三、水運交通安全技術(shù)措施

　　(一)船舶航行定位與避碰

　　1.船舶導航與定位

　　1)航向。為了保證船舶航行安全，首先要確定船舶的航向與位置。實際航向有3種。首先是羅經(jīng)航向，它是由羅經(jīng)直接指示的船首方向。羅經(jīng)航向經(jīng)過羅經(jīng)誤差修正后得到正確的船首方向，稱為真航向。由于風、流的影響，船舶運動的速度是船舶在靜水中運動的速度與風流引起的速度的合速度，該合速度的方向是船舶重心軌跡的方向，稱為航跡向。

　　測定船首方向的主要儀器羅經(jīng)包括磁羅經(jīng)、陀螺羅經(jīng)。由于地磁場的南北極與地球的磁羅經(jīng)南北極不一致，地磁場隨地理位置而變化，磁羅經(jīng)又受周圍的鐵磁性物質(zhì)的影響，因此磁羅經(jīng)的誤差變化較大，使用時必須進行誤差校正。陀螺羅經(jīng)是利用繞定點轉(zhuǎn)動的高速旋轉(zhuǎn)陀螺儀的定軸性與進動性，借助于控制系統(tǒng)及阻尼系統(tǒng)使陀螺儀的軸自動指北，并能跟隨地球自轉(zhuǎn)，精確跟蹤地理子午面的指北儀器。由于陀螺羅經(jīng)安裝時基線與船舶首尾線不一致會造成基線誤差，此外由于陀螺羅經(jīng)的結(jié)構(gòu)以及船舶運動會引起緯度誤差、速度誤差、沖擊誤差與搖擺誤差等。這些誤差通過校正或補償?shù)姆椒�，一般均可控制在較小的范圍之內(nèi)。

　　2)定位。定位方法按照參照目標可分為岸基定位與星基定位。

　　岸基定位是利用岸上目標定位，如燈標，山頭以及導航系統(tǒng)中的信號發(fā)射臺等都是岸基目標。最普通的岸基定位是用肉眼通過羅經(jīng)測定燈標、山頭等顯著物標的方位，或通過六分儀測定目標的距離，然后得出幾個目標的方位或距離的位置線，相交求出船位。雷達定位是通過雷達脈沖遇到顯著物標反射回來所經(jīng)過的時間及方向測定物標的距離和方位，得出位置線，相交而定出船位。有些導航系統(tǒng)，如勞蘭C，它是利用到兩個定點(信號與發(fā)射臺)的距離差為定值的點的軌跡作為位置線，測定兩發(fā)射臺信號到船舶的傳播時間差，而得出雙曲線位置線。因而稱其為雙曲線導航系統(tǒng)。

　　星基定位是以星體為參照物測定船舶位置的方法。傳統(tǒng)的星基定位方法是利用天體，包括太陽、月亮、恒星、行星與船舶的相對位置來確定船舶的位置，稱為天文定位。

　　衛(wèi)星導航系統(tǒng)是以人造地球衛(wèi)星為參照目標的位置測定系統(tǒng)。目前使用最廣泛的是美國從1973年開始研制到1993年投入使用的全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)。它包括24顆衛(wèi)星，分布在6個軌道平面，衛(wèi)星高度為20200km。它是利用已知空間位置的人造衛(wèi)星發(fā)射的電磁波，測定其衛(wèi)星到接收機天線的距離。若同時測量三顆衛(wèi)星的距離，則可求得接收機的三維位置，經(jīng)度、緯度和高度。若使用的全球定位系統(tǒng)同時測量四顆衛(wèi)星的距離，除測定接收機的三維位置外，還可求得接收機的鐘差。

　　為了提高GPS的定位精度，目前沿海地區(qū)使用最多的是差分GPS。它是用一臺精確位置已知的GPS接收機作為基準接收機，測得所在地的各種誤差，而附近的GPS用戶接收機在接收含有各種誤差的GPS信號的同時，還接收基準臺發(fā)送的誤差信息，經(jīng)過修正后，得到精確的位置信息。當用戶距基準臺100km時，水平位置誤差在5m以內(nèi)。我國在“九五 ”期間建成沿海無線電指向標差分全球定位系統(tǒng)臺鏈(RBN/DGPS)。

