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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)備是一種甚高頻無線電話（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，其中前三類為基本信息，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)過判斷，可以利用ARPA進(jìn)行試操船，從而得到能安全通過的避碰方案。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甚高頻無線電話（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)過多起由于VHF設(shè)備操作問題和語言交流上存在的問題而不能及時(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無線電話詢問或由船舶用無線電話向交通管理中心報(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)船舶來往密度較大的VTS覆蓋區(qū)域的交通管理中心來說，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

2015年1月1日，A輪從?？谛阌⒏蹎⒑介_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)，能見度降至40米，三副沒有通知船長(zhǎng)，沒有定位，沒有要求增加了望人員，沒有鳴放霧號(hào)，也沒有減速；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)，但沒有聽到霧號(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)水手聽到來船鳴放聲號(hào)，三副急令左滿舵，停車，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有更多的時(shí)間對(duì)局面進(jìn)行評(píng)估，更無法采取正確的避讓措施。其次，A輪在雷達(dá)上發(fā)現(xiàn)來船，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)，說明兩船沒有保持正規(guī)了望。同時(shí)，能見度變差后，兩船都沒有按規(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)

天氣的變化是人無法控制的，航行在海上對(duì)于濃霧等能見度受限天氣，駕駛員是無法避免的。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

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題，數(shù)據(jù)的即時(shí)性，使得駕駛員能即時(shí)了解來船的動(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。