现代导航技术的应用与人为因素控制

中国海运（集团）总公司 楼于海

中海电信有限公司 邱瑛芳

现代导航技术的应用与人为因素控制

中国海运（集团）总公司 楼于海

中海电信有限公司 邱瑛芳

介绍三起因对现代导航设备使用不当而导致的海上事故案例，对事故原因和教训进行分析和总结，提出航海人员应正确认识并合理应用现代导航技术，重视人为因素控制，以实现真正意义的海上安全航行。

ECDIS；AIS；IBS；航海事故；人为因素

随着电子、信息技术等高新科技的飞速发展，越来越多的通信、导航设备被应用到航海。现代通导设备不仅提高了人们对海上周围环境的监测和判断能力，还为船舶提供了大量的助航信息和岸基支持。与此同时，国际海事组织、各海事当局以及船公司为了确保船舶航行安全和适航，纷纷竭尽全力将当今尖端技术应用到航海。短短的20多年间，相继涌现出ARPR雷达、GMDSS、VDR、AIS、BNWAS以及ECDIS。此外还推出了卫星通信INMARSAT A、B、F和海上宽带FB，结合安全与监控的SSAS、LRIT。根据IMO的规划，下一代海上通导将进入融合船岸一体的电子航海（E-NAVIGATION）时代，航海将进入智能化时代。先进的通导设备使海上定位更精确、通信更便利，然而装备了先进的通导设备就一定能确保海上航行安全了吗？答案显然是不一定。

根据近年发生的海上事故调查分析可知，涉事船舶均符合规范要求，安装了先进的通导设备，具备两种以上方式为船舶安全航行提供保障，本可以避免危险发生。然而，在许多情况下，由于先进的船载通导设备或系统功能没有被正确使用，或者由于驾驶人员过分依赖通导设备的自动功能，使得船舶意外事故依然屡屡发生。

一、与ECDIS使用有关的航海事故

1. ECDIS功能与特点

ECDIS即电子海图显示与信息系统，不仅能显示海图中的信息，还能综合反映船舶行驶状态，为船舶驾驶人员提供信息查询、进行航线设计和航路监控等辅助服务。此外，ECDIS作为多单元的无纸化导航系统，集成雷达与ARPR、GPS、AIS以及拥有各种不同的数据来源，确保值班人员能从ECDIS中充分掌握海上信息，同时又能控制船舶自动舵，全方位地引导船舶航行。正因为ECDIS本身的这些功能及优势，根据MSC.282（86）决议的要求，2012年7月1日及以后建造的国际航行船舶强制要求安装ECDIS设备，对现有船舶也要求分阶段进行追溯。可以相信，ECDIS的安装使用能更有效地提高船舶海上航行的可靠性和安全性。

然而，ECDIS虽然功能强大，但仍然只是一种助航仪器，其系统本身的局限性、显示误差和故障、系统设置和使用中的不适当或错误、传感器的误差、备用布置使用上的及时和有效等都要求使用者对其绝不能过分依赖。一些船舶驾驶员没能对此清晰地认识和了解，甚至错误认为有了它就能航行无忧。下面的事故案例就是由于船员过于依赖设备自动预警而麻痹大意，未能很好地意识到潜在危险，也没能充分认识到周围的境况并及时采取有效措施，从而造成船舶搁浅事故。

2. 事故案例

2011年8月，一艘在马耳他注册的散货船在从Glensanda驶向Wilhelm Shaven的过程中，在英国海岸搁浅。该船船体被损坏，其中一个压载水舱出现3 m的断裂，严重进水。值得庆幸的是，事故并未造成人员伤亡或环境污染。

