虛擬AIS航標在黃浦江橋區(qū)水域的應用探索

張翔?鄭丕顯

摘? 要：隨著黃浦江航運船舶日益大型化，在橋區(qū)水域通航安全愈發(fā)被重視。本文基于虛擬AIS航標的功能和優(yōu)勢，結合黃浦江橋區(qū)水域通航環(huán)境特點，開展虛擬AIS航標在黃浦江橋區(qū)水域的應用探索，以求更好地保障橋區(qū)水域水上交通安全，服務船舶航行。

關鍵詞：虛擬AIS航標；黃浦江；橋區(qū)水域

中圖分類號：U644 文獻標識碼：A

0 引 言

隨著長三角地區(qū)經(jīng)濟飛速發(fā)展，黃浦江作為上海港沿海和長江干線航運的末端，又是連接江浙內(nèi)河水網(wǎng)“蘇錫常”和“杭嘉湖”的重要通道，隨著黃浦江船舶數(shù)量的增加和船舶噸位的上升，水上交通運輸愈加繁忙。與此同時，黃浦江跨江大橋多，且部分橋梁設有水中橋墩，與日俱增的船舶流量使得黃浦江橋區(qū)水域船舶安全航行風險也更加嚴峻。本文結合黃浦江橋區(qū)水域通航特點，借助虛擬AIS航標的功能和優(yōu)點，嘗試探索AIS航標在黃浦江橋區(qū)水域的應用，以求提升黃浦江船舶通航整體安全度。

1 AIS航標概述

AlS航標是新型的無線電航標，其原理是以AIS短報文形式進行播發(fā)，并在周邊航行的船舶AIS船臺和電子海圖信息系統(tǒng)上予以顯示，是更加直觀、便捷的新型助導航設施。根據(jù)組成形式不同，可分為實體AIS航標、虛擬AIS航標、合成AIS航標3種。

1.1? 實體AIS航標

實體AIS航標是指安裝在真實存在的實體航標上的AIS設備，以電文21的格式發(fā)送該航標的相關信息的航標設備，同時能夠向基站定點發(fā)送6號報文，上傳航標相關運行狀況。實體AIS航標設備主要為發(fā)送功能，所以相對于船臺AIS更加簡單，僅有AIS主機、VHF天線、GPS模塊構成。主要分布在航行風險較高、港區(qū)口門、航路轉向點以及引航點等重要位置。

1.2? 虛擬AIS航標

AIS虛擬航標基站主要完成區(qū)域內(nèi)AIS虛擬航標信息的設置與發(fā)送，通過電文21播發(fā)，提供船舶導航、定位、避險或其他助航信息。在AIS虛擬航標基站的信號覆蓋范圍水域內(nèi)航行的船舶，均可接收到AIS虛擬航標信號，并在電子航道圖系統(tǒng)、船載終端上以助航設施圖例顯示出來，結合視覺航標給航行船舶用戶提供良好的導助航服務[1]。

虛擬AIS航標并不存在實物，而是通過附近的AIS基站播發(fā)信號，用戶在航海設備的虛擬航標設置位置顯示虛擬AIS航標符號。虛擬AIS航標具有助航信息告知及時、位置顯示精確、信息直觀、設置方便、修改簡單和安裝維護成本低等優(yōu)點。虛擬AIS航標應用于需要立即布設航標，或布設實體航標不可行等情形，或標識于航行環(huán)境經(jīng)常變化的動態(tài)區(qū)域。例如：新的沉船處不能及時設置實體航標，可以立即設置虛擬AIS航標標識應急沉船位置；在船舶流量大、交通流復雜、航道狹窄等實體航標設置不方便甚至可能成為礙航物的水域，選擇設置虛擬AIS航標，典型應用為長江口復式航道虛擬AIS航標。

虛擬AIS航標的海圖符號與實體AIS航標基本相同，也是以航標位置為圓心，以3 mm為半徑的洋紅色圓形，圓心為點圓形圖標，右上方標有直體V-AIS字符，如圖1所示。圓形圖標上方繪有實體航標的頂標符號，表示虛擬AIS航標與實體航標的用途種類相同[2]。

