AIS在船舶避碰中的應用

■張詩永

（福建船政交通職業學院，福州　350007）

AIS在船舶避碰中的應用

■張詩永

（福建船政交通職業學院，福州350007）

船舶海上航行，需要了解與他船的距離、會遇態勢、通信及信息交換等，以便船舶避碰。在電子航海時代，針對船舶自動識別系統（AIS）的技術特點，對AIS在船舶避碰中的應用進行闡述，以提高船舶航行安全。

AIS技術船舶避碰航行安全

1　AIS技術

1.1AIS系統結構組成

AIS主要由船臺設備、岸臺系統和轉發器三部分組成。

（1）船臺設備是一種甚高頻無線電話（VHF）海上頻段的船載廣播式應答器。AIS船臺設備由1臺VHF發射機、2臺VHF TDMA接收機、1臺VHF DSC接收機、1臺帶有標準的船用電子通信接口的傳感器組成。

（2）岸臺系統由一系列岸臺聯網而成。一個典型的岸臺由VHF TDMA收發機、VHF DSC接收機、基站控制器、網絡設備、控制軟件和應用軟件組成。

（3）衛星AIS是在低軌道（距離地面在500～1000公里）衛星上搭載AIS接收機，當衛星飛鄰船舶上空接收到船舶AIS信號，然后通過衛星地面站將數據返回地面中心，實現對全球船舶無盲區監控，如圖1所示。衛星AIS和岸基AIS所接收的內容相同，只是覆蓋范圍不同，岸基AIS只能覆蓋距離海岸30～50海里，衛星AIS能夠根據軌道覆蓋全球。

1.2船舶AIS的信息

船舶AIS信息分為靜態信息、動態信息、航次相關信息和安全相關消息四類，其中前三類為基本信息，如表1所示。

圖1　衛星AIS結構

表1　AIS系統傳送的信息

2　目前船舶避碰的主要方式及局限性

2.1雷達自動標繪儀（ARPA）避碰

從船舶避碰的基本過程可知，成功地實現避碰的基礎是有提供本船和目標船信息的設備，目前使用的主要設備是ARPA，經過目標錄取后，ARPA能為駕駛員提供直觀、連續的現場態勢畫面，同時可讀出目標船的航向、航速、最近會遇距離（DCPA）、最近會遇時間（TCPA）等資料。船舶駕駛員經過判斷，可以利用ARPA進行試操船，從而得到能安全通過的避碰方案。但是這種利用ARPA進行避碰操作有局限性，主要是ARPA獲取目標信息的可靠性問題，比如處于海浪、雨雪和陰影盲區的目標。ARPA在對雷達探測的目標進行濾波和平滑處理的過程中，因受信息處理技術的局限性而存在“誤、漏、丟”目標的現象，天氣狀況不好時，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（VTS）協調避碰

在一定距離內，用VHF相互協調也是船舶駕駛員常用的一種避碰方式，但是對于國際航行的船舶，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，出現過多起由于VHF設備操作問題和語言交流上存在的問題而不能及時溝通和了解對方船舶的信息與操船意圖，最終導致碰撞事故發生的案例。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監控系統以實現對船舶的跟蹤管理。這種方法由于采用人工方式向系統輸入信息，對船舶來往密度較大的VTS覆蓋區域的交通管理中心來說，不僅工作強度大，而且易出現操作上的誤差，有時因出現盲區而丟失目標。

3　AIS在船舶避碰中的應用

3.1AIS獲取船舶避碰信息

AIS增加了船舶間避免碰撞的信息，增強了ARPA、VTS、船舶報告的功能，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，改進了海事通信的功能，提供了識別其他船舶的方法。

（1）識別。對船舶的自動識別是AIS系統的主要功能之一。在系統中，船舶AIS自動向合適配備的岸臺、其他船舶和航空器提供以下信息：船舶識別碼、類型、位置、航向、航速、航行狀態和其他與安全有關的信息。

（2）跟蹤。利用AIS的不間斷報告信息，船舶能夠被準確跟蹤，并顯示跟蹤信息。AIS可以與船上的雷達ARPA系統，或者岸基的VTS系統交換數據，VTS中心的值班人員可以根據跟蹤信息組織交通流，協助追蹤目標。

（3）發送信息。簡化信息交流獲得船舶信息、航行相關信息和安全信息。

3.2借助AIS協助船舶避碰

AIS船載設備可以連續向已裝備AIS設備的基站、其他船舶和航空器自動地播發本船的靜態消息、動態消息、航行相關消息以及航行安全相關的短消息。AIS為實現船對船模式協助避碰，作為港口國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，遠程傳遞AIS信息。

4　事故案例

4.1事故經過

2015年1月1日，A輪從海口秀英港啟航開往北海。三副和一名水手當班，羅航向325度，航速12節；2348進入霧區，能見度降至40米，三副沒有通知船長，沒有定位，沒有要求增加了望人員，沒有鳴放霧號，也沒有減速；三副從雷達上發現右舷40度，距離2海里有一較大物標，但沒有聽到霧號；同時在0.5海里處還出現另一個小物標，三副估計是小漁船；三副于是命令左舵10度，幾分鐘后左舵20；當三副在本船右舷船首發現對方紅燈時水手聽到來船鳴放聲號，三副急令左滿舵，停車，瞬間發生碰撞。

4.2事故原因分析

根據海事局的調查報告，事故發生主要是兩船嚴重違反《1972年國際海上避碰規則》所致。首先，兩船在能見度變差后，未按規定減速到安全航速行駛，在兩船相距2海里時，兩船實際已經進入緊迫局面，但雙方仍以11.4節和12.3節航行，兩船快速接近駕駛員根本沒有更多的時間對局面進行評估，更無法采取正確的避讓措施。其次，A輪在雷達上發現來船，在進入緊迫局面后，采取錯誤的向左轉向。A輪右舷存在作業漁船，不能向右轉向，但可以減速，并與對方聯系，協調避讓。三副經驗不足及了望人員沒有保持正規了望是此次事故的重要原因。再次，A輪第一次發現來船，兩船已相距2海里，顯然時間不允許進行雷達標繪和系統觀察。在這種來船動態不明的情況下，最好應降至維持舵效的最小航速，并與對方取得聯系，謹慎駕駛。最后，兩船在很近距離才互相發現，說明兩船沒有保持正規了望。同時，能見度變差后，兩船都沒有按規定通知船長也是事故發生的因素之一。

4.3結合AIS系統分析避讓行動

天氣的變化是人無法控制的，航行在海上對于濃霧等能見度受限天氣，駕駛員是無法避免的。但是對于雷達的局限性，AIS正好對其進了補充。

這個案例中，兩船事故的發生主要原因是人為因素，因為兩船早在6海里就在雷達上互相發現，但都沒有采取避讓行動，直至近距離進入緊迫局面。如果有AIS的輔助，兩船在進入緊迫局面后，可以在AIS上即時了解來船的動態，同時在配合VHF協調，碰撞的機率就大大降低。

5　結束語

ARPA有它的不足特別是在船舶進入緊迫局面后，ARPA的數據延時性，更是兩船盲目采取行動導致碰撞的原因之一。AIS能很好的解決這一問題，數據的即時性，使得駕駛員能即時了解來船的動態，包括ARPA不能即時顯示的航速變化。但時，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，各有所短，應互相補充，畢竟航海上多一只“眼睛”或多一只“耳朵”總會多一份安全。