王有利，牟 林

0 引言

本文介紹的113 000 t原油/成品油輪主要用于海上運(yùn)輸原油以及成品油，由大連中遠(yuǎn)船務(wù)為希臘船東建造的阿芙拉型（AFRAMAX）大型油輪，可以?？勘泵来蟛糠指劭诘慕?jīng)濟(jì)型油輪，入LR船級社，掛巴拿馬旗，航行于全球航線。該油船航行和無線電設(shè)備滿足SOLAS公約第4章和第5章對于A1、A2、A3海區(qū)航行船只的要求及其他最新要求，滿足IMO GMDSS要求，以及滿足LR NAV1要求。

綜合橋樓系統(tǒng)設(shè)計隨著電子科技的發(fā)展，集成度和準(zhǔn)確性得到廣泛提高，同時各船級社對綜合橋樓設(shè)計的定義也在與時俱進(jìn)，各設(shè)備廠家也根據(jù)電子設(shè)備的發(fā)展對各自產(chǎn)品不斷推陳出新。

本文著重從船級社對綜合橋樓系統(tǒng)設(shè)計的主要要求，以及本船設(shè)備配置情況，簡要分析船舶綜合橋樓系統(tǒng)設(shè)計的主要特點(diǎn)，以及對未來該系統(tǒng)應(yīng)用的展望。

1 船舶綜合橋樓系統(tǒng)簡介

綜合橋樓系統(tǒng)[1-2]（integrated bridge system），又稱為綜合航行系統(tǒng)，是指在船舶駕駛室進(jìn)行決策和操作，對在駕駛室里的導(dǎo)航、控制、雷達(dá)、電子海圖等設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，通過主數(shù)據(jù)接口，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)連接各導(dǎo)航，控制、雷達(dá)、海圖和報警等設(shè)備信號信息，利用計算機(jī)、現(xiàn)代控制理論、信息通訊與處理等技術(shù)集合而成的多功能集成電子系統(tǒng)。一名值班人員（one single watch-keeper）在駕駛室借助綜合橋樓系統(tǒng)就可以完成航行任務(wù)，對整個船舶進(jìn)行監(jiān)測操控，因此綜合橋樓系統(tǒng)又可以稱為一人橋樓。

綜合橋樓系統(tǒng)具有船舶航行信息的網(wǎng)絡(luò)集約化、信息共享化、航行決策及信息智能化等特點(diǎn)，可以對航行中的船舶進(jìn)行工況監(jiān)測、航跡規(guī)劃管理、自動導(dǎo)航、自動避碰、通信和航行管理等功能。主要借助采集船舶位置、航速、艏向、航向、水深、主機(jī)轉(zhuǎn)速、外界風(fēng)速風(fēng)向等信號，借助電子海圖、雷達(dá)、主機(jī)遙控、自動舵等自動完成航行計劃，實(shí)現(xiàn)自動駕駛船舶功能。以最少的人力，最低的燃料消耗，最便捷的方式來實(shí)現(xiàn)船舶航行的高度自動化，提高船舶航行的經(jīng)濟(jì)性，安全性和智能化。

組成綜合橋樓系統(tǒng)的主要設(shè)備有：電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（ECDIS）、雷達(dá)（X波段和S波段）、自動舵控制系統(tǒng)、羅經(jīng)系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、測深與計程系統(tǒng)、橋樓值班報警系統(tǒng)、主機(jī)遙控系統(tǒng)、風(fēng)速風(fēng)向測量系統(tǒng)、自動識別系統(tǒng)等，以及由這些設(shè)備所構(gòu)成的信息指揮控制工作站、航跡規(guī)劃控制工作站、航行監(jiān)控和操縱控制工作站、船舶安全中心、無線電通信中心、兩翼控制工作站、手動操舵站等。

該系統(tǒng)的工作原理是通過中央處理接口單元，完成對各種航行信號和外部信號數(shù)據(jù)的采集，提供給電子海圖和雷達(dá)系統(tǒng)中央處理器單元，采集到的信號數(shù)據(jù)經(jīng)過與預(yù)先設(shè)定航行規(guī)劃的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，從而通過現(xiàn)代控制理論來控制船舶的航行狀態(tài)。

2 船級社對綜合橋樓系統(tǒng)設(shè)計要求

隨著綜合橋樓系統(tǒng)設(shè)計的普遍應(yīng)用，以及電子信息和網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，國際海事組織（IMO）以及國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）亦愈來愈重視對該系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)范指導(dǎo)，與之相關(guān)的各種規(guī)范決議等不斷完善更新。本文將著重從系統(tǒng)設(shè)計要求和主要設(shè)備配置的角度來探討船級社對船舶綜合橋樓系統(tǒng)設(shè)計的要求。

