橋區(qū)安全通航控制技術(shù)研究

余亞磊　艾萬政

摘 要：由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的橋梁會越來越多。從減少橋區(qū)交通事故的角度，文中提出了控制橋區(qū)通航安全的具體措施，即為了保證橋區(qū)通航安全，應(yīng)科學(xué)設(shè)計橋區(qū)航道、加強(qiáng)橋區(qū)通航論證、強(qiáng)化橋區(qū)安全管理，將橋區(qū)通航事故可能性降低到最低程度，做到防患于未然。

關(guān)鍵詞：橋區(qū) 安全通航 控制技術(shù)

改革開放以來，我國跨海和跨江橋梁越來越多。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，我國主要的三大內(nèi)陸航運(yùn)水系，即長江水系、珠江水系和京杭運(yùn)河水系，現(xiàn)有的各種橋梁近300余座，其中長江水系和珠江水系分別有100多座，京杭運(yùn)河水系有橋梁50余座。我國沿海地區(qū)已建和擬建的跨海大橋有東海大橋、杭州灣大橋、舟山跨海大橋、廈漳跨海大橋、瓊州海峽跨海大橋以及港珠澳大橋等等。一個地區(qū)的交通是否便利與橋梁有關(guān)，任何一個地區(qū)的經(jīng)濟(jì)都直接或間接的與橋梁相關(guān)，而且橋梁對于一個國家飛總體經(jīng)濟(jì)發(fā)展均有促進(jìn)作用；例如杭州灣大橋立足于中國現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)改革最具活力，經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的長江三角洲地區(qū)。順利投建和完成杭州灣跨海大橋，不僅對整個杭州地區(qū)的經(jīng)濟(jì)有促進(jìn)作用，而且對于社會進(jìn)步和發(fā)展都具有深遠(yuǎn)的、極其重要的意義。橋梁建設(shè)能有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但是橋梁建設(shè)也必須充分考慮橋區(qū)的通航環(huán)境，合理安排好橋區(qū)通航。如果橋區(qū)通航控制不科學(xué)或橋梁選址不當(dāng)，橋梁建設(shè)也有可能成為阻礙航運(yùn)發(fā)展的“瓶頸”。如受南京長江大橋凈空高度的影響，較大型船舶不能從南京以上城市江海直達(dá)，嚴(yán)重影響了南京以上城市的外貿(mào)運(yùn)輸發(fā)展。雖然自上世界80年代以來，國家先后投資數(shù)十億元在蕪湖、安慶、九江、黃石、武漢、城陵磯和重慶等港口建成數(shù)十座5000噸級外貿(mào)碼頭和集裝箱碼頭，但自碼頭投產(chǎn)以來，很少有較大型的外輪靠泊。黃石長江大橋因為特別的不利地形，彎曲的河道而龐大的交通量，作為重要的交通樞紐之一；一旦駕駛中有任何的疏忽就極易導(dǎo)致撞橋事故。據(jù)統(tǒng)計在1993年4月16日至9月16日期間撞橋16次，沉船9艘直接造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此有必要研究橋區(qū)安全通航控制技術(shù)。

影響橋區(qū)安全通航的因素

影響橋區(qū)安全通航的因素主要包括：自然環(huán)境因素、人工環(huán)境因素、船舶環(huán)境因素、交通環(huán)境因素、人員環(huán)境因素等。影響橋區(qū)船舶安全通航的因素見圖1。以上5大影響船舶橋區(qū)通航的影響因素，歸根結(jié)底可以概括為3大因素，即：人為因素、機(jī)器因素和環(huán)境因素。其中人為因素是誘發(fā)撞橋和撞船事故的最重要因素。相關(guān)統(tǒng)計資料表明，80%多的橋區(qū)通航事故是有人為因素的影子存在。因此，橋區(qū)安全通航控制的核心是突出“管理”，科學(xué)管理是減少橋區(qū)通航事故的有效手段。

橋區(qū)安全通航控制措施

1、重視橋區(qū)航道設(shè)計

船舶通過橋區(qū)，必須具備一定的航道條件。這些條件包括：水深條件、航道寬度條件以及凈空高度條件。在確定以上條件時，首先應(yīng)確定好代表船型尺度，以代表船型來設(shè)計航道，才能做到有據(jù)可依。橋區(qū)航道的水深應(yīng)該大于代表船型船舶的吃水，同時應(yīng)考慮留有一定的富裕水深。當(dāng)然在考慮水深的時候，也應(yīng)充分考慮潮汐的影響。橋區(qū)的水深設(shè)計，可以按照下公式計算：

