探索燈浮標被過往船舶觸碰頑疾的有效解決方法

張敏

摘 要：合理設計和配布航標、保證航標發揮正常工作效能是航標管理的一項重要職責。廣州港蓮花山東航道3號燈浮標常年被過往船舶碰撞，增加了航標的維護成本，本文以之為例，以期為業內解決此類問題提供借鑒。

關鍵詞：燈浮標 船舶碰撞 解決辦法

1.船舶觸碰蓮花山東航道3號燈浮標的研究背景

近年來，隨著珠江口地區經濟、港口建設的快速發展，進出珠江口水域船舶流量逐年增加，同時伴隨著船舶大型化、快速化的迅猛發展，珠江口水域水中燈浮標被過往船舶碰撞事故也日益增多，其中廣州港蓮花山東航道3號燈浮標被撞事故尤其較多，據不完全統計，2012年至2014年三年間，蓮花山東航道3號燈浮標被船舶碰撞高達35次。多次應急修復蓮花山東航道3號燈浮標，不僅給轄區航標管理機關航標管理工作帶來了較大的壓力，同時也大量增加了航標維護成本，給國家造成了較大的經濟損失。

2.蓮花山東航道3號燈浮標所處水域通航環境特點

蓮花山東航道3號燈浮標位于珠江口第六警戒區的南端。第六警戒區是蓮花山東航道、蓮花山西航道以及小船推薦航路三條航道的匯合處，船舶交通流非常大，據統計，每天通過該警戒區的船舶有2000多艘次。由于“船舶流量大、河口多、航路交匯、靠離泊作業頻繁”，2014年該水域被評為廣東海事局轄區十大危險水域之一。為規范蓮花山東、西航道交匯水域附近的船舶交通流，改善其通航環境，《珠江口水域船舶安全航行規定》在該航段實施了船舶定線措施。

3.蓮花山東、西航道交匯水域助航標志設置情況

蓮花山東航道是一條人工挖鑿及疏浚維護的深水航道，航道航程5.9海里，航道底寬160m，底標高13m，共設置17座燈浮標，分別是蓮花山燈船、蓮花山東航道2號至17號燈浮標。燈浮標全部采用直徑2.4米鋼制浮鼓，燈質為單閃4秒（同步閃）。航標配布主要以對標形式進行設計，每對航標沿航道軸線方向間距約為900米。蓮花山西航道為自然水深航道，從廣州港63號浮開始至廣州港74號燈浮標，航程5.6海里，航道底寬140m，蓮花山西航道共設置12座燈浮標，燈浮標全部采用直徑2.4米鋼制浮鼓，燈質為閃2（6）秒。航標配布也主要以對標形式進行設計，每對航標沿航道軸線方向間距約為2000米。蓮花山東、西航道中間的小船推薦航道由于水域環境限制，沒有設置助航標志。

4.蓮花山東航道3號燈浮標被撞情況分析

據不完全統計，2012年至2014年三年間，蓮花山東航道3號燈浮標被船舶碰撞35次。以下是對船舶觸碰蓮花山燈船3號燈浮標的一些分析統計：

按碰撞時間統計：2012年8次、2013年14次、2014年13次；發生在白天6次，夜間29次。

按碰撞時水流情況統計：29次發生在漲潮階段，5次發生在退潮階段，1次發生在平潮階段。

按碰撞結果統計：9次只發生移位，8次只發生觸損，18次同時發生移位和觸損。

按碰撞船舶統計（按已知8艘肇事船舶統計）：3000噸級以下船舶6艘，3000噸級以上船舶2艘；上述3000噸級以下6艘船舶全部為內河航行船舶，3000噸級以上2艘船舶為進靠新沙港和海昌碼頭大型散貨船。

按關聯性統計（是否有附近其他航標同時受損）：蓮花山東航道3號燈浮標單獨受損33次，蓮花山東航道3號、5號燈浮標同時受損1次，蓮花山東航道3號、64號同時受損1次。

