李國定，李麗娜，陳國權(quán)

(集美大學(xué) 航海學(xué)院,福建 廈門　361021)

緊迫危險局面下船舶協(xié)調(diào)避讓模擬器訓(xùn)練

李國定，李麗娜，陳國權(quán)

(集美大學(xué) 航海學(xué)院,福建 廈門361021)

摘要：梳理緊迫危險下船舶協(xié)調(diào)避讓的理論研究成果，根據(jù)STCW公約馬尼拉修正案A部分第Ⅱ章關(guān)于船長和甲板部的標(biāo)準(zhǔn)第Ⅱ節(jié)500總噸或以上船舶的船長和大副的最低適任標(biāo)準(zhǔn)中“航行中的應(yīng)急反應(yīng)”適任的知識、理解和熟練中關(guān)于“在碰撞前后應(yīng)采取的措施”訓(xùn)練要求，探討在模擬器訓(xùn)練中進(jìn)行緊迫危險下船舶協(xié)調(diào)避讓訓(xùn)練的方法。

關(guān)鍵詞：船舶；緊迫危險；協(xié)調(diào)避讓；模擬器訓(xùn)練

一、引言

船舶在海上航行與他船會遇時，或由于值班駕駛員疏忽瞭望、未使用安全航速、未有或錯誤判斷碰撞危險等失誤，使船舶形成緊迫局面，直至陷入緊迫危險，最終導(dǎo)致碰撞事故發(fā)生。通常船舶發(fā)生碰撞的最終原因是兩船陷入緊迫危險時雙方采取行動不當(dāng)導(dǎo)致。STCW公約馬尼拉修正案A部分第Ⅱ章關(guān)于船長和甲板部的標(biāo)準(zhǔn)第Ⅱ節(jié)500總噸或以上船舶的船長和大副的最低適任標(biāo)準(zhǔn)中“航行中的應(yīng)急反應(yīng)”適任的知識、理解和熟練中關(guān)于“在碰撞前后應(yīng)采取的措施”知識要求，表明適任的方法中“考試并評估從實(shí)際訓(xùn)練、工作經(jīng)歷和應(yīng)急程序的實(shí)際演習(xí)中獲取的證據(jù)”，但沒有模擬器訓(xùn)練取得經(jīng)驗(yàn)的方法。因此有必要對緊迫危險情況下協(xié)調(diào)避讓方法進(jìn)行研究和探討，船長和駕駛員了解該情況下知識并應(yīng)用模擬器加強(qiáng)訓(xùn)練對船舶航行安全有著重要意義。

二、緊迫危險下船舶協(xié)調(diào)避碰的理論基礎(chǔ)

針對緊迫危險局面下船舶如何協(xié)調(diào)避碰的問題，國外學(xué)者Goodwin[1]，Davis[2]，Colley[3]分別提出了船舶領(lǐng)域、動界及RDRR模型、兩船會遇時通過的最近距離(DistaneofClosePointofApproaching，DCPA)、兩船到達(dá)最近會遇距離的時間(TimeofClosePointofApproaching，TCPA)、船舶領(lǐng)域(Domain)和動界(Arena)等避碰參數(shù)概念；[4]大連海事大學(xué)鄭中義和吳兆麟教授以不同的會遇態(tài)勢下各種DCPA和TCPA的計算模型進(jìn)行詳細(xì)的綜述和分析，并討論如何判斷碰撞危險和選擇避碰時機(jī)[5]；集美大學(xué)李麗娜教授提出了安全會遇距離(SafeDistanceofApproach，SDA)及其最小值SDAmin的估算模型、緊迫危險距離(DE)的量化模型及最晚施舵時機(jī)計算模型等[6-7]。至今為止，集美大學(xué)航海學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在理論上做了充分的準(zhǔn)備[6-12]，所建立的數(shù)學(xué)模型在模擬器應(yīng)用上是可行的。

