運(yùn)基地、國(guó)內(nèi)沿海最大的液體化工儲(chǔ)運(yùn)基地和華東地區(qū)重要的煤炭運(yùn)輸基地)綜合型大港.[1]大型船舶進(jìn)出該港區(qū)一般都航行在推薦深水航路上，因此在推薦深水航路附近水域船舶密度大、會(huì)遇頻繁.隨著新一輪港區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)以及漁業(yè)養(yǎng)殖、捕撈、采砂等海洋經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的日益頻繁，進(jìn)出該水域船舶的大型化趨勢(shì)將日益顯著，船舶通航密度將進(jìn)一步加大，船舶會(huì)遇率也會(huì)提高，通航環(huán)境將趨于復(fù)雜化和無(wú)序化，水上交通風(fēng)險(xiǎn)將增加.為推進(jìn)寧波—舟山核心港區(qū)水上交通的可持續(xù)發(fā)展，適應(yīng)船舶大型化、專(zhuān)業(yè)化和快速化的發(fā)展趨勢(shì)，保障水上交通安全，水上交通主管部門(mén)擬在寧波—舟山核心港區(qū)訂立船舶定線(xiàn)制，希望能夠通過(guò)船舶定線(xiàn)制的實(shí)施，有效梳理蝦峙門(mén)水道及其轄區(qū)水域的船舶交通流，提高船舶交通效率和安全水平，提升核心港區(qū)的競(jìng)爭(zhēng)能力.因此，需對(duì)轄區(qū)水域的交通進(jìn)行調(diào)查，掌握寧波—舟山核心港區(qū)船舶交通的實(shí)際情況，為寧波—舟山核心港區(qū)的船舶定線(xiàn)制設(shè)計(jì)提供基本素材.

1 海上交通調(diào)查

海上交通調(diào)查就是采用一切有效手段收集海上交通的基本數(shù)據(jù)并隨之進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和理論研究,以便從宏觀上和微觀上了解和掌握海上交通的實(shí)際狀況、基本特征和一般規(guī)律.海上交通調(diào)查主要分為海上交通觀測(cè)、查閱港口船舶記錄與統(tǒng)計(jì)報(bào)表和問(wèn)卷調(diào)查，其中海上交通觀測(cè)是主要和基本的調(diào)查方法，它是收集海上交通宏觀數(shù)據(jù)的直接手段.[2]海上交通觀測(cè)一般可分為視覺(jué)觀測(cè)、雷達(dá)觀測(cè)和航空攝影等3種方法.[3]隨著船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(Automatic Identification System，AIS)在船舶上的普遍應(yīng)用，基于船舶AIS數(shù)據(jù)的海上交通調(diào)查成為一種新的海上交通調(diào)查手段.[4-6]結(jié)合電子海圖顯示系統(tǒng)，特定水域船舶AIS交通流信息能直觀地反映該水域宏觀交通流和門(mén)線(xiàn)船舶交通流微觀信息和數(shù)據(jù)，具有傳統(tǒng)海上交通調(diào)查方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì).[7-8]

2 基于AIS的海上交通調(diào)查

2.1 基于AIS的海上交通調(diào)查簡(jiǎn)介

基于AIS的海上交通調(diào)查按時(shí)間序列分為AIS數(shù)據(jù)收集、AIS數(shù)據(jù)篩選以及AIS數(shù)據(jù)分析等3個(gè)步驟[9].如果收集的AIS數(shù)據(jù)在時(shí)間跨度上足夠長(zhǎng)，那么基于AIS數(shù)據(jù)的船舶交通流量軌跡圖能很直觀地表征特定水域宏觀交通流.一般AIS數(shù)據(jù)都由船舶交通服務(wù)(Vessel Traffic Services,VTS)中心提供，能夠滿(mǎn)足時(shí)間跨度長(zhǎng)的要求.基于AIS的海上交通調(diào)查流程見(jiàn)圖1.