D0=T+Z0+Z1 +Z2 +Z （1）

上式中：D0為船舶通航水深（m）；T為設(shè)計船型滿載吃水（m）；Z0為船舶航行時船體下沉增加的富裕水深（m）；Z1為龍骨下最小富裕深度（m）；Z2為波浪富裕深度（m）；Z3為船舶因配載不均勻而增加的船尾吃水值（m）。富裕水深按照我國相關(guān)規(guī)范確定，見表1。

橋梁的凈空高度是船舶有效通航的重要條件之一。如果橋區(qū)的凈空高度不夠，較大船舶是無法通航的。橋區(qū)的凈空高度應(yīng)該大于船舶水線以上高度。當(dāng)然，船舶水線以上高度，應(yīng)包括大桅以上的天線高度。長期以來，南京長江大橋由于其凈空高度不夠，不少大型船舶難以順江而上，嚴(yán)重阻礙了長江黃金水道經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮。橋區(qū)航道寬度設(shè)計，直接涉及到橋區(qū)的通航能力。橋區(qū)航道寬度的組成部分通常包括：船舶的航跡帶寬度、船間間距、風(fēng)致漂移量、流致漂移量。同時在布置橋區(qū)航道時，還應(yīng)將航道布置在橋墩紊流范圍之外，這是因為，橋墩紊流流態(tài)復(fù)雜，容易誘發(fā)船舶撞橋。所以有不少橋墩附近設(shè)有橋浮，一方面提醒駕駛?cè)藛T注意，另一方面則是要求船舶遠(yuǎn)離橋墩航行。船舶的航跡帶寬度及船間間距的計算，可以按照相關(guān)規(guī)范的要求，以代表船型的船長和船寬按照相關(guān)公式計算得出。在國內(nèi)的有關(guān)規(guī)范中，風(fēng)致漂移量和流致漂移量較少考慮，但是這樣不利于安全通航。風(fēng)致漂移量和流致漂移量計算公式，《航海學(xué)》教材中均有提及，可以按照相關(guān)公式計算得到。

2、做好橋區(qū)通航論證

橋梁建設(shè)以前，進(jìn)行充分的通航論證是很有必要的。通航論證的關(guān)鍵是不但確保橋區(qū)通航條件符合相關(guān)規(guī)則、規(guī)范的要求，而且也滿足橋梁符合設(shè)計要求。橋區(qū)通航論證通常要考慮的因素包括以下幾個方面：

（1）調(diào)查分析橋區(qū)河段的航道、水文、氣象條件；

（2）擬建大橋所處水域附近交通安全現(xiàn)狀分析和該水域的安全等級及管理現(xiàn)狀論證分析，評估分析擬建大橋?qū)υ撍蛲ê江h(huán)境的影響因素和影響程度；

（3）擬建大橋通航孔橋墩位布置合理性論證分析；

（4）根據(jù)該水域代表船型及未來發(fā)展船型論證分析大橋安全通航凈空寬度和凈空高度，并進(jìn)行計算機(jī)仿真模擬；

（5）評估分析擬建橋梁的通航能力；

（6）船舶漂撞分析、防撞力計算分析和泄洪影響分析與計算；

（7）施工期間橋區(qū)水域安全維護(hù)方案，不同施工階段相應(yīng)的船舶通航方案，大橋施工期間橋區(qū)水域交通安全存在的問題及緩解措施；

（8）橋區(qū)范圍界定、導(dǎo)標(biāo)設(shè)置、橋區(qū)水域助航標(biāo)志設(shè)置；船舶在橋區(qū)水域安全航行的航線規(guī)劃及其安全措施、船舶過橋方案；

