VTS后评估方法的研究与应用

VTS 后评估方法的研究与应用摘要本论文首先对国际、国内 VTS 研究现状以及中国 VTS 系统建设、运行情况进行了介绍，分析了 VTS 后评估在国内的研究成果和工作现状，找出其中存在的一些问题和薄弱环节，论证了 VTS 后评估研究的必要性和重要性，确立了本论文的研究方向、工作思路和主要工作任务。其次，本论文从以下五个主要方面对 VTS 后评估方法进行了研究:一是对 VTS 系统的规划、论证阶段的评估，包括对 VTS 系统的规划、论证是否符合基本建设规范和程序的评估，是否符合国际海事组织(IMO)VTS 指南的要求的评估，规划、论证所确立的总体方案的科学性、合理性的评估。二是对 VTS 系统设计阶段的评估，包括对系统设计的科学性、先进性和实用性的评估。三是对 VTS 系统建设阶段的评估，主要是对 VTS 系统建设是否有效实施的评估。四是对 VTS 系统运行阶段的评估，包括对 VTS 系统运行的有效性和取得的实际效果的评估，重点是评估 VTS 系统在增进水上交通安全、提高交通效率及防止水域污染方面取得的效果。五是对 VTS 系统在软件(管理及法规)建设上的实施情况的评估，包括对VTS 系统交通管理法规和规章制定和执行情况的评估，对系统运行程序、工作制度、人员职责、内部管理情况的评估，对系统中交管系统值班人员和维修保养人员素质、教育和培训情况的评估。第三，初步建立 VTS 后评估指标体系，该指标体系可用于对 VTS 系统建立全过程实施完整地、科学地综合评估。通过本文的研究工作，得出了以下研究结论:1、VTS 后评估应遵循四个基本原则:整体性原则、综合性原则、科学性原则、定量和定性指标相结合的原则。2、VTS 后评估应该是对 VTS 系统建立的全过程的评估，重点是 VTS 系统的规划、论证阶段的科学性、合理性的评估以及 VTS 系统设计的科学性、先进性和实用性的评估。3、VTS 后评估方法应注重实用性，本文初步建立了 VTS 后评估指标体系，该指标体系可用于对 VTS 系统建立的全过程的评估。4、VTS 后评估的实际开展将是对 VTS 系统建设经验的全面总结，VTS 后评估的结论将对本 VTS 系统的完善、升级和改造提供基本依据，并可作为其他VTS 系统规划论证的参考。通过对 VTS 后评估方法的研究，丰富了海上交通工程学的有关理论和方法，使之更合理、更科学，进而完善船舶交通安全评估及测度方法，为实施和改进VTS 系统安全管理提供依据。本论文建立的 VTS 后评估指标体系，可以对目前国内现有的 VTS 系统进行后评估，恰当地评估我国 VTS 的发展，总结我国 VTS建设的经验、教训，并对今后 VTS 建设、技术改造提供参考。通过评估，得出改善 VTS 系统建设和运行管理的建议，有关建议的实施，将增进 VTS 管理水域的水上交通安全，提高交通效率，从而提高 VTS 运行的质量和效益，产生更大的社会效益。关键词:船舶交通管理、船舶交管系统(VTS)、评估1.1 VTS 研究的回顾与现状随着国际航运事业的迅速发展，船舶的数量、种类、吨位和船舶的速度得到了很大提高，尤其是在港口或狭水道附近，船舶的通航密度逐年增加，导致碰撞、搁浅事故等不断发生。交通事故的发生不仅危及当事船舶的人员和财产的安全，也将直接威胁其他船舶的航行安全，造成水域污染，甚至破坏生态平衡，对水域的开发和使用造成严重影响。据统计资料表明，80%的交通事故发生在港口和狭水道附近，为了增进船舶航行安全，提高营运效率，保护水域环境，近五十年来，世界各主要港口和主要河流均建立起船舶交通管理系统，以加强水上交通安全管理。在国际上，VTS 系统的评估方法不尽相同，如美国海岸警备队每年对 VTS系统的使用效果采用向有关用户发送调查表的方式进行，并对收集到的数据进行统计分析，提出一些改进 VTS 系统性能、管理及服务等方面的建议，并对建议的实施及效果进行跟踪评估。西欧一些国家主要采用费效分析方法并结合安全评估方法对 VTS 系统进行评估，这种评估重点在于评估 VTS 系统投资效益的分析。1.1.2 中国 VTS 研究的回顾与现状1.1.3 中国 VTS 建设情况中国的 VTS 建设经过几个五年计划的努力，在建设规模和水平上由很大的发展，某些方面具有世界先进水平。