浅谈桥梁防碰撞警戒AIS/VHF助航系统

陈一路 邹延鼎 交通运输部南海航海保障中心广州通信中心

随着我国国民经济的高速发展，各类船舶建造增多，内河航运增长迅速，水上运输变得十分繁忙，桥梁碰撞事件也随之增多。特别是近年来，碰撞事件发生造成人民生命财产经济巨大损失，其危险性及破坏性触目惊心。因此，桥梁防碰撞问题也就成为我们必须重视，值得思考的问题。国家《交通强国建设纲要》和交通运输部《数字交通发展规划纲要》给我们提出了指引。笔者曾参与了我国沿海、内河VHF系统以及VTS/AIS系统建设，本文主要谈谈一些探讨性的思考。

1.桥梁通航安全现状以及桥梁防碰撞警戒AIS/VHF助航系统

1.1 桥梁建设安全现状

40年的改革开放，我国经济快速发展迅速，经济总量世界第二。我国是世界基建大国，也是世界特大桥梁建设的佼佼者，港珠澳大桥建设通车已成为我国对向外展示的一张强有力的亮丽名片。广东的桥梁发展更为突出，有着得天独厚的发达河流水系，濒临南海，境内珠江水系、韩江水系，特别是珠江三角洲河网密布、纵横交错。广东经济快速发展也得益于水上交通快速发展。

据相关报道数据显示，截止2018年，全省公路达21.6万公里，其中，高速公路通车里程7018公里，位居全国第一。全省桥梁为4.56万座，其中特大453座，大桥4376座。桥梁改变广东交通环境，促进了社会经济大发展。桥梁建设与船舶增多是安全对立的两面，桥船相碰也常有发生。如2007年6月15日"南桂机035"船装载河砂，与九江大桥发生触碰，导致九江大桥23号、24号、25号三个桥墩200米桥面坍塌，四辆汽车落水损毁，8人死亡，造成巨大经济损失。又如2015年10月15日“粤佛山工2038”与西江铁路大桥碰撞；2016年3月27日“粤惠州货5220”与西樵大桥碰撞；2016年3月21日“鹭岛”号船与韶关百旺大桥碰撞等等，据不完全统计，近年来共发生大大小小桥梁碰撞事件有60多起，造成重大人员伤亡和经济损失，也造成了严重的环境破坏，这就是我们目前桥梁航道的安全现状。

为确保水上交通安全，2017年5月18日广东省交通厅、广东海事局联合发文《关于印发防范船舶碰撞桥梁专项治理工作方案的通知》（粤海通2017【245】号），2018年5月10日交通运输部办公厅发文《关于印发桥区水域水上交通安全管理办法的通知》（交办海2018【52】号）等重要文件。桥梁防碰撞警戒AIS/VHF助航系统及应用确实值得我们探索与思考。

1.2 桥梁防碰撞警戒AIS/VHF助航系统

桥梁防碰撞警戒AIS/VHF助航系统是利用GPS/北斗的常规数据，结合新型的集成网络技术、现代无线电通信技术，计算机信息技术、电子信息显示技术以及水文测量、电子围栏及虚拟AIS用户端、激光传感、CCTV图像对比系统等技术为一体的数字助航设备综合系统。防碰撞AIS/VHF助航系统是船舶自动识别AIS将自我定位，并与系统进行数据交换，系统进行实时数据对比，同时依据通航前端的激光传感以及CCTV图像取样对比结果，利用系统警报体系或甚高频VHF自动语音广播模块发出警戒提示。由岸基桥梁（基站）设施和船载设备共同完成。

2.AIS/VHF助航系统组成架构及其原理

2.1 AIS/VHF助航系统组成架构

桥梁防碰撞警戒AIS/VHF助航系统一般包括AIS（GPS/北斗）数据助航采集单元、航道实时要素监测预警单元、广播或一对一（VHF）通信服务单元、多元数据交换显示单元以及一些辅助设备。

2.2 AIS/VHF助航系统原理

根据国际海事组织相关文件规范标准，船载配置的AIS设备可在无需船舶人员干预的情况下连续地、自动地发射和接收信息。当我们以桥梁拟定为船舶同样装载具有AIS功能的桥梁防碰撞警戒AIS/VHF助航系统时，桥梁与船舶可通过AIS设备自动交换拟名、位置、状态、航向、航速、准确发现相互目标，系统在船舶监控调度平台中，采用GPS、北斗卫星导航系统完成对船舶与桥（或船舶）的自动定位，对船舶进行跟踪和监控，并显示在电子海图上，同时对相遇船舶与桥梁的态势做出准确判断，从而采取有效行动发出各种形式的预警，防止移动船舶对固定桥梁发生碰撞。

