第一章
水上交通工程的定义
1971,日本藤井弥平,船舶行为的总体
1978,荷兰wepster,指定区域单个船舶运动的组合
1993,中吴兆麟,指定区域船舶运动的组合与船舶行为的总体
水上交通哪些要素组成
驾引人员,船舶,通航水域,是水上交通构成的三要素。驾引人员是根本要素,船舶是基本要素,通航水域是重要要素。
水上交通要素与环境之间的关系
水上交通构成的三要素是指驾引人员、船舶、通航水域,由这三种构成的水上交通处于自然和社会环境之中,受到自然和社会环境各种因素的影响,良好的社会环境和自然环境,有利于水上交通的开展实施和发展,而恶劣的自然环境与动荡的社会环境,不利于水上交通的发展,甚至使其停止。由于自然环境和社会环境各种因素的影响,使得水上交通具有变化性和多样性,研究水上交通工程,就是寻求驾引人员、船舶、通航水域与环境的最佳组合,使得水上交通安全、高效、环保等目标。
水上交通常见的分类
按船舶种类,大小,吨位,用途,运动方向,以及水域特征等进行分类
何为船舶交通构成
专家考虑船舶交通构成,是以船舶种类、大小、吨位、国籍、交通流方向等进行交通构成分析。
海上交通工程研究的对象和范围
1972,藤井,海上交通工程是以海上交通调查为基础,对船舶行为的总体(海上交通)做出定量表述
1974,豊天、藤井,是指海上交通调查,以及海上交通调查的结果在港口和航道设施改善及交通管理方面的应用
1981,藤井等,海上交通工程学是指海上交通调查与分析,航路、港湾设计,以及各种设施的改善,以及适当的交通管理和改善船舶操纵技术的技术领域。
降低疲劳
驾驶疲劳是客观存在的,很多影响疲劳的因素是引航员无法改变的,在保障船舶交通安全和效率的前提下,可以从自身的角度考虑,采用一些降低疲劳和缓解疲劳的方法:
- 正确地认识疲劳,掌握和运用疲劳的规律
- 自我修养,树立正确的人生观和价值观,培养高尚的品格和正确的待人处事态度,追求德技双馨
- 努力学习,加强实践,精通船舶引航技术,熟练引航业务
- 了解相关的港航工程设计思想和原理,以及船舶交通管理措施的制定和实施情况,根据引航经验和相关知识,向有关方面提出科学、合理的建议,以积极的态度对待港航工程和交通管理中存在的问题。
- 引航站采取合理工作制度和激励制度,提高引航员个人和团体的士气
- 感觉身心不适或疲劳时,应评估,如果不适宜继续工作的,应该改派,以避免疲劳加重
- 工作之余,培养良好的业余爱好,调节身心,营造和谐的家庭生活
- 必要时请有关方面的专业人士介入
第二章
疲劳产生和消除的规律
驾驶疲劳是驾驶过程中肉体和精神上的负荷随时间不断累计的后果,受驾驶工作的分工、作业条件和驾引人员的主观态度三类因素的影响。产生和消除的规律:
- 产生
- 工作强度大,持续时间长
- 作业速度快
- 作业种类多、越复杂
- 有危险的作业,环境恶劣的作业
- 作业越不熟练
- 夜间驾驶比白天容易疲劳
- 年龄过低或者过高
- 疾病、生理周期不适
- 人际关系不佳
- 责任重大
- 个人性格不适
- 对疲劳的暗示
- 消除:
- 劳动热情高,工作兴趣大
- 通过休息消除
- 疲劳有累积效应
- 人对疲劳有一定的适应能力
- 疲劳与生理节律有关
疲劳产生的原因和因素
-
产生的原因:
- 作业强度过高
- 持续时间长
- 作业节奏快
- 作业环境不良
- 作业时间不合理或值班时间不合理
- 作业态度不端正
- 睡眠不足
- 饮食不规律
- 营养不良
- 身心状况不佳
- 家事烦扰
-
影响因素:
-
船员特有的因素
涉及睡眠休息、包括应激在内的心理因素,健康、与职业有关的应酬、摄入化学品、年龄、倒班、值班安排、工作负荷、生理节律等
-
管理方面的因素
配员、岸上管理、日常文书工作、经济、值班与交接班、休息、企业文化、规章制度、资源、船舶保养和维修、靠港规律、航行时间、船舶定线、航线上的天气海况、交通密度、停港期间的职责和工作负荷
-
船舶有关的因素
船舶设计特点、自动化程度、冗余度、设备可靠性、检查和保养、船龄、工作空间的舒适性、生活区的舒适性
-
环境方面的因素
船摇晃、噪声、震动、温度、湿度、天气、海况、船舶交通等
-
Rasmussen的三种行为模式
-
基于技能的行为模式
以熟练的技能为基础,行为具有反射性,不需要较多的注意。
-
基于规则的行为模式
基于一套正式的或非正式的程序或规章,需要较多的注意。
-
基于知识的行为模式
不具有所需的技能和遵循的规则,或者即使有但不能及时回忆起来,需要按经验和相关的知识行动。
态势感知
态势感知,Situation awareness, SA。指对某一时空环境要素的知觉和理解,以及对下一阶段状态的预测。态势感知的过程包括:态势感知、行动、反馈
- 知觉
- 理解和预测
- 反馈
影响驾引人员反应的因素
- 刺激
- 准备状态
- 情绪
- 年龄
- 经验
- 练习
- 疲劳
- 环境
- 航速
- 酒精
- 药物
驾引人员反应的特点
智能船舶
关于智能船舶,至今没有统一的定义。中国船级社(2015年)所描述的智能船舶是指为使船舶更加安全、环保、经济、可靠,利用传感器、通信、物联网、互联网技术手段,自动感知系统和获取船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据,并基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理技术,在船舶航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行的船舶。
MASS的层级
随着智能化船舶的发展,自动化系统将逐步直至完全替代船上的船员操作,IMO将这种智能船舶定义为海上水面自主船舶(Maririme Autonomous Surface Ships, MASS),其自动化程度分为以下四个层级:
