天津港大型散貨船舶夜航風險及安全保障措施*

大連海事大學航海學院 李連博 牛佳偉 林 威

天津港大型散貨船舶夜航風險及安全保障措施*

大連海事大學航海學院 李連博 牛佳偉 林 威

為確保大型散貨船舶在天津港的夜間航行安全，完善安全決策，結合港口水域自然環境和通航環境，從人、船舶和環境三個方面分析大型散貨船舶夜間進出天津港的航行安全影響因素。在此基礎上提出大型散貨船舶在夜間進出天津港的安全保障措施建議，為大型散貨船的夜航操作管理提供參考。

天津港；大型散貨船舶；夜間航行；安全保障

天津港作為我國沿海主要港口和國家綜合交通運輸體系的重要樞紐，是實施天津濱海新區開發開放戰略，建設北方經濟中心、北方國際航運中心和國際物流中心的重要依托，也是華北、西北地區大宗物資進出口的重要口岸。近年來天津港船載貨物的運輸量不斷增長，尤其是大型深吃水散貨船舶進出港次數明顯增加，給船舶通航安全帶來很大壓力。

根據《天津港口引航安全管理辦法》（津交委安[2007]300號）的規定，船舶吃水大于15 m（含15 m）的10萬t級及以上散貨船禁止“夜航”。根據港口的實際運營情況，夏季當日18時至次日5時，冬季當日17時至次日6時，不能安排深吃水的散貨船進出港。通常，深吃水船舶需乘潮進港。而天津港大部分日間高潮位只有一次，歷時1 h左右，因此深吃水散貨船每天能進港的時段很少。盡管港務公司采取各種措施加快船舶周轉，但大型深吃水散貨船舶的壓港情況依舊嚴重。為了緩解大型散貨船舶的壓港問題，有關主管機關決定解除“夜航”限制。但受能見距離等各種因素影響，夜間航行危險度相較于白天顯著增大，航行安全問題突出，因此有必要深入分析天津港大型散貨船舶夜間航行安全的影響因素，并提出相應安全保障措施建議，為保障大型散貨船舶夜間航行安全提供參考。

一、天津港區自然環境

1. 氣象條件

天津塘沽海洋站（117°47′E，38°59′N）對此地的自然環境條件進行了長時間的觀測，獲得了該地較為完整的水文氣象信息。

天津港地處中緯地區，屬大陸性季風氣候。該海區為季風海區，冬季以N～NW風向為主，風向穩定，風力較強；夏季以S～SE風向為主，風力較弱且風向易發生變化。根據觀測統計資料可知，天津港區常風向為S向，次常風向為E向，強風向為E向，次強風向為ENE向。

該海區多年平均霧日數為16.6天。一年中，能見度＜1 km的大霧平均為8.7天，且多發生在每年的秋冬季。每年12月份大霧日約為全年大霧日的30%，最長的延時可達24 h以上。

臺風在每年的6—9月可能會影響附近海域，其中7月份出現次數最多，8月份次之，9月份以后很少出現。臺風出現可能給天津港區帶來風暴潮天氣。[1]

2. 水文條件

根據港區附近潮位站的統計資料，結合調和常數分析，F＝（HO1+Hk1）/Hm2=0.53。天津港水域各基準面關系如圖1所示。

圖1 天津港各基準面示意圖

潮位特征值。根據觀測資料可知，該水域潮位特征值數據如下（以下潮位值均從當地理論最低潮面算起）：歷年最高潮位為5.81 m，歷年最低潮位為-1.08 m；平均高潮位為3.77 m，平均低潮位為1.34 m；最大潮差為4.37 m，平均潮差為2.43 m；平均海平面為2.56 m。

天津港區屬不規則半日潮區，潮流呈往復流性質，且各點處漲、落潮的流向因受水深地形等影響而有所不同。近岸水域受淺灘影響，漲落潮流向較為分散，隨著離岸距離的增加，流向逐漸集中，到-10 m等深線時，漲落潮呈明顯的東西向往復流運動。該海區大、小潮基本呈漲潮流速略大于落潮流速，且外海流速大于近岸流速。

天津港常浪向為ENE向和E向，頻率分別為9.68%和9.53%，強浪向ENE向，該向波高＞1.5 m的波高頻率為1.35%，T≥7.0 s的頻率僅為0.33%。

分析天津港水文氣象條件可知，該港區附近水域自然環境較好，大風日天數較少且航道內流速較小，流向與航道走向差別不大，采取有效的安全保障措施能夠滿足散貨船夜航安全的需要。