　　【例題】船舶海上航行定位方法，按照參照目標可分為()兩種。

　　A.岸基定位和星基定位

　　B.岸基定位和雷達定位

　　C.地理定位和星基定位

　　D.雷達定位和地理定位

　　【答案】A

　　2.船舶操縱與避碰

　　控制船舶運動的設(shè)備是推進器(車)與舵。在海上航行時一般只用舵控制，當測得船舶位置偏離計劃航線，或船首偏離設(shè)定航向時，要設(shè)法使船舶以最有效的方法回到計劃航線與設(shè)定航向�？刂坪较虻闹饕O(shè)備是舵，在港內(nèi)或狹水道，對有雙螺旋槳或側(cè)推器的船舶，在用舵的同時也可用雙槳配合或側(cè)推器來控制船首向。在狹水道或港內(nèi)一般由人工操舵;在海上一般采用自動操舵控制航向。自動操舵大致可分為兩類：一類稱為航向保持系統(tǒng)，另一類稱為航跡保持系統(tǒng)。航向保持系統(tǒng)是根據(jù)船首向與設(shè)定航向的偏差，通過控制系統(tǒng)來控制舵角，使船首回到設(shè)定航向。根據(jù)控制系統(tǒng)的原理不同分為PID(比例一積分一微分)自動操舵，自適應(yīng)自動操舵等。此外，新的自動操舵中還采用模糊控制，多模式控制等先進技術(shù)。航跡保持系統(tǒng)是根據(jù)定位信息測定航跡偏離程度，通過計算確定出最有效舵角與舵角執(zhí)行時間，使船舶能最快、最省燃料的回到設(shè)定航線上來。

　　舵用于控制航向，螺旋槳用于推進與制動船舶。要控制船舶的航向、位置、速度、回轉(zhuǎn)角速度等，必須掌握船舶的操縱特性。了解船舶在舵作用下的保向與改向能力，慣性停船沖程及螺旋槳逆轉(zhuǎn)制動沖程等規(guī)律。這些規(guī)律一般用船舶操縱運動方程式來描述。

　　根據(jù)《國際海上避碰規(guī)則》避碰是指航行中各類水上運輸工具相互間的避讓。一般是通過航行值班人員的嘹望與儀器觀測來判斷是否有碰撞危險，然后用舵與車來避免本船與他船的碰撞，但至今尚沒有一套實用的閉環(huán)的自動避碰系統(tǒng)。目前使用最廣泛的雷達自動標繪儀(ARPA)，是根據(jù)雷達的目標回波經(jīng)過量化、濾波和跟蹤處理后得出的目標運動軌跡，在雷達熒光屏顯示目標的相對運動矢量或目標的預示危險區(qū)(PAD)，向駕駛?cè)藛T提供避碰信息，然后由駕駛?cè)藛T采取避碰措施。但由于噪聲干擾等引起的目標回波誤差，本船航向誤差，使濾波跟蹤后得到的目標軌跡有誤差，還會引起跟蹤目標丟失或誤跟蹤。目標船的運動不是本船所能控制的，它有相當?shù)碾S機性。由于這些原因，使得帶ARPA的雷達也只能向駕駛?cè)藛T提供避碰信息，而不能進行自動避碰。

　　(二)船舶交通管理系統(tǒng)

　　隨著世界外貿(mào)海運量的迅速增加，大量船舶頻繁活動于港口和海上交通要道，加之船舶向大型化、高速化發(fā)展，使港口航道擁擠不堪，導致這些水域的海損事故率逐年增加。國際海事組織對此制訂了相應(yīng)的對策，船舶交通管理系統(tǒng)(亦稱船舶交通服務(wù)系統(tǒng)，Vessel Traffic Service，VTS)是其中之一。