- 船舶有自动化程序和决策支持,船员在船上操作船舶系统,部分操作是自动化的
- 船员在船上某一个位置遥控操作船舶
- 遥控船舶,船上无船员
- 完全自主船舶。船舶操作系统能自主决策和采取行动
一艏自主船舶在一个航次中可在以上层级中的一个或多个层级运行。
第三章
船舶那些事
型尺度
——两柱间长,夏季载重线上,首柱前缘到舵杆中心
——水线面上,型表面首位端点之间的距离
——最宽处,两舷外板内表面之间的距离
——型深,船长中点处,龙骨上缘到甲板下缘之间的垂直距离
——船长中点处,龙骨上缘到夏季载重线之间的垂直距离
最大尺度
——最大长度,船首最前端至船尾最后端的水平距离
——最大宽度,包括外板和永久性突出物在内的两舷最大横向水平距离
——最大高度,龙骨下缘到最高桅顶之间垂直距离
——满载吃水,中横剖面,设计满载吃水到龙骨下缘垂直距离
主要尺度比
反应船舶肥瘦、长短的形状特征,还反映了船舶的某些航海性能的好坏和船体强度的强弱特性。
——快速性能,大-快
——稳性、阻力,大-稳性好,阻力大,但是过大-摇摆快,不利于生活工作
——操纵特性,小-操纵灵活回转性应舵性好,大-航向稳定性好
——大角度横倾时的稳性和抗沉性,大-储备浮力大,大倾角稳性和抗沉性好
——强度,小-强度好
设计船型
用于确定码头、港池、航道的尺度的船型,按其确定的尺度能保证所有使用码头、港池、航道的船舶在给定的条件下均安全操作
特性时间
汽车0.4,飞机0.3,火车5-30,10万吨船舶36
散货船
- 大湖 3
- 灵便型 2-5
- 大灵便型 4
- 巴拿马型 6-7.5
- 卡姆萨尔型 >8
- 超巴拿马型,好望角型 >15
- 超大型VLOC >20
油船
- 通用型 <1
- 灵便型 1-5
- 巴拿马型 6-8
- 阿芙拉型 8-12
- 苏伊士 12-20
- 巨型 20-30
- 超巨型 >30
客船,载客>12
载重系数:载重量与排水量比值,衡量船舶的技术性、经济性能的重要指标
船舶总仓容:保证船舶使用性能的重要指标之一
一个登记吨位=或者
总吨位——海事赔偿,国家统计船舶吨位,也是计算净吨位的基础
净吨位——引航收费、租赁费用、码头使用费
总重量
固定重量和可变重量
- 固定:
- 船体
- 机器
- 设备
- 管路
- 固定压载的重量
- 可变
- 燃油
- 滑油
- 淡水
- 食品
- 备品
- 船员
- 旅客
- 货物
- 压载水等
可变重量的总和是载重量
载重量分净载重量和总载重量
- 净
- 货物
- 旅客
- 行李等
- 总载重量DWT
- 净载重量
- 燃油
- 滑油
- 锅炉用水
- 洗涤水
- 饮用水
- 给养
- 船员重量
Gullible - 易受欺骗的,轻信的
Vulnerable - 脆弱的,易受伤害的
uncompromising- 不妥协的,坚定地,不让步的
compromise-妥协的,和解
显示器有关的心理效应
遵循的原则
- 易于感受到
- 速度、精度、灵敏度与驾引人员的感觉相适应
- 易于辨认和识别
- 易于理解
- 符合一般的
- 同一化、标准化
- 与操纵器相协调
操纵器有关的效应
操纵器布置遵循的原则
- 操纵器与显示器协调
- 遵循长期以来的习惯
- 位置、大小、形状、颜色等对操纵器进行编码,使之易于识别
- 操作舒适、不易疲劳
驾驶台最佳布置
- 各种设备按一定的组合,系统地布置于控制台的合理位置
- 容易操作
- 舒服
SOLAS对驾驶台及导航系统与设计的总原则
- 便于驾引人员在各种操作条件对环境做出全面评价并安全地驾驶船舶
- 有助于有效、安全地管理驾驶台资源
- 方便、连续地获取必要信息,信息的表达应清楚、明确,控制和显示应使用标准化的符号和编码系统
- 能指示自动功能、组合部件、系统及子系统的运行状态
- 使驾引人员能够快速、连续、有效地处理信息和做出决策
- 能预防或减少驾驶台过分的或不必要的工作和任何状况或分散驾引人员的注意,从而影响他们的警觉性或引起疲劳
- 能降低人为错误的风险,且在出现这种错误时用监视和报警系统及时探测到这种错误并使驾引人员能够采取适当的措施。
第五章
港口水域布置和通航规定对操船的影响
港口水域布置和通航规定影响船舶航行和靠离泊效率与安全。在布置合理的水域中操船,对驾引人员来说是安全的,应激水平也处于正常水平,否则,驾引人员会产生强烈的心理应激,甚至导致事故和风险增加。此外,不适当的通航秩序或通航规定,也会给驾引人员带来困惑和困难。面对这种不利因素,要求驾引人员更加熟悉水域环境并更加谨慎地操控船舶,必要时还应通过拖轮协助、选择适合的天气情况,或者VTS合理调控交通流等措施,才能有效降低诸如此类的风险,防范隐患杜绝事故,下面是引航员反应的情况
- 设计不合理增加了引航的困难和风险
- 锚地规划和通航水域布置滞后于港口的发展使碰撞危险增加
- 因进口航道受强流作用而导致制动水域不足
- 因码头水域设置不合理使靠离泊操纵异常困难
- 因锚地位于进出口航道处而妨碍船舶通航
- 因先期建立的航道被新建码头阻断而增加触碰风险
- 原先对小型船舶设计的旋回水域不满足现代大型船舶的要求
- 小型船舶靠泊大码头时带缆不便利
- 不适当的通航标准带来的困惑
- 关于规范的改进
对锚地设计的要求
一般要求:选址及设计要求
- 港外锚地一般作为待泊、侯潮、检验、检疫以及避风等,掩护条件好时也进行水上装卸货物,宜采用锚泊方式。
- 港内锚地作为待泊,水上装卸,宜采用锚泊方式,单浮筒、双浮筒系泊,以及系簇船桩等方式。
- 水域狭窄或使用航道作为锚地时,宜采用一字锚或双浮筒方式
