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船舶交通监控管理系统中的船舶安全区

Mirosław Wielgosz

Szczecin（什切青）海事大学，航海学院，航海研究所

1–2 Wały Chrobrego St 70-500 Szczecin,Poland

e-mail:m.wielgosz@am.szczecin.pl

摘要：本文介绍了船舶交通监管，监控，咨询和安全管理体系运营商对船舶所需和维护的“专门知识”问题。提出了对这些系统进行正确和正确解释的问题。介绍了不同类型的船舶安全区域，涉及防撞和航行目的，介绍了水文船舶领域的概念。比较了防撞和水文领域，以建立相互依存关系。分析影响两类船舶领域的因素。笔者提出将其融合替换为一个通用领域，讨论其优缺点。影响此类船舶安全区形状和尺寸的因素分析。介绍了不同研究阶段的结果，得出结论。

关键词：航行危险；安全；安全框架；安全区；船舶领域；交通监控

介绍：
狭窄通道和港口附近的船只交通的监控和管理通常由称为VTS（船舶交通服务）或VTMS（船舶交通管理服务）的岸上工作中心。他们从事水上管制，咨询，信息服务和船只行动方向（IALA，2016，Wawruch，2001）。简单来说，VTS的主要目标是（IALA，2016）：

bull;帮助船员安全有效地使用通航水道;

bull;允许不受阻碍地进行商业和休闲活动，同时尊重可能存在的任何限制;

bull;保护海洋和邻近环境免受污染，他们的任务取决于提供的具体服务，也可能包括但不限于监测船只的运输;

bull;监督遵守规章制度;
bull;给予通过监督区的建议;

bull;引导船舶：-传递关于航道中心位置的信息;-就航线和速度变化提供建议;-关于该地区其他交通的信息。

对于这样一个系统的操作员发出建议，指示或建议来改变航线或沿指定的航路航行，至少需要知道导航员想要保持与其他物体无关的区域的大致尺寸-域或船舶安全区域。这涉及对所作决定的责任。尽管并非所有传送的命令和建议都是强制性的，但是导航员通常信任信息，并且愿意地接受并期望运营商的建议，他们具有对该地区的交通经验和具体情况的了解。

在发送信息，推荐或建议时，VTS运营商应考虑到其他船只的移动，导航危险（如残骸和渔网）的存在以及由于其特殊条件而受到限制或众所周知的区域。同时，他们应该了解其个别船舶的风险程度，具体取决于船舶的尺寸，类型，速度和其他具体特征。

图1.预分析ECS屏幕上的抗冲突域

安全区域-VTS操作员的视角来看
20世纪70年代首次引入了“船舶领域”（或者，可以使用“安全区”一词），并在避碰方面提到安全区。根据定义，这是导航员希望保持或保持其他物体的区域（Goodwin，1975;Śmierzchalski＆Weintrit，1999;Pietrzykowski＆Uriasz，2009）。

如今，在船上实施和安装新的电子设备的情况下，将“其他船舶”等浮动物体的“防碰撞域”和“水域”定义在以下分类。

通过观察监控水域的导航情况，运营商按照自动识别系统（AIS）和ARPA/雷达设备的距离和范围跟踪船只。一般来说，导航情况根据要求（如果适用）进行报告，以便操作员具有足够的关于物体的信息。如果没有报告，则从AIS获取详细数据。

当有关船舶的大小和当前速度的信息可用时，可以生成船上域的图表系统。一般来说，VTS系统建立在限制区域，存在物质和法律限制（接近土地和航行危险）
以及特殊区域）。因此，可以引入（图1）并输入作者以前的研究工作和出版物中描述的

船舶区域（Rutkowski，2010;Wielgosz＆Pietrzykowski，2012;Wielgosz，2016）。VTS操作员不仅必须考虑到导航仪的防碰撞域，还要考虑其水文术语中的安全区域。

防碰撞域

术语“防撞域”是指仅考虑浮动物体并排除水下物体和固定航行危险的船舶领域。作者和其他研究人员进行的研究工作允许将已知尺寸的船只分配给预定尺寸的单个椭圆域（Pietrzykowski，Wielgosz＆Siemianowicz，2012;Hansen et al，2013）。考虑到其大小和速度的限制区域的船舶域的数学模型如下（1,2,3,4,5,6）（Wielgosz，2015a;2015b）所示。