圖1 基于AIS的海上交通調(diào)查流程

2.2 基于AIS的核心港區(qū)船舶交通流宏觀分析

為獲取核心港區(qū)現(xiàn)階段的船舶交通情況，在2008年4月4日至7日組織實(shí)施為期3天的基于AIS數(shù)據(jù)的寧波—舟山核心港區(qū)船舶交通流觀測(cè)，對(duì)于沒(méi)有裝備(或未開(kāi)啟)AIS的船舶，通過(guò)VTS中心的信息平臺(tái)進(jìn)行人工輔助觀測(cè). 基于上述觀測(cè)資料，可以在電子海圖信息系統(tǒng)上清晰地顯示核心港區(qū)的船舶航跡分布[10]，見(jiàn)圖2.從圖中可以看出整個(gè)核心港區(qū)主要存在4個(gè)船舶交通會(huì)遇區(qū)域：桃花島西北部水域、峙頭山與岙山之間進(jìn)入螺頭水道的水域、大貓島與大榭島之間進(jìn)入橫水洋的水域、馬峙聯(lián)檢過(guò)駁錨地水域.圖2中標(biāo)示1,2,3的區(qū)域?yàn)楹诵母蹍^(qū)推薦深水航路上的重點(diǎn)會(huì)遇水域.

圖2 寧波—舟山核心港區(qū)船舶航跡

圖3 寧波—舟山核心港區(qū)推薦深水航路

轄區(qū)內(nèi)船舶航跡基本是沿著推薦深水航路航行的,見(jiàn)圖3.以從外海進(jìn)港方向?yàn)槔?，蝦峙門(mén)水道可航水域?qū)挾仁艿较拗疲昂桔E呈現(xiàn)明顯收斂趨勢(shì)；出蝦峙門(mén)水道，在峙頭洋水域航跡由收斂向發(fā)散轉(zhuǎn)變，航跡覆蓋水域?qū)挾容^大；到達(dá)2號(hào)水域時(shí)，這種發(fā)散趨勢(shì)達(dá)到最大；航經(jīng)螺頭水道到達(dá)3號(hào)水域前，航跡又趨于收斂，過(guò)螺頭角后，航跡又趨于發(fā)散；橫水洋冊(cè)子水道可航水域?qū)掗煟桔E較分散.通過(guò)VTS中心人工輔助觀測(cè)發(fā)現(xiàn),在佛渡水道有兩股較集中小船(未裝備或未開(kāi)啟AIS的船舶)交通流在1號(hào)水域的上溜網(wǎng)重島北面和小洋貓島東南附近水域橫穿推薦深水航路.因此，通過(guò)以上的船舶交通調(diào)查，可以宏觀上顯現(xiàn)出核心港區(qū)主要交通流方向和各水域船舶交通流交叉區(qū)域位置和粗略情況，便于在設(shè)計(jì)定線(xiàn)制方案時(shí)充分考慮現(xiàn)有航路習(xí)慣及航路交叉水域警戒區(qū)的設(shè)置等問(wèn)題.

2.3 基于AIS的核心港區(qū)船舶交通流微觀分析

以從外海進(jìn)港方向?yàn)槔诓煌暮蕉谓厝『桔E的斷面進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用門(mén)線(xiàn)圖表征航道斷面的船舶交通流微觀情況,見(jiàn)圖4～7.

觀測(cè)期內(nèi)通過(guò)蝦峙門(mén)水道蝦峙角附近門(mén)線(xiàn)的船舶203艘次，其中進(jìn)99艘次、出104艘次，航跡分布水域?qū)挾燃s1 600 m，從200 m等寬的船舶過(guò)門(mén)線(xiàn)柱狀圖可以看出，船舶進(jìn)出總體是各自靠右航行的，進(jìn)港的76%和出港的84%均在航道中心線(xiàn)各自右側(cè)航道水域內(nèi).該門(mén)線(xiàn)最左面200 m水域航行的船舶占進(jìn)港的1%，平均船長(zhǎng)為300 m,平均過(guò)線(xiàn)航速為12.8 kn.根據(jù)以上信息并結(jié)合AIS信息查詢(xún)，確定上述船舶為從蝦峙南錨地起錨進(jìn)港的超大型船舶；出港船舶的16%在門(mén)線(xiàn)右邊800 m水域通過(guò)，平均船長(zhǎng)99～189 m，結(jié)合相關(guān)船舶航跡附帶信息可知，其中的大部分船舶是向北方航行的.對(duì)不同航段門(mén)線(xiàn)圖的分析，可以為船舶定線(xiàn)制中主軸基本尺度的確定提供參考數(shù)據(jù)；在航跡交叉的水域，也可以利用航跡交叉的4個(gè)水域門(mén)線(xiàn)圖分析交叉水域的船舶交通情況，為警戒區(qū)的設(shè)置提供依據(jù).

