天津港大型散货船舶夜航风险及安全保障措施*

大连海事大学航海学院 李连博 牛佳伟 林 威

天津港大型散货船舶夜航风险及安全保障措施*

大连海事大学航海学院 李连博 牛佳伟 林 威

为确保大型散货船舶在天津港的夜间航行安全，完善安全决策，结合港口水域自然环境和通航环境，从人、船舶和环境三个方面分析大型散货船舶夜间进出天津港的航行安全影响因素。在此基础上提出大型散货船舶在夜间进出天津港的安全保障措施建议，为大型散货船的夜航操作管理提供参考。

天津港；大型散货船舶；夜间航行；安全保障

天津港作为我国沿海主要港口和国家综合交通运输体系的重要枢纽，是实施天津滨海新区开发开放战略，建设北方经济中心、北方国际航运中心和国际物流中心的重要依托，也是华北、西北地区大宗物资进出口的重要口岸。近年来天津港船载货物的运输量不断增长，尤其是大型深吃水散货船舶进出港次数明显增加，给船舶通航安全带来很大压力。

根据《天津港口引航安全管理办法》（津交委安[2007]300号）的规定，船舶吃水大于15 m（含15 m）的10万t级及以上散货船禁止“夜航”。根据港口的实际运营情况，夏季当日18时至次日5时，冬季当日17时至次日6时，不能安排深吃水的散货船进出港。通常，深吃水船舶需乘潮进港。而天津港大部分日间高潮位只有一次，历时1 h左右，因此深吃水散货船每天能进港的时段很少。尽管港务公司采取各种措施加快船舶周转，但大型深吃水散货船舶的压港情况依旧严重。为了缓解大型散货船舶的压港问题，有关主管机关决定解除“夜航”限制。但受能见距离等各种因素影响，夜间航行危险度相较于白天显著增大，航行安全问题突出，因此有必要深入分析天津港大型散货船舶夜间航行安全的影响因素，并提出相应安全保障措施建议，为保障大型散货船舶夜间航行安全提供参考。

一、天津港区自然环境

1. 气象条件

天津塘沽海洋站（117°47′E，38°59′N）对此地的自然环境条件进行了长时间的观测，获得了该地较为完整的水文气象信息。

天津港地处中纬地区，属大陆性季风气候。该海区为季风海区，冬季以N～NW风向为主，风向稳定，风力较强；夏季以S～SE风向为主，风力较弱且风向易发生变化。根据观测统计资料可知，天津港区常风向为S向，次常风向为E向，强风向为E向，次强风向为ENE向。

该海区多年平均雾日数为16.6天。一年中，能见度＜1 km的大雾平均为8.7天，且多发生在每年的秋冬季。每年12月份大雾日约为全年大雾日的30%，最长的延时可达24 h以上。

台风在每年的6—9月可能会影响附近海域，其中7月份出现次数最多，8月份次之，9月份以后很少出现。台风出现可能给天津港区带来风暴潮天气。[1]

2. 水文条件

根据港区附近潮位站的统计资料，结合调和常数分析，F＝（HO1+Hk1）/Hm2=0.53。天津港水域各基准面关系如图1所示。

图1 天津港各基准面示意图

潮位特征值。根据观测资料可知，该水域潮位特征值数据如下（以下潮位值均从当地理论最低潮面算起）：历年最高潮位为5.81 m，历年最低潮位为-1.08 m；平均高潮位为3.77 m，平均低潮位为1.34 m；最大潮差为4.37 m，平均潮差为2.43 m；平均海平面为2.56 m。

天津港区属不规则半日潮区，潮流呈往复流性质，且各点处涨、落潮的流向因受水深地形等影响而有所不同。近岸水域受浅滩影响，涨落潮流向较为分散，随着离岸距离的增加，流向逐渐集中，到-10 m等深线时，涨落潮呈明显的东西向往复流运动。该海区大、小潮基本呈涨潮流速略大于落潮流速，且外海流速大于近岸流速。

天津港常浪向为ENE向和E向，频率分别为9.68%和9.53%，强浪向ENE向，该向波高＞1.5 m的波高频率为1.35%，T≥7.0 s的频率仅为0.33%。

分析天津港水文气象条件可知，该港区附近水域自然环境较好，大风日天数较少且航道内流速较小，流向与航道走向差别不大，采取有效的安全保障措施能够满足散货船夜航安全的需要。