事故经过：某日9时35分，该船驶进马尔海峡，船长使用两个雷达和ECDIS来助航。ECDIS系统设置了以下安全参数：安全等水线10 m，计划航线两边偏航范围为0.2 n mile及防搁浅警戒区等预警。船长指示采用自动舵航行，然后将船舶移交三副指挥，三副则站立于面向右舷雷达显示器和右手边ECDIS显示器的位置。该船进入海峡后的35 min左右，根据雷达显示，三副注意到前方出现一艘渔船。该船离下个转向点大约1 n mile，三副打算避开渔船进入港口，于是决定提早转向，调整自动舵，右转，开始缓慢地改变至航向为314°。之后三副在雷达上观察到叠加的AIS信息，该船为一艘渔船，其标距为3.6 n mile，方位318.5°（T）。随着该船接近314°的计划方位，三副决定继续右转向使渔船处于船首左侧位置，但当该船在321°的方位时，三副又观察到另一艘小船出现在右前方大约1 n mile内，于是打算从左侧避让小船，故继续调整航向往324°的方向驶去。这时ECDIS系统防搁浅警戒区迅速跳出警报，但三副并未听到警报声。三副用船笛连续拉出两个长声以警示小船注意该船通过，最后小船平稳地从左舷通过。此时，三副把注意力都集中在1 n mile之内的渔船上。虽然避让了小船，但三副发现以12 kn航速行驶的该船将于不久冲上浅滩，16 s后该船触到海底引起船舶剧烈震动。船长立刻回到指挥位置并查看ECDIS上的显示，才意识到该船已经搁浅。

3. 事故分析

这起事故主要是由于对ECDIS设备的过分依赖和使用不当而造成的。该船配有两套ECDIS，全备份实现电子海图无纸化导航。所有的驾控人员包括船长都完成了以IMO Model 1.27课程为基础的通用ECDIS培训。由于当时没有强制要求驾控人员接受类似设备的特定培训，只是船舶技术管理公司按照ISM规则来提供相关培训，因此他们对设备并不熟悉。尽管三副的确使用ECDIS作为主要导航手段，但他没有充分利用设备上所显示的有用信息。三副在10：10右转前不断察看ECDIS上的显示，而ECDIS显示防搁浅警戒区警报大约在10：18时响起。然而，当时三副的注意力都集中在避免与小船发生碰撞上，以至他透过驾驶窗全神贯注地看着前方，同时又不断观察雷达显示监视器。虽然三副以ECDIS作为主要的导航手段，但他没有重视需要监视的船位、计划轨迹以及周围的危险物和阻碍。同时，该船在ECDIS上显示的物理位置无法让操作设备的人在观察显示屏的同时再去关注驾驶窗外的情况。ECDIS的朝向问题导致三副必须面向右侧的屏幕进行监视，而三副在避免船舶发生碰撞期间的首要任务仍是观察前方的动态。如果ECDIS的位置在三副前面，他肯定会在监视航行情况之余一并兼顾查看ECDIS的显示。相比常规的纸质海图，自动化设备更容易导致船员缺乏海况意识。

ECDIS能及时识别船舶当前位置，在任何时候，即使没有定期标绘也能展现船舶经过的轨迹。这使三副理所当然地认为在船舶遇到危险时，ECDIS防搁浅警戒区便会自动报警。因此，在船舶将要搁浅前15 min内，他依然觉得没有必要去检查船舶的位置和航迹。事实上防搁浅警报在ECDIS上设置的10 m安全等水线不适用于该船，设安全等水线，要考虑到1.4 m的潮汐高度，预测船身将下沉0.9 m，船舶搁浅深度10.13 m，故该安全等水线应设为10.63 m。

此外，无论是船长还是值班驾驶员都没有对船上ECDIS的音频警报存有疑问。虽说他们都参加过符合IMO示范课程标准的ECDIS培训，但船长及值班驾驶员仍然缺乏对ECDIS设备的安全特征或其重要性的认识和理解。尽管ECDIS防搁浅警戒区在屏幕上的警报被激活，可是该船ECDIS单元未与音频警报的扬声器或蜂鸣器连接（不符合IMO的性能标准规范），导致音频警报这一功能失效，直到发生这起事故才意识到声音警报系统未做出任何响应，未能及时提醒三副船舶正面临搁浅危险。