　　1.VTS的功能與組成

　　經(jīng)過多年的實踐與各方面的努力，1995年11月國際海事組織(IMO)通過了A 578(14)號決議，即《船舶交通服務(wù)指南》。VTS旨在提高交通安全、交通流效率和保護環(huán)境。VTS的功能包括搜集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)評估、信息服務(wù)、助航服務(wù)、交通組織服務(wù)與支持聯(lián)合行動。VTS由VTS機構(gòu)、使用VTS的船舶與通信三部分組成。

　　VTS在其覆蓋的水域中搜集兩方面數(shù)據(jù)：一方面是航路的氣象、水文數(shù)據(jù)及助航標志的工作情況;另一方面是航路的交通形勢。搜集到數(shù)據(jù)以后，再用適當?shù)姆绞斤@示這些數(shù)據(jù)，根據(jù)國際與當?shù)氐拇敖煌ㄒ?guī)則以及有關(guān)的決策準則，對交通形勢現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進行分析，這就是數(shù)據(jù)評估。VTS通過發(fā)布消息的方式提供服務(wù)。發(fā)布的消息分3類：①信息——在固定時刻，或在VTS中心認為必要的時刻，或應(yīng)船舶要求而播發(fā)的。它包括有關(guān)船舶動態(tài)、能見度與他船意圖;航行通告、助航設(shè)施狀況、氣象與水文資料;各航行區(qū)域的交通狀況，各種礙航船舶與障礙物警告，并提供可選擇的航線。②建議——VTS通過咨詢服務(wù)發(fā)出的消息，它包括以專門方式影響交通或個別船舶行為的意圖。③指示——為交通控制目的而以命令方式發(fā)布的消息，它包含了控制交通或個別船舶行為的意圖。

　　2.VTS設(shè)備

　　VTS的設(shè)備配置隨VTS系統(tǒng)的等級不同而變化，一個完整的VTS系統(tǒng)應(yīng)配置如下主要設(shè)備。

　　(1)雷達監(jiān)測系統(tǒng)。按照各VTS的不同任務(wù)，要求雷達的分辨率與探測距離不同，配備的雷達從最簡單的船用雷達到復雜的、專門設(shè)計的岸基雷達。一個較大規(guī)模的VTS系統(tǒng)所覆蓋的區(qū)域，常由幾個分散的雷達站構(gòu)成雷達鏈。雷達信號通過同軸電纜，微波接力或光導纖維傳送到VTS中心。雷達數(shù)據(jù)處理包括雷達目標自動錄取、自動跟蹤，以及多雷達跟蹤過程中的數(shù)據(jù)處理。

　　(2)通信系統(tǒng)。VTS中的通信方式很多，供語音通信使用的頻率也很多，但大部分VTS以甚高頻無線電話(VHF)為基礎(chǔ)。

　　(3)計算機系統(tǒng)。VTS中的計算機連成一個網(wǎng)絡(luò)，計算機主要用于雷達數(shù)據(jù)處理，VHF測向數(shù)據(jù)處理，船舶數(shù)據(jù)處理，遙感數(shù)據(jù)處理及其他非實時的離線操作。船舶數(shù)據(jù)分為3類：①固定數(shù)據(jù)，常指在船舶壽命周期內(nèi)不變的數(shù)據(jù)，如船名、呼號、船舶尺度等;②變化數(shù)據(jù)，指一個航次內(nèi)有效的數(shù)據(jù)，如駛離港、目的港、貨物、吃水等;③動態(tài)數(shù)據(jù)，指連續(xù)變化的數(shù)據(jù)，如船速、航向等。此外還有VHF測向、數(shù)據(jù)記錄設(shè)備、閉路電視、遙感裝置與助航標志等。

　　3.VTS對船舶的服務(wù)和監(jiān)管

　　根據(jù)IMO規(guī)定，凡使用VTS的船舶應(yīng)符合《海上人命安全公約》要求。到達實施VTS港口之前應(yīng)注意做到以下幾點：①仔細閱讀VTS主管機關(guān)印發(fā)的出版物，了解當?shù)厮辖煌ㄒ?guī)則及其他有關(guān)規(guī)定;②保證船舶助航與通信設(shè)備處于正常工作狀態(tài);③注意按照規(guī)定收聽VTS中心發(fā)布的有關(guān)消息;④按照VTS主管機關(guān)的規(guī)定，正確、及時地向VTS中心報告有關(guān)信息;⑤一般不改變經(jīng)船舶與VTS中心雙方同意的航行計劃;⑥迅速、準確向VTS中心報告意外情況;⑦當?shù)竭_或離開VTS區(qū)域時要向VTS中心進行到達與最終報告。