二、港区通航环境

1. 港区规划

天津港划分为北疆港区、东疆港区、南疆港区、大沽口港区、高沙岭港区、大港港区、海河港区和北塘港区，并将独流减河北岸规划为预留发展区。北疆、东疆、南疆港区是建设天津北方国际航运中心的核心港区，主要服务于腹地物资中转运输，其中北疆、东疆以集装箱运输为主，南疆以煤炭、石油和铁矿石等大宗散货运输为主，大沽口、高沙岭、大港港区服务于临港工业发展，兼顾发展腹地物资中转运输功能。独流减河北岸预留发展区是天津港未来进一步发展的主要储备资源，以服务腹地物资运输为主，预留集装箱运输功能。

2. 航道概况

天津港现有的进出港航道主要有2条，即天津港主航道（新港航道）和大沽沙航道，如图2所示。

图2 天津港航道示意图

天津港主航道是大型散货船进出港的必经之路，航道长44 km，其中25万t级航道长35.3 km。目前，天津港主航道入口处至12+200段水深为21.0 m，12+200至7+100（南11泊位西边线）段水深18.5 m，7+100至5+000（26#泊位）段水深17.4 m。该航道轴线走向为一折线形状，航道里程4+239至17+681航道方位为281°04′17.7″～101° 04′17.7″，17+681～23+924航道方位为279°38′56. 3″～99°38′56.3″，23+924～36+0航道方位仍为281°04′17.7″～101°04′17.7″，36+0～44+0段航道方位为306°04′17.7″～126°04′17.7″。可以看出天津港主航道相对顺直、宽敞，水深足够，能够满足大型散货船舶夜间航行需求。

3. 锚地概况

目前，天津港的锚地主要有大沽口南锚地、大沽口北锚地、天津港散化锚地、天津港10万t级锚地等，各锚地底质均为泥底，各锚地有关数据如表1所示。

表1 天津港各锚地使用情况

三、船舶夜航安全影响因素

1. 人的因素

人为因素是影响大型散货船舶进出天津港夜间航行安全的关键因素之一。船舶夜间航行，客观环境差，船舶驾驶员或引航员注意力欠集中时，极易引发水上交通事故。船舶夜间航行过程中，人眼视力明显下降，反应速度变慢，对远处物标的颜色、形状辨识度降低，部分显著物标的识别特征减弱，再加上航道周围灯标、灯塔等助航设施众多，与近岸设施或建筑物交错分布，背景复杂，驾驶员容易产生错觉，进而多引发船舶风险。当港口引航员数量有限或引航员引航水平不够全面时，引航员身体的疲劳感及由于特殊环境引起的紧张心理，更易引发各类交通事故。据统计，天津港引航站共有持证引航员121人，其中高级引航员33名，一级引航员18名，二级引航员45名，基本上能够满足大型散货船舶在天津港夜间航行的需求。

2. 船舶因素

船舶因素包括船舶结构（船体结构、强度、密封性和分舱布置）、船舶设备（船舶航行操纵设备、助航设备、通信设备及消防设备的性能和状况）、船舶性能以及船龄等因素。

大型散货船舶尺度较大，受风流作用明显，尤其是重载深吃水时，受流的影响更为显著。其排水量大、惯性大，单位排水量分摊的主机功率小，因此冲程较大，变向变速时间较长。船舶方形系数大，舵面积比小，舵效差，淌航时丧失舵效的余速较高。斜航阻力大，旋回时船舶降速明显，总体操纵性能表现为船舶旋回性好，航向稳定性差。

3. 环境因素

（1）自然环境。

影响大型散货船舶在天津港夜间航行安全的自然环境主要包括风、流、浪和能见度等因素。其中能见距离是大型散货船舶夜间航行和白天航行的主要区别。风流浪越大，能见度越低，对船舶安全航行的要求越高。

（2）交通环境。

为了解天津港码头周围的交通情况，选取南12#泊位东端点与东突堤东南角的连线为门限，基于AIS航迹图，根据往年的船舶交通流统计数据分析天津港码头附近的交通情况。根据统计数据可知，2014年第一季度通过该门限的船舶总流量为19 484艘次，日平均流量为216艘次，平均每小时流量为9艘次。其中吃水10 m以上的船舶为878艘次，日平均流量为9.8艘次，占船舶总流量的4.5%；船长在200 m以上的船舶为748艘次，占船舶总流量的3.8%；而船长在90～150 m的船舶为3 004艘次，占船舶总流量的15.4%；非运输船舶12 637艘次，占船舶总流量的64.9%。

通过以上数据可以看出，经过该门限的大型船舶相对较少，日平均不到10艘次，而通过该门限的小型船舶及非运输船舶数量较多。小型船舶往往船况较差，违章航行的几率较高，因此可能会给大型散货船舶在天津港的夜间航行安全带来一定的影响。[2]