- 双浮筒系泊时,浮筒布设方向应与该水域主流向或强强风向一致,避免在强横流的水域布置双浮筒锚地。
- 锚泊或系浮筒时,考虑到风浪流作用于船舶的合力,锚泊力或系浮筒设施满足船舶作用合力和安全系数的要求
锚地水域尺度
单锚泊时每个锚位占用水域确定:
- 风力<7时,
- 风力7时,
特别注意:上述方式确定的锚地水域范围不适于抗台锚地
油品船锚地
- 油品船锚地应单独设置并与其他锚地及水陆域设施保持安全距离
- 油品船锚地除考虑单船旋回半径外,还应该考虑船舶进出锚地的航行安全间距
- 油品船锚地的尺寸,应根据港口泊位数量、船型大小、港口服务水平以及船舶到港规律综合因素分析考虑确定
对进港航道设计的要求
自然航道应包括航道通航宽度,航道通航水深,航道转弯半径;人工航道除了自然航道要求的内容外,还应包括设计水深,挖槽宽度,设计边坡。对于有电缆或桥梁跨过的航道还应包括通航净空尺度。
航道宽度,考虑到航迹带宽度,船舶间富余宽度,船舶与通航底边间的通航安全余量组成,单向W=A+2c,双向W=2A+2C+b,对于LNG船,航道宽度不小于5倍设计船宽。
-
航道水深
航道通航水深:D0=T+Z0+Z1+Z2+Z3
航道设计水深:D=D0+Z4
自然资料不足时D=kT,k取值:有遮蔽水域1.1-1.2,开敞水域1.2-1.3
连接水域
航道与锚地较近时可做为进出通道,连接水域与航道夹角小于
锚地与航道距离较远时,宜布置锚地进出通道,必要时对进出通道进行尺度设计
-
锚地安全距离
- 港外锚地:锚地边线距离航道边线2-3L
- 港内锚地单锚泊:1L
- 港内双浮筒:2B
港内水域是怎样划分的
港内水域包括:
- 港内航道
- 制动水域
- 旋回水域
- 停泊水域
- 港内临时锚地
这些水域可以组合设置也可以单独设置,水域平面及尺度应综合考虑港口地形、风、浪、流、泥沙等自然环境因素以及到港船舶性能,满足船舶安全、方便航行、制动、旋回和靠离泊的需要。
第六章
船舶交通调查与分析
交通调查意义
是港航工程规划与设计以及船舶交通管理工作的必要准,一般通过:
- 交通时态观测
- 随船考察
- 现场勘查
- 查阅档案、文献
- 调取观测记录、视频、音频、数字化存储资料
- 问卷调查
- 座谈会
等一切有效手段,搜集船舶交通的资料和数据,对资料和数据进行整理、分析、建模,了解和描述船舶交通的现状,掌握船舶交通的规律,发现问题,寻求解决问题的途径和方法。
船舶交通调查的内容
内容十分广泛,常见内容如下:
-
船舶交通实况调查与分析
航迹、交通流、交通量、船舶速度、交通密度、间时距、领域、会遇、避碰行为等。
-
驾引人员调查与分析
年龄、健康状况、适任状况、任职状况等
-
船舶调查与分析
船龄、船舶种类、船舶尺度、船舶性能等
-
通航水域调查与分析
航路种类、航道等级、导航条件、水域尺度等
-
环境调查与分析
自然环境调查、社会环境调查等
-
交通事故调查与分析
交通事故次数、类型、发生地点、发生时间、损失情况、伤亡情况、交通事故原因等。
基本要求
船舶交通受复杂因素的影响和制约,船舶交通调查时应注意到这些条件和影响因素,并予以说明。在调查的任何阶段应做到如下要求:
- 实事求是,切忌主观臆断、弄虚作假、敷衍应付,以科学的态度进行
- 工作量大,工作时间长,工作条件差,要求工作人员:
- 态度端正
- 掌握必要的航海技术知识和交通调查技能
- 组织者有组织能力
- 调查人员有组织纪律性
- 调查人员有一定的语言组织能力和沟通能力
- 交通调查都是为具体等工程或项目服务,对于具体目的有对调查的精度有明确要求,交通调查前应作出调查计划,使调查结果既满足要求获得必要资料和数据,又避免人力、资源浪费。
交通调查的手段
对于具体的交通调查工作,须根据目的、内容、要求,确定具体的调查手段和方法:
-
查阅文件、资料、档案
有关政府机关及相关职能部门,以及其他有关的机构根据其职能的要求,进行相关的文件、报表、报告、观测记录、业务单据等资料的存档。
-
交通观测
- 目视观测
- 雷达观测
- 船舶自动识别系统AIS
- 射频识别RFID
- 照相机、摄像机、CCTV
-
征询调查
- 个别会谈
- 召开会议
- 电话
- 电子邮件
- 微信
- 问卷调查
等形式征求被调查者对某些问题的态度和意见,及了解的事实的调查活动。
船舶交通流量调查与分析
交通流常用参数
一条航路中,不断地有船在一定方向持续不断地运动的现象——交通流。
常用参数:
- 交通量
- 船舶交通密度
- 船舶交通流宽度
- 船舶交通流速度
- 船舶交通流方向
- 船舶交通流位置
- 船舶间时距
- 船舶交通流的转向角
描述方式:
- 密度分布图
- 航迹分布图
- 交通门限图
- 航速频率分布图
==交通量=交通流量==
船舶交通量
船舶交通量(Vessel Traffic Volume,VTV),也称船舶交通流量,反应船舶交通的规模,用指定时间段内通过航路一个断面或观测线的船舶膄数表示。
交通量调查的目的
了解水域船舶交通的规模、组成、分布及随时间的变化规律,为如下研究提供必要的数据:
- 港口、航路的设计
- 交通管理
- 航标配布
- 航路服务水平评价
- 通行能力计算
- 安全评价与预测
- 交通法规制定
- 船舶交通科学研究
为工程规划、设计和交通管理的需要,交通流可表现为以下多种形式:
- 按船舶种类
- 时间
- 航路
- 船舶大小
- 交通流方向
分类给出交通量,如主航道交通量与辅助航道交通量,进港交通量与出港交通量。
常用交通量参数
- 平均日交通量
- 高峰小时交通量
- 年最大日交通量
- 年最大月交通量
分析交通量,着重考察交通量的三个方面:
- 时间分布
- 空间分布
- 交通构成
借助分析的图表:
- 交通流的时间分布图
- 交通流的空间分布图
