AIS在船舶避碰中的应用

■张诗永

（福建船政交通职业学院，福州　350007）

AIS在船舶避碰中的应用

■张诗永

（福建船政交通职业学院，福州350007）

船舶海上航行，需要了解与他船的距离、会遇态势、通信及信息交换等，以便船舶避碰。在电子航海时代，针对船舶自动识别系统（AIS）的技术特点，对AIS在船舶避碰中的应用进行阐述，以提高船舶航行安全。

AIS技术船舶避碰航行安全

1　AIS技术

1.1AIS系统结构组成

AIS主要由船台设备、岸台系统和转发器三部分组成。

（1）船台设备是一种甚高频无线电话（VHF）海上频段的船载广播式应答器。AIS船台设备由1台VHF发射机、2台VHF TDMA接收机、1台VHF DSC接收机、1台带有标准的船用电子通信接口的传感器组成。

（2）岸台系统由一系列岸台联网而成。一个典型的岸台由VHF TDMA收发机、VHF DSC接收机、基站控制器、网络设备、控制软件和应用软件组成。

（3）卫星AIS是在低轨道（距离地面在500～1000公里）卫星上搭载AIS接收机，当卫星飞邻船舶上空接收到船舶AIS信号，然后通过卫星地面站将数据返回地面中心，实现对全球船舶无盲区监控，如图1所示。卫星AIS和岸基AIS所接收的内容相同，只是覆盖范围不同，岸基AIS只能覆盖距离海岸30～50海里，卫星AIS能够根据轨道覆盖全球。

1.2船舶AIS的信息

船舶AIS信息分为静态信息、动态信息、航次相关信息和安全相关消息四类，其中前三类为基本信息，如表1所示。

图1　卫星AIS结构

表1　AIS系统传送的信息

2　目前船舶避碰的主要方式及局限性

2.1雷达自动标绘仪（ARPA）避碰

从船舶避碰的基本过程可知，成功地实现避碰的基础是有提供本船和目标船信息的设备，目前使用的主要设备是ARPA，经过目标录取后，ARPA能为驾驶员提供直观、连续的现场态势画面，同时可读出目标船的航向、航速、最近会遇距离（DCPA）、最近会遇时间（TCPA）等资料。船舶驾驶员经过判断，可以利用ARPA进行试操船，从而得到能安全通过的避碰方案。但是这种利用ARPA进行避碰操作有局限性，主要是ARPA获取目标信息的可靠性问题，比如处于海浪、雨雪和阴影盲区的目标。ARPA在对雷达探测的目标进行滤波和平滑处理的过程中，因受信息处理技术的局限性而存在“误、漏、丢”目标的现象，天气状况不好时，从ARPA上得到的信息也有误差，这些局限性将直接影响船舶安全。

2.2甚高频无线电话（VHF）和船舶交通管理系统（VTS）协调避碰

在一定距离内，用VHF相互协调也是船舶驾驶员常用的一种避碰方式，但是对于国际航行的船舶，由于驾驶员英语水平不一，这种方式也存在局限性。在以往的海上船舶碰撞事故中，出现过多起由于VHF设备操作问题和语言交流上存在的问题而不能及时沟通和了解对方船舶的信息与操船意图，最终导致碰撞事故发生的案例。在限制水域或VTS覆盖水域，交通管理中心可通过无线电话询问或由船舶用无线电话向交通管理中心报告而获得船舶的信息后，再用人工方式将船舶信息输入VTS监控系统以实现对船舶的跟踪管理。这种方法由于采用人工方式向系统输入信息，对船舶来往密度较大的VTS覆盖区域的交通管理中心来说，不仅工作强度大，而且易出现操作上的误差，有时因出现盲区而丢失目标。

3　AIS在船舶避碰中的应用

3.1AIS获取船舶避碰信息

AIS增加了船舶间避免碰撞的信息，增强了ARPA、VTS、船舶报告的功能，在电子海图上显示所有船舶可视化的航向、航线、船名等信息，改进了海事通信的功能，提供了识别其他船舶的方法。

