淺談橋梁防碰撞警戒AIS/VHF助航系統(tǒng)

陳一路 鄒延鼎 交通運輸部南海航海保障中心廣州通信中心

隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，各類船舶建造增多，內(nèi)河航運增長迅速，水上運輸變得十分繁忙，橋梁碰撞事件也隨之增多。特別是近年來，碰撞事件發(fā)生造成人民生命財產(chǎn)經(jīng)濟巨大損失，其危險性及破壞性觸目驚心。因此，橋梁防碰撞問題也就成為我們必須重視，值得思考的問題。國家《交通強國建設綱要》和交通運輸部《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》給我們提出了指引。筆者曾參與了我國沿海、內(nèi)河VHF系統(tǒng)以及VTS/AIS系統(tǒng)建設，本文主要談談一些探討性的思考。

1.橋梁通航安全現(xiàn)狀以及橋梁防碰撞警戒AIS/VHF助航系統(tǒng)

1.1 橋梁建設安全現(xiàn)狀

40年的改革開放，我國經(jīng)濟快速發(fā)展迅速，經(jīng)濟總量世界第二。我國是世界基建大國，也是世界特大橋梁建設的佼佼者，港珠澳大橋建設通車已成為我國對向外展示的一張強有力的亮麗名片。廣東的橋梁發(fā)展更為突出，有著得天獨厚的發(fā)達河流水系，瀕臨南海，境內(nèi)珠江水系、韓江水系，特別是珠江三角洲河網(wǎng)密布、縱橫交錯。廣東經(jīng)濟快速發(fā)展也得益于水上交通快速發(fā)展。

據(jù)相關報道數(shù)據(jù)顯示，截止2018年，全省公路達21.6萬公里，其中，高速公路通車里程7018公里，位居全國第一。全省橋梁為4.56萬座，其中特大453座，大橋4376座。橋梁改變廣東交通環(huán)境，促進了社會經(jīng)濟大發(fā)展。橋梁建設與船舶增多是安全對立的兩面，橋船相碰也常有發(fā)生。如2007年6月15日"南桂機035"船裝載河砂，與九江大橋發(fā)生觸碰，導致九江大橋23號、24號、25號三個橋墩200米橋面坍塌，四輛汽車落水損毀，8人死亡，造成巨大經(jīng)濟損失。又如2015年10月15日“粵佛山工2038”與西江鐵路大橋碰撞；2016年3月27日“粵惠州貨5220”與西樵大橋碰撞；2016年3月21日“鷺島”號船與韶關百旺大橋碰撞等等，據(jù)不完全統(tǒng)計，近年來共發(fā)生大大小小橋梁碰撞事件有60多起，造成重大人員傷亡和經(jīng)濟損失，也造成了嚴重的環(huán)境破壞，這就是我們目前橋梁航道的安全現(xiàn)狀。

為確保水上交通安全，2017年5月18日廣東省交通廳、廣東海事局聯(lián)合發(fā)文《關于印發(fā)防范船舶碰撞橋梁專項治理工作方案的通知》（粵海通2017【245】號），2018年5月10日交通運輸部辦公廳發(fā)文《關于印發(fā)橋區(qū)水域水上交通安全管理辦法的通知》（交辦海2018【52】號）等重要文件。橋梁防碰撞警戒AIS/VHF助航系統(tǒng)及應用確實值得我們探索與思考。

1.2 橋梁防碰撞警戒AIS/VHF助航系統(tǒng)

橋梁防碰撞警戒AIS/VHF助航系統(tǒng)是利用GPS/北斗的常規(guī)數(shù)據(jù)，結合新型的集成網(wǎng)絡技術、現(xiàn)代無線電通信技術，計算機信息技術、電子信息顯示技術以及水文測量、電子圍欄及虛擬AIS用戶端、激光傳感、CCTV圖像對比系統(tǒng)等技術為一體的數(shù)字助航設備綜合系統(tǒng)。防碰撞AIS/VHF助航系統(tǒng)是船舶自動識別AIS將自我定位，并與系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)進行實時數(shù)據(jù)對比，同時依據(jù)通航前端的激光傳感以及CCTV圖像取樣對比結果，利用系統(tǒng)警報體系或甚高頻VHF自動語音廣播模塊發(fā)出警戒提示。由岸基橋梁（基站）設施和船載設備共同完成。

2.AIS/VHF助航系統(tǒng)組成架構及其原理

2.1 AIS/VHF助航系統(tǒng)組成架構

橋梁防碰撞警戒AIS/VHF助航系統(tǒng)一般包括AIS（GPS/北斗）數(shù)據(jù)助航采集單元、航道實時要素監(jiān)測預警單元、廣播或一對一（VHF）通信服務單元、多元數(shù)據(jù)交換顯示單元以及一些輔助設備。

2.2 AIS/VHF助航系統(tǒng)原理

根據(jù)國際海事組織相關文件規(guī)范標準，船載配置的AIS設備可在無需船舶人員干預的情況下連續(xù)地、自動地發(fā)射和接收信息。當我們以橋梁擬定為船舶同樣裝載具有AIS功能的橋梁防碰撞警戒AIS/VHF助航系統(tǒng)時，橋梁與船舶可通過AIS設備自動交換擬名、位置、狀態(tài)、航向、航速、準確發(fā)現(xiàn)相互目標，系統(tǒng)在船舶監(jiān)控調(diào)度平臺中，采用GPS、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)完成對船舶與橋（或船舶）的自動定位，對船舶進行跟蹤和監(jiān)控，并顯示在電子海圖上，同時對相遇船舶與橋梁的態(tài)勢做出準確判斷，從而采取有效行動發(fā)出各種形式的預警，防止移動船舶對固定橋梁發(fā)生碰撞。