在 70 年代中期，上海、青岛以及黄埔港开始实施船舶报告制和分道通航制。一些国家和地方部门所属的海事安全监督部门分别制订了一系列的条例和规章制度。80 年代初北仑港和秦皇岛港开始装备第二代和第三代的 VTS。1998 年 9 月大连黄白嘴雷达站投入使用，效果良好。其突出的特点是用国内设计制造的雷达天线与进口的先进雷达相结合。中国航海学会举行了 VTS 运行和管理的研讨会并且出版了会议录。与会的专家一致认为“在 VTS 系统工程建设中，重点应放在 VTS 现代科学管理的软件研究上，才能使系统正常运行提高社会和经济效益。 ”其后，连云港、青岛、烟台、上海、南京至浏河 VTS 相继建成，并取得了良好的运行效果。例如:上海港 VTS 建成后，水上交通事故减少了 35%，长江口航道的通航能力增加了 40%。1.1.4 中国 VTS 后评估研究情况进入九十年代，随着各 VTS 系统的建成及开通，VTS 规划设计理论已趋于成熟，对VTS 指南有了较统一的认识；在法律上明确了中华人民共和国港务监督机构是 VTS 的主管机关，规定了 VTS 在实施船舶交通管理中的作用和地位；各个 VTS 机构制定了相应的管理规则和用户指南，加强了 VTS 的维护管理，逐步发挥了 VTS 的作用和效益。中国 VTS 的研究逐步从建设方面转向了运行管理上，并对 VTS 的运行效益进行了初步的评估。在网络通信技术与 AIS 技术迅猛发展的带动下，使得人们又将注意力集中到如何实现 VTS 资源与数据共享和进一步开发 VTS 的功能上。但一个极为突出的基础工作摆在人们面前，那就是如何对 VTS 的运行进行有效的评估，并将评估结果应用于 VTS 的技术改造以及更新换代上。在这方面，大连海事大学的吴兆麟教授和杨赞、武力平等学者进行了卓有成效的研究，并提出了一系列数学模型。VTS 系统的后评估的研究与应用在我国才刚刚起步，其成果很少，特别是后评估的方法趋于简单化，对于后评估的研究成果的应用基本处于空白状态。因此，如何有效地实现 VTS 后评估并应用到 VTS 的规划建设，以及 VTS 的技术改造和更新换代上是一个值得关注的课题。1.2 论文研究的目的及意义在上述 VTS 研究的回顾与现状中可以看出，以往的研究领域重点集中在VTS 的建设规划、VTS 建设的可行性研究、VTS 的模拟上等。现在，我国 VTS 硬件建设已有相当规模，随着各港口及水道 VTS 的开通及运行，一方面相配套软件的建设被提上日程，另一方面，如何利用因特网和现代移动通信技术进行信息交换和数据共享成为研究 VTS 的新课题。但同时，伴随着新技术的发展和安全管理的新的需求，如何对 VTS 系统实施后评估，以及如何将后评估的成果应用到 VTS 的规划建设，以及 VTS 的技术改造和更新换代方面，显得十分迫切。长江上第一个船舶交通管理系统葛洲坝二期雷达监视系统自 1987 年开始建设以来，由于在规划建设之初，没有进行严格的技术论证，存在较为严重的缺陷，雷达数据处理设备、微波传输设备及有关系统软件等均不能正常使用，以致于整个系统不能投入正常使用。随着三峡工程的建设，该系统即使达到设计性能，也己远远不能满足三峡永久通航交通管制的要求。其他 VTS 系统的后评估也未引起足够的重视，评估成果寥寥无几。虽然大连海事大学组织了有关学者对南浏 VTS 系统工程作了工程后评估报告，但从报告中可看出，该报告仅对该工程作了较为粗略的归纳总结，缺乏具体深入的探讨。现在国内相关专家已形成共识，在国内已有建设规模和水平的基础上，进行 VTS 的安全评估，对 VTS 的运行所产生的效能进行切实的分析，从而为提高 VTS 的运行效率，加强现有 VTS的管理和功能，研究开发航行安全保障系统已成为今后的工作重点。海事界形成一个共识:建立 VTS 系统的三大目的一是保障交通安全；二是提高交通效率；三是保护生态环境。如何达到这三个目的，特别是保障交通安全，进行安全评估和效能分析是所有从事 VTS 研究、建设及使用者们最为关切的问题之一。尽管岸基雷达的出现带动了整个 VTS 系统的迅速发展，但对其所提供的管理与服务的有效性缺乏系统的评估，对使用 VTS 后所产生的经济效益和社会效益缺乏有效的计算分析，是我国 VTS 系统普遍存在的问题。