分析上述蓮花山東航道3號燈浮標被撞情況，可以看出：

一是碰撞浮標時間絕大部分發生在夜間，同時正值珠江漲潮階段，而這個階段正是珠江小型內河運輸船舶集中趁潮進港的時間階段；

二是蓮花山東航道3號燈浮標被撞時，不僅僅只限于觸損，同時也發生多次移位，說明碰撞船舶船體有裝置容易拖掛浮標；

三是蓮花山東航道3號燈浮標觸損情況都不十分嚴重，說明船舶碰撞燈浮標時船速并不高；

四是觸碰蓮花山東航道3號燈浮標的船舶絕大部分是內河小型船舶，且多數是珠江口砂石運輸船舶，2艘大型重載散貨船舶分別是由于主機出現故障以及發生擱淺事故，在非正常航行狀態下不得已觸碰航標；

五是蓮花山東航道3號燈浮標附近其他燈浮標包括蓮花山燈船均未出現多次被船舶碰撞等類似情形；

六是船舶觸碰蓮花山東航道3號燈浮標后，并不會連續碰撞上下游其他燈浮標。

5.蓮花山東航道3號燈浮標被船舶碰撞主要原因

經對蓮花山東航道3號燈浮標被撞情況分析，對肇事船舶當值駕駛員詢問了解，以及對蓮花山東、西航道交匯水域船舶航行軌跡的分析，我們發現蓮花山東航道3號燈浮標被撞主要有以下四個方面原因：

（1）蓮花山東、西航道交匯水域通航環境非常復雜

蓮花山東航道、西航道與小船推薦航道三條航道交匯之處，既是廣州港出海航道的二號橫越區北端區域，還是船舶進出淡水河口（海圖上稱倒運海水道）的轉向水域，船舶流量非常大，通航環境極其復雜，船舶交叉避碰操作頻繁。

（2）蓮花山東航道東側岸線碼頭大規模建成投產

近年來，隨著廣州港新沙港區以及虎門港的快速發展，立沙島眾多石化碼頭以及新沙南作業區的大型散貨碼頭紛紛建成投產。由于蓮花山東航道與東面岸線距離僅約400米，不能完全滿足立沙島眾多石化碼頭以及新沙南作業區的大型散貨碼頭船舶調頭區的技術條件，許多碼頭不得不把港池與蓮花山東航道挖通，以利用蓮花山東航道的寬度來滿足船舶靠離泊調頭作業的需要。這就造成蓮花山東航道航行船舶與靠離泊船舶的相互干擾、影響。另一方面，由于蓮花山東航道東側岸線大量碼頭的建設以及投產，碼頭作業照明燈光以及停靠船舶的生活照明都顯著增強。大量背景燈光的存在，對蓮花山東航道燈浮標夜間燈光有一定的影響。

（3）小型內河船舶航行習慣與航道設計存在矛盾endprint

近年來，由于新沙南作業區以及立沙島大量碼頭港池疏浚，一些淤泥運輸船舶違章拋泥，蓮花山東航道與西航道之間部分水域水深出現驟然變淺，造成多艘在小船推薦航道航行船舶發生擱淺，如距離蓮花山東航道3號燈浮標200米左右的大頭礁附近就發生多次船舶擱淺險情。小型內河船舶在進港航行時，習慣在通過蓮花山燈船后，轉入蓮花山東航道或者西航道航行，駛離大頭礁水域后再轉向進入小船推薦航道航行。特別是進入淡水河口的內河小型船舶，航經蓮花山燈船后，往往提前進入蓮花山東航道，正橫蓮花山東航道5號燈浮標后大幅轉向進入淡水河口。

（4）滿載內河砂石運輸船順流航行操縱受限

由于基礎設施建設需要，珠江口砂石運輸日益繁忙，內河砂石運輸船舶的噸位也是“水漲船高”，在珠江口水域2000噸級砂石運輸船舶已成為主力船型。這種砂石運輸船舶的航行習慣正是在海上滿載砂石后，等候潮水，順流航行。受利益驅動以及近年來燃油價格的大幅上漲，內河砂石運輸船舶超載運輸屢禁不止，特別是在夜間更是猖獗。為了裝卸作業方便，這類砂石運輸船舶在船首普遍配有皮帶卸貨裝置，這種裝置既影響駕駛臺人員的了望（皮帶機部分擋住駕駛人員的視線），又加大了船舶的船長（50-60米左右的船舶變為70-80米長），增加了船舶的旋回距離，嚴重影響船舶的操縱性能。

