螺頭水道大跨越架空電纜雷達(dá)回波分析及辨識(shí)

孫鵬程

（寧波引航站， 浙江寧波 315000）

0 引 言

螺頭水道大跨越架空電纜是連接舟山與大陸聯(lián)網(wǎng)輸電線路工程中最為核心的部分，是舟山地區(qū)連接大陸的電力大動(dòng)脈，是浙江省重點(diǎn)建設(shè)工程項(xiàng)目，極大地促進(jìn)了舟山地區(qū)的海島經(jīng)濟(jì)發(fā)展，如圖1所示。大跨越架空電纜北起舟山大貓島，南至寧波涼帽山，跨距為2 756 m，電纜設(shè)計(jì)最低處高出海平面81.7 m。該架空電纜在設(shè)計(jì)中考慮到螺頭水道國(guó)際航道的通航要求，力求使其不影響船舶的正常通行。大跨越在建成之初創(chuàng)下了多項(xiàng)紀(jì)錄，如：大跨越塔高370 m，創(chuàng)世界紀(jì)錄；大跨越兩塔間距2 756 m，創(chuàng)亞洲紀(jì)錄等。

圖1 螺頭水道大跨越架空電纜示意圖

1 螺頭水道大跨越架空電纜雷達(dá)回波特性

船舶在航行經(jīng)過(guò)螺頭水道大跨越架空電纜前約2 n mile時(shí)，在雷達(dá)屏幕上會(huì)清楚地顯示一艘像離岸的“小船”沿著架空電纜下方行駛。如果對(duì)該回波物標(biāo)進(jìn)行雷達(dá)標(biāo)繪，會(huì)發(fā)現(xiàn)其順著大跨越架空電纜的走向、斜插螺頭水道航行；和本船具有碰撞態(tài)勢(shì)，并且最小會(huì)遇距離（DCPA）為0；不論本船采取加減速或轉(zhuǎn)向等避讓措施，該“小船”都會(huì)在大跨越架空電纜正下方相應(yīng)的加速或減速，DCPA還是0，與本船的“碰撞”不可避免，如圖2所示。

圖2 出現(xiàn)一艘與本船“碰撞”不可避免的“小船”

由于該大跨越架空電纜所處位置恰好位于螺頭水道轉(zhuǎn)向之處，本身該航道交通流密度大且復(fù)雜，螺頭角附近又受地形影響，水流湍急并且流向不規(guī)則。如果受此雷達(dá)回波的干擾，不加甄別而慌亂加減速或轉(zhuǎn)向進(jìn)行避讓，必將與周圍船舶產(chǎn)生更復(fù)雜的碰撞危險(xiǎn)局面。2022年3月，某集裝箱船X輪在夜間經(jīng)3號(hào)警戒區(qū)南下出口，當(dāng)出現(xiàn)上述情況時(shí)，認(rèn)為大跨越架空電纜下面的回波是穿越螺頭水道“小船”，在甚高頻電話中多次呼叫該穿越“小船”未果后，X輪采取大幅度左轉(zhuǎn)措施試圖避讓它，后受到流壓影響，在進(jìn)口航道中逆向行駛并與多艘進(jìn)口船舶發(fā)生碰撞危險(xiǎn)。

2 大跨越架空電纜下異常雷達(dá)回波產(chǎn)生原因及分析

螺頭水道大跨越架空電纜采用6根鋁包鋼絞線，電纜的金屬材料本是雷達(dá)微波的良好反射體，但是由于電纜平直光滑的特性，導(dǎo)致只有與雷達(dá)波束輻射方向垂直點(diǎn)附近的較小一段電纜，才能將雷達(dá)發(fā)射微波反射回雷達(dá)，而其余部分電纜，由于未和雷達(dá)波束成90°交角，絕大部分的雷達(dá)波束會(huì)被反射到雷達(dá)天線以外的位置而不能被雷達(dá)接收。所以大跨越架空電纜在雷達(dá)屏幕上呈現(xiàn)的回波是極為特殊的，它不能完整顯示整條架空電纜，而只是一個(gè)點(diǎn)，并且該點(diǎn)始終處于由本船雷達(dá)天線向電纜所作的垂足處，如圖3所示。

