船舶綜合橋樓設計及主要設備配置

王有利，牟 林

0 引言

本文介紹的113 000 t原油/成品油輪主要用于海上運輸原油以及成品油，由大連中遠船務為希臘船東建造的阿芙拉型（AFRAMAX）大型油輪，可以停靠北美大部分港口的經濟型油輪，入LR船級社，掛巴拿馬旗，航行于全球航線。該油船航行和無線電設備滿足SOLAS公約第4章和第5章對于A1、A2、A3海區航行船只的要求及其他最新要求，滿足IMO GMDSS要求，以及滿足LR NAV1要求。

綜合橋樓系統設計隨著電子科技的發展，集成度和準確性得到廣泛提高，同時各船級社對綜合橋樓設計的定義也在與時俱進，各設備廠家也根據電子設備的發展對各自產品不斷推陳出新。

本文著重從船級社對綜合橋樓系統設計的主要要求，以及本船設備配置情況，簡要分析船舶綜合橋樓系統設計的主要特點，以及對未來該系統應用的展望。

1 船舶綜合橋樓系統簡介

綜合橋樓系統[1-2]（integrated bridge system），又稱為綜合航行系統，是指在船舶駕駛室進行決策和操作，對在駕駛室里的導航、控制、雷達、電子海圖等設備進行系統設計，通過主數據接口，應用網絡連接各導航，控制、雷達、海圖和報警等設備信號信息，利用計算機、現代控制理論、信息通訊與處理等技術集合而成的多功能集成電子系統。一名值班人員（one single watch-keeper）在駕駛室借助綜合橋樓系統就可以完成航行任務，對整個船舶進行監測操控，因此綜合橋樓系統又可以稱為一人橋樓。

綜合橋樓系統具有船舶航行信息的網絡集約化、信息共享化、航行決策及信息智能化等特點，可以對航行中的船舶進行工況監測、航跡規劃管理、自動導航、自動避碰、通信和航行管理等功能。主要借助采集船舶位置、航速、艏向、航向、水深、主機轉速、外界風速風向等信號，借助電子海圖、雷達、主機遙控、自動舵等自動完成航行計劃，實現自動駕駛船舶功能。以最少的人力，最低的燃料消耗，最便捷的方式來實現船舶航行的高度自動化，提高船舶航行的經濟性，安全性和智能化。

組成綜合橋樓系統的主要設備有：電子海圖顯示與信息系統（ECDIS）、雷達（X波段和S波段）、自動舵控制系統、羅經系統、全球定位系統、測深與計程系統、橋樓值班報警系統、主機遙控系統、風速風向測量系統、自動識別系統等，以及由這些設備所構成的信息指揮控制工作站、航跡規劃控制工作站、航行監控和操縱控制工作站、船舶安全中心、無線電通信中心、兩翼控制工作站、手動操舵站等。

該系統的工作原理是通過中央處理接口單元，完成對各種航行信號和外部信號數據的采集，提供給電子海圖和雷達系統中央處理器單元，采集到的信號數據經過與預先設定航行規劃的數據進行比對，從而通過現代控制理論來控制船舶的航行狀態。

2 船級社對綜合橋樓系統設計要求

隨著綜合橋樓系統設計的普遍應用，以及電子信息和網絡的快速發展，國際海事組織（IMO）以及國際標準化組織（ISO）亦愈來愈重視對該系統進行規范指導，與之相關的各種規范決議等不斷完善更新。本文將著重從系統設計要求和主要設備配置的角度來探討船級社對船舶綜合橋樓系統設計的要求。

2.1 主要船級社入級符號

目前世界主要船級社對綜合橋樓系統都給出了自己的附加船級符號，主要有：

挪威船級社（DNV）：NAV-OC；NAV-AW。

英國船級社（LR）：NAV1；IBS。

美國船級社（ABS）：NBLES；NIBS。

中國船級社（CCS）：OMBO。

后面的符號比前面的等級高，比如 DNV NAV-AW 要滿足在狹窄的沿海或港口海域，而NAV-OC則是正常寬廣海域。以下將重點分析研究英國船級社和挪威船級社入級要求。

