基于航海操縱模擬器的ECDIS培訓(xùn)方法探究

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(天津海運(yùn)職業(yè)學(xué)院，天津 300350)

基于航海操縱模擬器的ECDIS培訓(xùn)方法探究

張如凱，吳金龍，孝建偉，程文閣

(天津海運(yùn)職業(yè)學(xué)院，天津 300350)

針對(duì)ECDIS培訓(xùn)存在的與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合不夠緊密等問題，從培訓(xùn)內(nèi)容、培訓(xùn)方法、培訓(xùn)設(shè)備等方面分析問題產(chǎn)生的原因，認(rèn)為有效的ECDIS 課程應(yīng)當(dāng)盡可能接近實(shí)際的設(shè)備和環(huán)境，并且應(yīng)該是全面而豐富的，并提出一種結(jié)合船舶操作模擬器使船員能正確了解并能科學(xué)應(yīng)用ECDIS的方法。

船員培養(yǎng)；ECDIS培訓(xùn)；船舶操縱模擬器

一、引言

ECDIS是專門用來顯示官方電子導(dǎo)航海圖(ENC)的海圖顯示系統(tǒng)。它能與位置傳感器、自動(dòng)舵、雷達(dá)/ARPA、電羅經(jīng)、測(cè)深儀、計(jì)程儀等航海儀器進(jìn)行信息共享，具有船舶定位、海圖作業(yè)、分層顯示、航路監(jiān)控、報(bào)警、海圖改正、信息查詢、船位記錄、雷達(dá)信息顯示等功能。為了推進(jìn)ECDIS安裝工作，2008年6月在國(guó)際海事組織(International Maritime Organization，IMO)總部召開的IMO航行安全分委會(huì)第54次會(huì)議上公布了強(qiáng)制安裝ECDIS的要求的時(shí)間表，ECDIS作為航海必需的設(shè)備或紙質(zhì)海圖的替代品在現(xiàn)役船舶中已普及。伴隨著ECDIS系統(tǒng)的普及，關(guān)于ECDIS的培訓(xùn)引起了IMO及各成員國(guó)的重視。STCW公約馬尼拉修正案中即增加了ECDIS操作使用的培訓(xùn)與評(píng)估的相關(guān)內(nèi)容，公約從培訓(xùn)對(duì)象、培訓(xùn)形式、培訓(xùn)內(nèi)容等多方面進(jìn)行了規(guī)范。根據(jù)中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部令2011年第12號(hào)《中華人民共和國(guó)海船船員適任考試和發(fā)證規(guī)則》(以下簡(jiǎn)稱“11規(guī)則”)的相關(guān)規(guī)定，ECDIS操作已成為我國(guó)船員考證、職務(wù)晉升和保持證書有效必需的評(píng)估項(xiàng)目。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的ECDIS培訓(xùn)存在著與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合不夠緊密等問題。本文針對(duì)國(guó)內(nèi)ECDIS培訓(xùn)現(xiàn)狀及存在的問題，探討利用航海操縱模擬器提高ECDIS培訓(xùn)質(zhì)量的方法。

圖1 海區(qū)選擇圖

二、ECDIS培訓(xùn)現(xiàn)狀分析

將紙質(zhì)海圖與ECDIS對(duì)比，一般認(rèn)為，紙海圖能顯示航行在哪兒，或者顯示哪些地方不能航行，而ECDIS 不僅顯示航行在哪兒，而且能指導(dǎo)船員安全航行。ECDIS的優(yōu)勢(shì)使其能很快普及，且使用范圍還將繼續(xù)擴(kuò)大。ECDIS系統(tǒng)的確具有信息可選擇顯示、海圖改正簡(jiǎn)單易行、可提供海圖附加資料等優(yōu)點(diǎn)，但都須建立在海圖正確使用的前提下。而現(xiàn)階段我國(guó)各航海院校及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的ECDIS培訓(xùn)，在培訓(xùn)設(shè)備、培訓(xùn)形式、培訓(xùn)內(nèi)容及培訓(xùn)效果等方面還存在許多不盡如人意之處。