1.3? 合成AIS航標

合成AIS航標是指出于經(jīng)濟性或實用性需要，在該合成AIS航標的位置上，物理上存在實體航標，但該AIS信號不是由實體航標上的設備發(fā)送，而是通過附近的AIS基站，以電文21的格式發(fā)送該航標相關信息，在航海設備顯示的合成AIS航標與實體航標位置重合。

2 黃浦江橋區(qū)水域通航現(xiàn)狀及可行性分析

2.1? 黃浦江橋區(qū)水域通航現(xiàn)狀

黃浦江干流由吳淞口101浮筒至巨潮港，全長67.9 km，沿途共有8座跨江橋梁，其中在閔行海事局轄區(qū)共有3座限制性大橋（有橋墩），由下至上分別為奉浦大橋、閔浦二橋、閔浦三橋。本文以奉浦大橋橋區(qū)水域為研究對象進行分析。

奉浦大橋水中橋墩4座，中間橋孔為通航主孔，凈空高度為28 m，通航凈寬60 m；中間橋孔的南、北側為副孔，凈空高度為18 m，凈寬為105 m，通航橋孔分布見圖2。根據(jù)《上海黃浦江通航安全管理規(guī)定》，當船舶航經(jīng)奉浦大橋中孔時，其水面以上最大高度加上過大橋時的當?shù)爻蔽粦陀?9.5 m；水面以上最大高度22 m及以下的小型船舶上駛時，應當從北孔通過；當中孔無大型船舶行駛時，可視情況從中孔通過；水面以上最大高度22 m及以下的小型船舶下行時，應當從南孔通過；大型船舶（船隊）應當通過中孔航行[3]。

奉浦大橋附近水域通航環(huán)境如下：沿岸碼頭11個，輪渡線1條，支流港1個，奉浦大橋上游0.87 n mile處為閔浦二橋（橋墩1座，通航孔1個，禁航孔1個），兩橋水域間設有145#-148#共4座實體邊界航標。在船舶流量方面，奉浦大橋日均通過船舶流量達1 400余艘次，且呈現(xiàn)船舶按照潮水時間集中進口態(tài)勢，在集中進口期間，每小時船舶通過數(shù)量達118艘次，船舶通航密度較大，如圖3所示。研究水域整體通航環(huán)境呈現(xiàn)船舶流量大、作業(yè)碼頭多、通航孔多、航道狹窄、客渡船橫越航道頻繁的特點。

2.2? 可行性分析

隨著黃浦江航運船舶日益大型化，跨江大橋的防碰撞保護需求也更加迫切，對虛擬AIS航標在橋區(qū)水域進行應用探索是提升橋區(qū)水域船舶航行安全的有效嘗試。

相對于在狹水道設置實體航標，虛擬AIS航標既能夠準確直觀標識航道又不妨礙航行、不占用水域，而且能夠顯示更豐富的航道信息和助航信息，同時可節(jié)省人力、物力、財力和能源消耗，減少環(huán)境污染。

自2010年開始，國內(nèi)航行海船陸續(xù)被要求配備船載電子海圖系統(tǒng)，目前進入黃浦江的國內(nèi)航行海船均已按照要求配備，同時，在黃浦江航行的內(nèi)河船舶也安裝了帶有電子海圖顯示功能的AIS設備（新諾、賽洋以及北斗等），為虛擬AIS航標在黃浦江的應用提供了較好的研究基礎。目前，虛擬AIS航標作為智慧航道建設的重要組成部分，已經(jīng)在多地投入實際應用，例如在蘇通大橋水域、長江岳陽段、長江口航道等設置虛擬AIS航標，為船舶安全航行提供良好的導助航作用。

3 AIS航標在黃浦江橋區(qū)水域的應用設想

3.1? 融合虛擬AIS航標的大橋防撞預警系統(tǒng)

隨著黃浦江通航船舶噸位逐步增加，大橋碰撞風險日趨嚴峻。傳統(tǒng)實體航標在對橋區(qū)水域船舶的導助航作用和警示作用有限。在大霧、大雨等能見度不良的惡劣天氣下，實體航標的警示效果更是大打折扣。

因此可嘗試探索包含虛擬AIS航標的橋梁防撞預警系統(tǒng)，借助虛擬AIS航標不占用水域、能夠主動播發(fā)助航信息等優(yōu)點，在奉浦大橋等設有橋墩的跨江橋梁上安裝具有虛擬AIS航標、激光測量單元、視頻監(jiān)控中心和顯示屏等設備的綜合性橋梁防撞預警系統(tǒng)。安裝在橋墩的虛擬AIS航標能夠發(fā)布通航高度、最佳通航航向等精準的助航信息，見表1。