2.1 主要船級社入級符號

目前世界主要船級社對綜合橋樓系統(tǒng)都給出了自己的附加船級符號，主要有：

挪威船級社（DNV）：NAV-OC；NAV-AW。

英國船級社（LR）：NAV1；IBS。

美國船級社（ABS）：NBLES；NIBS。

中國船級社（CCS）：OMBO。

后面的符號比前面的等級高，比如 DNV NAV-AW 要滿足在狹窄的沿海或港口海域，而NAV-OC則是正常寬廣海域。以下將重點(diǎn)分析研究英國船級社和挪威船級社入級要求。

2.2 主要入級要求

各船級社對綜合橋樓系統(tǒng)的要求基本大同小異，都是基于國際海事組織和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織相關(guān)要求和指導(dǎo)性文件來制定的。但是略有差異。

2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計總要求[3-4]

綜合橋樓的系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)該滿足一個值守人員在正常航行情況下不借助別人幫助來完成航行任務(wù)。值守人員應(yīng)該能通過正常的瞭望和視聽以及其他適當(dāng)?shù)姆绞剑瑢Υ氨芘?，觸礁等威脅船舶航行安全的危險能夠提前進(jìn)行充分的形勢預(yù)判。系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)達(dá)到如下目標(biāo)：

1）包括引航員在內(nèi)的駕駛室工作團(tuán)隊對形勢的全面預(yù)判和安全駕駛等任務(wù)操作要便利；

2）促進(jìn)有效的和安全的橋樓資源管理；

3）要能使駕駛團(tuán)隊快速連續(xù)有效地進(jìn)行信息處理和決策；

4）避免和降低額外的或無效的工作，以免影響駕駛團(tuán)隊由于疲勞而導(dǎo)致的注意力不集中；

5）滿足 SOLAS要求、國際避碰規(guī)則（COLREGS）、International Convention on Standards of Training, Certification and Watch-keeping for Seafarers (as amended).

2.2.2 對駕駛室布置和環(huán)境的要求[5]

綜合橋樓對整體駕駛室布置有很嚴(yán)格的要求。首先，視野的要求：在任何情況下，在指揮部位向船首方向左右10°的海平面視野，在兩倍船長或500 m（取?。┮酝猓粦?yīng)受到阻擋。觀察者在駕駛室走動能獲得360°視野。其次，窗的要求：船中心線前面的窗應(yīng)盡可能寬，前兩窗之間分隔不應(yīng)超過150 mm。全部窗戶應(yīng)前傾不小于 15°，兩翼門上的窗除外。前窗下沿距離甲板盡可能低（不大于1 000 mm），上沿距離甲板盡可能高（不小于2 000 mm）。然后，對通道的要求：駕駛室兩翼之間駕駛室內(nèi)通道寬度至少1 200 mm，不同工作臺之間通道寬度至少700 mm，駕駛室前壁距離駕控臺通道寬度1 000 mm，工作臺的頂端高度不應(yīng)超過1 350 mm，單人操作的工作臺寬度不應(yīng)超過1 600 mm。駕駛室的門應(yīng)能用一只手開關(guān)，不要設(shè)置成自閉式，要有保持常開設(shè)施。另外，對駕駛室內(nèi)工作環(huán)境的噪聲、振動、照明、顏色、取暖通風(fēng)和人身安全等也有相關(guān)要求。

2.3 主要設(shè)備要求異同分析

綜合橋樓系統(tǒng)的設(shè)備配置主要是根據(jù)6大工作站的功能要求而設(shè)置。各船級社對工作站功能要求有略微差別，這樣每個工作站設(shè)備配置與位置也略有差別。同時，根據(jù)綜合橋樓系統(tǒng)的等級，同一船級社對設(shè)備的要求也有差異。比如在航行監(jiān)控和操縱控制工作站，挪威船級社要求有2臺電羅經(jīng)，而英國船級社根據(jù)綜合橋樓附加船級符號的高低不同而配置2臺或1臺電羅經(jīng)。操縱指揮顯示器（conning display），挪威船級社和英國船級社在最高等級的要求中均需要配置，低等級的不需要配置。電子海圖，一般情況下，均需配置2臺電子海圖系統(tǒng)。以及對水對地計程儀、2套全球定位系統(tǒng)、橋樓值班報警系統(tǒng)、橋樓報警系統(tǒng)、2套雷達(dá)系統(tǒng)、聲音接收系統(tǒng)等主要設(shè)備均需要在綜合橋樓系統(tǒng)中配置。