3.AIS/VHF助航系統(tǒng)技術要求及主要功能

3.1 系統(tǒng)技術要求

SOLAS公約第5章第19條要求所有300總噸以上的國際航行貨船，500總噸以上非國際航行船舶以及所有客船都應安裝AIS.我國《國內(nèi)航行船舶船載電子海圖系統(tǒng)自動識別系統(tǒng)設備管理規(guī)定》（海船舶【2010】156號文）也詳細列明了我國沿海及內(nèi)河各種船舶安裝AIS設備時間要求。因此，系統(tǒng)應能滿足最新的AIS國際標準，并能實現(xiàn)與航標遙控遙測系統(tǒng)，船舶交管系統(tǒng)（VTS）中國船舶報告系統(tǒng)等中國海事局所建設的海上交通助航服務系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換相聯(lián)接。

系統(tǒng)應支持國家交通運輸部航保相關MVCF格式海圖；支持同時接入北斗和AIS數(shù)據(jù)，支持S-57、S63數(shù)據(jù)格式電子海圖，S52顯示標準；同時顯示北斗船舶和AIS船舶準確狀態(tài)。船舶AIS 設備工作在兩個專用的VHF無線電頻率上，即是161.975MHZ(AIS頻道87B),162.025MHZ(AIS頻道88B)。適航船舶，特別是內(nèi)河船舶必需具備基礎的條件。

3.2 系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)具有綜合各種高科技傳感器、GPS/北斗系統(tǒng)系統(tǒng)、AIS系統(tǒng)實時監(jiān)測橋梁安全通航參數(shù)（如水流速度、通航凈高、水深等）實時采集功能，并能對設定的監(jiān)管范圍內(nèi)的通航船舶，通過VHF無線通信技術、互聯(lián)網(wǎng)技術、通過VHF自動語音廣播、告警觸發(fā)顯示功能，推送應急信息至船舶移動用戶設備進行通信的功能。

系統(tǒng)應具備滿足新時代水運業(yè)務發(fā)展新業(yè)態(tài)要求，立足主動作為，主動提醒防撞，改變以往在橋墩設置防撞欄的被動防護作法，告知預警范圍船舶，要求按規(guī)范安全通航，避免發(fā)生碰撞，保障船、橋安全。

系統(tǒng)具有多重預警模式，可通過AIS顯示告知、通過VHF公共信道廣播告知、橋梁上的預警燈光告知、通過橋岸設置的文字顯示預警告知功能。

當然，觸發(fā)預警還要有一些可動態(tài)設置的要素。按照橋梁監(jiān)管要求，水域交通管理的具體情況，船舶通航繁忙可能引發(fā)的風險程度等因素，可由橋梁業(yè)主研究確定橋梁監(jiān)管預警范圍。一般分為遠距（10-15海里）、中距（3-10海里）、短距（0.5-3海里）。并能同時船舶軌跡回放、取證功能，能為事故還原、法律取證、證據(jù)保存、責任追究提供依據(jù)。

4.橋梁防碰撞警戒AIS/VHF助航系統(tǒng)的局限性及對策

4.1 船舶AIS使用的普及性受限

系統(tǒng)發(fā)揮功效須建立在橋船雙方都安裝相應設備基礎上。事實上，不僅是中國，在世界各地，仍有大量船舶末安裝AIS系統(tǒng)，況且還有些船舶為了防監(jiān)管而可能關閉AIS，造成人為的局限性。對策是可以采取廣泛安全宣傳、加大海事監(jiān)管執(zhí)法力度，對沒有安裝AIS設備或關閉設備的船舶加重處罰，以糾正違規(guī)行為。

4.2 系統(tǒng)頻率應用局限性

系統(tǒng)使用頻率是公共頻率（VHF的公共頻道），從語音通信的角度，在一定的橋梁監(jiān)管區(qū)域，使用同一個信道進行廣播通信，容易造成通信干擾、阻塞，特別是在繁忙水道，多橋孔通航情況下，對無關船舶以及兩岸可能需要的通信，造成城市多余的頻譜干擾。解決對策是可以采取降低系統(tǒng)播發(fā)功率，出現(xiàn)險情時才會及時發(fā)出預警，并要所有船舶一旦進入橋梁重點安全監(jiān)管區(qū)域，必須首先保持相應的無線電靜默，守聽預警發(fā)布。

4.3 系統(tǒng)還沒有法定技術標準

通過實踐摸索，一方面在航海保障工作中，鼓勵事故多發(fā)航段、重點橋梁用戶廣泛應用，系統(tǒng)逐步成熟，形成實用技術標準。進而以國內(nèi)規(guī)范要求形式，通過對使用防撞系統(tǒng)做出相關規(guī)定；另一方面加強國際履約參與，對我國成熟有效的技術標準豐富國際履約新內(nèi)涵，提出航行安全新提案。

5.結語

按照中共中央國務院印發(fā)的《交通強國建設綱要》和交通運輸部《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》相關要求，堅持綱要“創(chuàng)新引領，數(shù)據(jù)賦能；共建共享，融合發(fā)展；防范風險，保障安全；勇于探索，試點先行?！钡脑瓌t，以開放包容的態(tài)度，適應技術發(fā)展趨勢，以試點為重要手段，匯聚技術、智力、產(chǎn)業(yè)等資源，逐步形成數(shù)字交通發(fā)展的“中國經(jīng)驗”和“中國方案”。促進海事監(jiān)管、航保服務全方位的安全觀，就能夠構筑立體有效的水上安全防護體系。