- 交通构成比例图
船舶交通量调查的观测方法
-
观测前,明确调查目的,制定调查方案,包括如下内容
- 观测地点
- 观测线
- 观测手段
- 记录方法
- 观测时间
- 观测人员及组织
-
观测地点设置
良好无遮挡,有遮风避雨的条件
-
目视观测港口防波提
适当高度的建筑物内
-
雷达观测河口或开阔水域
设在附近的雷达站、交管中心值班室
-
观测线
观测点确定后,设置尽量与交通量垂直的观测线
-
观测时间长度
观测时间长度应与调查的目的和手段相适应。抽样,应包括可以预见的交通量波动,尤其是周期性变化。
交管中心雷达、雷达数据处理、AIS等,可自动连续观测和存储
人工观测可将人员分组轮班。
船舶交通密度
船舶交通密度,简称交通密度或船舶密度,描述水域中船舶密集程度
指定时间点所调查水域单位面积内的船舶膄数定量描述
若干时间点的船舶交通密度求取平均船舶交通密度值
船舶交通密度,是一个随时间和空间变化的随机变量,通常使用用一个时间段内多个时间点测得的船舶交通密度的平均值。
区域中各部分分布不均匀,采用交通密度分布图描述船舶在不同部位的疏密度变化情况。
交通密度的作用
-
在一定程度反映水域中船舶交通的繁忙程度和危险程度
船舶碰撞事故的发生次数为船舶密度的二次方
船舶交通管理的一项具体任务:人为合理地控制水域的船舶的密度,提高交通效率且危险不大
船舶密度也指静止船舶的密度,锚地水域中锚泊船的密度——合理规划锚地范围和规划定线制,如禁锚区、避航区等
渔场中的交通密度也是交通调查项目之一
船舶密度分布图——定性、定量地反应船舶空间分布情况
水域密度大但分布合理,安全不堵塞;密度可能不大但分布不合理,局部密度过大,可能堵塞、事故多发。——人为合理调控船舶交通密度。
密度分布调查方法
- 雷达观测
- 航空摄影
- 卫星等
船舶到达模型
要求:船舶密度不大,不存在外界控制和干扰的情况下
到达规律,离散型随机变量,服从==泊松分布==
船舶间时距,连续型随机变量,服从==负指数分布==
服从负指数分布的:
- 船舶间时距
- 船舶码头泊位停留的时间
- 船舶航道占用时间
交通流速度
描述交通流速度,观测交通流中各个船舶的航速,对观测所获得的航速值进行统计分析,计算航速的特征值,绘制航速频率分布图。
船舶的速度,船速
- 专用测速水域,在无风流影响下,叠标法或GPS测定
- 船速报告中获得
- 主机转速与船速对照表查得
实况观测的船速,是在风流影响下的航速,船舶对滴航速是静水中测得的船速、风速和流速的矢量和。
航速分为地点航速和行程航速:
- 地点航速-瞬时航速,通过某一点时——用于交通管理和航路设计,在交通实况观测时雷达或AIS设备测定。
- 行程航速-也称区间航速,行驶某一区间的距离与所用时间的比值——评价航路的通畅程度和估计航行延时。可通过实测船舶通过已知长度的时间算出。
通过观测得到的各个航速分布在一个速度区间,可用平均航速和均方差来描述航速观测值的特征。
百分位航速常用于规定限速等船舶交通管理的研制工作
中位航速,50%分位航速,一半的船舶速度在该速度值以下运行
80%位航速,80%的船舶在该速度值以下运行
15%位航速,15%的船舶在该速度值以下
描述速度分布:
- 航速频率分布图
- 航速频率累积分布图
研究交通流速度分布的目的
- 是船舶交通流的参数之一
- 预测归于同一个交通流模型中船舶直接的追越会遇的频率
- 确定速度限制标准值及交通控制涉及到重要参数
- 交通事故原因分析、评估交通改善措施的成效等
船舶避碰行为
研究会遇的意义
-
会遇可能发展为船舶碰撞
欲查明碰撞的原因、发生、发展和规律,需要调查会遇的细节
-
避碰行动发生在会遇过程中
避碰行为与会遇的局面相适应,研究各种会遇局面中最有效的避碰行为,不仅有助于帮助驾引人员采取最有效的避碰行动,还有助于研制科学合理的交通管理措施,尤其是避碰规则等
在交通管理和交通工程项目的论证阶段,需要依据统计学原理定量预测碰撞危险。
碰撞时偶然事件,而会遇经常发生,而且==会遇是碰撞发生的必要条件==
研究会遇发生的频度与会遇与碰撞的相关性,被认为是预测碰撞危险的途径。
会遇的调查方法
- 会遇的实况调查
- 碰撞案件的调查
- 问卷调查
会遇调查的内容
- 会遇的形式
- 会遇船舶的种类
- 会遇次数
- 会遇率
- 会遇中的避碰行为
避碰规则的原则和原理
避碰责任的原则和避碰行动的原则和原理
遵行国际法原理
追究疏忽导致后果的法律责任
判断碰撞危险的原理
避碰操纵的原理
共担避碰责任的原则
分配避碰责任的原则
他船易察觉避碰行动
-
避碰行动无效时的应对原则
会遇的三种结果:
- 正常会遇,安全通过,会遇结束
- 两船的第一次避碰行动效果抵消,迫使船舶二次采取避碰行动,成功避免碰撞,会遇结束
- 两船第一次和第二次的避碰效果均相互抵消,船舶发生碰撞
通常将船舶避碰效果相互抵消或部分抵消的情况称为避碰行动不协调——不确定性是导致不协调行动的原因。
避碰信号的原理
- 号灯的能见距离
- 号灯的间距
- 光弧
- 号灯的颜色
- 号笛的频率和声强
- 号型的尺度和间距
避碰行动的不确定性
会遇中,一船的驾引人员独立做出避碰决策并采取行动,对他船来说,这种避碰行为具有不确定性。
- 初见的时间
- 对局面的判定
- 适用规则的判定
- 对碰撞危险的判断和容忍度
- 避碰的行动方式
- 采取避碰行动时机
避碰规则的实施,主要是为了降低这种不确定性,岸基交通管理设施和各种助航系统的应用在降低这种不确定性中起一定作用。但是避碰行动的不确定性依然存在,甚至避碰规则、岸基交通管理和助航系统在降低不确定性的同时,增加了新的不确定性。
交通容量
航道的通行能力,航道处理船舶交通的能力:==单位时间内允许通过航道的最大膄数==表示。
