李國(guó)定，李麗娜，陳國(guó)權(quán)

(集美大學(xué) 航海學(xué)院,福建 廈門(mén)　361021)

緊迫危險(xiǎn)局面下船舶協(xié)調(diào)避讓模擬器訓(xùn)練

李國(guó)定，李麗娜，陳國(guó)權(quán)

(集美大學(xué) 航海學(xué)院,福建 廈門(mén)361021)

摘要：梳理緊迫危險(xiǎn)下船舶協(xié)調(diào)避讓的理論研究成果，根據(jù)STCW公約馬尼拉修正案A部分第Ⅱ章關(guān)于船長(zhǎng)和甲板部的標(biāo)準(zhǔn)第Ⅱ節(jié)500總噸或以上船舶的船長(zhǎng)和大副的最低適任標(biāo)準(zhǔn)中“航行中的應(yīng)急反應(yīng)”適任的知識(shí)、理解和熟練中關(guān)于“在碰撞前后應(yīng)采取的措施”訓(xùn)練要求，探討在模擬器訓(xùn)練中進(jìn)行緊迫危險(xiǎn)下船舶協(xié)調(diào)避讓訓(xùn)練的方法。

關(guān)鍵詞：船舶；緊迫危險(xiǎn)；協(xié)調(diào)避讓；模擬器訓(xùn)練

一、引言

船舶在海上航行與他船會(huì)遇時(shí)，或由于值班駕駛員疏忽瞭望、未使用安全航速、未有或錯(cuò)誤判斷碰撞危險(xiǎn)等失誤，使船舶形成緊迫局面，直至陷入緊迫危險(xiǎn)，最終導(dǎo)致碰撞事故發(fā)生。通常船舶發(fā)生碰撞的最終原因是兩船陷入緊迫危險(xiǎn)時(shí)雙方采取行動(dòng)不當(dāng)導(dǎo)致。STCW公約馬尼拉修正案A部分第Ⅱ章關(guān)于船長(zhǎng)和甲板部的標(biāo)準(zhǔn)第Ⅱ節(jié)500總噸或以上船舶的船長(zhǎng)和大副的最低適任標(biāo)準(zhǔn)中“航行中的應(yīng)急反應(yīng)”適任的知識(shí)、理解和熟練中關(guān)于“在碰撞前后應(yīng)采取的措施”知識(shí)要求，表明適任的方法中“考試并評(píng)估從實(shí)際訓(xùn)練、工作經(jīng)歷和應(yīng)急程序的實(shí)際演習(xí)中獲取的證據(jù)”，但沒(méi)有模擬器訓(xùn)練取得經(jīng)驗(yàn)的方法。因此有必要對(duì)緊迫危險(xiǎn)情況下協(xié)調(diào)避讓方法進(jìn)行研究和探討，船長(zhǎng)和駕駛員了解該情況下知識(shí)并應(yīng)用模擬器加強(qiáng)訓(xùn)練對(duì)船舶航行安全有著重要意義。

二、緊迫危險(xiǎn)下船舶協(xié)調(diào)避碰的理論基礎(chǔ)

針對(duì)緊迫危險(xiǎn)局面下船舶如何協(xié)調(diào)避碰的問(wèn)題，國(guó)外學(xué)者Goodwin[1]，Davis[2]，Colley[3]分別提出了船舶領(lǐng)域、動(dòng)界及RDRR模型、兩船會(huì)遇時(shí)通過(guò)的最近距離(DistaneofClosePointofApproaching，DCPA)、兩船到達(dá)最近會(huì)遇距離的時(shí)間(TimeofClosePointofApproaching，TCPA)、船舶領(lǐng)域(Domain)和動(dòng)界(Arena)等避碰參數(shù)概念；[4]大連海事大學(xué)鄭中義和吳兆麟教授以不同的會(huì)遇態(tài)勢(shì)下各種DCPA和TCPA的計(jì)算模型進(jìn)行詳細(xì)的綜述和分析，并討論如何判斷碰撞危險(xiǎn)和選擇避碰時(shí)機(jī)[5]；集美大學(xué)李麗娜教授提出了安全會(huì)遇距離(SafeDistanceofApproach，SDA)及其最小值SDAmin的估算模型、緊迫危險(xiǎn)距離(DE)的量化模型及最晚施舵時(shí)機(jī)計(jì)算模型等[6-7]。至今為止，集美大學(xué)航海學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在理論上做了充分的準(zhǔn)備[6-12]，所建立的數(shù)學(xué)模型在模擬器應(yīng)用上是可行的。