圖3 雷達(dá)微波發(fā)射、反射示意圖

當(dāng)出口船舶航行于涂泥嘴A位置時(shí)，架空電纜回波Ao被淹沒(méi)于大貓島回波之中，不易被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)航行到3號(hào)警戒區(qū)北側(cè)B位置時(shí)，架空電纜回波Bo剛好同大貓島回波分離，顯示在雷達(dá)屏幕上，就像一艘剛剛離開(kāi)大貓島螺頭角的“小船”。本船繼續(xù)航行，對(duì)“小船”目標(biāo)作雷達(dá)標(biāo)繪，發(fā)現(xiàn)該“小船”將斜穿螺頭水道航行，與本船具有碰撞危險(xiǎn)，碰撞點(diǎn)位于本船航向與電纜的交點(diǎn)處，如圖4的PPC1。圖4是本船與“小船”雷達(dá)回波關(guān)系示意圖。

如本船在C處試圖采取向左轉(zhuǎn)向的避讓措施，即從“小船”雷達(dá)回波船尾部通過(guò)。此時(shí)，雷達(dá)屏幕上出現(xiàn)的“小船”將減速停下，然后沿原航向相反的方向駛回大貓島螺頭角，但是對(duì)本船依然構(gòu)成碰撞危險(xiǎn)，碰撞點(diǎn)位于圖4中的PPC2處。

圖4 本船與“小船”雷達(dá)回波關(guān)系示意圖

如本船在D處把船停下，則“小船”也將停在Do處。因此，無(wú)論本船作何避碰行動(dòng)，與“小船”始終處于碰撞不可避免的位置上。

同樣，當(dāng)船舶由螺頭水道進(jìn)口時(shí)，大跨越架空電纜的雷達(dá)回波如上述相同，并且無(wú)論本船如何避讓，“小船”始終處于相對(duì)于本船的碰撞航線上。

3 大跨越架空電纜雷達(dá)回波的辨識(shí)和應(yīng)對(duì)

在經(jīng)過(guò)以上的回波產(chǎn)生原因及分析之后，可在大跨越電纜上做垂線后得出圖5，陰影區(qū)域?yàn)楫a(chǎn)生“小船”回波的航行水域。當(dāng)船舶在使用定線制航道進(jìn)口時(shí)，會(huì)遇到“小船”回波的航行水域在陰影區(qū)域A；當(dāng)船舶在使用定線制航道出口時(shí)，會(huì)遇到“小船”回波的航行水域在陰影區(qū)域B。可見(jiàn)，船舶在使用分道通航進(jìn)口航道進(jìn)口過(guò)程中，在航經(jīng)小貓島正南時(shí)會(huì)在雷達(dá)屏幕上遇見(jiàn)一“小船”由螺頭角向西南航行，并且與本船產(chǎn)生碰撞危險(xiǎn)；船舶使用分道通航出口航道出口過(guò)程中，在航行至3號(hào)警戒區(qū)北端時(shí)，會(huì)在雷達(dá)屏幕上遇見(jiàn)一“小船”由螺頭角向西南航行，并且與本船也產(chǎn)生碰撞危險(xiǎn)。通過(guò)測(cè)量，進(jìn)口時(shí)從發(fā)現(xiàn)該“小船”開(kāi)始到與該回波的會(huì)遇點(diǎn)只有1 n mile。出口時(shí)在三號(hào)警戒區(qū)北端發(fā)現(xiàn)該回波到會(huì)遇點(diǎn)只有2 n mile。從發(fā)現(xiàn)“小船”回波到與“小船”的最近會(huì)遇距離很近，并且存在碰撞危險(xiǎn)。如果事先沒(méi)有準(zhǔn)備，突然在近距離出現(xiàn)一“小船”，將給船舶駕引人員帶來(lái)很大的錯(cuò)覺(jué)，尤其是當(dāng)能見(jiàn)度不良或者夜間航行時(shí)。A區(qū)域比B區(qū)域面積小很多，留給駕引人員反應(yīng)的時(shí)間相對(duì)更短，所以在操縱船舶進(jìn)口時(shí)需要更關(guān)注大跨越架空電纜回波對(duì)航行安全帶來(lái)的不利影響。