　　(三)全球海上遇險與安全系統(tǒng)

　　全球海上遇險與安全系統(tǒng)(Global Maritime Distress and Safety System，GMDSS)是一個符合《1979年海上國際搜救公約》規(guī)定的全球性通信網(wǎng)絡(luò)。它應(yīng)能滿足遇險船的可靠報警，對遇險船的識別、定位，救助單位之間的協(xié)調(diào)通信，救助現(xiàn)場的通信，可靠、及時的預防措施以及日常通信等各項要求。

　　1.報警

　　船對岸報警即遇險船向某一岸上救助協(xié)調(diào)中心(Rescue Coordination Center，RCC)的報警;船對船報警，即遇險船向附近船舶的報警;岸對船報警，即岸臺向遇險船附近的船舶報警。報警信息應(yīng)包括遇險船舶的識別碼(國際統(tǒng)一的一個九位十進制數(shù)字識別碼)、遇險位置、遇險性質(zhì)和其他有助于搜救的信息。

　　2.通信

　　通信包括搜救協(xié)調(diào)中心通過岸臺或岸臺與遇險船舶、參與救助的船舶、飛機及其他搜救單位之間的雙向通信。在搜救現(xiàn)場參與救助的船舶、飛機之間的通信。GMDSS系統(tǒng)還能進行正常航行時相遇船舶之間的通信和有關(guān)的業(yè)務(wù)通信。

　　3.尋位

　　遇險船舶或救生艇通過應(yīng)急示位標(Emergency Position lndicating Radio Beacon，EPIRB)或其他設(shè)備發(fā)出一種無線電信號，便于救助船舶和飛機尋找。

　　4.播發(fā)海上安全信息

　　GMDSS系統(tǒng)能提供手段發(fā)布航行警告、氣象預報和其他各種緊急信息以保證航行安全。為了實現(xiàn)上述功能，GMDSS系統(tǒng)采用了兩種系統(tǒng)：一是衛(wèi)星通信系統(tǒng)，二是地面通信系統(tǒng)。

　　(四)特種貨物與危險貨物運輸管理

　　1.重大件貨物的裝運管理

　　重大件貨物是指質(zhì)量、體積過大或尺寸超長的貨物。按我國規(guī)定，遠洋運輸中，凡單件質(zhì)量超過5t或長度超過9m的貨物;在沿海運輸中，單件質(zhì)量超過3t或長度超過12m的貨物，均屬重大件貨物。按國際標準規(guī)定，凡單件質(zhì)量超過40t，或長度超過12m，或高度、寬度超過3m的超高或超寬貨物，如車輛、大型成套設(shè)備、集裝箱、快艇等均屬重大件貨物。由于重大件貨物的尺寸與質(zhì)量過大，在裝運過程中，對穩(wěn)性計算、局部強度計算與加固綁扎有特殊要求。在裝運之前一方面要仔細審核重大件貨物的件數(shù)，單件質(zhì)量、重心位置、外形、尺寸、包裝、吊點位置與裝運要求。然后根據(jù)本船的重吊負荷，船體結(jié)構(gòu)，貨艙空間，艙底或艙蓋的局部強度，審查大件貨是否能裝，最后編制配載圖，吊裝方案(包括預算橫傾角等)，襯墊方案與加固綁扎方案。為了保證在運輸過程中船舶和貨物的安全，須對裝運重大件貨物對船舶穩(wěn)性的影響以及船舶局部受力進行計算。裝于船上的重大件貨物，由于船舶的縱搖、橫搖、波浪引起的船舶升沉以及裝于甲板上的大件貨所受的風力以及船舶傾斜面引起貨物重心偏移，都使貨物受到附加作用力。為了避免航行時貨物移動，需要對貨物加固綁扎，克服船舶運動時貨物受到的上述各種力。

