水运交通安全技术措施

【考试大纲要求】:
1。了解水上交通安全技术措施的种类和作用；
2。熟悉水运安全设备设施的技术要求和主要安全技术措施；
3。掌握预防重大水上交通事故的安全技术措施。
[教材内容]:
水上交通安全技术措施
(一)船舶航行与避碰
1。船舶的导航和定位。为了保证航行安全，我们必须首先确定船舶的航向和位置。实际课程有三种。一是罗盘航向，也就是罗盘直接指示的船头方向。通过罗经误差修正罗经航向，得到正确的艏向，称为真航向。由于风和流的影响，船舶的运动速度是船舶在静水中的运动速度和风流引起的速度的总和。组合速度的方向就是船舶重心航迹的方向，称为航迹方向。
测量弓向的主要仪器有磁罗盘和陀螺罗盘。由于地磁场的南北极与地球磁罗盘的南北极不一致，地磁场随着地理位置的变化而变化，磁罗盘受周围铁磁物质的影响，所以磁罗盘的误差变化很大，使用时需要进行误差修正。陀螺仪是利用高速旋转的陀螺仪绕固定点旋转的定轴和进动，通过控制系统和阻尼系统使陀螺仪的轴自动指向北方，并能跟随地球旋转，精确跟踪地理子午面的指北仪器。由于陀螺罗经安装时基线与船舶首尾线不一致，会造成基线误差。此外，陀螺罗盘的结构和船舶的运动会引起纬度误差、速度误差、撞击误差和摇摆误差。一般来说，这些误差可以通过校正或补偿的方法控制在小范围内。
2)定位。方法定位根据参考目标可分为岸基定位和星基定位。
岸基定位是对岸基目标的定位，如导航系统中的灯光、山顶、信号发射机等。最常见的岸基定位是用肉眼测量灯、山丘等突出物体的位置。用指南针，或者用六分仪测量目标的距离。然后得到几个目标的位置或距离的位置线，通过求交得到船的位置。雷达定位是通过雷达脉冲遇到显著目标并反射回来的时间和方向来确定目标的距离和方位，然后得到位置线，位置线会相交确定舰船的位置。有些导航系统，如罗兰C，以两个固定点(信号和发射台)之间有固定距离差的点的轨迹作为位置线，测量信号从两个发射台传播到舰船的时间差，从而得到一条双曲线位置线。所以被称为双曲线导航系统。
卫星定位是一种以恒星为参考来确定船舶位置的方法。传统的基于卫星的定位方法是利用天体的相对位置，包括太阳、月亮、恒星、行星和船只，来确定船只的位置，这就是所谓的天文定位。
卫星导航系统是以人造地球卫星为参考目标的定位系统。目前广泛使用的是美国1973年开发、1993年投入使用的全球定位系统(GPS)。它由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面上，卫星高度为20200km。它利用已知位置在空之间的人造卫星发射的电磁波来测量卫星到接收天线的距离。如果同时测量三颗卫星的距离，就可以得到接收机的三维位置、经度、纬度和高度。如果用全球定位系统同时测量四颗卫星的距离，除了测量接收机的三维位置，还可以得到接收机的钟差。
为了提高GPS的定位精度，目前沿海地区普遍采用差分GPS。它利用一台已知精确位置的GPS接收机作为基准接收机，测量定位中的各种误差，而附近的GPS用户接收机在接收到各种误差的GPS信号的同时，接收到基准表发出的误差信息，经过修正后，得到精确的位置信息。当用户距离参考台100公里时，水平位置误差在5米以内。“九五”期间，中国建成了沿海无线电信标差分全球定位系统(RBN/DGPS)。
2。船舶操纵与避碰
控制船舶运动的设备是螺旋桨(车)和舵。一般在海上航行时，只用舵控制。当船舶实测位置偏离计划航向或船首偏离设定航向时，要设法以最有效的方式使船舶回到计划航向和设定航向。控制航向的主要设备是方向舵。对于装有双螺旋桨或侧推进器的船只，方向舵可以与双螺旋桨或侧推进器一起使用，以控制船首方向。在狭窄的水道或港口，通常用手操纵；在海上，一般用自动操舵来控制航向。自动转向大致可以分为两类:一类叫航向保持系统，一类叫航迹保持系统。航向保持系统根据船首方向与设定航向的偏差，通过控制系统控制舵角，使船首回到设定航向。按控制系统原理可分为PID(比例-积分-微分)自动转向、自适应自动转向等。此外，新型自动转向采用了模糊控制和多模态控制等先进技术。航迹保持系统根据定位信息测量航迹的偏离程度，通过计算确定最有效的舵角和舵角的执行时间，使船舶以最快的速度和最少的燃油消耗返回设定航线。
舵是用来控制航向的，螺旋桨是用来推进和制动船只的。来控制船的航向、位置、速度、转弯角速度等。，我们必须掌握船舶的操纵特性。了解船舶在舵的作用下保持和改变方向的能力，惯性停止行程和螺旋桨反转制动行程等。这些规律一般用船舶操纵运动方程来描述。
根据《国际海上避碰规则》的规定，避碰是指各种水上交通工具在航行中相互避让。一般是通过航次值班人员和仪器的观察来判断是否有碰撞危险，然后利用船舵和车辆来避免本船与其他船舶发生碰撞。然而，至今还没有实用的闭环自动避碰系统。目前应用最广泛的雷达自动绘图仪(ARPA)是根据雷达的目标回波经过量化、滤波、跟踪后得到的目标运动轨迹，在雷达屏幕上显示目标的相对运动矢量或目标的预测危险区(PAD)，从而为驾驶员提供避碰信息，驾驶员再采取避碰措施。但由于噪声干扰和舰船航向误差引起的目标回波误差，滤波跟踪后得到的目标航迹存在误差，被跟踪的目标可能会丢失或被误跟踪。目标的运动是舰船无法控制的，而且是相当随机的。由于这些原因，具有ARPA的雷达只能向驾驶员提供防撞信息，而不能自动防撞。
(二)船舶交通管理系统
随着世界对外贸易和船舶运输量的迅速增加，大量船舶频繁地在港口和海上交通要道上运动。此外，随着船舶大型化和高速化的发展，港口航道人满为患，导致这些水域的平均事故率逐年上升。IMO制定了相应的对策，船舶交通管理系统(VTS)就是其中之一。