圖5 產(chǎn)生“小船”回波的航行水域

船舶從經(jīng)過(guò)螺頭水道大跨越架空電纜前，當(dāng)在雷達(dá)屏幕上掃到一“小船”回波后，駕引人員首先應(yīng)沉著冷靜，如在能見(jiàn)度良好的天氣情況下，用望遠(yuǎn)鏡尋找是否有真實(shí)船舶存在，如不存在則可繼續(xù)正常航行。或者可以根據(jù)本文對(duì)大跨越架空電纜回波生成的水域，來(lái)確定回波的性質(zhì)。由于螺頭水道大跨越架空電纜正處于螺頭角轉(zhuǎn)向點(diǎn)附近，在條件允許的情況下可以采取適當(dāng)提前轉(zhuǎn)向的方法來(lái)觀察回波是否減速、等待，最近會(huì)遇距離（DCPA）是否始終為0不變，再配合視覺(jué)瞭望來(lái)確定回波的性質(zhì)。另外，筆者在工作中觀察到，相比X波段雷達(dá)，S波段雷達(dá)更容易識(shí)別到整根電纜。所以當(dāng)在X波段雷達(dá)屏幕上掃到“小船”回波后，可調(diào)節(jié)增加S波段雷達(dá)的增益，觀察是否能顯示完整的電纜回波并重疊于原先的“小船”回波上，繼而來(lái)判斷該“小船”回波的性質(zhì)。如果在能見(jiàn)度不良的天氣情況或者在夜間航行中，發(fā)現(xiàn)類似回波后應(yīng)該及時(shí)減速，首先為正確判斷回波性質(zhì)爭(zhēng)取更多的時(shí)間觀察，再根據(jù)本文對(duì)回波的分析來(lái)確定回波性質(zhì)。

需要駕引人員注意的是：在船舶航經(jīng)螺頭角大跨越架空電纜時(shí)，絕不能一味地把處于大跨越架空電纜下方的回波認(rèn)作為電纜回波而置之不理。筆者就遇到過(guò)幾次小型船舶從大跨越架空電纜下方自大貓島螺頭角向涼帽山或是自涼帽山向螺頭角航行的情況，如圖6中的“YIN TONG SHUN 206”，好在目前安裝AIS設(shè)備的小型船舶很多，可以確認(rèn)為確切的船舶。但是，有時(shí)確實(shí)有不點(diǎn)燈和沒(méi)有安裝AIS設(shè)備的小船在大跨越架空電纜下方航行的情況存在，所以航經(jīng)該水域時(shí)尤其需要注意控制航速，并結(jié)合多種手段加強(qiáng)瞭望，使用上述方法仔細(xì)甄別回波性質(zhì)，安全通過(guò)該水域。

圖6 一艘確切的小船在大跨越架空電纜下方航行

筆者建議，如果海事監(jiān)管部門采取一定的措施，可消除螺頭水道大跨越架空電纜對(duì)雷達(dá)回波的影響，將會(huì)起到非常積極的作用。如可以在大跨越架空電纜上，間隔均勻地連續(xù)放置一些雷達(dá)角反射器，這樣船舶駕引人員就可以在較遠(yuǎn)的距離從雷達(dá)顯示屏上觀察到一連串間隔均勻的點(diǎn)狀回波，上訴架空電纜的回波就出現(xiàn)在一連串間隔均勻的點(diǎn)狀回波上，方便真實(shí)穿越小船的辨識(shí)。或者在電纜的表面涂刷或包裹雷達(dá)波吸波材料，這樣可以使電纜的反射波減弱甚至不反射，使之不產(chǎn)生反射回波。

4 結(jié) 語(yǔ)

大跨越的架空電纜在其他地方也存在，可能雷達(dá)回波類似螺頭水道在船舶航行實(shí)踐中比較少見(jiàn)，但是此假回波是確實(shí)存在的。正因?yàn)槿绱耍霸诤浇?jīng)螺頭角水域與大跨越架空電纜相遇前，其雷達(dá)回波容易使船舶駕引人員產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)，慌亂錯(cuò)誤避讓從而引發(fā)與周邊船舶的緊張局面，研究假雷達(dá)回波產(chǎn)生原因、辨識(shí)和應(yīng)對(duì)是有意義的，希望個(gè)人的總結(jié)和理解能給其他駕引人員提供些許借鑒和幫助。