1.培訓(xùn)設(shè)備的限制

目前，各航海院校及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)所使用的ECDIS 產(chǎn)品主要是來自挪威的康斯伯格( Kongsberg) 、英國(guó)船商( Transas)、丹麥Seagull、英國(guó)Kelvin Hughes及上海海事大學(xué)、大連海事大學(xué)、集美大學(xué)、海蘭信、廣州海華電子等廠家的ECDIS桌面模擬器。上述的ECDIS模擬器一般由教練員工作站和若干學(xué)員站組成，學(xué)員站一般包括ECDIS顯示操作終端、三維視景及conning顯示終端和簡(jiǎn)易的操縱控制端。而簡(jiǎn)易的操縱控制端一般都不具備真正的船舶操縱模型，僅能作為一個(gè)信號(hào)(命令)輸入的端口；同時(shí)三維視景及conning顯示終端一般也不具備或不全部具備與航線設(shè)計(jì)所經(jīng)水域相對(duì)應(yīng)的視景模型。該系列設(shè)備僅能完成ECDIS的基本操作，但不利于學(xué)員理解ECDIS與其他設(shè)備的配合機(jī)制及發(fā)現(xiàn)ECDIS的缺陷。

2.培訓(xùn)內(nèi)容及培訓(xùn)方法的限制

根據(jù)STCW公約馬尼拉修正案要求及我國(guó)“11規(guī)則”的規(guī)定，ECDIS培訓(xùn)一般以理論教學(xué)為輔、實(shí)操教學(xué)為主，理論內(nèi)容包括ECDIS相關(guān)術(shù)語、系統(tǒng)介紹、ECDIS的功能和使用、電子海圖使用的風(fēng)險(xiǎn)等；實(shí)操一般以各自學(xué)校(或單位)擁有的某套電子海圖系統(tǒng)為基礎(chǔ)，進(jìn)行包括系統(tǒng)設(shè)置、海圖操作、航線設(shè)計(jì)、航線監(jiān)控、報(bào)警處理等多方面的教授和練習(xí)，且一般將海圖操作和航線設(shè)計(jì)作為培訓(xùn)的重點(diǎn)。關(guān)于電子海圖的考核，更是將海圖操作和航線設(shè)計(jì)作為主要內(nèi)容。所以學(xué)員在接受培訓(xùn)的過程中，更多的是接觸到ECDIS系統(tǒng)優(yōu)越的一面，而借助ECDIS培訓(xùn)使學(xué)員認(rèn)識(shí)到電子海圖使用的風(fēng)險(xiǎn)和過度依賴電子海圖帶來的危害的任務(wù)卻很難在上述安排的培訓(xùn)內(nèi)容和考核方式中完成。學(xué)員在完成ECDIS培訓(xùn)完成后，除了解少許電子海圖的基礎(chǔ)知識(shí)外的主要收獲是能夠熟練操作某種型號(hào)的ECDIS并運(yùn)用其完成航線設(shè)計(jì)，不能很好地將所學(xué)與實(shí)際工作相結(jié)合。

三、與模擬器結(jié)合提高ECDIS教學(xué)質(zhì)量

ECDIS雖然功能很強(qiáng)，但它只是一種助航儀器，其系統(tǒng)本身的局限性、顯示誤差和故障、使用者對(duì)系統(tǒng)設(shè)置和使用中的不適當(dāng)或錯(cuò)誤、傳感器的誤差、備用布置的及時(shí)有效等種種隱患都要求使用者對(duì)其決不能過分依賴。

有效的ECDIS 課程應(yīng)當(dāng)盡可能接近實(shí)際的設(shè)備和環(huán)境，并且應(yīng)該是全面而豐富的。為了使培訓(xùn)內(nèi)容全面，在ECDIS培訓(xùn)內(nèi)容中，應(yīng)該在現(xiàn)有課程設(shè)置的基礎(chǔ)上增加ECDIS處于非常態(tài)時(shí)應(yīng)急訓(xùn)練，使學(xué)員從另一個(gè)側(cè)面學(xué)習(xí)和了解ECDIS，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際工作中科學(xué)使用ECDIS的能力。訓(xùn)練環(huán)境、設(shè)備和視景越逼真，訓(xùn)練效果就越好。所以建議ECDIS 培訓(xùn)課程應(yīng)當(dāng)配合使用船舶操縱模擬器。相對(duì)于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)來說，使用船舶操縱模擬器能提供逼真的訓(xùn)練環(huán)境，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在處理ECDIS處于非常態(tài)時(shí)的應(yīng)急過程中，學(xué)員可對(duì)ECDIS系統(tǒng)進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)，并能提高學(xué)員處理ECDIS應(yīng)急情況的能力。