国际海事组织(IMO)在VTS 指南中将 VTS 的功能定义为六大部分，即数据收集、数据评估、信息服务、航行协助服务、交通组织服务及支持联合行动。通过调研，我国 VTS 的功能多集中在交通组织服务、信息服务、航行协助服务及支持联合行动等方面。对于数据收集，随着各地对 VTS 的规范化管理建设而逐步开展起来。但对于 VTS 后评估这一环节各地工作开展甚少，研究不够深入。这与多方面因素有关，一是在理论研究上基本处于空白状态，二是有关主管机关对 VTS 系统后评估的重视程度不够，三是参与 VTS 系统的可行性论证、设计以及工作的人员对该问题的认识程度存在较大差异，四是我国船舶交通管理系统的投资以及运行管理体制上存在弊端等等。但从根本上来讲，如果说不进行有效的 VTS 后评估，对以后进一步开发利用 VTS，对 VTS 系统的技术改造和更新换代，对提高 VTS 运行质量都是不利的。通过对 VTS 进行后评估，可以丰富船舶交通管理的有关理论和方法，使之更合理、更科学，进而完善船舶交通安全评估及测度方法，为实施和改进安全管理提供依据。通过改善管理，增进安全，向安全管理要效益，从而提高 VTS运行的质量和效益，产生更大的社会效益。通过对 VTS 进行后评估可以恰当地评估我国 VTS 的发展，总结我国 VTS 建设的经验、教训，并对今后 VTS 规划、论证、建设、技术改造提供参考。1.3 论文研究的思路和主要工作任务1.3.1 研究思路本论文主要从以下四个方面对 VTS 的评估方法进行研究:一是如何评估 VTS系统的规划、论证及设计的科学性、合理性；二是如何评估 VTS 系统建设是否有效实施；三是如何评估 VTS 系统运行的有效性和取得的实际效果，重点是评估在增进水上交通安全及防止水域污染方面取得的效果；四是要评估 VTS 系统在软件(管理及法规)建设上的实施情况。1.3.2 主要工作任务本论文从以下五个主要方面对 VTS 后评估方法进行了研究:一是对 VTS 系统的规划、论证阶段的评估，包括对 VTS 系统的规划、论证是否符合基本建设规范和程序的评估，是否符合国际海事组织(IMO)VTS 指南的要求的评估，规划、论证所确立的总体方案的科学性、合理性的评估。二是对 VTS 系统设计阶段的评估，包括对系统设计的科学性、先进性和实用性的评估。三是对 VTS 系统建设阶段的评估，主要是对 VTS 系统建设是否有效实施的评估。四是对 VTS 系统运行阶段的评估，包括对 VTS 系统运行的有效性和取得的实际效果的评估，重点是评估 VTS 系统在增进水上交通安全、提高交通效率及防止水域污染方面取得的效果。五是对 VTS 系统在软件(管理及法规)建设上的实施情况的评估，包括对VTS 系统交通管理法规和规章制定和执行情况的评估，对系统运行程序、工作制度、人员职责、内部管理情况的评估，对系统中交管系统值班人员和维修保养人员素质、教育和培训情况的评估。第三，初步建立 VTS 后评估指标体系，该指标体系可用于对 VTS 系统建立全过程实施完整地、科学地综合评估。1.4 课题的来源与背景长江上第一个船舶交通管理系统葛洲坝二期雷达监视系统自 1987 年开始建设以来，由于在规划建设之初，没有进行严格的技术论证，存在较为严重的缺陷，雷达数据处理设备、微波传输设备及有关系统软件等均不能正常使用，以致于整个系统不能投入正常使用。随着三峡工程的建设，该系统即使达到设计性能，也已远远不能满足三峡永久通航交通管制的要求。在葛洲坝二期雷达监视系统的规划、技术论证、建设以及三峡交通管制系统的研究中暴露出一些明显的问题:一方面在葛洲坝二期雷达监视系统的规划、技术论证以及建设实践中，有太多的教训，包括未进行充分的可行性论证、由于初步设计的不合理导致系统的先进性、科学性的先天不足、加上建设期过长以及工程管理上的一些问题，导致该系统长期至今尚未竣工，也不可能竣工，也无法投入使用；二是在葛洲坝二期雷达监视系统遇到重大问题，至今不能投入正常使用的今天，我们在研究三峡永久通航交通管制系统时，对已经出现过的重大问题仍然未引起研究人员、有关决策者的充分重视。表现在未对葛洲坝二期雷达监视系统进行后评估。其他 VTS 系统的后评估也未引起足够的重视，评估成果寥寥无几。虽然大连海事大学组织了有关学者对南浏 VTS 系统工程作了工程后评估报告，但从报告中可看出，该报告仅对该工程作了较为粗略的归纳总结，缺乏具体深入的探讨。