交通量:
基础交通容量是一个概念,表征能够处理的最大能力,交通量则是根据实际的交通流宽度、密度、速度计算出来的。
基础交通容量是交通量的一个特殊值:
- 航路宽度不变
- ——是交通流速度为V时的最大交通密度
现实交通容量影响因素:
- 驾引人员
- 船舶
- 通航水域
- 环境中各种因素
最佳交通密度,最大交通量
理想条件下——基础交通容量
现实条件下——可能的交通容量
实际用于工程设计的——实用交通容量、设计交通容量
实用交通容量的确定
- 求出基本交通容量
- 考虑实际条件下各种因素的影响:
- 恶劣水文
- 气象条件
- 航道服务水平
船舶领域与动界
领域
驾引人员为了保证船舶的航行安全,在船舶周围保持的,不希望他船或碍航物入侵的水域,称为船舶的领域。
日本藤井弥平1967,建立椭圆形领域模型。
英国学者E.M.Goodwin在北海南部实况观察数据,研究开阔大海上船舶的领域,建立是三个大小不同的圆弧组成的领域模型,右前方大,左前方小,后方最小。
影响领域大小的因素
- 船舶速度
- 船舶尺度
- 船舶种类
- 船舶操纵性能
- 助航设施
- 风、流、能见度
- 碍航物
- 水深
- 通航水域开阔度
- 船舶会遇形式
- 船舶交通构成
- 船舶交通密度
- 驾引人员的生理和心理因素
- 交通管理方面的相关规定
领域形状和大小受很多复杂因素的影响,建立领域模型应以交通调查为基础。
因素分类
-
船舶因素:
速度、尺度、种类、操纵性能、助航设备
-
环境因素
风、流、能见度
-
通水域因素
碍航物、水深、水域开阔度
-
交通因素
会遇形式、交通构成、交通密度
-
人的因素
生理因素、心理因素
交通管理方面的规定
藤井的领域模型与Goodwin的领域模型的区别
-
定义上的不同
藤井建立的领域模型是围绕他船(被让路船)提出的,Goodwin的模型是围绕本船(让路船)提出的模型。
-
水域和会遇形势的不同
藤井的模型是在狭水道中会遇形势为追越情况下提出的模型,是对称的;Goodwin的模型是在开阔水域中任何会遇形势下提出的模型,是不对称的。但两者不矛盾。
-
模型范围大小
藤井提出的模型范围大,Goodwin提出的模型范围小,主要是适用范围不同。
-
针对船舶尺度不同
藤井观测数据主要是小型船舶20-500吨,而Goodwin观测数据包括了中型、大型船舶,吨位分布很广。
动界
P.V.Davis(1980),在领域的基础上提出动界(Arena)的概念。
建立动界模型,将动界作为船舶交通模拟器判定避碰行动时机的条件之一。
Davis人为,领域是为驾引人员为避免船舶碰撞希望保持的水域空间,实际上驾引人员受到来船威胁的距离远大于船舶的领域。为了让清他船,在船舶领域被侵犯之前,驾引人员早就需要采取适当的避碰行动。有必要确定以驾引人员开始采取避碰行动时与他船的距离为基础的超级领域,这个超级领域称为动界(Arena)。
对Goodwin的领域模型做了边界平滑处理,提出中心船偏心的圆形船舶领域和圆形动界模型。
领域与动界的应用
领域——
- 船舶交通危险评价
- 船舶交通模拟
- 船舶交通管理
- 船舶交通容量计算
在交通管理中:领域可用作控制水道中船舶间距
动界——
- 快时模拟中:判断采取避碰行动的时机
==领域==快时模拟器中:
判断碰撞危险和触碰危险的准则
==动界==快时模拟器中:
采取避碰行动时机的判定条件
下列哪些是船舶领域的应用
- 交通危险评价
- 交通容量计算
- 判定碰撞危险度
- 模拟器中判断碰撞危险和触碰危险的准则
- 交通管理中控制水道中船舶间距
第七章
VDR
航行数据记录仪VDR(Voyage Data Recorder,VDR),俗称黑匣子,是一种以安全的、可恢复的方式,实时记录、保存有关船舶发生事故前后一段时间内的船舶位置、动态、物理状况、命令和操纵等有关的信息的仪器,VDR最终记录的数据是有关主管机关及有关方面调查、处理海事事故的客观证据。
必须收集的数据:
- 每次行动的日期时间
- 船位
- 速度
- 航向
- 驾驶话筒12h驾驶台会话声音录音
- 任何无线电通话录音
- ==所有处理过的雷达数据==
- 龙骨下深度
- 主报警系统
- 舵指令及控制响应
- 机舱状态指示及控制响应
- 船体舱口现状
- 水密门、消防门现状
- 极速及船壳应力
- 风速风向(如果有传感器)
水上交通事统计与分析
水上交通事故是一种偶然事件,对大量的水上交通事故惊喜统计分析,探求其统计规律,对于水上交通安全评价和事故预防有积极意义。水上交通事故统计与分析包括:
- 事故的规模
- 事故的原因
- 发生的发生规律
多选题:
事故规模
- 数值法
- 比值法
- 综合比值法
- 平均值法
事故规律
- 时间分布
- 水域分布
- 其他分布
- 船龄分布
- 事故种类分布
- 船舶种类分布
- 船舶吨位分布
- 航次中各阶段的分布
还可以按如下分布进行交通事故研究:
- 国籍
- 船长
- 风力、浪级
- 能见度
- 潮汐
事故原因统计分析
风险评价
风险评价的定义
风险Risk,指工程或系统遭受损失或失败的可能。风险评价(Risk Assessment)是指对工程或系统遭受损失或失败的可能性或可能程度,以及风险的可接受性评价。
一般是根据工程或系统中已发生的事故的起数、伤亡率、伤亡人数、损失程度等数据资料,以及对工程或系统中存在的危险源、有害因素进行识别和分析,判断工程或系统发生损害或失败的可能性及可能程度。当工程或系统的风险可接受性低到人们可接受的水平,则工程或系统被认为是安全的。因此分析评价也称为安全评价。
风险评价——20世纪30年代
系统安全工程——20世纪50年代
系统安全工程进入我国——20世纪80年代初
IMO的FSA——20世纪90年代后期