下文中將對(duì)可利用操縱模擬器進(jìn)行ECDIS培訓(xùn)的幾個(gè)方面進(jìn)行闡述，并舉例說明開展相關(guān)訓(xùn)練的具體實(shí)施方法。

1.傳感器誤差引起ECDIS顯示不正確

ECDIS集成了位置傳感器、自動(dòng)舵、雷達(dá)/ARPA、電羅經(jīng)、測(cè)深儀、計(jì)程儀等航海儀器接口，可從上述或其他相關(guān)設(shè)備上獲取關(guān)系船舶安全的信息，若從相關(guān)設(shè)備獲取的信息有誤，雖非ECDIS本身故障，但仍會(huì)直接影響到船舶的安全。倘若從位置傳感器(如GPS)獲取的位置信息不正確，可能引起船舶偏航甚至?xí)?dǎo)致船舶碰撞或擱淺；倘若測(cè)深儀信息不準(zhǔn)，當(dāng)船舶航行至淺水時(shí)測(cè)深儀和ECDIS均不會(huì)報(bào)警，同樣有可能會(huì)造成船舶擱淺。單憑桌面版ECDIS對(duì)學(xué)員進(jìn)行培訓(xùn)，無法使學(xué)員對(duì)單純依賴電子海圖所存在的潛在危險(xiǎn)有深入的了解，故建議使用航海操縱模擬器增加對(duì)學(xué)員的訓(xùn)練?，F(xiàn)以由于GPS信號(hào)誤差使船舶處于危險(xiǎn)為例，對(duì)練習(xí)進(jìn)行說明。

該專項(xiàng)訓(xùn)練計(jì)劃采用新加坡海峽某段航道設(shè)置練習(xí)，本船為6萬噸級(jí)的散貨船，船舶吃水11.5m。船舶沿新加坡海峽東行，當(dāng)船舶航行至圖1所示位置時(shí)，開始為船舶設(shè)置GPS信號(hào)誤差，初始誤差為向E偏10m，向S偏80m，并以固定的時(shí)間間隔，固定的步長(zhǎng)增加誤差值(步長(zhǎng)建議與初始誤差值相同，時(shí)間間隔應(yīng)由船舶速度決定)，為了使船舶沿航道航行，駕駛員在觀察ECDIS后，會(huì)用左舵調(diào)整船舶航向，當(dāng)經(jīng)過一段時(shí)間后，船舶航行至危險(xiǎn)物附近，GPS偏航可增加到向E偏90m，向S偏720m，船舶會(huì)沿圖2虛線所示的真實(shí)航跡航行至南方位標(biāo)的北側(cè)，并處于如圖3所示的危險(xiǎn)環(huán)境。而電子海圖顯示的船舶航跡仍與計(jì)劃航線相符。若采用吃水13m及以上的船舶練習(xí)，船舶在航行至危險(xiǎn)物附近為了避讓航道中央的淺點(diǎn)會(huì)選擇深水航道通行，GPS偏航設(shè)置小些亦可達(dá)到訓(xùn)練的效果。

圖2 船舶趨于危險(xiǎn)示意圖

圖3 船舶最終位置實(shí)景

設(shè)置該練習(xí)應(yīng)盡量減少或不在船舶周圍設(shè)置目標(biāo)船，目的在于減少用于船舶定位的參考目標(biāo)，同時(shí)建議設(shè)置能見度小于1 n mile的濃霧，為駕駛員瞭望增加困難。

2.圖層顯示不當(dāng)導(dǎo)致駕駛員不能預(yù)判危險(xiǎn)