（1）识别。对船舶的自动识别是AIS系统的主要功能之一。在系统中，船舶AIS自动向合适配备的岸台、其他船舶和航空器提供以下信息：船舶识别码、类型、位置、航向、航速、航行状态和其他与安全有关的信息。

（2）跟踪。利用AIS的不间断报告信息，船舶能够被准确跟踪，并显示跟踪信息。AIS可以与船上的雷达ARPA系统，或者岸基的VTS系统交换数据，VTS中心的值班人员可以根据跟踪信息组织交通流，协助追踪目标。

（3）发送信息。简化信息交流获得船舶信息、航行相关信息和安全信息。

3.2借助AIS协助船舶避碰

AIS船载设备可以连续向已装备AIS设备的基站、其他船舶和航空器自动地播发本船的静态消息、动态消息、航行相关消息以及航行安全相关的短消息。AIS为实现船对船模式协助避碰，作为港口国获得船舶及其所载货物信息的手段，以及作为VTS管理船舶模式的工具之一。在超越VHF作用距离时，远程传递AIS信息。

4　事故案例

4.1事故经过

2015年1月1日，A轮从海口秀英港启航开往北海。三副和一名水手当班，罗航向325度，航速12节；2348进入雾区，能见度降至40米，三副没有通知船长，没有定位，没有要求增加了望人员，没有鸣放雾号，也没有减速；三副从雷达上发现右舷40度，距离2海里有一较大物标，但没有听到雾号；同时在0.5海里处还出现另一个小物标，三副估计是小渔船；三副于是命令左舵10度，几分钟后左舵20；当三副在本船右舷船首发现对方红灯时水手听到来船鸣放声号，三副急令左满舵，停车，瞬间发生碰撞。

4.2事故原因分析

根据海事局的调查报告，事故发生主要是两船严重违反《1972年国际海上避碰规则》所致。首先，两船在能见度变差后，未按规定减速到安全航速行驶，在两船相距2海里时，两船实际已经进入紧迫局面，但双方仍以11.4节和12.3节航行，两船快速接近驾驶员根本没有更多的时间对局面进行评估，更无法采取正确的避让措施。其次，A轮在雷达上发现来船，在进入紧迫局面后，采取错误的向左转向。A轮右舷存在作业渔船，不能向右转向，但可以减速，并与对方联系，协调避让。三副经验不足及了望人员没有保持正规了望是此次事故的重要原因。再次，A轮第一次发现来船，两船已相距2海里，显然时间不允许进行雷达标绘和系统观察。在这种来船动态不明的情况下，最好应降至维持舵效的最小航速，并与对方取得联系，谨慎驾驶。最后，两船在很近距离才互相发现，说明两船没有保持正规了望。同时，能见度变差后，两船都没有按规定通知船长也是事故发生的因素之一。

4.3结合AIS系统分析避让行动

天气的变化是人无法控制的，航行在海上对于浓雾等能见度受限天气，驾驶员是无法避免的。但是对于雷达的局限性，AIS正好对其进了补充。

这个案例中，两船事故的发生主要原因是人为因素，因为两船早在6海里就在雷达上互相发现，但都没有采取避让行动，直至近距离进入紧迫局面。如果有AIS的辅助，两船在进入紧迫局面后，可以在AIS上即时了解来船的动态，同时在配合VHF协调，碰撞的机率就大大降低。

5　结束语

ARPA有它的不足特别是在船舶进入紧迫局面后，ARPA的数据延时性，更是两船盲目采取行动导致碰撞的原因之一。AIS能很好的解决这一问题，数据的即时性，使得驾驶员能即时了解来船的动态，包括ARPA不能即时显示的航速变化。但时，AIS也是有不足的，首先，它只能用在AIS船舶之间。因此，AIS决不能取代ARPA，AIS与ARPA各有所长，各有所短，应互相补充，毕竟航海上多一只“眼睛”或多一只“耳朵”总会多一份安全。