2.2 主要入級要求

各船級社對綜合橋樓系統的要求基本大同小異，都是基于國際海事組織和國際標準化組織相關要求和指導性文件來制定的。但是略有差異。

2.2.1 系統設計總要求[3-4]

綜合橋樓的系統設計應該滿足一個值守人員在正常航行情況下不借助別人幫助來完成航行任務。值守人員應該能通過正常的瞭望和視聽以及其他適當的方式，對船舶避碰，觸礁等威脅船舶航行安全的危險能夠提前進行充分的形勢預判。系統設計應達到如下目標：

1）包括引航員在內的駕駛室工作團隊對形勢的全面預判和安全駕駛等任務操作要便利；

2）促進有效的和安全的橋樓資源管理；

3）要能使駕駛團隊快速連續有效地進行信息處理和決策；

4）避免和降低額外的或無效的工作，以免影響駕駛團隊由于疲勞而導致的注意力不集中；

5）滿足 SOLAS要求、國際避碰規則（COLREGS）、International Convention on Standards of Training, Certification and Watch-keeping for Seafarers (as amended).

2.2.2 對駕駛室布置和環境的要求[5]

綜合橋樓對整體駕駛室布置有很嚴格的要求。首先，視野的要求：在任何情況下，在指揮部位向船首方向左右10°的海平面視野，在兩倍船長或500 m（取小）以外，不應受到阻擋。觀察者在駕駛室走動能獲得360°視野。其次，窗的要求：船中心線前面的窗應盡可能寬，前兩窗之間分隔不應超過150 mm。全部窗戶應前傾不小于 15°，兩翼門上的窗除外。前窗下沿距離甲板盡可能低（不大于1 000 mm），上沿距離甲板盡可能高（不小于2 000 mm）。然后，對通道的要求：駕駛室兩翼之間駕駛室內通道寬度至少1 200 mm，不同工作臺之間通道寬度至少700 mm，駕駛室前壁距離駕控臺通道寬度1 000 mm，工作臺的頂端高度不應超過1 350 mm，單人操作的工作臺寬度不應超過1 600 mm。駕駛室的門應能用一只手開關，不要設置成自閉式，要有保持常開設施。另外，對駕駛室內工作環境的噪聲、振動、照明、顏色、取暖通風和人身安全等也有相關要求。

2.3 主要設備要求異同分析

綜合橋樓系統的設備配置主要是根據6大工作站的功能要求而設置。各船級社對工作站功能要求有略微差別，這樣每個工作站設備配置與位置也略有差別。同時，根據綜合橋樓系統的等級，同一船級社對設備的要求也有差異。比如在航行監控和操縱控制工作站，挪威船級社要求有2臺電羅經，而英國船級社根據綜合橋樓附加船級符號的高低不同而配置2臺或1臺電羅經。操縱指揮顯示器（conning display），挪威船級社和英國船級社在最高等級的要求中均需要配置，低等級的不需要配置。電子海圖，一般情況下，均需配置2臺電子海圖系統。以及對水對地計程儀、2套全球定位系統、橋樓值班報警系統、橋樓報警系統、2套雷達系統、聲音接收系統等主要設備均需要在綜合橋樓系統中配置。