风险评价的基本内容
- 识别风险源
- 评估风险度
- 评价风险可接受性
风险度评价
K.J.Graham和G.F.Kinney认为:
- 风险度由作业人员暴露在危险环境的频度
- 损害发生的可能性
- 损害后果的严重程度
三个因素构成
风险接受准则
- 工程安全性要求
- 公认的行为标准
- 偶发事件及其效应的知识累积
- 自身活动或类似事故中得到的经验
建立风险接受准则后,运用适当的风险分析方法和评价方法评估风险水平,将风险水平与所建立的风险接受准则对比,得出风险评价结论。
综合安全评估(Formal Safety Assessment.FSA)
综合安全评估,是一套增进海上交通安全和保护海洋环境及财产安全为目的,结构化和系统化的危险分析和费效评价方法。
有助于人们在考虑包括人为因素在内的技术和操作问题的协调,以及海上安全和海洋环境保护的费效问题的基础上,评价海上安全和环境保护的新规则,或比较现有规则与可能改进的规则。与IMO的决策程序一致。
综合安全评估
-
危险源识别
- 危险源威胁:
- 人的生命
- 健康
- 财产
- 环境
- 涉及
- 船舶设计
- 船舶经营
- 船舶操作
- 交通管理
- 识别方法
- 专业知识
- 经验
- 想象力
- 分析技术
- 危险源威胁:
-
风险评估
风险分析技术建立风险分析模型,运用模型和所搜集的数据及资料对风险进行定量分析,常用:
- 事故树
- 事件树
控制风险的备选方案
-
费效分析
- 费用包括整个周期内的费用:该措施的生命周期的初始、运行、培训、检查、发证、结束等。
- 效益可能包括:
- 受伤或死亡人员减少
- 事故减少
- 环境污染及清污费用减少
- 第三方责任赔偿减少
- 船舶寿命延长
-
决策
向决策者提出建议,这种建议具有可审核、可追踪的特点。
危险分析方法
按其特征:
- 定量分析法
- 定性分析法
- 综合分析法
- PHA-危险性预先分析法
- FMEA-故障类型与影响分析法
- ETA-事件树分析法
- FTA-故障树分析法
- SC-安全检查表
常用的定性分析法:
- PHA
- FMEA
- SC
定量分析法:
- ETA
- FTA
- 危险指数分析
- 概率分析
水上交通安全的对策和措施
对策
水上交通安全的对策
是指消除风险、降低风险、转移风险、控制风险的行动方针和工作方式。
风险的评价指标:
- 事故起数
- 伤亡人数
- 沉船膄数
- 经济损失金额
对策包括:
- 船舶交通调查研究
- 健全、完善水上交通法律制度
- 严格执法
- 加强水上交通基础设施建设
- 改进船舶安全技术
- 水上交通安全教育和宣传
- 科学、合理地进行水上交通管理和服务
- 加强事故应急和救援工作
水上交通安全措施
- 为规范船舶避碰行为,实施避碰规则
- 为规范船舶航路,实行定线制
- 为加强船岸通信联系实行报告制
- 帮助船舶识别建立AIS
- 有效实行现场监管进行海事巡航
- 加强水域交通监管建立VTS
- 为监督船舶安全实行船舶检验、登记、发证和安全检查
- 为保证驾引人员适任和胜任,实行教育、培训、评估、考试、发证
- 为保证船舶安全通航实行航道疏浚、航标布设、航行警(通)告发布
- 为监督水上、水下施工安全实行安全审核、许可、监督
第八章
船舶交通管理概述
船舶交通管理
船舶交通管理也称水上交通管理,在海上则称海上交通管理。船舶交通管理是指依据有关国家的:
- 法律
- 法规
- 规则
- 政策
根据船舶交通的实际情况,运用
- 科学
- 技术
- 法制
- 服务
- 教育
- 培训
等手段,科学、合理地处理船舶交通中人、船舶、通航水域与环境的关系
- 疏导
- 协调
- 禁限
- 组织
- 约束
- 监督
- 指挥
船舶交通的运行,以达到船舶交通
- 有序
- 安全
- 高效
- 经济
- 无污染
的活动。
船舶交通管理的方式
- 技术管理
- 法制管理
- 行政管理
- 交通安全教育、培训
- 交通服务于监控
船舶交通安全监督管理制度
-
船舶交通安全监督管理机构及法律依据
中华人民共和国交通部海事局在我国沿海内河水域负责船舶交通安全管理的主管机关
海安法
内河管理条例
海洋环境保护
外国籍船舶管理规定
SOLAS, STCW, COLREG, 73\38MARPOL
-
船舶交通安全监督管理的内容
对驾引人员
船舶
通航
-
通航安全监督管理工作的重点
2015提出,方针:==安全第一、预防为主、综合治理==。要点如下
加强风险研究,提高预防预控能力
坚持专项治理,切实加强安全监管
做好水域规化,优化水上交通环境
创新监管模式,提供现场管控能力
加强巡航管理,提升监管和应急水平
加强VTS管理,争当三化建设先行官
提高服务能力,促进经济安全发展
发挥专业优势,提升海事履约与合作水平
-
重点水域和重点船舶安全监管
6区1线
渤海水域(成山角以北)
长江口水域
舟山群岛
台湾海峡
珠江口水域
琼州海峡
长江一线(含西南山区水域)
四类重点:
客船
危险品
砂石
易流态化固体散装货物运输船
监督措施:
- 落实责任、强化合作,形成水上安全监管合力
- 完善制度、严把关口,加强重点船舶现场监管
- 协调联动、防控风险,提高重点水域监管水平
- 加大投入、优化资源,提升海事监管保障能力
六区一线及四类重点船舶监管措施
责任-落实责任,强化合作,形成-监管合力
制度-完善制度,严把关口,加强-现场监管
联动-协调联动,防控风险,增强-监管水平
投入-加大投入,优化资源,提升-保障能力
责
制
联
投
船舶定线制
定线制的定义
以降低海上交通安全事故风险为目的建立的单航璐或多航路和\或定线措施的航路制度,它包括:
- 分道通航制
- 双向航路
- 推荐航线
