紧迫危险局面下船舶协调避让模拟器训练

李国定，李丽娜，陈国权

(集美大学 航海学院,福建 厦门　361021)

紧迫危险局面下船舶协调避让模拟器训练

李国定，李丽娜，陈国权

(集美大学 航海学院,福建 厦门361021)

摘要：梳理紧迫危险下船舶协调避让的理论研究成果，根据STCW公约马尼拉修正案A部分第Ⅱ章关于船长和甲板部的标准第Ⅱ节500总吨或以上船舶的船长和大副的最低适任标准中“航行中的应急反应”适任的知识、理解和熟练中关于“在碰撞前后应采取的措施”训练要求，探讨在模拟器训练中进行紧迫危险下船舶协调避让训练的方法。

关键词：船舶；紧迫危险；协调避让；模拟器训练

一、引言

船舶在海上航行与他船会遇时，或由于值班驾驶员疏忽瞭望、未使用安全航速、未有或错误判断碰撞危险等失误，使船舶形成紧迫局面，直至陷入紧迫危险，最终导致碰撞事故发生。通常船舶发生碰撞的最终原因是两船陷入紧迫危险时双方采取行动不当导致。STCW公约马尼拉修正案A部分第Ⅱ章关于船长和甲板部的标准第Ⅱ节500总吨或以上船舶的船长和大副的最低适任标准中“航行中的应急反应”适任的知识、理解和熟练中关于“在碰撞前后应采取的措施”知识要求，表明适任的方法中“考试并评估从实际训练、工作经历和应急程序的实际演习中获取的证据”，但没有模拟器训练取得经验的方法。因此有必要对紧迫危险情况下协调避让方法进行研究和探讨，船长和驾驶员了解该情况下知识并应用模拟器加强训练对船舶航行安全有着重要意义。

二、紧迫危险下船舶协调避碰的理论基础

针对紧迫危险局面下船舶如何协调避碰的问题，国外学者Goodwin[1]，Davis[2]，Colley[3]分别提出了船舶领域、动界及RDRR模型、两船会遇时通过的最近距离(DistaneofClosePointofApproaching，DCPA)、两船到达最近会遇距离的时间(TimeofClosePointofApproaching，TCPA)、船舶领域(Domain)和动界(Arena)等避碰参数概念；[4]大连海事大学郑中义和吴兆麟教授以不同的会遇态势下各种DCPA和TCPA的计算模型进行详细的综述和分析，并讨论如何判断碰撞危险和选择避碰时机[5]；集美大学李丽娜教授提出了安全会遇距离(SafeDistanceofApproach，SDA)及其最小值SDAmin的估算模型、紧迫危险距离(DE)的量化模型及最晚施舵时机计算模型等[6-7]。至今为止，集美大学航海学院研究团队已经在理论上做了充分的准备[6-12]，所建立的数学模型在模拟器应用上是可行的。

三、紧迫危险局面下船舶协调避让方法

1.船舶基本会遇态势的划分

根据PIDVCA方法的研究思路，为验证紧迫危险协调避碰(CCA)决策算法的完备性，首先需总结两船会遇目标船的交会特征变化规律及其分类，其次对危险目标船所在相对方位加以划分，然后针对同一交会特征的危险目标船所处不同方位的组合基础上，进一步根据其相对运动线过船首或船尾细分，形成基本会遇态势的划分原则。

2.目标船交会特征的定义及分类

综合考虑目标船速度vt和航向Ct，本船速度v0和航向CO，本船与目标船会存在不同的交会特征，用EC(Encountercharacter)表示。所谓目标船交会特征是指来自同一方位、具有相同相对航向的目标船，当两船真运动夹角不同和速度比不同时构成不同的交会特征。在计算避碰参数时，根据vt/v0的大小和Ct的取值范围来区别不同的交会特征，根据EC的取值分别调用模型库中不同数学模型来处理。根据目标船真航向Ct和两船间的速度关系有15种交会特征(表1)[10]。

表1　目标船交会特征表

例如以右舷前方区域交叉会遇为例分析，当目标船的航向Cr小于270°且大于180°时，根据vt/v0和Ct的取值不同，目标船具有如下4种交会特征，如图1(1)～(4)所示。