3 核心港區(qū)定線(xiàn)制設(shè)計(jì)及實(shí)施

3.1 設(shè)計(jì)思路

船舶定線(xiàn)制設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮核心港區(qū)推薦深水航路附近水域的通航現(xiàn)狀、港區(qū)發(fā)展規(guī)劃、通航安全和交通便捷情況.[11]為設(shè)計(jì)科學(xué)合理的定線(xiàn)制方案，首先需要確定船舶定線(xiàn)制設(shè)計(jì)方案中的主軸線(xiàn).主軸線(xiàn)的確定需要考慮船舶流量的現(xiàn)狀、船舶流量的發(fā)展趨勢(shì)、航道上船舶流量的主要方向、航跡分布等要素.在確定主軸線(xiàn)的基礎(chǔ)上，考慮交叉航路警戒區(qū)的設(shè)置，確保定線(xiàn)制設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性.因此，核心港區(qū)船舶定線(xiàn)制設(shè)計(jì)和主要尺度的確定就顯得尤為重要，需要選取科學(xué)的依據(jù)、合理銜接前后各主要航道、梳理不同的船舶交通流、滿(mǎn)足轄區(qū)水域安全通航的需求.核心港區(qū)船舶定線(xiàn)制設(shè)計(jì)思路見(jiàn)圖8.

圖8 核心港區(qū)船舶定線(xiàn)制設(shè)計(jì)思路

3.2 設(shè)計(jì)原則

船舶定線(xiàn)制主要通過(guò)分隔反向船舶交通流，減少或避免對(duì)遇或接近對(duì)遇的小角度交叉局面，理順區(qū)域船舶交通流，以利于海上船舶交通組織和提高船舶交通效率，進(jìn)而減少區(qū)域內(nèi)水上交通事故的發(fā)生率，避免海洋環(huán)境污染.船舶定線(xiàn)制設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則如下：

(1)盡可能遵循該區(qū)域的船舶習(xí)慣航路.

不必在每筆交易之前都進(jìn)行資信調(diào)查，多數(shù)時(shí)候廠家可直接參考已設(shè)定的經(jīng)銷(xiāo)商信用額度做決策。對(duì)于欠款較多或超過(guò)信用額度的經(jīng)銷(xiāo)商，必須定期進(jìn)行資信調(diào)查；至于在信用額度內(nèi)或欠款較少的經(jīng)銷(xiāo)商，則不必經(jīng)常大費(fèi)周折，可采取不定期方式，進(jìn)行小范圍的資信調(diào)查，從而節(jié)省資信調(diào)查的人力、物力和時(shí)間等成本。

(2)盡可能減少在一條航路中航向的改變.避免在接近交通匯聚區(qū)或預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)大量船舶交叉航行的區(qū)域改變航向.

(3)盡量少設(shè)置交通匯聚區(qū)和航路連接處且使彼此盡可能遠(yuǎn)離；設(shè)置鄰近的分道通航制時(shí)考慮將方向接近相反的交通流隔開(kāi)遠(yuǎn)些；航路連接處不設(shè)置在可不按交通流方向航行船舶(如輪渡)較集中的區(qū)域.

(4)最佳地使用該區(qū)域的助航設(shè)施及國(guó)際公約或IMO決議或建議所要求的船用助航設(shè)備.

(5)保證主管機(jī)關(guān)能獲得船舶定線(xiàn)區(qū)域及其附近水域的水深、底質(zhì)和航行危險(xiǎn)物等與航行安全相關(guān)的詳細(xì)資料.

