虚拟AIS航标在黄浦江桥区水域的应用探索

张翔?郑丕显

摘  要：随着黄浦江航运船舶日益大型化，在桥区水域通航安全愈发被重视。本文基于虚拟AIS航标的功能和优势，结合黄浦江桥区水域通航环境特点，开展虚拟AIS航标在黄浦江桥区水域的应用探索，以求更好地保障桥区水域水上交通安全，服务船舶航行。

关键词：虚拟AIS航标；黄浦江；桥区水域

中图分类号：U644 文献标识码：A

0 引 言

随着长三角地区经济飞速发展，黄浦江作为上海港沿海和长江干线航运的末端，又是连接江浙内河水网“苏锡常”和“杭嘉湖”的重要通道，随着黄浦江船舶数量的增加和船舶吨位的上升，水上交通运输愈加繁忙。与此同时，黄浦江跨江大桥多，且部分桥梁设有水中桥墩，与日俱增的船舶流量使得黄浦江桥区水域船舶安全航行风险也更加严峻。本文结合黄浦江桥区水域通航特点，借助虚拟AIS航标的功能和优点，尝试探索AIS航标在黄浦江桥区水域的应用，以求提升黄浦江船舶通航整体安全度。

1 AIS航标概述

AlS航标是新型的无线电航标，其原理是以AIS短报文形式进行播发，并在周边航行的船舶AIS船台和电子海图信息系统上予以显示，是更加直观、便捷的新型助导航设施。根据组成形式不同，可分为实体AIS航标、虚拟AIS航标、合成AIS航标3种。

1.1  实体AIS航标

实体AIS航标是指安装在真實存在的实体航标上的AIS设备，以电文21的格式发送该航标的相关信息的航标设备，同时能够向基站定点发送6号报文，上传航标相关运行状况。实体AIS航标设备主要为发送功能，所以相对于船台AIS更加简单，仅有AIS主机、VHF天线、GPS模块构成。主要分布在航行风险较高、港区口门、航路转向点以及引航点等重要位置。

1.2  虚拟AIS航标

AIS虚拟航标基站主要完成区域内AIS虚拟航标信息的设置与发送，通过电文21播发，提供船舶导航、定位、避险或其他助航信息。在AIS虚拟航标基站的信号覆盖范围水域内航行的船舶，均可接收到AIS虚拟航标信号，并在电子航道图系统、船载终端上以助航设施图例显示出来，结合视觉航标给航行船舶用户提供良好的导助航服务[1]。

虚拟AIS航标并不存在实物，而是通过附近的AIS基站播发信号，用户在航海设备的虚拟航标设置位置显示虚拟AIS航标符号。虚拟AIS航标具有助航信息告知及时、位置显示精确、信息直观、设置方便、修改简单和安装维护成本低等优点。虚拟AIS航标应用于需要立即布设航标，或布设实体航标不可行等情形，或标识于航行环境经常变化的动态区域。例如：新的沉船处不能及时设置实体航标，可以立即设置虚拟AIS航标标识应急沉船位置；在船舶流量大、交通流复杂、航道狭窄等实体航标设置不方便甚至可能成为碍航物的水域，选择设置虚拟AIS航标，典型应用为长江口复式航道虚拟AIS航标。

虚拟AIS航标的海图符号与实体AIS航标基本相同，也是以航标位置为圆心，以3 mm为半径的洋红色圆形，圆心为点圆形图标，右上方标有直体V-AIS字符，如图1所示。圆形图标上方绘有实体航标的顶标符号，表示虚拟AIS航标与实体航标的用途种类相同[2]。

1.3  合成AIS航标

合成AIS航标是指出于经济性或实用性需要，在该合成AIS航标的位置上，物理上存在实体航标，但该AIS信号不是由实体航标上的设备发送，而是通过附近的AIS基站，以电文21的格式发送该航标相关信息，在航海设备显示的合成AIS航标与实体航标位置重合。

2 黄浦江桥区水域通航现状及可行性分析

2.1  黄浦江桥区水域通航现状

黄浦江干流由吴淞口101浮筒至巨潮港，全长67.9 km，沿途共有8座跨江桥梁，其中在闵行海事局辖区共有3座限制性大桥（有桥墩），由下至上分别为奉浦大桥、闵浦二桥、闵浦三桥。本文以奉浦大桥桥区水域为研究对象进行分析。

奉浦大桥水中桥墩4座，中间桥孔为通航主孔，净空高度为28 m，通航净宽60 m；中间桥孔的南、北侧为副孔，净空高度为18 m，净宽为105 m，通航桥孔分布见图2。根据《上海黄浦江通航安全管理规定》，当船舶航经奉浦大桥中孔时，其水面以上最大高度加上过大桥时的当地潮位应低于29.5 m；水面以上最大高度22 m及以下的小型船舶上驶时，应当从北孔通过；当中孔无大型船舶行驶时，可视情况从中孔通过；水面以上最大高度22 m及以下的小型船舶下行时，应当从南孔通过；大型船舶（船队）应当通过中孔航行[3]。

奉浦大桥附近水域通航环境如下：沿岸码头11个，轮渡线1条，支流港1个，奉浦大桥上游0.87 n mile处为闵浦二桥（桥墩1座，通航孔1个，禁航孔1个），两桥水域间设有145#-148#共4座实体边界航标。在船舶流量方面，奉浦大桥日均通过船舶流量达1 400余艘次，且呈现船舶按照潮水时间集中进口态势，在集中进口期间，每小时船舶通过数量达118艘次，船舶通航密度较大，如图3所示。研究水域整体通航环境呈现船舶流量大、作业码头多、通航孔多、航道狭窄、客渡船横越航道频繁的特点。