综合以上，该起事故的产生原因总结如下：

（1）转向点的把握。三副基于自己的猜测，认为渔船会跟随该船的方向航行到下一个计划转向点，过早开始右转。

（2）雷达分析记录表明，根据航行计划，三副将船驶入计划航线，而另两艘船舶从它的右舷驶过。

（3）如果ECDIS的位置位于三副前方，那他很可能在监视海面情况的同时兼顾观察ECDIS的显示。

（4）三副没有注意防搁浅警戒区视频警报，因为他根本没有监视ECDIS的显示。而防搁浅警戒区音频警报这一功能失效而未能起到提示作用。

（5）无论是船长还是船员都缺乏对此设备安全特征及性能的认识，未能正确设置ECDIS安全等水线，直到发生事故后才发现设置不当。

（6）船长过于相信三副的能力，事实上三副缺乏经验，需要船长在导航上给予一定支持。

（7）ECDIS的音频警报即使正常运作，也会因为三副在大音量地播放音乐而导致他没能听到警报声响。

4. 事故教训

ECDIS作为一个先进的辅助工具，确实为值班驾驶员提供了一个高效导航的手段，可以持续提供船舶当前位置、历史航迹，还可以准确及时提醒船员即将出现的危险等。然而，对于海上航行，光依赖先进的设备并不能完全保证无意外事故发生。驾驶员不仅要通过设备功能和使用的培训，充分掌握其性能并适当地利用其功能， 并利用瞭望和其他导航手段、方法检验系统的有效性，才能更好地发挥它们的作用，保证航行安全。

二、AIS信息被忽略而导致的事故

AIS是现代船舶了解海上信息最普遍的工具之一，它能显示本船相邻的船舶信息，同时将这些信息补充到雷达和ECDIS等设备上，是对船舶安全航行极其重要的通信设备。然而，值班驾驶员却往往忽视了这些信息。

1. 事故案例

2012年2月，一艘集装箱船以21 kn的速度航行在沿海航道上，在雷达屏幕上看到有条船向东移动，准备在正北方向从左舷穿越船头，开往150 n mile外的渔场，集装箱船装备Class B AIS，AIS显示该船船速8.5 kn。在集装箱船驾驶台，水手陪同值班驾驶员值班到01：50时，之后值班驾驶员让水手去执行防火安全等检查。当时海况比较恶劣，周边出现大量渔船，大雨已将能见度降低到大约3 n mile，严重影响雷达图像的显示。值班驾驶员没有监视AIS信息，还准备改变航向避开左边海面上的渔船，于是通过雷达观察了向东航行的船舶，该船已进入2 n mile区域，并保持航向和速度。这时他走到船边察看船首及左舷正横方向的情况，再返回船桥驾控台上调整船舶航向。与此同时，向东航行的渔船也在向右侧改变航向，朝着集装箱船的航径行驶。值班驾驶员并没有发现那艘船也在改变航向，大约3 min后两船相撞，被撞渔船迅速沉没。此时，值班驾驶员似乎听到了汽笛声和异常震动，但完全没有意识到已经与渔船发生碰撞，也没有立即停船，而是打电话告诉船长集装箱船可能撞到了不明物体，但没发现撞到了什么。船长到驾驶台分析当时情况，检查后发现集装箱船并没有受损，毫无迹象表明附近有另一艘船舶出现，也没有收到GMDSS遇险报警，附近渔船和往常一样在正常作业。船长认为感觉到的震动可能是在改变航向期间海浪打击船体引起的，故命令集装箱船恢复航向继续航行。直到18 h后，沿海当局发现渔船下落不明，展开了空中和海上的搜索行动，通过验证当时AIS信息发现失踪船舶最后航行位置和时间都与集装箱船的轨迹相一致，从而找到了失踪船舶的残骸，船上11名船员遇难，EPIRB没启动，也没有找到救生筏，确认是与集装箱船发生碰撞。

2. 事故教训

这起事故证明了AIS上的信息过多会易被值班驾驶员所忽略的事实。AIS已在各种类型和大小的船舶中被广泛使用。尽管这一系统对小船在公海和大洋航线上航行极为有用，但是在高密度航行领域里，由于信息太多，AIS信息很有可能被在大船上的值班驾驶员所忽略或过滤掉。

（1）由于世界各地对渔船配置的AIS要求不一，沿海渔船的航行一直困扰着值班驾驶员，即使是最有经验的船长也很难通过AIS判断复杂的海况。因此，在复杂海况下应该提早调整航向避免发生悲剧。

（2）应依照国际海上避碰规则来安全航行。船舶在渔船高密集区航行时，值班驾驶员必须冷静思考并快速做出反应，无论何时都应该尽可能执行这个规则。在当时这种情况下，虽然值班驾驶员并不希望发生类似的碰撞事故，但其改变航向，不仅违反了规则，同时也是极其危险的。