6.蓮花山東航道3號燈浮標被撞解決方法

近年來，轄區航標管理機關一直在努力探索防止蓮花山東航道3號燈浮標被船舶觸碰的有效解決辦法。在探索過程中，轄區航標管理機關通過論證調整燈浮標的位置的合理性，然后是實驗改變燈浮標的外形、加裝AIS實體航標以及改變航標閃光燈質等措施。通過實踐證明，改變航標燈質是防止蓮花山東航道3號燈浮標被船舶觸碰的最好辦法。

6. 1調整蓮花山東航道3號燈浮標位置

蓮花山東航道3號燈浮與蓮花山2號燈浮呈對標布設，兩標相距約180m，該標距離蓮花山東航道5號燈浮900m，距離廣州港64號燈浮標縱向距離280m。在位置調整上，若沿蓮花山東航道軸線向南調整，與廣州港64號燈浮距離將會縮小，所以只能向北調整。向北調整蓮花山東航道3號燈浮標位置，既可以更準確的標識大頭礁暗礁的位置，還可以與蓮花山東航道2號燈浮交錯配布，同時又能拉大與廣州港64號燈浮標的縱向距離，給予船舶更大的操縱空間，是解決蓮花山東航道3號燈浮標多次被撞的較好解決方案。但是將蓮花山東航道3號燈浮標向北調整后，由于蓮花山東航道底寬較小，大型重載船舶進入蓮花山東航道后，不利于船舶轉向后的船首向定位，容易引發船舶擱淺事故。同時，向北調整后蓮花山東航道3號燈浮標與廣州港64號燈浮的距離拉大，部分中小型內河船舶將會選擇從兩座燈浮標中間穿越航道。所以基于現狀，調整蓮花山東航道3號燈浮標位置并不是防止蓮花山東航道3號燈浮標被船舶碰撞的最好解決方法。

6.2改變蓮花山東航道3號燈浮標外形

2012年10月25日，轄區航標管理機關試驗使用超高分子量聚乙烯管狀結構的彈性防撞燈架安裝在蓮花山東航道3號燈浮標上。11月2日（即安裝新型燈架的蓮花山東航道3號燈浮標投放一周后），砂石運輸船“粵建航999”船夜間進港航行時，觸碰蓮花山東航道3號燈浮標，造成該標燈架全損。所以單純的改變蓮花山東航道3號燈浮標燈架、謀求外形上的改變，并不能改變蓮花山東航道3號燈浮標多次被船舶碰撞的命運。其實從歷史數據可以看出，蓮花山東航道3號燈浮標被撞多發生在夜間，這與燈浮標的外形并沒有很密切的關系。

6.3在蓮花山東航道3號燈浮標上加裝AIS航標

2013年5月，為加強蓮花山東航道3號燈浮標的管理，轄區航標管理機關在蓮花山東航道3號燈浮標上加裝AIS實體航標。由于碰撞蓮花山東航道3號燈浮標的船舶大部分是內河小型船舶，這類船舶為應付檢查，大都只安裝了簡易的AIS設備；實際操作中，由于內河船舶駕駛人員水平有限，也并不使用AIS設備。所以在燈浮標上安裝AIS實體航標并不能有效減少蓮花山東航道3號被船舶碰撞的次數。

6.4改變蓮花山東航道3號燈浮標的閃光燈質

2015年1月，為區別于周邊其他燈浮標燈質，轄區航標管理機關在征求海事、引航以及中遠、中海等港航單位意見后，向上級航標主管機關申請將蓮花山東航道3號燈浮燈質由原單閃紅4秒調整為連續快閃紅，并于2015年2月實施完成，截至目前（已連續6個月）轄區航標管理機關沒有接到該標被船舶觸碰的報告。將蓮花山東航道3號燈浮標燈質由原先的單閃4秒改變為連續快閃，明顯加快了該燈浮標燈器的閃光節奏，與周圍的廣州港64號浮（燈質為閃2（6）秒）、蓮花山東航道2號燈浮（單閃4秒）的區分十分明顯，這不僅有效提升了蓮花山東航道3號燈浮標夜間助航效能，還明顯提升了該燈浮標夜間的辨識度，加強了對過往船舶的警示效果。下面我們著重闡述“連續快閃紅”與“單閃紅4秒”這兩種燈光的本質區別。