图1　右舷交叉交会示意图

图1的(1)和(2)是右前方交叉中目标船真航向Ct-Co>270°的两种会遇情况，第一种情况交会特征为EC=2，即目标船的速度vt大于本船速度v0；第二种情况为EC=4，即本船速度v0大于目标船速度vt。图1的(3)和(4)是右前方交叉中目标船在满足180°

3.目标船按照相对方位划分

同一种交会特征中，根据目标船的相对方位不同，紧迫危险避碰决策方案也不同，因此须进一步的对会遇态势进行划分,其分布规律见图2。

图2　目标船所在方位详细划分示意图注：a、b对遇(左舷、右舷)；c、h前方交叉(左舷、右舷)；d、g正横附近交叉(左舷、右舷)； e、f被追越(左舷、右舷)。

4. 船舶基本会遇态势的形成

基于前期研究总结的两船交会特征变化规律，结合目标船所在相对方位划分方法，分析总结了72种基本会遇态势。如图3的(a)(b)和(c)为同一交会特征为EC=2，目标船相对方位不同，分别为RB=b、RB=c和RB=d的会遇态势。

图3　交会特征为EC=2的不同会遇态势示意图

5.协调避碰简化决策表

通过对基本会遇态势的相对运动几何分析得到紧迫危险协调避让决策，并通过仿真实验加以验证后形成相应的决策表[9]。为了方便训练，将决策表简化为表2。

表2　紧迫危险协调避碰简化决策表(vt/v0≈1)

四、结语

通过紧迫危险情况下的协调避让知识了解和认可的模拟器训练，能够使船长和驾驶员在紧迫危险情况下采取适当而有效的措施，避免或减少碰撞损失，以满足STCW马尼拉公约关于500总吨或以上船舶的管理级最低适任标准中关于“航行中的应急反应”的相关要求。

参考文献:

[1]GOODWINEM.Astaticalstudyofshipdomain[J].JournalofNavigation，1975(28)：328.

[2]DAVISPV，etal.Acomputersimulationofmarinetrafficusingdomainsandarenas[J].JounrnalofNavigation，1980(33)：215-220.

[3]COLLEYBA，etal.Manoeuveringtimesdomainsandarenas[J].JournalofNavigation，1983(36)：324-328.

[4] 赵劲松，王逢辰.船舶避碰学原理[M].大连：大连海事大学出版社，1999.

[5] 吴兆麟.船舶避碰与海上安全研究[M].大连：大连海事大学出版社，2006．

[6] 李丽娜，陈国权，邵哲平，等. 船舶拟人智能避碰决策方法及其评价标准的构建[J].大连海事大学学报，2011,37(4)：1-6.

[7] 熊振南，李丽娜，周伟.紧迫危险下的船舶智能避碰决策研究[J].中国航海，2009，32(4)：39-43.

[8] 黄颖，李丽娜，陈国权.紧迫危险避碰决策支持模块设计及其应用研究[J].集美大学学报，2011,16(6)：434-439.

[9]LIGuoding,HUANGying,CHENguoquan,LILina.VesselImminentCollisionAvoidanceDecision-making(VICAD)andItsApplicationResearchonsimulationteaching[C].Rostock,Germany:TheProceedingsof17thInternationalNavigationSimulatorLecturers’Conference,2012.

[10] 黄颖.船舶紧迫危险避碰决策方法研究[D].厦门：集美大学，2013.

[11]CHENGuoquan,YINyong,LILina,YANGShenhua,SUOYongfeng.ThePIDVCAmethodintheapplicationofintelligentnavigationsimulator[C].Rostock,Germany:TheProceedingsof17thInternationalNavigationSimulatorLecturers’Conference,2012.

[12]CHENGuoquan,YINyong,LILina,YANGShenhua,Newdesignofintelligentnavigationalsimulator[C].JiNan:Proceedingof2011InternationalConferenceOnCivilEngineeringandTransportation,ICCET，2011.

收稿日期：2015-10-12

作者简介：李国定(1963-)，男，副教授，主要从事航海模拟器及航海教育研究。

中图分类号：U676.2

文献标识码：A

文章编号：1006-8724(2016)02-0095-03