基于航海操纵模拟器的ECDIS培训方法探究

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(天津海运职业学院，天津 300350)

基于航海操纵模拟器的ECDIS培训方法探究

张如凯，吴金龙，孝建伟，程文阁

(天津海运职业学院，天津 300350)

针对ECDIS培训存在的与实际应用结合不够紧密等问题，从培训内容、培训方法、培训设备等方面分析问题产生的原因，认为有效的ECDIS 课程应当尽可能接近实际的设备和环境，并且应该是全面而丰富的，并提出一种结合船舶操作模拟器使船员能正确了解并能科学应用ECDIS的方法。

船员培养；ECDIS培训；船舶操纵模拟器

一、引言

ECDIS是专门用来显示官方电子导航海图(ENC)的海图显示系统。它能与位置传感器、自动舵、雷达/ARPA、电罗经、测深仪、计程仪等航海仪器进行信息共享，具有船舶定位、海图作业、分层显示、航路监控、报警、海图改正、信息查询、船位记录、雷达信息显示等功能。为了推进ECDIS安装工作，2008年6月在国际海事组织(International Maritime Organization，IMO)总部召开的IMO航行安全分委会第54次会议上公布了强制安装ECDIS的要求的时间表，ECDIS作为航海必需的设备或纸质海图的替代品在现役船舶中已普及。伴随着ECDIS系统的普及，关于ECDIS的培训引起了IMO及各成员国的重视。STCW公约马尼拉修正案中即增加了ECDIS操作使用的培训与评估的相关内容，公约从培训对象、培训形式、培训内容等多方面进行了规范。根据中华人民共和国交通运输部令2011年第12号《中华人民共和国海船船员适任考试和发证规则》(以下简称“11规则”)的相关规定，ECDIS操作已成为我国船员考证、职务晋升和保持证书有效必需的评估项目。调查发现，我国的ECDIS培训存在着与实际应用结合不够紧密等问题。本文针对国内ECDIS培训现状及存在的问题，探讨利用航海操纵模拟器提高ECDIS培训质量的方法。

图1 海区选择图

二、ECDIS培训现状分析

将纸质海图与ECDIS对比，一般认为，纸海图能显示航行在哪儿，或者显示哪些地方不能航行，而ECDIS 不仅显示航行在哪儿，而且能指导船员安全航行。ECDIS的优势使其能很快普及，且使用范围还将继续扩大。ECDIS系统的确具有信息可选择显示、海图改正简单易行、可提供海图附加资料等优点，但都须建立在海图正确使用的前提下。而现阶段我国各航海院校及培训机构进行的ECDIS培训，在培训设备、培训形式、培训内容及培训效果等方面还存在许多不尽如人意之处。

1.培训设备的限制

目前，各航海院校及培训机构所使用的ECDIS 产品主要是来自挪威的康斯伯格( Kongsberg) 、英国船商( Transas)、丹麦Seagull、英国Kelvin Hughes及上海海事大学、大连海事大学、集美大学、海兰信、广州海华电子等厂家的ECDIS桌面模拟器。上述的ECDIS模拟器一般由教练员工作站和若干学员站组成，学员站一般包括ECDIS显示操作终端、三维视景及conning显示终端和简易的操纵控制端。而简易的操纵控制端一般都不具备真正的船舶操纵模型，仅能作为一个信号(命令)输入的端口；同时三维视景及conning显示终端一般也不具备或不全部具备与航线设计所经水域相对应的视景模型。该系列设备仅能完成ECDIS的基本操作，但不利于学员理解ECDIS与其他设备的配合机制及发现ECDIS的缺陷。

2.培训内容及培训方法的限制

根据STCW公约马尼拉修正案要求及我国“11规则”的规定，ECDIS培训一般以理论教学为辅、实操教学为主，理论内容包括ECDIS相关术语、系统介绍、ECDIS的功能和使用、电子海图使用的风险等；实操一般以各自学校(或单位)拥有的某套电子海图系统为基础，进行包括系统设置、海图操作、航线设计、航线监控、报警处理等多方面的教授和练习，且一般将海图操作和航线设计作为培训的重点。关于电子海图的考核，更是将海图操作和航线设计作为主要内容。所以学员在接受培训的过程中，更多的是接触到ECDIS系统优越的一面，而借助ECDIS培训使学员认识到电子海图使用的风险和过度依赖电子海图带来的危害的任务却很难在上述安排的培训内容和考核方式中完成。学员在完成ECDIS培训完成后，除了解少许电子海图的基础知识外的主要收获是能够熟练操作某种型号的ECDIS并运用其完成航线设计，不能很好地将所学与实际工作相结合。

三、与模拟器结合提高ECDIS教学质量

ECDIS虽然功能很强，但它只是一种助航仪器，其系统本身的局限性、显示误差和故障、使用者对系统设置和使用中的不适当或错误、传感器的误差、备用布置的及时有效等种种隐患都要求使用者对其决不能过分依赖。

有效的ECDIS 课程应当尽可能接近实际的设备和环境，并且应该是全面而丰富的。为了使培训内容全面，在ECDIS培训内容中，应该在现有课程设置的基础上增加ECDIS处于非常态时应急训练，使学员从另一个侧面学习和了解ECDIS，培养学生在实际工作中科学使用ECDIS的能力。训练环境、设备和视景越逼真，训练效果就越好。所以建议ECDIS 培训课程应当配合使用船舶操纵模拟器。相对于传统的课堂教学来说，使用船舶操纵模拟器能提供逼真的训练环境，提高学生的学习兴趣，在处理ECDIS处于非常态时的应急过程中，学员可对ECDIS系统进行更深入的学习，并能提高学员处理ECDIS应急情况的能力。