蓮花山東航道3號燈浮標燈質無論是單閃紅4秒、還是連續快閃紅，都是選用一定節奏的有色閃光，由于海上利用航標燈光人員大多距離較遠，看到的是點光源，因此必須考慮燈光的以下幾點特性，即光的辨認性、識別性、醒目性和可讀性。我們對單閃紅4秒與連續快閃紅這兩種燈質進行比較，可以看出：

（1）連續快閃紅與單閃紅4秒具有相同的辨認性、識別性和可讀性

連續快閃紅與單閃紅4秒這兩種燈質都是同一種燈色。由于在海上大都距離較遠，所以我們是以點光源來觀測，在點視覺的情況下，能夠識別的顏色相對較少，從光色的角度來看，兩種燈質在辨認性、識別性上是相同的。由于可讀性也與光色緊密相關，在背景燈光和光源亮度等條件相同時，通常認為兩種燈質的可讀性也是相同的。

（2）連續快閃紅比單閃紅4秒亮度更高

根據塔爾伯特定律我們可知，把足夠明亮的連續光（定光）與光強相同的斷續光進行比較時，會明顯感覺到斷續光要比連續光（定光）要明亮，也就是說由于光的明滅斷續，光的亮度被放大了，因而更容易看的清楚，再加上由于明滅產生的光的變化效果，提升了光的辨認性和醒目性。這種性質隨閃光次數的增加而增加。通過實驗證明，當閃光次數在每秒2-8次時，亮度的增益最大；當每秒閃光5-10次時，增益就會消失，如果閃光次數繼續增加，則亮度就會逐漸下降。

連續快閃的閃光節奏為0.5s+0.5s，周期為1秒，即每分鐘閃光60次；而單閃的閃光節奏為0.5s+3.5s，周期為4s，每分鐘閃光15次。在相同條件下，采用連續快閃燈質的燈光會比單閃4秒燈質的燈光亮度更高。所以從燈光的角度來看，連續快閃在辨認性和識別性上要優于單閃4秒。

（3）連續快閃紅比單閃紅4秒更加醒目

我們平時會發現，當光在足夠明亮的情況下，若光在明滅閃動，看起來又會給人一種晃動、不舒服的感覺，這種晃動、不舒服的感覺與光的明滅周期相關，當光的明滅周期無限短縮（連續光），晃動的感覺就會消失。把光的物理量引發的生理意識轉換為心理意識，這就是著名的韋伯-費克納定律，當今精神物理學的基本定律。韋伯-費克納定律認為，當光的物理量上升到一定高度時，人眼就開始產生感覺，證實刺激的存在，而感覺是由于刺激的相對變化而產生的。由刺激產生的感覺強度與刺激數值的對數成正比。連續快閃紅與單閃紅4秒都會使觀測人員產生不舒適感。由于連續快閃的閃光節奏比單閃4秒要快、要更耀眼，所以會對人造成更大的視覺刺激，引發觀測者晃動、不舒服的感覺會更加明顯，因此在心理上會加強觀測者（船舶駕駛人員）的警覺意識。

在國際上，很多專業人員也實踐證明使用每分鐘60-120次的快閃燈光，其辨認性、醒目性都較好，特別是在背景亮度較大的地區使用效果會更好。這也是轄區管理機關將蓮花山東航道3號燈浮標的燈質調整為連續快閃后有效避免了過往船舶觸碰浮標的主要原因。

7.結語

航標本是幫助船舶安全、便利航行的一種設施，是通航環境的重要組成部分，它對于保障過往船舶安全有著至關重要的作用。合理設計和配布航標、保證航標發揮正常工作效能是航標管理的一項重要職責。轄區航標管理機關在實踐中不斷探索，努力謀求最好解決方案，事實證明，從航標燈光的本質上著手，不但滿足大型船舶安全航行的需要、也適當兼顧地方小型船舶的航行習慣，是目前防止蓮花山東航道3號燈浮標被船舶觸碰的最好解決辦法。

參考文獻：

[1]珠江口水域船舶安全航行規定[Z].

[2]視覺航標理論基礎[Z].endprint