二、港區通航環境

1. 港區規劃

天津港劃分為北疆港區、東疆港區、南疆港區、大沽口港區、高沙嶺港區、大港港區、海河港區和北塘港區，并將獨流減河北岸規劃為預留發展區。北疆、東疆、南疆港區是建設天津北方國際航運中心的核心港區，主要服務于腹地物資中轉運輸，其中北疆、東疆以集裝箱運輸為主，南疆以煤炭、石油和鐵礦石等大宗散貨運輸為主，大沽口、高沙嶺、大港港區服務于臨港工業發展，兼顧發展腹地物資中轉運輸功能。獨流減河北岸預留發展區是天津港未來進一步發展的主要儲備資源，以服務腹地物資運輸為主，預留集裝箱運輸功能。

2. 航道概況

天津港現有的進出港航道主要有2條，即天津港主航道（新港航道）和大沽沙航道，如圖2所示。

圖2 天津港航道示意圖

天津港主航道是大型散貨船進出港的必經之路，航道長44 km，其中25萬t級航道長35.3 km。目前，天津港主航道入口處至12+200段水深為21.0 m，12+200至7+100（南11泊位西邊線）段水深18.5 m，7+100至5+000（26#泊位）段水深17.4 m。該航道軸線走向為一折線形狀，航道里程4+239至17+681航道方位為281°04′17.7″～101° 04′17.7″，17+681～23+924航道方位為279°38′56. 3″～99°38′56.3″，23+924～36+0航道方位仍為281°04′17.7″～101°04′17.7″，36+0～44+0段航道方位為306°04′17.7″～126°04′17.7″。可以看出天津港主航道相對順直、寬敞，水深足夠，能夠滿足大型散貨船舶夜間航行需求。

3. 錨地概況

目前，天津港的錨地主要有大沽口南錨地、大沽口北錨地、天津港散化錨地、天津港10萬t級錨地等，各錨地底質均為泥底，各錨地有關數據如表1所示。

表1 天津港各錨地使用情況

三、船舶夜航安全影響因素

1. 人的因素

人為因素是影響大型散貨船舶進出天津港夜間航行安全的關鍵因素之一。船舶夜間航行，客觀環境差，船舶駕駛員或引航員注意力欠集中時，極易引發水上交通事故。船舶夜間航行過程中，人眼視力明顯下降，反應速度變慢，對遠處物標的顏色、形狀辨識度降低，部分顯著物標的識別特征減弱，再加上航道周圍燈標、燈塔等助航設施眾多，與近岸設施或建筑物交錯分布，背景復雜，駕駛員容易產生錯覺，進而多引發船舶風險。當港口引航員數量有限或引航員引航水平不夠全面時，引航員身體的疲勞感及由于特殊環境引起的緊張心理，更易引發各類交通事故。據統計，天津港引航站共有持證引航員121人，其中高級引航員33名，一級引航員18名，二級引航員45名，基本上能夠滿足大型散貨船舶在天津港夜間航行的需求。

2. 船舶因素

船舶因素包括船舶結構（船體結構、強度、密封性和分艙布置）、船舶設備（船舶航行操縱設備、助航設備、通信設備及消防設備的性能和狀況）、船舶性能以及船齡等因素。

大型散貨船舶尺度較大，受風流作用明顯，尤其是重載深吃水時，受流的影響更為顯著。其排水量大、慣性大，單位排水量分攤的主機功率小，因此沖程較大，變向變速時間較長。船舶方形系數大，舵面積比小，舵效差，淌航時喪失舵效的余速較高。斜航阻力大，旋回時船舶降速明顯，總體操縱性能表現為船舶旋回性好，航向穩定性差。

3. 環境因素

（1）自然環境。

影響大型散貨船舶在天津港夜間航行安全的自然環境主要包括風、流、浪和能見度等因素。其中能見距離是大型散貨船舶夜間航行和白天航行的主要區別。風流浪越大，能見度越低，對船舶安全航行的要求越高。

（2）交通環境。

為了解天津港碼頭周圍的交通情況，選取南12#泊位東端點與東突堤東南角的連線為門限，基于AIS航跡圖，根據往年的船舶交通流統計數據分析天津港碼頭附近的交通情況。根據統計數據可知，2014年第一季度通過該門限的船舶總流量為19 484艘次，日平均流量為216艘次，平均每小時流量為9艘次。其中吃水10 m以上的船舶為878艘次，日平均流量為9.8艘次，占船舶總流量的4.5%；船長在200 m以上的船舶為748艘次，占船舶總流量的3.8%；而船長在90～150 m的船舶為3 004艘次，占船舶總流量的15.4%；非運輸船舶12 637艘次，占船舶總流量的64.9%。

通過以上數據可以看出，經過該門限的大型船舶相對較少，日平均不到10艘次，而通過該門限的小型船舶及非運輸船舶數量較多。小型船舶往往船況較差，違章航行的幾率較高，因此可能會給大型散貨船舶在天津港的夜間航行安全帶來一定的影響。[2]