3.3 定線(xiàn)制設(shè)計(jì)

3.3.1 主軸線(xiàn)的確定

在確定寧波—舟山核心港區(qū)船舶定線(xiàn)制設(shè)計(jì)方案中的主軸線(xiàn)時(shí)，分別考慮該港區(qū)推薦航路附近水域航路圖和船舶航跡分布.[12]根據(jù)觀測(cè)期內(nèi)的AIS數(shù)據(jù)和VTS中心人工輔助觀測(cè)數(shù)據(jù)，推薦航路附近的交通流基本上呈現(xiàn)一條主軸、多級(jí)交叉的格局.主軸是核心港區(qū)船舶的習(xí)慣航路，另有許多小船習(xí)慣航路與主軸交叉，其中蝦峙門(mén)口至涂泥嘴北側(cè)航路最復(fù)雜.定線(xiàn)制設(shè)計(jì)方案中主軸線(xiàn)(見(jiàn)圖9)由10點(diǎn)組成，其位置及各點(diǎn)之間的航向、航程見(jiàn)表1.

圖9 主軸線(xiàn)示意

表1 主軸線(xiàn)各點(diǎn)位置及各點(diǎn)之間的航向和航程

3.3.2 基本尺度的確定

表2 各航段之間的航道寬度分布

根據(jù)主軸線(xiàn)附近水域推薦深水航路的可航寬度，結(jié)合基于AIS的核心港區(qū)船舶交通流航跡分布數(shù)據(jù)，再考慮船舶機(jī)動(dòng)操縱的余地，定線(xiàn)制設(shè)計(jì)方案中主軸線(xiàn)的基本寬度確定如下：

(1)蝦峙門(mén)外深水航道航段擁有深水人工航槽，全長(zhǎng)10.5 n mile，通航底標(biāo)高-22.1 m(理論深度基準(zhǔn)面)，航道設(shè)計(jì)寬度為390 m.規(guī)劃以深水航槽為依據(jù)設(shè)置深水航路，寬度為390 m.

(2)蝦峙門(mén)進(jìn)港航道目前通航水域?qū)挾?00～2 800 m，航路最窄處在蝦峙門(mén)航道下欄山海面，可航水域?qū)挾燃s為700 m，規(guī)劃航道寬度取700 m，中間設(shè)隔離線(xiàn),單向航道寬度為350 m.

(3)峙頭洋目前航道水域?qū)挾? 400～2 200 m，規(guī)劃航道寬度取1 000 m，單向航道寬度為500 m，中間設(shè)寬度為200 m隔離帶.

(4)螺頭水道目前通航水域?qū)挾葹? 500 m，規(guī)劃航道寬度取1 000 m，單向航道寬度為500 m，中間設(shè)寬度為200 m隔離帶.

(5)冊(cè)子水道目前通航水域?qū)挾葹? 900 m，規(guī)劃航道寬度取1 000 m，單向航道寬度為500 m，中間設(shè)寬度為200 m隔離帶.

3.3.3 警戒區(qū)的設(shè)置

為滿(mǎn)足不同航路船舶的通航需求并保證船舶會(huì)遇時(shí)的安全，需要科學(xué)和合理地規(guī)劃船舶定線(xiàn)制中警戒區(qū)的位置和范圍，考慮不同航路船舶流量的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)，航道上船舶流的主要方向、軌跡分布和主要會(huì)遇區(qū)域，需要特殊安全保證的島際客運(yùn)船舶習(xí)慣航路等要素.[13]交叉航路船舶定線(xiàn)制警戒區(qū)規(guī)劃見(jiàn)圖10，具體說(shuō)明如下.

圖10 寧波—舟山核心港區(qū)定線(xiàn)制警戒區(qū)規(guī)劃

①#0警戒區(qū)設(shè)置在A1附近分道通航水域，為多通道的四邊形，分別設(shè)置南、北方向和深水航道的通航分道.南、北方向的通航分道設(shè)計(jì)成分隔帶為0.11 n mile,單向通航寬度為0.35 n mile,邊長(zhǎng)均為0.81 n mile的平行四邊形，是由以下4點(diǎn)連線(xiàn)構(gòu)成的水域：29°45′21.5″N，122°19′21″E；29°44′51″N，122°20′06″E；29°43′41″N，122°19′37″E；29°44′12″N，122°18′54″E.