2.2  可行性分析

随着黄浦江航运船舶日益大型化，跨江大桥的防碰撞保护需求也更加迫切，对虚拟AIS航标在桥区水域进行应用探索是提升桥区水域船舶航行安全的有效尝试。

相对于在狭水道设置实体航标，虚拟AIS航标既能够准确直观标识航道又不妨碍航行、不占用水域，而且能够显示更丰富的航道信息和助航信息，同时可节省人力、物力、财力和能源消耗，减少环境污染。

自2010年开始，国内航行海船陆续被要求配备船载电子海图系统，目前进入黄浦江的国内航行海船均已按照要求配备，同时，在黄浦江航行的内河船舶也安装了带有电子海图显示功能的AIS设备（新诺、赛洋以及北斗等），为虚拟AIS航标在黄浦江的应用提供了较好的研究基础。目前，虚拟AIS航标作为智慧航道建设的重要组成部分，已经在多地投入实际应用，例如在苏通大桥水域、长江岳阳段、长江口航道等设置虚拟AIS航标，为船舶安全航行提供良好的导助航作用。

3 AIS航标在黄浦江桥区水域的应用设想

3.1  融合虚拟AIS航标的大桥防撞预警系统

随着黄浦江通航船舶吨位逐步增加，大桥碰撞风险日趋严峻。传统实体航标在对桥区水域船舶的导助航作用和警示作用有限。在大雾、大雨等能见度不良的恶劣天气下，实体航标的警示效果更是大打折扣。

因此可尝试探索包含虚拟AIS航标的桥梁防撞预警系统，借助虚拟AIS航标不占用水域、能够主动播发助航信息等优点，在奉浦大桥等设有桥墩的跨江桥梁上安装具有虚拟AIS航标、激光测量单元、视频监控中心和显示屏等设备的综合性桥梁防撞预警系统。安装在桥墩的虚拟AIS航标能够发布通航高度、最佳通航航向等精准的助航信息，见表1。

船舶在ECDIS或具有电子海图功能的AIS设备上获取桥梁虚拟AIS航标播发的AIS信息，能够更好地掌握大桥桥墩位置、桥梁高度及推荐通航航向等，并根据需要及时调整船舶自身航行状态。同时，虚拟AIS航标抗干扰能力强，能够在大雾、大雨等极端天气中稳定运行，保障了系统的可靠性。

此外，可以在桥梁虚拟AIS航标设备中设定安全警戒距离，一旦船舶与桥墩的距离小于安全距离，虚拟AIS航标将立刻对船舶播发警告信息，并会将警报情况反馈到相关管理部门，由管理人员对报警信息进行处理，对可能碰撞桥墩的船舶提前干预，避免事故发生。

3.2  基于虚拟AIS航标的航道界线

根据奉浦大桥与闵浦二桥的相关通航规定，闵浦二桥北孔禁止通航，致使该水域通航环境复杂，上下行船舶航道分界线不清楚，时常发生船舶反航道行驶的危险行为。同时该水域航道狭窄，最窄处仅130 m，在该水域大量设置传统航标不切实际。因此，基于虚拟AIS航标的航道分界线，以其布设简单，不减少航道宽度，成为规范船舶通航秩序的首选。

基于虚拟AIS航标的航道分界线并不需要在航道中装设实体航标，而是通过附近的AIS基站，以每6 s一次对外播发虚拟AIS航标位置信息，在电子海图上显示出一条虚拟的航道分界线，从而帮助船舶高效航行，同时虚拟AIS航标分割線能够根据实际通航安全管理需求，适时调整推荐航道航路，如图4所示。航经该水域并安装有ECDIS或具有电子海图功能的船舶，就能接收到虚拟AIS航标信息，并按照推荐航路航行。

3.3  基于虚拟AIS航标的水上功能区设置

随着海事管理机构对水域管理的逐步精细化，为规范船舶航行秩序，时常根据管理需要，设定船舶掉头区、禁航区、水上作业施工区、水上服务区等功能区域，但在海图上未能即时显示，当船舶在航经该区域时，便会产生因不熟悉相关水域情况而造成水上险情事故。如果布设实体航标，不仅需要航标部门耗费大量的人力、物力和时间，且在桥区等狭窄水域，实体航标会占用船舶航行空间。特别是一些临时设定、使用一段时间以后就会撤销的功能区，虚拟AIS航标便可以发挥自身优势，根据相关管理需要，随设随撤，最大程度上减少对水域通航环境的影响。

4 结 语

本文基于AIS虚拟航标设置简捷、不占用水域和提供助航信息服务等功能和优势，结合黄浦江桥区水域通航特点，尝试探索AIS航标在黄浦江桥区水域的应用，以求更好地保障桥区水域水上交通安全。但因布设AIS虚拟航标缺乏相应规范和标准，仍需海事管理机构和航海保障机构共同探索，既保证合理利用基站资源，又能较好地为船舶提供丰富的助航服务。

参考文献

[1] 周彩，彭奇，周有为，岳智勇.浅析AIS虚拟航标在长江岳阳段的应用[J].中国水运，2021（5）：24-25.

[2] 李佑钢，徐海潮，金炳耀，於阳.基于多技术的虚拟航标应用初探[J].中国水运，2018（2）：60-62.

[3] 中华人民共和国交通运输部.上海黄浦江通航安全管理规定[Z].2017.

作者简介：

张翔，本科，闵行海事局西渡海巡执法大队，主要从事船舶监督管理相关工作，（E-mail）1050454886@qq.com，13436267358