3 本船主要設備配置

本船滿足英國船級社LR NAV1要求，雖然不是最高等級的入級符號（IBS）要求，但是主要設備配置均滿足最高等級要求。

3.1 駕控臺主要設備配置

該油船綜合橋樓系統的駕控臺布置見圖1。

圖1 主駕控臺布置

駕控臺臺面從左之右依次為 2號電子海圖（No.2 ECDIS），S波段雷達（S-band radar），綜合導航信息顯示單元（conning display），X波段雷達（X-band radar)，1號電子海圖（No.1 ECDIS），以及相關設備操作鍵盤和軌跡球等，中間屬于主操縱駕駛工作站，主要放置自動舵操舵相關主控制板、主機遙控板等，每個臺子內部每個系統自帶接口單元（IF），通過接口單元（IF），把海圖和雷達連接組成局域網（LAN），通過各采集模塊把采集進來的位置、速度、航向、風速風向、主機轉速等信息在局域網內數據共享，然后再通過局域網傳感器開關單元與外界進行數據信息的共享。同時雷達圖像和海圖數據庫之間也可以實現共享，這樣就把航行規劃、避碰、指揮控制監測、通信等通過網絡形成了一個有機整體，高級別的綜合橋樓系統要有雙套冗余網絡，以保證一個網絡故障時另一個網絡可以正常工作。這樣，主操作工作站作為發出任務指令（操舵等）的唯一機構，其他工作站通過局域網分享航行數據，以及數據的同步更新。

3.2 其他主要設備配置

該船配有2套電羅經，高于LR NAV1要求。配置了獨立的滿足LR規范要求的遠距離識別系統（LRIT）。為滿足海安會MSC.334(90)要求，配置1套衛星計程儀和1套多普勒計程儀。橋樓報警系統（bridge alarm system）和橋樓值班報警系統（bridge navigation watching alarm system），且橋樓報警要延伸到橋樓值班報警系統。

另外，該船為滿足船東特殊要求，每臺雷達和海圖配備1套2.2 kVA不間斷電源（UPS），同時測深和計程儀24 V電源加大容量，以滿足220 V斷電后繼續工作30分鐘的需求。為滿足船東后期轉掛旗國要求，該船中高頻（MF/HF）配備兩套充電器和兩個鞭狀天線，部分通導設備要提供歐盟證書。

4 綜合橋樓系統應用前景

綜合橋樓系統的核心是電子海圖等電子信息技術的發展與應用。從上世紀90年代開始發展起來，國際上各大通信導航生產商在該領域展開了激烈的競爭，美國和日本開發了具有通信功能和人工智能的綜合橋樓系統，2004年Sperry公司推出FT版綜合橋樓系統，將最新的海事導航技術和原有的航行傳感器和導航系統結合起來，其核心技術是該公司開發的航行管理系統 VMS（voyage management system），通過VMS實現各信息數據的共享。隨著新技術和新材料的廣泛應用，電子信息技術和網絡技術的發展必將帶動硬件設備飛速發展。

其次，電子海圖（ENC）數據庫相關軟件系統，尤其矢量化海圖開發和應用，隨著科技手段的進步，必將越來越完善。

最后，隨著船員素質的提高，以及船東公司從成本角度考慮，綜合橋樓系統可以大大減少船舶航行時船員的工作量，可以通過智能化系統提高航行安全性，因此，綜合橋樓系統越來越受到船公司和船員的歡迎。

5 結論

綜合橋樓系統目前正朝著信息化和智能化方向發展，正在成為各國船東公司造船的標配選擇，同時綜合橋樓系統也是船舶航行技術關鍵領域之一，是一個國家自動化技術和信息技術的綜合體現。因此，我國應加強這方面的系統研究，為提高船舶設備國產化率以及提升我國造船技術水平做出貢獻。

[1]IMO.國際海上人命公約(2014綜合文本)[S].北京:人民交通出版社, 2014.

[2]汪益兵, 蔣元星.綜合船橋系統的開發及在中型船舶上的應用[J].船舶工程, 2010(4): 45-48.

[3]LR.Rules and Regulations for Classification of Ships[S].2014.

[4]DNV.Rules for Classification of Ships[S].2011.

[5]ISO.船舶橋樓布置相關設備 要求和規則(第一版):ISO 8468[S].1994.