现在国内相关专家己形成共识，在国内已有建设规模和水平的基础上，进行 VTS 的安全评估，对 VTS 的运行所产生的效能进行切实的分析，从而为提高VTS 的运行效率，加强现有 VTS 的管理和功能，研究开发航行安全保障系统已成为今后的工作重点。交通部海事局已经注意到评估工作的重要性，在 2000 年全国通航安全管理会议上，提出了“完善 VTS 管理，建立 VTS 运行管理评估制度，使其做到规范化、制度化”的要求。根据交通部计划司发出的“关于开展全国船舶交管系统工程后评估的通知” ，各 VTS 中心都对本中心 VTS 系统运行效益状况进行初步的分析和研究，但研究方法及成果及实际工作开展不尽如人意。应该讲，对 VTS系统进行深入细致的后评估工作是 VTS 进行深层次开发和利用的前提条件，可以说后评估的成果对于 VTS 系统的技术改造和更新换代具有“前车之鉴，后事之师”的重要指导作用。第 2 章理论分析2.1 船舶交管系统的建立过程船舶交管系统的建立过程主要包括以下四个阶段:(l)系统可行性研究和系统方案的规划论证阶段；(2)系统方案的设计阶段；(3)系统建设阶段；(4)系统的验收和试运行阶段。2.1.1VTS 系统可行性研究和系统方案的规划论证阶段在实际建设一个船舶交管系统之前，必须充分的进行必要性和可行性的研究。首先应分析港口或水域的具体情况，找出解决实际交通问题的办法，拟订交管系统方案，通过比较，选择和完善以确定最佳系统的方案。船舶交管系统的前期研究及系统方案的论证通常可分为两个阶段，第一阶段，进行交通调查和分析，第二阶段为确定方案，并进行方案论证。a。交通调查与分析:为了在具体港口或水域的特定交通环境下，实施对船舶交通的管理功能，首先要对港口或水域的交通情况进行全面调查，包括历史、现实和将来的交通情况，重点是现实的交通情况的调查，以便掌握整个港口或水域的船舶交通运行的规律。交通调查的第一个任务就是搞清是否具有建立船舶交管系统的必要性，因为这是建立船舶交管系统的前提。进行交通调查应选取与船舶交管管理有关的因素。通常选取的因素主要有:(l)港口或水域的基本情况调查，包括所管辖水域的范围、锚地、航道、禁区等地理分布情况以及水文气象条件，如风、流、潮汐、能见度、气温、海浪等因素。(2)交通情况的调查，包括交通历史情况调查和交通实态调查两部分。船舶交通历史情况的调查主要是查阅、抄录港航部门多年积累的有关船舶进出港记录、船舶交通流量观测记录、装卸货物时间及泊位记录、货物和旅客吞吐量记录等。船舶实态调查包括交通流(交通量、船舶速度、船舶密度、交通型式、船舶种类、船舶尺度分布)和船舶行为(船舶领域、会遇、避碰行为)等。(3)交通事故调查，包括港口或水域近年来交通事故的数量、事故分类、发生事故的船舶分类、事故发生的时间、地点、以及损失程度的分布情况等。(4)港口水域的现状和发展调查，包括港口或水域现在和将来的港区、泊位、货物、吞吐量(包括危险货物吞吐量)、客运量以及助航设施的情况(包括视觉和无线电助航设施、卫星导航设施)等。(5)法规体系及有关规章制度调查，港口或水域内现有的各种有关水上交通安全和保护水域环境方面的管理法规及执行情况、相关单位的各种规章制度及执行情况，以及是否有需要建立的新的法规和规章制度。b.总体方案论证。船舶交管系统的总体方案论证是经过交通调查研究，以港口实际交通状况为基础，以建立船舶交管系统所要达到的目的为目标，经过充分论证后而制定的。总体方案通常包含下列主要内容:系统建立的目的，必要性和可行性，系统的功能，系统的构成(硬件系统和软件系统)，系统的布局，以及系统的建设时间、顺序等。(1)、必要性论证和船舶交管系统等级的确定建立船舶交管系统的必要性论证是指在系统建设立项前，对在该港口或水域内是否有必要建立船舶交管系统进行分析，看其需要程度如何以及应建立哪一级的船舶交管系统。对于船舶交管系统不同的需要程度，对应着相应的船舶交管系统等级，而不同等级的船舶交管系统所对应的交通管理的程度和所需配备的设备，以及整个系统的投资均是不同的，以及整个系统的投资也是不同的。因此，在交管系统建设之前，必须要首先确定其等级。IMO 在VTS 指南中提出了规划船舶交管系统的统一标准，以供规划设计船舶交管系统作为指南。但此标准并非“定量” ，而仅为“定