　　2.危險貨物運輸與管理

　　危險貨物指具有爆炸、易燃、毒害、腐蝕、感染與放射等特性的物質(zhì)，在運輸、裝卸和存儲過程中，容易造成人身傷害、財產(chǎn)毀損或環(huán)境污染等需要特別防護的貨物。目前國際危險貨物海運量約占海運貨物總量的50%。國際海事組織依據(jù)并為實施1974年《國際海上人命安全公約》(SOLAS)和經(jīng)1978年議定書修正的1973年《國際防止船舶造成污染公約》(MARPOL73/78)制定了《國際海運危險貨物規(guī)則》(IMDG Code)。我國交通部根據(jù)《國際海運危險貨物規(guī)則》(以下簡稱《國際危規(guī)》)制定并頒布了《水路危險貨物運輸規(guī)則》的第一部分《水路包裝危險貨物運輸規(guī)則》(以下簡稱《水路危規(guī)》)，并于1996年12月1日起在我國實施。

　　《國際危規(guī)》與《水路包裝危險貨物運輸規(guī)則》適用于包裝危險貨物。((MARPOL公約》對油輪運輸，散裝液體化學品運輸?shù)陌踩珕栴}有具體規(guī)定。此外，《國際散裝運輸危險化學品船舶構(gòu)造及設(shè)備規(guī)則》(簡稱IBC Code)和我國《散裝運輸危險化學品船舶構(gòu)造與設(shè)備規(guī)范》對運輸散裝液體危險化學品的船舶結(jié)構(gòu)與設(shè)備都提出特殊要求�！秶H散運液化氣船舶構(gòu)造和設(shè)備規(guī)則》(簡稱IGC Code)對運輸?shù)蜏丶訅憾梢簯B(tài)貨物的船舶的結(jié)構(gòu)與設(shè)備有具體規(guī)定。《國際危規(guī)》的主要內(nèi)容包括危險貨物的分類與性質(zhì)，包裝與標志以及海上安全運輸?shù)囊��！秶H危規(guī)》根據(jù)危險貨物的主要特性和運輸要求分為九大類：①爆炸品;②氣體;③易燃液體;④易燃固體;⑤氧化劑和有機過氧化物;⑥有毒物質(zhì)和有感染性物質(zhì);⑦放射性物質(zhì);⑧腐蝕品;⑨雜類危險貨物和物品。

　　根據(jù)《國際危規(guī)》的要求，危險貨物必須按照《國際危規(guī)》標準，附帶正確耐久的標志。危險貨物的標志由標記、圖案標志和標牌組成。所有標志均須滿足經(jīng)至少3個月的海水浸泡后，既不脫落又清晰可辨的要求。危險貨物的包裝分為通用包裝與專用包裝兩類。通用包裝適用于第3，4，5類，第6類中的有毒物質(zhì)類中的大部分貨物和第l，8類中的部分貨物;其余由于特殊危險性質(zhì)，需采用專用包裝。根據(jù)危險程度通用包裝分為I、Ⅱ、Ⅲ類。I類包裝，適用于高危險性貨物;Ⅱ類包裝，適用于中度危險貨物;Ⅲ類包裝，適用于低危險性貨物。

　　危險貨物的合理配載與隔離，對貨物的安全運輸具有重要意義。易燃易爆貨物要遠離一切熱源、電源及生活居住區(qū)。遇水要起化學反應(yīng)者，要安排在干燥貨艙。有毒貨物與放射性貨物應(yīng)遠離生活區(qū)。絕大部分危險貨物均需遠離熱源、電源與生活居住區(qū)。對互不相容的危險貨物要正確隔離，以防止泄漏等引起的各種事故;一旦事故發(fā)生后，便于采取各種應(yīng)急措施，減少損失與危害程度。

　　【例題】船舶運輸中的重大件貨物是指尺寸超長、體積過大和()的貨物。

　　A.超過船艙尺寸

　　B.密度過大

　　C.形狀不規(guī)則

　　D.質(zhì)量過大

　　【答案】D

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