（3）对任何运动目标做监视是很有必要的，因为它可以避免发生碰撞，确保航行安全。无论是要大胆改变航向还是减速，都绝对不应草率做出决定。

（4）当时值班驾驶员设置的安全速度是有问题的，毫无疑问在恶劣的天气和海况下，附近还有众多渔船，以21 kn的速度在黑夜里航行，速度明显过快。

（5）在通航密度大的繁忙水域，船长应该毫不犹豫地增加人员配备，驾驶台至少配备一个值班驾驶员和一个监控人员，以应对特殊情况需求。

（6）应定期检查卫星应急示位标，一旦发生事情，卫星应急示位标可以降低海难事故中人员的损失。

尽管AIS能提供许多信息，实施有效避碰，但还是需要人为参与和监视才能保证安全。建议合理配备驾驶人员和监控人员来监视周围境况，合理应用AIS信息，合理地将AIS信息与其他导航设备中显示的信息有效结合。只有这样才能将这些先进的导航设备应用得尽善尽美。

三、IBS使用不当导致的事故

当今的船舶综合桥楼系统（IBS）集成了大量来自不同通导设备的信息，包括AIS、GPS、雷达和ARPA等。但由于使用不当，也会造成悲剧的发生。

1. 事故案例

2012年，有一艘渡船在风平浪静的夜晚驶离港口。船长将值班任务移交给二副后离开了驾驶台。航道还算通畅，尽管在雷达上出现了一些航行目标，但二副没有对航行目标进行标绘。不久，二副在海图上标绘船舶的位置并开始计划改变航向，采用自动舵航行。然后，他发现船首右舷大约6.5 n mile的AIS目标，并进行了跟踪，再次改变航向，大约距1 n mile时给这艘船舶增加了CPA。同时二副和水手还一直在监视船首右舷的另外三艘渔船，但没有对它们在雷达上的目标进行标绘，也没有设警戒线进行监控。

当最近的一艘渔船距离该船大约在1 n mile内时，水手开始为三艘渔船的逼近感到担心。随着距离的不断靠近，水手认为已经没有足够的航行区域让他改变航向避让，但是二副竟改变了大约10°的航向。虽然跟在后面的两艘渔船都采取行动成功避让，但距离最近的那艘渔船继续保持原航向航行。二副鸣笛试图引起他们的注意，并指示水手采取手操舵，但最后还是未能阻止与渔船的碰撞。

2. 事故教训

从这个事故中得到的教训是，虽然船员了解国际海上避碰规则，但还是缺乏在实际情形下正确利用各种通导设备配合助航的经验。

（1）国际海上避碰规则的基本要求之一，就是在船上要配备适任的值班人员，以便不时地对周围环境进行监视。如果不这样做的话，很难在复杂的情况下避免碰撞。

（2）当确定三艘航行渔船有碰撞危险时，二副应当采取应对措施将危险指数降到最低，如通过使用设置预警区域或ARPA来监视或标绘雷达目标，通过雷达ARPA功能辅助避碰。

（3）国际海上避碰规则第8条要求，采取避碰的任何行动必须是安全可靠的。如果二副根据ARPA功能提前大胆改变航向，其实类似碰撞是很容易避免的。

（4）渔船的驾驶室里并没有人一直监视周围情况，虽然它是一艘直航船，只要保持它的航向和速度即可。然而，国际海上避碰规则第17条规定，直航船在发现有碰撞的可能时，也应当提早采取措施。而事故中的渔船船长直到危机出现才采取避碰措施，为时已晚。

（5）该船驾驶员偏爱通过雷达显示来监视AIS目标。虽然AIS信息对避免碰撞非常有用，但也会引起错觉，应该将AIS、雷达、ARPA等集合起来使用。

四、结束语

对先进设备和技术使用不当会造成严重后果。错误使用船上的导航设备，过分依赖设备的功能而不重视值守，再先进的设备也无法避免悲剧的发生，这也是每年海上事故中超过80%以上的事故都是人为因素造成的原因。诸多事故教训给每个航海人敲响了警钟，电子信息技术的发展促进了船舶通导设备的发展，只有正确、合理应用，才能真正为海上航行提供安全、可靠保障。设备是助航，而人的因素才是最重要的，航海人员只有正确认识并合理应用现代导航技术，重视人为因素的控制，才能实现真正意义上的海上安全航行。