提升復雜背景燈光河段航標夜間助航效能的思考—以葛洲壩三江下引航道為例

王海濱 長江三峽通航管理局

近年，沿江城市不斷加強沿江建筑、河岸、樹木等的景觀亮化，在美化城市夜景的同時也給船舶航行帶來較大的干擾。各種背景燈光給航行者帶來強烈的視覺沖擊，不易區別航標燈光與背景燈，無法正確判斷航標的位置，影響船舶航行安全和效率。

圖1 三江下引航道平面布置圖

1.航道和通航情況

1.1 河道基本情況

葛洲壩三江航道是長江上第一條人工引航道，系拓寬挖深原三江河道而成，左右兩側分別布置葛洲壩水利樞紐三號和二號船閘。航道全長約4Km（長江上游航道里程4.5Km～8.5Km），最小航寬120m，航道底高程34.5m，最低通航水位39.0m，目前全年航道維護尺度為3.5m×120m×1000m，年內枯水時段航道維護水深最小為4.0m，豐水時段航道維護水深能達到4.5m。下引航道右側是江心島西壩，左側緊鄰宜昌市城區沿江大道。具體布置如圖1所示。

1.2 航道與通航條件

三江下引航道岸線平順，水流平緩，但船閘泄水會在下引航道內產生不穩定往復流，航道水深波動較大。航道范圍內無碼頭、取水口等臨河建筑物，兩座跨江橋梁三江公路橋和至喜長江大橋均是一跨而過，橋墩對航道通航影響較小。根據長江航務管理局發布的《三峽—葛洲壩樞紐河段通航管理辦法》規定要求，船舶通過葛洲壩三江航道時應遵守以下規定：進出三江上引航道及在三江公路橋以下的引航道時，應各自靠本船右舷一側行駛；在三江公路橋以上的下引航道內，進二號船閘的船舶與出二、三號船閘的船舶 從右舷會船，進三號船閘的船舶與出二、三號船閘的船舶互從左舷會船。

1.3 航標配布情況

三江下引航道內實行一類航標配布，共設置9座航標。航道左側鏈鎖式設置4座塔形側面岸標，自下而上依次為三江左1#—三江左4#，航標燈夜間顯示綠色定光；在航道右側對應設置4座塔形側面岸標，自下而上依次為三江右1#—三江右4#，航標燈夜間顯示紅色定光；在三號閘右側導航墻下游設置三號閘閘門口側面浮標，航標燈夜間顯示紅色定光。隨著三峽河段航道基礎設施的建設，該段航道側面岸標全部升級為8.5米塔標，浮標為15米燈標船，助航效果得到很大提升。

1.4 存在的問題

航行船舶白天通過視覺觀察航標位置、標體顏色和形狀來判斷確定船舶航路，夜晚則需要利用航標的燈光顏色和閃光周期來判斷航標位置和性質。航標大型化后，船舶在白天更易觀察航道航標布置，安全高效完成在三江下引航道狹窄水域航行和避讓。但是，夜間航標燈光易受干擾，特別是近城區河段復雜背景燈光對航標燈光的夜間助航效果的干擾尤為顯著，導致船舶駕駛者在此河段夜航時難以及時捕捉航標燈位置及類型，影響航行安全和效率。主要表現在：

（1）航標燈點光源易與其他標志及背景燈光混淆，缺少航道指示連續性。隨著船舶流量迅速增長和兩岸其他標志標牌增加，夜間各種燈光交替閃爍，人眼夜間識別能力弱，尤其在較短時間內，判斷船船、航標等相對動態，極易造成因錯看、漏看航標而做出失誤判斷；（2）背景燈光復雜交錯，辨識難度增加。靠近城區航標燈燈光背景越來越復雜，大量照明燈和景觀燈的增加且燈光強度遠遠大于航標燈，造成航標燈辨識難度增加，嚴重影響航標燈的助航效果。進而夜間航行易發生走錯航道甚至擱淺和碰撞等嚴重事故，需要花費較大的人力、物力進行修復。航道實際，提出航標夜間燈光同步閃與標體顯色顯形技術配合使用的構想，客觀分析在順直河段應用的預期效果，為提升類似復雜背景燈光下航道航標夜間助航性能提供借鑒。考慮到該構想還未進行實踐，且利用同步閃航標燈航道理論上會出現一定時間內整段航道沒有航標燈標示的情況，該情況下是否會對船舶航行安全造成影響有待進一步論證，而是否還存在其它更優的同步閃方式也有待研究。

2.解決對策設想

2.1 航標燈同步閃和標體夜間顯示技術

航標燈同步閃是通過GNSS授時功能使各個航標燈時間上統一，實現控制燈器亮/滅時長及時刻的同步，可以精準實現相互獨立的多個航標燈其亮、暗時間的同步。目前國內外主要將同步閃航標燈應用于港區和橋區，標示出航道界限，降低安全隱患。

航標夜間顯示是借鑒公路和隧道等市政項目上已廣泛運用的反光標志，通過在航標標體上噴涂新型反光、夜光涂層，使航標能夠在夜間達到顯色和顯形效果，有效增強夜晚的識別性。

2.2 具體方案

三江下引航道條件較好，左、右岸岸線穩定、順直、可通視，能夠最大限度發揮航標燈同步閃和標體夜間顯示技術效果。因此對航道內8座岸標和1座浮標安裝同步閃航標燈，標體噴涂夜間反光涂層，使得9座航標夜間燈光同步閃爍、顯色顯形。為更好引導船舶安全、快速的進出船閘，在葛洲壩二號、三號船閘下導航墻及靠船墩上安裝同步閃航標燈，夜間顯示黃色閃光，閃光周期不同于航道內9座助航標志。

2.3 預期效果

初步預估通過夜間同步閃和標志顯示技術的應用，將提高三江下引航道航標在夜間復雜背景燈光下的助航效果。主要體現在以下方面：

（1）航道邊界更明晰。使兩岸航標燈按照規定節律同時亮、暗閃光，能夠勾勒出航道界限和輪廓，標示航道界限，使得夜晚航線更清晰，解決了船舶夜間不能看清遠處航線的問題，大大提升行船安全性。

（2）標志更易識別。配合標體夜間顯示，不易與其他背景燈光混淆，能夠提高船舶駕駛者注意力，更易捕捉燈質節奏，提高航標標體與燈光識別率。

（3）實現水、岸和諧。航標作為航道展示的重要元素，夜晚明暗閃爍的航標燈與城市燈光交相輝映，為船舶指明航路的同時也展現了獨特的水上助航標志景觀。

3.結束語

隨著電子導航設備及通訊技術的不斷發展，船舶航行已經進入智能化，船舶安全夜航的難題仍然困擾著航行者。新修訂的《中國海區水上助航標志》（GB 4696-2016）明確指出同種類型的水上助航標志可采用同步閃光或順序閃光，并在橋區、港區大量應用。本文結合三江下引