3 本船主要設(shè)備配置

本船滿足英國船級社LR NAV1要求，雖然不是最高等級的入級符號（IBS）要求，但是主要設(shè)備配置均滿足最高等級要求。

3.1 駕控臺主要設(shè)備配置

該油船綜合橋樓系統(tǒng)的駕控臺布置見圖1。

圖1 主駕控臺布置

駕控臺臺面從左之右依次為 2號電子海圖（No.2 ECDIS），S波段雷達(dá)（S-band radar），綜合導(dǎo)航信息顯示單元（conning display），X波段雷達(dá)（X-band radar)，1號電子海圖（No.1 ECDIS），以及相關(guān)設(shè)備操作鍵盤和軌跡球等，中間屬于主操縱駕駛工作站，主要放置自動舵操舵相關(guān)主控制板、主機(jī)遙控板等，每個臺子內(nèi)部每個系統(tǒng)自帶接口單元（IF），通過接口單元（IF），把海圖和雷達(dá)連接組成局域網(wǎng)（LAN），通過各采集模塊把采集進(jìn)來的位置、速度、航向、風(fēng)速風(fēng)向、主機(jī)轉(zhuǎn)速等信息在局域網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)共享，然后再通過局域網(wǎng)傳感器開關(guān)單元與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的共享。同時雷達(dá)圖像和海圖數(shù)據(jù)庫之間也可以實(shí)現(xiàn)共享，這樣就把航行規(guī)劃、避碰、指揮控制監(jiān)測、通信等通過網(wǎng)絡(luò)形成了一個有機(jī)整體，高級別的綜合橋樓系統(tǒng)要有雙套冗余網(wǎng)絡(luò)，以保證一個網(wǎng)絡(luò)故障時另一個網(wǎng)絡(luò)可以正常工作。這樣，主操作工作站作為發(fā)出任務(wù)指令（操舵等）的唯一機(jī)構(gòu)，其他工作站通過局域網(wǎng)分享航行數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)的同步更新。

3.2 其他主要設(shè)備配置

該船配有2套電羅經(jīng)，高于LR NAV1要求。配置了獨(dú)立的滿足LR規(guī)范要求的遠(yuǎn)距離識別系統(tǒng)（LRIT）。為滿足海安會MSC.334(90)要求，配置1套衛(wèi)星計程儀和1套多普勒計程儀。橋樓報警系統(tǒng)（bridge alarm system）和橋樓值班報警系統(tǒng)（bridge navigation watching alarm system），且橋樓報警要延伸到橋樓值班報警系統(tǒng)。

另外，該船為滿足船東特殊要求，每臺雷達(dá)和海圖配備1套2.2 kVA不間斷電源（UPS），同時測深和計程儀24 V電源加大容量，以滿足220 V斷電后繼續(xù)工作30分鐘的需求。為滿足船東后期轉(zhuǎn)掛旗國要求，該船中高頻（MF/HF）配備兩套充電器和兩個鞭狀天線，部分通導(dǎo)設(shè)備要提供歐盟證書。

4 綜合橋樓系統(tǒng)應(yīng)用前景

綜合橋樓系統(tǒng)的核心是電子海圖等電子信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。從上世紀(jì)90年代開始發(fā)展起來，國際上各大通信導(dǎo)航生產(chǎn)商在該領(lǐng)域展開了激烈的競爭，美國和日本開發(fā)了具有通信功能和人工智能的綜合橋樓系統(tǒng)，2004年Sperry公司推出FT版綜合橋樓系統(tǒng)，將最新的海事導(dǎo)航技術(shù)和原有的航行傳感器和導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合起來，其核心技術(shù)是該公司開發(fā)的航行管理系統(tǒng) VMS（voyage management system），通過VMS實(shí)現(xiàn)各信息數(shù)據(jù)的共享。隨著新技術(shù)和新材料的廣泛應(yīng)用，電子信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展必將帶動硬件設(shè)備飛速發(fā)展。

其次，電子海圖（ENC）數(shù)據(jù)庫相關(guān)軟件系統(tǒng)，尤其矢量化海圖開發(fā)和應(yīng)用，隨著科技手段的進(jìn)步，必將越來越完善。

最后，隨著船員素質(zhì)的提高，以及船東公司從成本角度考慮，綜合橋樓系統(tǒng)可以大大減少船舶航行時船員的工作量，可以通過智能化系統(tǒng)提高航行安全性，因此，綜合橋樓系統(tǒng)越來越受到船公司和船員的歡迎。

5 結(jié)論

綜合橋樓系統(tǒng)目前正朝著信息化和智能化方向發(fā)展，正在成為各國船東公司造船的標(biāo)配選擇，同時綜合橋樓系統(tǒng)也是船舶航行技術(shù)關(guān)鍵領(lǐng)域之一，是一個國家自動化技術(shù)和信息技術(shù)的綜合體現(xiàn)。因此，我國應(yīng)加強(qiáng)這方面的系統(tǒng)研究，為提高船舶設(shè)備國產(chǎn)化率以及提升我國造船技術(shù)水平做出貢獻(xiàn)。

[1]IMO.國際海上人命公約(2014綜合文本)[S].北京:人民交通出版社, 2014.

[2]汪益兵, 蔣元星.綜合船橋系統(tǒng)的開發(fā)及在中型船舶上的應(yīng)用[J].船舶工程, 2010(4): 45-48.

[3]LR.Rules and Regulations for Classification of Ships[S].2014.

[4]DNV.Rules for Classification of Ships[S].2011.

[5]ISO.船舶橋樓布置相關(guān)設(shè)備 要求和規(guī)則(第一版):ISO 8468[S].1994.