船舶在ECDIS或具有電子海圖功能的AIS設備上獲取橋梁虛擬AIS航標播發(fā)的AIS信息，能夠更好地掌握大橋橋墩位置、橋梁高度及推薦通航航向等，并根據(jù)需要及時調整船舶自身航行狀態(tài)。同時，虛擬AIS航標抗干擾能力強，能夠在大霧、大雨等極端天氣中穩(wěn)定運行，保障了系統(tǒng)的可靠性。

此外，可以在橋梁虛擬AIS航標設備中設定安全警戒距離，一旦船舶與橋墩的距離小于安全距離，虛擬AIS航標將立刻對船舶播發(fā)警告信息，并會將警報情況反饋到相關管理部門，由管理人員對報警信息進行處理，對可能碰撞橋墩的船舶提前干預，避免事故發(fā)生。

3.2? 基于虛擬AIS航標的航道界線

根據(jù)奉浦大橋與閔浦二橋的相關通航規(guī)定，閔浦二橋北孔禁止通航，致使該水域通航環(huán)境復雜，上下行船舶航道分界線不清楚，時常發(fā)生船舶反航道行駛的危險行為。同時該水域航道狹窄，最窄處僅130 m，在該水域大量設置傳統(tǒng)航標不切實際。因此，基于虛擬AIS航標的航道分界線，以其布設簡單，不減少航道寬度，成為規(guī)范船舶通航秩序的首選。

基于虛擬AIS航標的航道分界線并不需要在航道中裝設實體航標，而是通過附近的AIS基站，以每6 s一次對外播發(fā)虛擬AIS航標位置信息，在電子海圖上顯示出一條虛擬的航道分界線，從而幫助船舶高效航行，同時虛擬AIS航標分割線能夠根據(jù)實際通航安全管理需求，適時調整推薦航道航路，如圖4所示。航經(jīng)該水域并安裝有ECDIS或具有電子海圖功能的船舶，就能接收到虛擬AIS航標信息，并按照推薦航路航行。

3.3? 基于虛擬AIS航標的水上功能區(qū)設置

隨著海事管理機構對水域管理的逐步精細化，為規(guī)范船舶航行秩序，時常根據(jù)管理需要，設定船舶掉頭區(qū)、禁航區(qū)、水上作業(yè)施工區(qū)、水上服務區(qū)等功能區(qū)域，但在海圖上未能即時顯示，當船舶在航經(jīng)該區(qū)域時，便會產(chǎn)生因不熟悉相關水域情況而造成水上險情事故。如果布設實體航標，不僅需要航標部門耗費大量的人力、物力和時間，且在橋區(qū)等狹窄水域，實體航標會占用船舶航行空間。特別是一些臨時設定、使用一段時間以后就會撤銷的功能區(qū)，虛擬AIS航標便可以發(fā)揮自身優(yōu)勢，根據(jù)相關管理需要，隨設隨撤，最大程度上減少對水域通航環(huán)境的影響。

4 結 語

本文基于AIS虛擬航標設置簡捷、不占用水域和提供助航信息服務等功能和優(yōu)勢，結合黃浦江橋區(qū)水域通航特點，嘗試探索AIS航標在黃浦江橋區(qū)水域的應用，以求更好地保障橋區(qū)水域水上交通安全。但因布設AIS虛擬航標缺乏相應規(guī)范和標準，仍需海事管理機構和航海保障機構共同探索，既保證合理利用基站資源，又能較好地為船舶提供豐富的助航服務。

參考文獻

[1] 周彩，彭奇，周有為，岳智勇.淺析AIS虛擬航標在長江岳陽段的應用[J].中國水運，2021（5）：24-25.

[2] 李佑鋼，徐海潮，金炳耀，於陽.基于多技術的虛擬航標應用初探[J].中國水運，2018（2）：60-62.

[3] 中華人民共和國交通運輸部.上海黃浦江通航安全管理規(guī)定[Z].2017.

作者簡介：

張翔，本科，閔行海事局西渡海巡執(zhí)法大隊，主要從事船舶監(jiān)督管理相關工作，（E-mail）1050454886@qq.com，13436267358