（3）背景灯光。

当船舶夜间在港口沿岸航行，或者航行于灯光捕鱼的渔区时，强烈的背景灯光给驾驶员的瞭望带来很大影响，导致驾驶员往往不能清楚地识别他船号灯，给船舶航行安全带来很大风险。一般情况下，常用船舶号灯与背景灯光的亮度对比度来表示背景灯光对船舶夜间航行安全的影响。对比度越大，船舶号灯的可识别性越大。[3]

根据《1972年国际海上避碰规则》对船舶号灯发光强度的技术要求可知，号灯的最低发光强度为可知号灯与背景灯光亮度对比度为

其中： I为通常情况下以新烛光单位计算的发光强度；T为临阈系数2×10-7lx；D为号灯的可见距离，n mile；K为大气透射率，用于规定的号灯，K值应是0.8；C为亮度对比度；I0为本船号灯亮度；Lb为背景灯光亮度。

按照视觉工效学理论，当对比度小于-0.13或大于1.3时，视觉工效较高；当对比度值处于-0.13～1.3之间时，视觉工效较低。为充分反映背景灯光对夜航安全的影响，选取天津港散货码头附近六处的实测背景亮度数据，分别为5.20、4.15、4.20、2.0、3.6、4.8，按照船长和号灯种类的不同分别计算六处背景灯光对船舶号灯视觉工效的影响，计算值如表2所示。

表2 船舶号灯亮度对比度表

从表2中的数据可以看出，天津港大型散货船泊位周边夜间背景灯光，对船长在50 m以上的船舶号灯可识别性基本没有影响；但对船长在50 m以下的船舶号灯可识别性有明显的影响，因此船舶小于50 m的船舶是影响大型散货船舶夜航安全的关键因素。

四、夜航安全保障措施建议

天津港最早于2009年5月12日至6月19日期间曾成功安排过“闪光”、“奋斗者”等6艘次大型散货船夜航，可见在有效的安全保障措施下大型散货船在天津港夜间航行是安全可行的。为进一步确保船舶夜间航行安全，提出以下几点建议：

（1）鉴于大型重载散货船夜航期间，驾引人员视觉绩效相对白天要低，船舶操纵与避碰难度相对较大，因此通航期间应尽量按照以下通航限制条件夜航：大气能见度≥1 n mile；风力≤7级（蒲氏风级）；尽量选择平潮、缓流时段靠泊；其他通航条件与白天通航标准一致。

（2）天津港主航道内沙石船等非运输船、小型船舶较多，大型散货船夜航时，应根据航道内的交通流情况，必要时派遣拖轮做好疏导、清障工作。船舶驾引人员应该特别注意这些小船动态，借助雷达、AIS、VTS等手段尽早获得这些小船的信息，及时做好避让工作。

（3）由于天津港主航道较长，驾引人员工作强度较大，建议大型散货船夜间进出港时派两名一级（或高级）引航员引航，两名引航员在船期间应做好分工。

（4）船舶夜航过程中，应充分注意航道两侧的照明灯光对驾引人员视觉绩效以及对信号灯可识别性的影响，尤其注意充分利用雷达、ARPA等瞭望手段及时发现灯光微弱或不点灯的小船。靠泊时，为了便于船长、引航员清楚地看见码头岸线，可在码头护舷侧面安装LED等发光器材，待靠泊船夜间接近泊位时打开此灯。

（5）船舶夜航过程中，驾引人员对船舶运动姿态及与他船会遇态势的判断不如白天方便，因此，需借助GPS、雷达、ARPA、AIS、VTS、航标等手段勤测船位，及早发现来船，并采用合适的风流压差，保持船舶走在计划航线上，防止船位偏出航道发生搁浅事故。大型散货船瞭望盲区较同种类的小型船舶增大很多，引航员登轮后应尽快适应该轮的视线情况，必要时通知船长安排瞭头、备锚航行。

[1]张弘.天津港超大型货船通航安全的研究[D].大连:大连海事大学,2012.

[2]任冀川.天津港口门附近船舶交通流交汇水域安全管理研究[D].大连:大连海事大学,2013.

[3]朱金善,孙立成,尹建川,等.基于BP神经网络的船舶号灯识别模型与仿真[J].应用基础与工程科学学报,2012(3):455-462.

10.16176/j.cnki.21-1284.2015.11.003

中央高校基本科研业务费专项资金(3132015007)；山东海事局海事调查专家技术服务项目（80815007-92）；东港市獐岛码头工程通航安全评估项目（80815040-92）