- 推荐航路
- 沿岸通航带
- 深水航路
- 警戒区
- 避航区
- 禁锚区
- 环形道
定线制的目的
根据IMO的《船舶定线制的一般规定》,船舶定线制的目的是:增进船舶交通汇聚区和交通密集区域,或水域空间有限、存在障碍物、水深有限、气象条件不佳等对船舶安全航行有危险的区域的航行安全。船舶定线制还可防止或降低环境敏感区域内或附近碰撞、搁浅或锚泊而造成污染或其他损害海洋环境的危险。
定线制的确切目的
取决于想要改善的特定危险环境,可能部分或全部包括以下各项:
- 分隔相反方向交通流
- 降低穿越船与沿分道通航行驶船舶间的碰撞危险
- 简化汇聚区域交通流
- 在近海勘探、开发集中区域组织交通流
- 航行特别危险或航行条件不理想区域组织交通流
- 环境敏感区域或附近组织交通流
- 在水深不确定或临介水深的区域航行的船舶提供特殊指导以降低搁浅风险
- 指导船舶让清捕渔区或组织船舶通过捕渔区
定线制措施
- 分道通航制——分隔相反方向交通流
- 沿岸通航带——区域,分道通航制向岸一侧
- 警戒区——航行特别谨慎,不避离,可能推荐交通流方向
- 环形道——分隔点或圆形分隔带,规定界限,逆时针航线
- 双向航路——指定界限建立双向航路,航行难度大或威胁区域提供安全通道
- 推荐航线——经过特别检查尽可能保证没有航行危险,建议船舶沿其航行
- 推荐航路——方便船舶通过设立的未规定宽度的航路,中心浮标为标志
- 深水航路——精确测量标注最浅水深的航路
- 禁锚区——界限内锚泊是危险的或可能对环境造成不可接受的损害,除非船舶或人员面临紧迫危险,所有或者部分船舶应避免在该区域锚泊
- 避航区——区域,航行特别危险或对避免海难事故特别重要,所有船舶或某些种类船舶应该避开
制定定线制的方法
采用分隔带或分隔线分隔相反方向交通流,最好使用分隔带
用天然障碍物和地理位置明确的物体分隔交通
采用沿岸通航带分隔过境交通和区域交通
汇聚点的相邻分道通航制采用扇形分隔
-
两个或多个分道通航制交汇水域的航路汇聚处、航路连接处和航路交叉处,采用下列一种方法:
确实需要,采用环形道
-
采用航路接头
为强调一个分道通航进入另一个通航分道的正确穿越方法,可用分隔线代替分隔带。
几条航路汇聚时,最好在他们可能的连接处之前完全终止,这种情况可用警戒区来强调谨慎航行的重要性。
-
其他定线方法
- 深水航路
- 双向航路
- 推荐航路
- 推荐航线
- 避航区
- 禁锚区等
定线制的规划原则
- 定线制只应建立在因此而明显改善航行安全状况的区域
- 选择定线措施时,考虑现有的和预测的航行危险,提供安全通道,不限制船舶合法权利和做法
- 规划、建立、检查调整定线制应充分考虑
- 根据需要进行检查、复勘、调整,保持有效性并适应贸易方式、沿海勘探、资源开发、水深变化等情况
- 定线制不应建立在海床不稳,导致航道基线变化而定线制本身也要经常改变的区域
- 建立避航区应充分考虑其必要性和理由。
- 考虑新建定线制或修改定线制,应与下列人员或机构商讨
- 使用该区域的海员
- 航标、航道测量、航海图书出版社等机构
- 有关港航企业
- 关于捕捞、勘探、环境保护等组织
- 定线制不仅是技术问题,也是利益问题。实行定线制减少交通事故,增进航行安全,使相关方收益,但也同时限制了该区域水上活动,给相关方带来不同程度的损失。
因此,合理规划定线制十分重要。
通航分道宽度——应考虑到1)通航密度;2)该海域的综合利用。
最佳地利用水深和安全可航水域,考虑航路所能达到的最佳水深
水域充足,分隔带优先考虑。
分隔带宽度——有余地采用分隔带,宽度应不小于定位手段的标准误差横向分量的3倍。
如有必要或合意,且实际可行,提供附加的分隔。
定线制的注意事项
- 无特别要求,推荐所有船舶使用,可以强制所有船舶、或某些种类船舶、载运特别种类的船舶、载有某种类和数量的燃油的船舶使用。
- 无须特殊操纵、破冰船协助情况下,定线制在任何天气、无冰或薄冰条件下昼夜使用
- 保留适当龙骨下富余水深,使用定线制选择时,考虑水深、上次测量后海床变化的可能性、气象、潮汐对水深的影响
- IMO采纳,执行《规则》第十条,有碰撞危险时遵守《规则》其他条款
- 航路连接处做不到真正隔离
- 沿通航分道行驶没有特别的权利和航路权
- 深水航路,吃水与可航水域的水深和宽度的关系,其他船舶在可行的情况下避免使用深水航路
- 不使用相关分道通航和深水航路的船舶,或进入、离开附近港口的船舶避免进入警戒区
- 双向航路中,深水双向航路中,船舶尽量靠右行驶
- 海图上印刷的规定交通流方向和推荐交通流方向,只是交通流的总流向,船舶不必严格按照这个航向行驶
分道通航制的界限内及其相邻水域定位方式
分道通航制的界限内及其相邻的任何地方船舶应能用下列一种或几种方式定位
- 易识别目标的目测方位
- 易识别目标的雷达方位、距离
- 测向仪的方位
- 适用于整个航行的其他无线电设备
航路连接考虑以下几点
- 促使船舶尽可能避免穿越通航分道
- 给让路船尽可能多的操纵空间
- 使直航船在到达航路连接处之前,尽可能长的时间内保持稳定的航向
- 促使不必按规定的航路行驶的船舶避免在航路连接处或附近穿越
船舶报告制
船舶报告制信息
可被用于:
- 搜寻与救助
- 交通服务
- 天气预报
- 防止海洋污染
报告制格式
AMVER/SP//
A/BW SEINE/3EQX7//
B/260030Z AUG//
E/093//
F/130//
G/GALEOTA POINT/1005N/06103W//
I/HOUSTON/2944N/09508W/021200Z SEP//
L/RL/1005N/06103W//
L/RL/1005N/06100W//
L/RL/1004N/06033W//
...