②#1警戒區(qū)設(shè)置在A4附近分道通航水域，是底邊為0.65 n mile,高為1.08 n mile的矩形，由以下4點(diǎn)連線(xiàn)構(gòu)成的水域：29°50′27.5″N，122°11′59″E；29°50′45″N，122°12′41″E；29°51′49″N，122°12′06.5″E；29°51′31″N，122°11′26″E.

③#2警戒區(qū)設(shè)置在A5與A6之間的分道通航水域，是長(zhǎng)邊為2.37 n mile，短邊為1.94 n mile的四邊形，由以下4點(diǎn)連線(xiàn)構(gòu)成的水域：29°55′42″N，122°07′55″E；29°55′03″N，122°05′12″E；29°55′03″N，122°07′23.5″E；29°55′42″N，122°05′12″E.

④#3警戒區(qū)設(shè)置在A7附近分道通航水域，是以長(zhǎng)邊為1.08 n mile,短邊為0.65 n mile的長(zhǎng)方形，由以下4點(diǎn)連線(xiàn)構(gòu)成的水域：29°56′18.5″N，122°01′07″E；29°55′46″N，122°00′37″E；29°57′05″N，122°00′17″E；29°56′33″N，121°59′48″E.

⑤#4警戒區(qū)設(shè)置在A8附近分道通航水域，是邊長(zhǎng)為0.65 n mile的正方形，由以下4點(diǎn)連線(xiàn)構(gòu)成的水域：29°59′27″N，121°57′28″E；29°59′51″N，121°58′04″E；29°59′20″N，121°58′30″E；29°58′56″N，121°57′54″E.

3.4 定線(xiàn)制實(shí)施方案

依據(jù)寧波—舟山核心港區(qū)定線(xiàn)制設(shè)計(jì)方案，經(jīng)過(guò)海事部門(mén)、港航企業(yè)及引航站等專(zhuān)家的評(píng)審，認(rèn)為：#1警戒區(qū)設(shè)置應(yīng)該考慮桃花島北面船舶經(jīng)警戒區(qū)出港時(shí)桃花島的遮蔽影響；#2警戒區(qū)不要設(shè)置在轉(zhuǎn)向段，建議在與A7同緯度區(qū)域范圍另行專(zhuān)題研究；警戒區(qū)設(shè)置太多，建議將#4警戒區(qū)改成環(huán)形道.

根據(jù)上述建議，最終確定寧波—舟山核心港區(qū)定線(xiàn)制由分道通航制、環(huán)形通道、深水航槽、警戒區(qū)和沿岸通航帶組成，其中有15條通航分道、1條環(huán)形航道、1條深水航道、4個(gè)警戒區(qū)和若干沿海通航帶組成，全長(zhǎng)50.61 n mile，沿途共設(shè)有13條報(bào)告線(xiàn)和16座AIS虛擬航標(biāo)，是目前我國(guó)沿海采取通航分道最多、定線(xiàn)制形式最復(fù)雜的船舶定線(xiàn)制，實(shí)施方案見(jiàn)圖11[14],基本上與AIS海上交通調(diào)查后初步擬定的主軸線(xiàn)及警戒區(qū)位置一致，只是在位置和尺度上有微調(diào).

圖11 寧波—舟山核心港區(qū)船舶定線(xiàn)制實(shí)施方案

4 結(jié) 論

基于AIS信息的海上交通調(diào)查為寧波—舟山核心港區(qū)的船舶交通狀況把脈，在補(bǔ)充VTS中心人工輔助觀測(cè)的小船交通流量后，此次海上交通調(diào)查能從宏觀上反映船舶習(xí)慣航路及交叉航路的水域，為定線(xiàn)制主軸的確定、分道通航水域主軸的確定和警戒區(qū)位置的設(shè)定提供詳細(xì)參考數(shù)據(jù)；又能從微觀上分析通過(guò)門(mén)線(xiàn)上船舶的相關(guān)參數(shù)及進(jìn)出港船舶航跡分布，為定線(xiàn)制方案中具體主尺度的確定提供參考依據(jù).

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