考虑到这种船的平均有效域的椭圆参数方程，考虑到其大小和速度，形式如下：

上式：

L-船长[m];

v-船速;

a1L，b1L，c1L，a2L，b2L，c2L-长度影响系数;

a1v，b1v，c1v，a2v，b2v-速度影响系数;

T-相对轴承;

px，qx，rx-X轴中心位移系数;

py，qy，ry-Y轴中心位移系数。

不同领域的函数系数可用作与半轴长度和椭圆中心位移有关系

在VTS操作员的电子海图系统屏幕上生成和视觉呈现这样的域的过程应该非常简单-与ECDIS和ARPA系统中使用的自动采集区域相当。

根据笔者的观点，提高决策水平，提高生活环境的安全水平。

VTS操作员在作出决定并向导航员提供建议时，应考虑部分重叠船舶域名的问题（从实践和文献中已知）。图2示出了一个情况（在这种情况下超车），其中具有较小域的较小船舶（船A）的域保持完整，而较大的船舶域（B船）已被破坏。之后，船舶B可能需要船舶A采取行动或者采取自己的行动。

图2.部分重叠的域

一个有用的解决方案是在VTS系统中引入已经被称为导航决策支持系统的应用，例如。NAVDEC。这些系统有可能输入域作为评估导航安全性的标准。这样的系统将允许计划考虑其领域的两个或更多船舶的运动（Pietrzykowski et al，2011）。
水文域
这个概念和术语“水文领域”在文献中仍然是未知的。它可以根据其他防撞域定义，作为导航员想要保持的船舶周围区域，或者可以在矢量格式编码的电子导航图上识别出各种导航危险。这样的领域出现了执行系统，如ECDIS和ECS（电子海图系统），使用矢量格式图表。这样的系统能够读取和解释导航图表内容。导航仪中剩余的额外任务是选择和激活相应的报警，并根据情况设置安全参数。

在图3所示的情况下，VTS运营商将要求运送符号为ABCD的航空公司离开航道，并通过电话IJKL方式出货，但他不能快速准确地确定限制-安全水文术语区。

图3.VTS操作员屏幕上的建议的船舶域

研究工作
研究范围是ECDIS系统中使用的标准工具中设置安全参数。该研究以两种形式进行：问卷调查和ECDIS课程参与者设置的a/m参数的记录。

其中一种工具是几个ECDIS制造商在其系统中引入的“安全框架”（图4）。这个框架是一个由导航仪设置的矩形，包含船的位置，并提供检测的能力：

bull;用户定义的安全轮廓和安全深度;

bull;水下航行危险（残骸，岩石）;

bull;由导航员（军区，限制区等）检测的特殊区域;

bull;用户在图表上插入的对象，已被赋予属性“危险”。它们在不同制造商的系统中的技术细节可能有所不同，但任务总是相同的：提前检测上述导航危险和障碍物。

检测时间为0-15分钟（代表当前COG和SOG的船舶运动）。船舶的端口和右舷侧的框架的宽度设置为海里。船尾距离与船侧（Transas ECDIS NS4000）设定的较低值相同，因为当船舶向前移动时并不重要。

图5显示了“安全警报”/“路由监视”窗口，可以编辑帧的参数并选择要检测的项目。VTS操作员使用的电子图表系统中不存在这样的工具。提供指示或发送信息或重新表征和分析碰撞域的VTS操作员可能会向导航者建议当然更改或偏离课程的执行错误。因此，决定在双方已知的各个方面介绍水文领域的概念，并对其规模进行研究工作。建议的水文地域是在图6中示出为红色矩形，以及以黑色点划线表示的防冲突域。通过ECDIS系统中的安全框架参数的调查问卷和实际设置对导航员设定的数值进行了研究。

图4.ECDIS系统中的安全框架（Transas ECDIS NS 4000）

图5.路由监控窗口（Transas ECDIS NS 4000）

图6.具有防冲突和提出的水文领域的电子海图系统屏幕

三种不同类型的船舶的，视为代表船舶，进行了分析：大，中，小（表1）。

表一，研究船舶情况

共有35名课程参加者受到质疑，其中每个参与者为上述三艘船设定了参数。“Ahead”参数设置的示例结果如图7所示。

频率

时间间隔[min]

图7.“Ahead”在安全框架直方图模式的设置

安全框参数设置的所有详细结果如下表2,3和4所示。第5列-“Ahead[NM]”包含相应的船舶速度以海里重新计算的“Ahead”值。

表2.大型船

表3.中型船

表4.小型船