三、緊迫危險(xiǎn)局面下船舶協(xié)調(diào)避讓方法

1.船舶基本會(huì)遇態(tài)勢(shì)的劃分

根據(jù)PIDVCA方法的研究思路，為驗(yàn)證緊迫危險(xiǎn)協(xié)調(diào)避碰(CCA)決策算法的完備性，首先需總結(jié)兩船會(huì)遇目標(biāo)船的交會(huì)特征變化規(guī)律及其分類，其次對(duì)危險(xiǎn)目標(biāo)船所在相對(duì)方位加以劃分，然后針對(duì)同一交會(huì)特征的危險(xiǎn)目標(biāo)船所處不同方位的組合基礎(chǔ)上，進(jìn)一步根據(jù)其相對(duì)運(yùn)動(dòng)線過(guò)船首或船尾細(xì)分，形成基本會(huì)遇態(tài)勢(shì)的劃分原則。

2.目標(biāo)船交會(huì)特征的定義及分類

綜合考慮目標(biāo)船速度vt和航向Ct，本船速度v0和航向CO，本船與目標(biāo)船會(huì)存在不同的交會(huì)特征，用EC(Encountercharacter)表示。所謂目標(biāo)船交會(huì)特征是指來(lái)自同一方位、具有相同相對(duì)航向的目標(biāo)船，當(dāng)兩船真運(yùn)動(dòng)夾角不同和速度比不同時(shí)構(gòu)成不同的交會(huì)特征。在計(jì)算避碰參數(shù)時(shí)，根據(jù)vt/v0的大小和Ct的取值范圍來(lái)區(qū)別不同的交會(huì)特征，根據(jù)EC的取值分別調(diào)用模型庫(kù)中不同數(shù)學(xué)模型來(lái)處理。根據(jù)目標(biāo)船真航向Ct和兩船間的速度關(guān)系有15種交會(huì)特征(表1)[10]。

表1　目標(biāo)船交會(huì)特征表

例如以右舷前方區(qū)域交叉會(huì)遇為例分析，當(dāng)目標(biāo)船的航向Cr小于270°且大于180°時(shí)，根據(jù)vt/v0和Ct的取值不同，目標(biāo)船具有如下4種交會(huì)特征，如圖1(1)～(4)所示。

圖1　右舷交叉交會(huì)示意圖

圖1的(1)和(2)是右前方交叉中目標(biāo)船真航向Ct-Co>270°的兩種會(huì)遇情況，第一種情況交會(huì)特征為EC=2，即目標(biāo)船的速度vt大于本船速度v0；第二種情況為EC=4，即本船速度v0大于目標(biāo)船速度vt。圖1的(3)和(4)是右前方交叉中目標(biāo)船在滿足180°

3.目標(biāo)船按照相對(duì)方位劃分

同一種交會(huì)特征中，根據(jù)目標(biāo)船的相對(duì)方位不同，緊迫危險(xiǎn)避碰決策方案也不同，因此須進(jìn)一步的對(duì)會(huì)遇態(tài)勢(shì)進(jìn)行劃分,其分布規(guī)律見(jiàn)圖2。

圖2　目標(biāo)船所在方位詳細(xì)劃分示意圖注：a、b對(duì)遇(左舷、右舷)；c、h前方交叉(左舷、右舷)；d、g正橫附近交叉(左舷、右舷)； e、f被追越(左舷、右舷)。

4. 船舶基本會(huì)遇態(tài)勢(shì)的形成

基于前期研究總結(jié)的兩船交會(huì)特征變化規(guī)律，結(jié)合目標(biāo)船所在相對(duì)方位劃分方法，分析總結(jié)了72種基本會(huì)遇態(tài)勢(shì)。如圖3的(a)(b)和(c)為同一交會(huì)特征為EC=2，目標(biāo)船相對(duì)方位不同，分別為RB=b、RB=c和RB=d的會(huì)遇態(tài)勢(shì)。

圖3　交會(huì)特征為EC=2的不同會(huì)遇態(tài)勢(shì)示意圖

5.協(xié)調(diào)避碰簡(jiǎn)化決策表

通過(guò)對(duì)基本會(huì)遇態(tài)勢(shì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)幾何分析得到緊迫危險(xiǎn)協(xié)調(diào)避讓決策，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證后形成相應(yīng)的決策表[9]。為了方便訓(xùn)練，將決策表簡(jiǎn)化為表2。

表2　緊迫危險(xiǎn)協(xié)調(diào)避碰簡(jiǎn)化決策表(vt/v0≈1)

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)緊迫危險(xiǎn)情況下的協(xié)調(diào)避讓知識(shí)了解和認(rèn)可的模擬器訓(xùn)練，能夠使船長(zhǎng)和駕駛員在緊迫危險(xiǎn)情況下采取適當(dāng)而有效的措施，避免或減少碰撞損失，以滿足STCW馬尼拉公約關(guān)于500總噸或以上船舶的管理級(jí)最低適任標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于“航行中的應(yīng)急反應(yīng)”的相關(guān)要求。

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收稿日期：2015-10-12

作者簡(jiǎn)介：李國(guó)定(1963-)，男，副教授，主要從事航海模擬器及航海教育研究。

中圖分類號(hào)：U676.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-8724(2016)02-0095-03