（3）背景燈光。

當船舶夜間在港口沿岸航行，或者航行于燈光捕魚的漁區時，強烈的背景燈光給駕駛員的瞭望帶來很大影響，導致駕駛員往往不能清楚地識別他船號燈，給船舶航行安全帶來很大風險。一般情況下，常用船舶號燈與背景燈光的亮度對比度來表示背景燈光對船舶夜間航行安全的影響。對比度越大，船舶號燈的可識別性越大。[3]

根據《1972年國際海上避碰規則》對船舶號燈發光強度的技術要求可知，號燈的最低發光強度為可知號燈與背景燈光亮度對比度為

其中： I為通常情況下以新燭光單位計算的發光強度；T為臨閾系數2×10-7lx；D為號燈的可見距離，n mile；K為大氣透射率，用于規定的號燈，K值應是0.8；C為亮度對比度；I0為本船號燈亮度；Lb為背景燈光亮度。

按照視覺工效學理論，當對比度小于-0.13或大于1.3時，視覺工效較高；當對比度值處于-0.13～1.3之間時，視覺工效較低。為充分反映背景燈光對夜航安全的影響，選取天津港散貨碼頭附近六處的實測背景亮度數據，分別為5.20、4.15、4.20、2.0、3.6、4.8，按照船長和號燈種類的不同分別計算六處背景燈光對船舶號燈視覺工效的影響，計算值如表2所示。

表2 船舶號燈亮度對比度表

從表2中的數據可以看出，天津港大型散貨船泊位周邊夜間背景燈光，對船長在50 m以上的船舶號燈可識別性基本沒有影響；但對船長在50 m以下的船舶號燈可識別性有明顯的影響，因此船舶小于50 m的船舶是影響大型散貨船舶夜航安全的關鍵因素。

四、夜航安全保障措施建議

天津港最早于2009年5月12日至6月19日期間曾成功安排過“閃光”、“奮斗者”等6艘次大型散貨船夜航，可見在有效的安全保障措施下大型散貨船在天津港夜間航行是安全可行的。為進一步確保船舶夜間航行安全，提出以下幾點建議：

（1）鑒于大型重載散貨船夜航期間，駕引人員視覺績效相對白天要低，船舶操縱與避碰難度相對較大，因此通航期間應盡量按照以下通航限制條件夜航：大氣能見度≥1 n mile；風力≤7級（蒲氏風級）；盡量選擇平潮、緩流時段靠泊；其他通航條件與白天通航標準一致。

（2）天津港主航道內沙石船等非運輸船、小型船舶較多，大型散貨船夜航時，應根據航道內的交通流情況，必要時派遣拖輪做好疏導、清障工作。船舶駕引人員應該特別注意這些小船動態，借助雷達、AIS、VTS等手段盡早獲得這些小船的信息，及時做好避讓工作。

（3）由于天津港主航道較長，駕引人員工作強度較大，建議大型散貨船夜間進出港時派兩名一級（或高級）引航員引航，兩名引航員在船期間應做好分工。

（4）船舶夜航過程中，應充分注意航道兩側的照明燈光對駕引人員視覺績效以及對信號燈可識別性的影響，尤其注意充分利用雷達、ARPA等瞭望手段及時發現燈光微弱或不點燈的小船。靠泊時，為了便于船長、引航員清楚地看見碼頭岸線，可在碼頭護舷側面安裝LED等發光器材，待靠泊船夜間接近泊位時打開此燈。

（5）船舶夜航過程中，駕引人員對船舶運動姿態及與他船會遇態勢的判斷不如白天方便，因此，需借助GPS、雷達、ARPA、AIS、VTS、航標等手段勤測船位，及早發現來船，并采用合適的風流壓差，保持船舶走在計劃航線上，防止船位偏出航道發生擱淺事故。大型散貨船瞭望盲區較同種類的小型船舶增大很多，引航員登輪后應盡快適應該輪的視線情況，必要時通知船長安排瞭頭、備錨航行。

[1]張弘.天津港超大型貨船通航安全的研究[D].大連:大連海事大學,2012.

[2]任冀川.天津港口門附近船舶交通流交匯水域安全管理研究[D].大連:大連海事大學,2013.

[3]朱金善,孫立成,尹建川,等.基于BP神經網絡的船舶號燈識別模型與仿真[J].應用基礎與工程科學學報,2012(3):455-462.

10.16176/j.cnki.21-1284.2015.11.003

中央高校基本科研業務費專項資金(3132015007)；山東海事局海事調查專家技術服務項目（80815007-92）；東港市獐島碼頭工程通航安全評估項目（80815040-92）