三、緊迫危險局面下船舶協(xié)調(diào)避讓方法

1.船舶基本會遇態(tài)勢的劃分

根據(jù)PIDVCA方法的研究思路，為驗(yàn)證緊迫危險協(xié)調(diào)避碰(CCA)決策算法的完備性，首先需總結(jié)兩船會遇目標(biāo)船的交會特征變化規(guī)律及其分類，其次對危險目標(biāo)船所在相對方位加以劃分，然后針對同一交會特征的危險目標(biāo)船所處不同方位的組合基礎(chǔ)上，進(jìn)一步根據(jù)其相對運(yùn)動線過船首或船尾細(xì)分，形成基本會遇態(tài)勢的劃分原則。

2.目標(biāo)船交會特征的定義及分類

綜合考慮目標(biāo)船速度vt和航向Ct，本船速度v0和航向CO，本船與目標(biāo)船會存在不同的交會特征，用EC(Encountercharacter)表示。所謂目標(biāo)船交會特征是指來自同一方位、具有相同相對航向的目標(biāo)船，當(dāng)兩船真運(yùn)動夾角不同和速度比不同時構(gòu)成不同的交會特征。在計算避碰參數(shù)時，根據(jù)vt/v0的大小和Ct的取值范圍來區(qū)別不同的交會特征，根據(jù)EC的取值分別調(diào)用模型庫中不同數(shù)學(xué)模型來處理。根據(jù)目標(biāo)船真航向Ct和兩船間的速度關(guān)系有15種交會特征(表1)[10]。

表1　目標(biāo)船交會特征表

例如以右舷前方區(qū)域交叉會遇為例分析，當(dāng)目標(biāo)船的航向Cr小于270°且大于180°時，根據(jù)vt/v0和Ct的取值不同，目標(biāo)船具有如下4種交會特征，如圖1(1)～(4)所示。

圖1　右舷交叉交會示意圖

圖1的(1)和(2)是右前方交叉中目標(biāo)船真航向Ct-Co>270°的兩種會遇情況，第一種情況交會特征為EC=2，即目標(biāo)船的速度vt大于本船速度v0；第二種情況為EC=4，即本船速度v0大于目標(biāo)船速度vt。圖1的(3)和(4)是右前方交叉中目標(biāo)船在滿足180°

3.目標(biāo)船按照相對方位劃分

同一種交會特征中，根據(jù)目標(biāo)船的相對方位不同，緊迫危險避碰決策方案也不同，因此須進(jìn)一步的對會遇態(tài)勢進(jìn)行劃分,其分布規(guī)律見圖2。

圖2　目標(biāo)船所在方位詳細(xì)劃分示意圖注：a、b對遇(左舷、右舷)；c、h前方交叉(左舷、右舷)；d、g正橫附近交叉(左舷、右舷)； e、f被追越(左舷、右舷)。

4. 船舶基本會遇態(tài)勢的形成

基于前期研究總結(jié)的兩船交會特征變化規(guī)律，結(jié)合目標(biāo)船所在相對方位劃分方法，分析總結(jié)了72種基本會遇態(tài)勢。如圖3的(a)(b)和(c)為同一交會特征為EC=2，目標(biāo)船相對方位不同，分別為RB=b、RB=c和RB=d的會遇態(tài)勢。

圖3　交會特征為EC=2的不同會遇態(tài)勢示意圖

5.協(xié)調(diào)避碰簡化決策表

通過對基本會遇態(tài)勢的相對運(yùn)動幾何分析得到緊迫危險協(xié)調(diào)避讓決策，并通過仿真實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證后形成相應(yīng)的決策表[9]。為了方便訓(xùn)練，將決策表簡化為表2。

表2　緊迫危險協(xié)調(diào)避碰簡化決策表(vt/v0≈1)

四、結(jié)語

通過緊迫危險情況下的協(xié)調(diào)避讓知識了解和認(rèn)可的模擬器訓(xùn)練，能夠使船長和駕駛員在緊迫危險情況下采取適當(dāng)而有效的措施，避免或減少碰撞損失，以滿足STCW馬尼拉公約關(guān)于500總噸或以上船舶的管理級最低適任標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于“航行中的應(yīng)急反應(yīng)”的相關(guān)要求。

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收稿日期：2015-10-12

作者簡介：李國定(1963-)，男，副教授，主要從事航海模擬器及航海教育研究。

中圖分類號：U676.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-8724(2016)02-0095-03