（9）橋區(qū)水域船舶航行方法優(yōu)化研究，并進(jìn)行仿真模擬和代表船型安全過橋可視化研制；

（10）擬建工程水域在通航環(huán)境方面存在的問題和解決方法的建議，包括弱化擬建工程的礙航程度和加強(qiáng)水域安全保障的具體措施；

（11）研制擬建工程水域和擬建工程安全維護(hù)方案和應(yīng)急預(yù)案；

（12）擬建大橋工程水域附近助航設(shè)施及交通監(jiān)管設(shè)施配備方案；

（13）擬建工程施工期和營運(yùn)期水上安全監(jiān)督管理方案和水上交通組織方案；

（14）提出船舶通航安全管理和大橋安全管理的有關(guān)建議。

3、加強(qiáng)橋區(qū)通航管理

橋區(qū)通航應(yīng)做好充分準(zhǔn)備，以防止以外事情發(fā)生。進(jìn)入橋區(qū)以前，應(yīng)充分檢查導(dǎo)航設(shè)備、錨設(shè)備、機(jī)器設(shè)備處于良好可用狀態(tài)。同時，備車、備錨航行，禁止使用自動舵，加強(qiáng)了望，必要時，派人了頭，船長在駕駛臺指揮、輪機(jī)長在機(jī)艙值班，配備VHF設(shè)備的船舶，通過規(guī)定的VHF頻道提前與過往船舶取得聯(lián)系，相互通報船舶動態(tài)，在單向通航的橋區(qū)航道及其通航孔內(nèi)航行時，應(yīng)當(dāng)盡可能在航道中間行駛，在雙向通航的橋區(qū)航道及其通航孔內(nèi)通過時，一定要避免船舶的交會；如確實難以避讓時，如可行的話可以適當(dāng)加速以保持舵效，并且從航道的右舷通過，同時一定要與橋墩間留有足夠的操縱空間；當(dāng)船舶在橋區(qū)航道及其通航孔內(nèi)航行時，嚴(yán)禁追越、調(diào)頭、橫越及逆向行駛。船舶在橋梁水域內(nèi)進(jìn)行靠、離泊作業(yè)，應(yīng)選擇合適時機(jī)進(jìn)行，配備VHF設(shè)備的船舶還應(yīng)在規(guī)定的VHF頻道及時通報船舶動態(tài)，為附近船舶在橋梁區(qū)域內(nèi)的碼頭靠離泊提供安全有效的信息；切實做好船舶安全的各項應(yīng)急措施，避免斷纜、走錨等危害橋梁事故的發(fā)生；尤其是船舶錨泊在橋區(qū)水域是，一定留有足夠的安全操縱空間并配備足夠數(shù)量和功率的拖輪值守。總之，船舶在橋區(qū)航行，應(yīng)提前做好各種防范措施，做到萬無一失。

橋區(qū)航法建議

船舶過橋之前應(yīng)首先要保證滿足本船安全通過的水深和寬度條件，再由當(dāng)時大橋的風(fēng)流影響，考慮船舶實際條件謹(jǐn)慎通過大橋橋孔。

船舶過橋之前一定要把船速降低到適當(dāng)值，在進(jìn)入橋區(qū)所在的水域時要適當(dāng)加車以提高舵效，減少過橋時間，降低船舶過橋的危險系數(shù)，縮小船舶的橫向漂移?？梢赃m當(dāng)降低船速，當(dāng)進(jìn)入橋區(qū)水域時可加車助舵，適當(dāng)增加船速，提高車舵對船舶的控制能力，以縮短過橋時間，有效地抑制船舶的橫向漂移，確保船舶安全過橋。

船舶在駛過橋孔之前，應(yīng)掛高船位，即把船位置于上風(fēng)一側(cè)，以便預(yù)留一定的距離，抵消橫風(fēng)所產(chǎn)生的漂移。

船舶通過橋孔時，自動舵一定要轉(zhuǎn)為手動舵，把定航向，謹(jǐn)慎駕駛安全通過橋區(qū)。

船舶在有航標(biāo)的水域航行時要根據(jù)船舶的具體航向和風(fēng)流的方向，恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整船舶速度，

船舶在橋區(qū)航行時應(yīng)以安全航速行駛，以便能夠采取有效的避讓行動，防止緊迫局面發(fā)生和碰撞。船舶決定安全航速時，應(yīng)當(dāng)考慮能見度，通航密度、船舶操縱性能、風(fēng)、水流及航道情況和周圍環(huán)境等主要因素。

如果船舶在通過大橋時出現(xiàn)任何交通信息設(shè)施被移位、破壞或者對目前的設(shè)施準(zhǔn)確性懷疑的，應(yīng)該果斷采取措施掉頭，防止不必要的事故發(fā)生。

船舶通過大橋水域前應(yīng)鳴笛一長聲，以引起周圍船舶的注意，船舶通過大橋時應(yīng)按順序前進(jìn)，嚴(yán)禁追越和齊頭并進(jìn)，而且一定要與橋墩間留有足夠的安全操縱空間。

結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，未來我國的橋梁會越來越多，橋區(qū)的通航安全也越來越受到人們的重視。橋區(qū)通航安全應(yīng)重視人、機(jī)和通航環(huán)境的控制。加強(qiáng)橋區(qū)航行安全控制，應(yīng)注重橋區(qū)航道設(shè)計、橋區(qū)通航論證，同時也應(yīng)從科學(xué)的角度加強(qiáng)橋區(qū)通航管理，做到防患于未然，將橋區(qū)通航事故概率減少到最低程度。

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（作者單位：浙江海洋學(xué)院）