3.AIS/VHF助航系统技术要求及主要功能

3.1 系统技术要求

SOLAS公约第5章第19条要求所有300总吨以上的国际航行货船，500总吨以上非国际航行船舶以及所有客船都应安装AIS.我国《国内航行船舶船载电子海图系统自动识别系统设备管理规定》（海船舶【2010】156号文）也详细列明了我国沿海及内河各种船舶安装AIS设备时间要求。因此，系统应能满足最新的AIS国际标准，并能实现与航标遥控遥测系统，船舶交管系统（VTS）中国船舶报告系统等中国海事局所建设的海上交通助航服务系统进行数据交换相联接。

系统应支持国家交通运输部航保相关MVCF格式海图；支持同时接入北斗和AIS数据，支持S-57、S63数据格式电子海图，S52显示标准；同时显示北斗船舶和AIS船舶准确状态。船舶AIS 设备工作在两个专用的VHF无线电频率上，即是161.975MHZ(AIS频道87B),162.025MHZ(AIS频道88B)。适航船舶，特别是内河船舶必需具备基础的条件。

3.2 系统主要功能

系统具有综合各种高科技传感器、GPS/北斗系统系统、AIS系统实时监测桥梁安全通航参数（如水流速度、通航净高、水深等）实时采集功能，并能对设定的监管范围内的通航船舶，通过VHF无线通信技术、互联网技术、通过VHF自动语音广播、告警触发显示功能，推送应急信息至船舶移动用户设备进行通信的功能。

系统应具备满足新时代水运业务发展新业态要求，立足主动作为，主动提醒防撞，改变以往在桥墩设置防撞栏的被动防护作法，告知预警范围船舶，要求按规范安全通航，避免发生碰撞，保障船、桥安全。

系统具有多重预警模式，可通过AIS显示告知、通过VHF公共信道广播告知、桥梁上的预警灯光告知、通过桥岸设置的文字显示预警告知功能。

当然，触发预警还要有一些可动态设置的要素。按照桥梁监管要求，水域交通管理的具体情况，船舶通航繁忙可能引发的风险程度等因素，可由桥梁业主研究确定桥梁监管预警范围。一般分为远距（10-15海里）、中距（3-10海里）、短距（0.5-3海里）。并能同时船舶轨迹回放、取证功能，能为事故还原、法律取证、证据保存、责任追究提供依据。

4.桥梁防碰撞警戒AIS/VHF助航系统的局限性及对策

4.1 船舶AIS使用的普及性受限

系统发挥功效须建立在桥船双方都安装相应设备基础上。事实上，不仅是中国，在世界各地，仍有大量船舶末安装AIS系统，况且还有些船舶为了防监管而可能关闭AIS，造成人为的局限性。对策是可以采取广泛安全宣传、加大海事监管执法力度，对没有安装AIS设备或关闭设备的船舶加重处罚，以纠正违规行为。

4.2 系统频率应用局限性

系统使用频率是公共频率（VHF的公共频道），从语音通信的角度，在一定的桥梁监管区域，使用同一个信道进行广播通信，容易造成通信干扰、阻塞，特别是在繁忙水道，多桥孔通航情况下，对无关船舶以及两岸可能需要的通信，造成城市多余的频谱干扰。解决对策是可以采取降低系统播发功率，出现险情时才会及时发出预警，并要所有船舶一旦进入桥梁重点安全监管区域，必须首先保持相应的无线电静默，守听预警发布。

4.3 系统还没有法定技术标准

通过实践摸索，一方面在航海保障工作中，鼓励事故多发航段、重点桥梁用户广泛应用，系统逐步成熟，形成实用技术标准。进而以国内规范要求形式，通过对使用防撞系统做出相关规定；另一方面加强国际履约参与，对我国成熟有效的技术标准丰富国际履约新内涵，提出航行安全新提案。

5.结语

按照中共中央国务院印发的《交通强国建设纲要》和交通运输部《数字交通发展规划纲要》相关要求，坚持纲要“创新引领，数据赋能；共建共享，融合发展；防范风险，保障安全；勇于探索，试点先行。”的原则，以开放包容的态度，适应技术发展趋势，以试点为重要手段，汇聚技术、智力、产业等资源，逐步形成数字交通发展的“中国经验”和“中国方案”。促进海事监管、航保服务全方位的安全观，就能够构筑立体有效的水上安全防护体系。