X/NEXT REPORT 261600Z AUG//
Y/NONE//
Z/EOR//
报告制程序
- SP-离开覆盖区域的港口或进入覆盖区域的第一个报告,包括航行计划
- PR-保持报告有效性的位置报告
- DR-与前几个位置差别大、计划改变、船长人为需要
- FR-离开报告制区域或到达报告制覆盖区域中港口
- DG-包装危险货物落水或可能落水
- HS-散装油或有毒液体泄漏或可能泄漏
- MP-包装有害物质落水或可能落水
- AOR-其他报告
IMO关于报告制的一般原则
- 仅包含重要信息
- 报告应简单
- 语言包括英语
- 报告次数最少
- 时间地点机动灵活
- 获得的信息应在遇险或安全需要时提供给其他报告制区域
- 基本信息报告一次应能存储,变化时船舶应更新
- 用报告制向船舶提供的信息限于VTS运行和安全所必须的信息
建立和实施报告制应考虑的因素
- 国际和国家的职责
- 船舶经营者与主管机关的费用
- 航海危险
- 现存的和建议的安全设备
- 及早并不断与有关方面商讨
- 留有足够的时间进行试验、熟悉、评价以确保其满意运行,并做必要调整
- 有关遇险、安全、保护海洋环境的报告应免收通信费用
VTS
VTS定义
船舶交通服务(Vessel Traffic Services, VTS),是为增进船舶交通安全、提高效率和保护环境的目的,由主管机关提供的服务,它应有能力与船舶交通相互作用,并对VTS区域内的船舶交通形势的发展做出反应。
VTS主管机关是政府设立的,全部或部分负责船舶交通安全、效率和环境保护的机关。主管机关通过设立VTS机构,专门负责VTS的管理、运行和协调,并与参加VTS的船舶相互作用,提供交通安全和效率方面的服务。
VTS机构审核和批准船舶的航行计划,向船舶提供信息服务,助航服务,交通组织服务,支持海上防污染和海上搜救等联合行动。
VTS的运行方式
- 初始识别与联系
- 数据收集
- 数据评估
- 交通服务
- VTS信息的性质
VTS的功能
- 内部功能:数据收集、数据评估和决策
- 外部功能:航行协助服务、交通组织服务、联合服务、其他服务
- 主要功能与下列有关
- 海上人命安全
- 航行安全
- 搜寻救助
- 交通流运行效率
- 环境保护
- 海上保安
- 执法
- 对临岸居民区和设施的保护
VTS的效率:依赖于其可靠性,通信的连续性和提供准确、清楚信息的能力
VTS事故预防措施的质量:对危险局面形成的探测能力、评估能力、及时提供危险报警的能力
任何一个VTS的具体功能:要视其所在区域的实际情况、交通量和海上交通的特点而定
VTS的主动性:能够与船舶交通相互作用,并影响船上驾引人员的决策过程
导向性——任何指示、建议都应该是导向性的。
适合建立VTS的情况
- 通航密度高
- 载运危险货物
- 交通复杂
- 地形、水文、气象等条件代理较大航行困难
- 浅滩位置不确定或其他航行障碍
- 保护环境
- 海上活动的交通带来干扰
- 严重的海上事故记录
- 相邻水域存在或在建VTS或需要邻国之间合作
- 可能使航行受限的狭水道、特殊港口水域布置、桥梁或其他类似情况
- 港口、码头的建设或沿海勘探开发和引起交通型式的变化或可预计的变化
初期建立雷达站目的——减少船舶延误,提高船舶交通流效率
我国VTS高速发展时期——20世纪90年代
VTS服务
-
信息服务
保证船上航行安全决策能及时获得必要信息的一种服务。
提供时间:固定时间,或VTS认为必要时,或船舶请求时
可以发给指定船舶,或者广播式发给所有船舶
内容:航行安全、效率、保护环境有关
信息的形式有:信息、指示、建议、警告
-
助航服务
提供必要和及时的航行信息,帮助船上航行决策并监视其效果的一种服务。
包括信息、指示、建议、警告
船舶请求时、VTS认为必要时提供
航行困难、气象条件不佳、船舶故障时可能需要该服务。
-
交通组织服务
为防止形成危险的海上局面和维持安全有效的船舶交通运行所提供的一种服务。
交通组织服务的形式:
- 与优先级别有关的通行许可制度
- 空间分配
- VTS区域内的强制报告
- 定线制
- 速度限制等
常用方法:
- 地域分隔
- 时间分隔
- 距离分隔
-
联合服务
Allied Services
- 积极地参与船舶安全高效地在VTS区域内航行的服务
- 在海上保安、海上搜救、环境保护、提高船舶交通效率等方面,与相关机构联合完成任务。
其他服务
LRIT
远距离传感器基于卫星的船舶识别系统,强制客船、300GT以上货船及海上移动平台,==但是安装AIS的在A1海区航行的船舶除外==。
LRIT发送的数据包括:
- 船舶识别码
- 船舶位置
- 定位日期和时间
VTS与引航
- VTS是政府授权对VTS区域的船舶交通实施安全监督和交通服务的机构,引航站通过引航员对船舶提供引航服务的机构,从这个角度看,VTS与引航的关系是监督与被监督,服务与接受服务的关系。
- VTS与引航机构,都是为了增进船舶交通安全,提高交通效率而工作的,工作的目标一致。
- VTSO在岸上,通过各种传感器和通信设备搜集船舶交通信息并建立态势感知,而引航员身处驾驶台,用自己的视觉、听觉,以及驾驶台各种仪器设备以及便携式引航装置等收集船舶和周围环境信息,建立态势感知。岸上的VTSO与船上的引航员对船舶的航行状态的认识和对风险的评估有所不同。
- VTSO比较容易掌握整个水域的交通形势,而引航员比较容易掌握其引领船舶的航行状态、周围的交通环境和面临的风险。
- 两者角色的差异有效互补,有助于保证船舶航行安全和维护整个水域的交通秩序、提高效率、增进安全。为实现这一愿望,一直以来,VTS和引航站作了很多沟通和协调工作,取得良好的效果。
VTS的效益
主要是社会效益,表现在:
- 增进船舶交通安全、提高效率和保护环境
- 维护国家主权
- 提升港口竞争力
- 推进船舶交通管理现代化
VTS的效益体现在:
- 减少损失
- 节省费用
- 提高经济效益
- 促进经济发展