相對(duì)紙質(zhì)海圖而言，ECDIS系統(tǒng)在海圖編輯、航線設(shè)計(jì)、航線監(jiān)控、信號(hào)疊加等諸多方面都體現(xiàn)出絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，作為新時(shí)期的船員，應(yīng)及時(shí)調(diào)整思維，學(xué)習(xí)知識(shí)，適應(yīng)ECDIS普及的新時(shí)代。若仍保持使用紙質(zhì)海圖的慣性思維，即可能在電子海圖的使用過程中犯錯(cuò)誤，危及人員、船舶和貨物安全。

ECDIS可疊加顯示AIS、雷達(dá)等圖像信息，同時(shí)也可對(duì)ECDIS的所有物標(biāo)根據(jù)特征物標(biāo)、屬性和屬性值這樣的層次關(guān)系，以及物標(biāo)、屬性分類進(jìn)行分類分層次的顯示。為了追求畫面清爽，駕駛員一般會(huì)在保證安全的前提下，隱藏部分圖層，但若操作不當(dāng)亦可使船舶處于危險(xiǎn)之中?，F(xiàn)以水深數(shù)據(jù)顯示不當(dāng)，進(jìn)行說明。

一般情況下，若駕駛員設(shè)置了偏航報(bào)警，并啟動(dòng)了航線監(jiān)測(cè)，不顯示水深數(shù)據(jù)一般是安全的，但在某些情況下，尤其是進(jìn)出港或狹水道航行時(shí)，該設(shè)置并不足以保證船舶的安全。練習(xí)設(shè)置所使用的船舶仍為6萬噸級(jí)的散貨船，船舶吃水11.5m。如圖4所示，若船舶從外海駛?cè)霒|京灣，初始時(shí)刻可將船舶水深數(shù)據(jù)關(guān)閉，由駕駛員決定是否開啟。當(dāng)船舶航行至圖4所示位置時(shí)，啟動(dòng)事先安排的小型拖網(wǎng)漁船。經(jīng)溝通，漁船允許本船從漁船船尾通過，并要求本船讓清漁網(wǎng)。該航道外側(cè)水深會(huì)在700m左右寬的沿岸通航帶內(nèi)從二十幾米驟降到不足5m。若駕駛員未參看海圖水深數(shù)據(jù)，且該處沒有明顯的等深線標(biāo)明水深變化，本船一般會(huì)大幅度向右轉(zhuǎn)向。而右側(cè)的實(shí)際水深是如圖5所示的狀況，故駕駛員轉(zhuǎn)向必會(huì)造成船舶擱淺。

圖4 船舶及海圖初始狀況圖

圖5 海圖實(shí)際水深信息圖

3.電子海圖故障考查駕駛員應(yīng)急反應(yīng)能力

船舶使用ECDIS必須具備適當(dāng)?shù)膫浞荽胧?，SOLAS 公約第V章第19 條中指出：適當(dāng)數(shù)量的紙質(zhì)海圖可以作為備份措施。但怎樣能將備份措施完美的利用，當(dāng)船舶ECDIS出現(xiàn)故障時(shí)能順利完成從ECDIS到備份數(shù)據(jù)的流暢轉(zhuǎn)換仍需要練習(xí)。練習(xí)可設(shè)置各種電子海圖故障，考查學(xué)員的應(yīng)變能力。

四、結(jié)語

ECDIS在為船員工作提供了許多便利的同時(shí)，也為船舶安全造成了潛在的隱患。在ECDIS培訓(xùn)中加強(qiáng)對(duì)學(xué)員全面了解ECDIS的培訓(xùn)是一種保障船舶安全的必要手段。利用航海操縱模擬器進(jìn)行ECDIS培訓(xùn)可作為正確了解和科學(xué)使用ECDIS的方法。

[1] 中華人民共和國(guó)海事局.中華人民共和國(guó)海船船員適任考試大綱[M].大連:大連海事大學(xué)出版社，2012.

[2]中華人民共和國(guó)海事局.中華人民共和國(guó)海船船員適任評(píng)估大綱和規(guī)范[M].大連: 大連海事大學(xué)出版社，2012.

[3]丁宏輝，王勝正.ECDIS模擬器功能要求及配置標(biāo)準(zhǔn)[J].上海海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，133(4)：5-10.

U676.2

A*

2015-06-10

張如凱(1985-)，男，講師，主要從事船舶動(dòng)態(tài)仿真研究。

1006-8724(2015)03-0084-04