下文中将对可利用操纵模拟器进行ECDIS培训的几个方面进行阐述，并举例说明开展相关训练的具体实施方法。

1.传感器误差引起ECDIS显示不正确

ECDIS集成了位置传感器、自动舵、雷达/ARPA、电罗经、测深仪、计程仪等航海仪器接口，可从上述或其他相关设备上获取关系船舶安全的信息，若从相关设备获取的信息有误，虽非ECDIS本身故障，但仍会直接影响到船舶的安全。倘若从位置传感器(如GPS)获取的位置信息不正确，可能引起船舶偏航甚至会导致船舶碰撞或搁浅；倘若测深仪信息不准，当船舶航行至浅水时测深仪和ECDIS均不会报警，同样有可能会造成船舶搁浅。单凭桌面版ECDIS对学员进行培训，无法使学员对单纯依赖电子海图所存在的潜在危险有深入的了解，故建议使用航海操纵模拟器增加对学员的训练。现以由于GPS信号误差使船舶处于危险为例，对练习进行说明。

该专项训练计划采用新加坡海峡某段航道设置练习，本船为6万吨级的散货船，船舶吃水11.5m。船舶沿新加坡海峡东行，当船舶航行至图1所示位置时，开始为船舶设置GPS信号误差，初始误差为向E偏10m，向S偏80m，并以固定的时间间隔，固定的步长增加误差值(步长建议与初始误差值相同，时间间隔应由船舶速度决定)，为了使船舶沿航道航行，驾驶员在观察ECDIS后，会用左舵调整船舶航向，当经过一段时间后，船舶航行至危险物附近，GPS偏航可增加到向E偏90m，向S偏720m，船舶会沿图2虚线所示的真实航迹航行至南方位标的北侧，并处于如图3所示的危险环境。而电子海图显示的船舶航迹仍与计划航线相符。若采用吃水13m及以上的船舶练习，船舶在航行至危险物附近为了避让航道中央的浅点会选择深水航道通行，GPS偏航设置小些亦可达到训练的效果。

图2 船舶趋于危险示意图

图3 船舶最终位置实景

设置该练习应尽量减少或不在船舶周围设置目标船，目的在于减少用于船舶定位的参考目标，同时建议设置能见度小于1 n mile的浓雾，为驾驶员瞭望增加困难。

2.图层显示不当导致驾驶员不能预判危险

相对纸质海图而言，ECDIS系统在海图编辑、航线设计、航线监控、信号叠加等诸多方面都体现出绝对的优势，作为新时期的船员，应及时调整思维，学习知识，适应ECDIS普及的新时代。若仍保持使用纸质海图的惯性思维，即可能在电子海图的使用过程中犯错误，危及人员、船舶和货物安全。

ECDIS可叠加显示AIS、雷达等图像信息，同时也可对ECDIS的所有物标根据特征物标、属性和属性值这样的层次关系，以及物标、属性分类进行分类分层次的显示。为了追求画面清爽，驾驶员一般会在保证安全的前提下，隐藏部分图层，但若操作不当亦可使船舶处于危险之中。现以水深数据显示不当，进行说明。

一般情况下，若驾驶员设置了偏航报警，并启动了航线监测，不显示水深数据一般是安全的，但在某些情况下，尤其是进出港或狭水道航行时，该设置并不足以保证船舶的安全。练习设置所使用的船舶仍为6万吨级的散货船，船舶吃水11.5m。如图4所示，若船舶从外海驶入东京湾，初始时刻可将船舶水深数据关闭，由驾驶员决定是否开启。当船舶航行至图4所示位置时，启动事先安排的小型拖网渔船。经沟通，渔船允许本船从渔船船尾通过，并要求本船让清渔网。该航道外侧水深会在700m左右宽的沿岸通航带内从二十几米骤降到不足5m。若驾驶员未参看海图水深数据，且该处没有明显的等深线标明水深变化，本船一般会大幅度向右转向。而右侧的实际水深是如图5所示的状况，故驾驶员转向必会造成船舶搁浅。

图4 船舶及海图初始状况图

图5 海图实际水深信息图

3.电子海图故障考查驾驶员应急反应能力

船舶使用ECDIS必须具备适当的备份措施，SOLAS 公约第V章第19 条中指出：适当数量的纸质海图可以作为备份措施。但怎样能将备份措施完美的利用，当船舶ECDIS出现故障时能顺利完成从ECDIS到备份数据的流畅转换仍需要练习。练习可设置各种电子海图故障，考查学员的应变能力。

四、结语

ECDIS在为船员工作提供了许多便利的同时，也为船舶安全造成了潜在的隐患。在ECDIS培训中加强对学员全面了解ECDIS的培训是一种保障船舶安全的必要手段。利用航海操纵模拟器进行ECDIS培训可作为正确了解和科学使用ECDIS的方法。

[1] 中华人民共和国海事局.中华人民共和国海船船员适任考试大纲[M].大连:大连海事大学出版社，2012.

[2]中华人民共和国海事局.中华人民共和国海船船员适任评估大纲和规范[M].大连: 大连海事大学出版社，2012.

[3]丁宏辉，王胜正.ECDIS模拟器功能要求及配置标准[J].上海海事大学学报，2012，133(4)：5-10.

U676.2

A*

2015-06-10

张如凯(1985-)，男，讲师，主要从事船舶动态仿真研究。

1006-8724(2015)03-0084-04