桥梁防船撞措施的选择及主动防撞预警系统

交通运输部办公厅国家铁路局综合司国铁集团办公厅关于印发船舶碰撞桥梁隐患治理三年行动实施方案的通知中要求对通航桥梁的船撞风险进行分析，要求安装主动及被动防撞措施保护桥梁，在实际操作中如何进行选型，笔者总结多年在该领域的研究理解，推荐如下。
   1、防船撞设施的选择
   1.1、防船撞设施的选择宜根据桥梁的船撞风险等级，并结合桥梁自身的抗撞能力与设防船撞力之间的差值。防船撞设施具体的选择流程如图1。

                                             图1防撞设施选择流程

条文说明

防船撞常用设施有：A 主动防撞预警系统    D 固定式附着防撞装置；E 浮动式附着防撞装置；F 独立式防撞装置；G 基础自身加强防撞。

                                 
                 （a）整体式                                         （b）分离式
                                     图2  D固定式附着防撞装置

                             

                                                       图3    E浮动式附着防撞装置示意图
                                                                                                                                                                                                                                （a）独立防撞墩                                     （b）独立防撞隔栅
                                                                                  

                                   图4 F独立式防撞设施示意图
                           

                                                          图5  G基础自身加强防撞示意图

 桥梁防船撞设施的选择按表1采用。
                               表1  Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类桥梁防船撞设施选择汇总表                                                                                                                                                                      

1.2、非通航区域的结构性防船撞宜采用浮体+拦截索++锚固装置+水下锚碇的组合系统。
    1.3、非通航区域的拦截系统布设距离应综合考虑桥区水深、天气及设防船型等因素。

1.4、非通航区域的拦截系统宜采用多级耗能方式，宜将发挥耗能作用的装置布置于水面以上。
    1.5、主动防撞预警系统的选型及技术指标参考《主动防撞预警系统》。

2、主动防撞预警系统的选择

    主动防撞预警系统是一套综合应用电子信息技术、自动化技术、无线通信技术、现代测绘技术、物联网技术等新技术，主动探测桥区水域附近船舶状态，通过多种手段对船舶驾驶员的不安全行为进行预警的信息系统集成。系统原理图如下：

                           图6 主动防撞预警系统原理图

条文说明

主动防撞预警系统一般主要由船舶超高监测单元、船舶偏航监测单元、桥梁碰撞监测单元、水文气象监测单元、信息发布单元、视频监控及录像单元、主控制器单元、系统云管理平台等组成，实现对驶入桥区的船舶进行实时监测、自动生成助航与预警信息，通过信息发布单元与船舶（驾驶员）进行信息互动，达到主动预防船舶碰撞桥梁事故的发生。
       2.1、对于桥梁通航净高比较低，存在船舶超高碰撞风险的桥梁，主动防撞预警系统应设置船舶超高监测单元对进入桥区的船舶进行高度监测及预警。

条文说明：

2.2、经过桥梁的船舶的水面高度如果超过桥梁的实时通航净高，就有可能对桥梁造成破坏，船舶超高监测单元对即将经过桥梁的船舶提前进行高度测量，如果检测到船舶高度超出桥梁防碰撞警戒高度，向船舶发出预警。检测船舶超高的传感器有：a、激光对射传感器 b、激光测距传感器 c、图像传感器 d、二维或三维激光雷达传感器 e、复合型超高探测传感器。这些传感器各有优缺点，建议选用便于水准标定且能对船舶进行多次测量以及具有第三方质量（计量）认证的传感器作为超高检测传感器。
    2.3、船舶超高监测单元技术指标

2.4、为保护对通航桥梁的水中墩，主动防撞预警系统应设置船舶偏航监测单元对进入桥区的船舶进行航迹监测及预警。

条文说明    

1、船舶如果偏离正常行驶的航道，就可能进入非通航水域发生碰撞桥墩或搁浅的事故，为了避免事故的发生，主动防撞预警系统应设置船舶偏航监测单元，对进入桥梁的船舶的航迹进行监测，发现船舶偏航时及时向船舶发布预警信息。目前用于船舶偏航检测的主要传感器或设备有：a、AIS信号收发器 b、微波雷达 c、激光雷达d、图像（可见光或热成像）传感器。

2、船舶偏航监测单元技术指标 

       2.5、主动防撞预警系统应设置桥梁碰撞监测单元，对桥梁是否发生碰撞事故进行监测和报警。

条文说明

1、主动防撞预警系统应设置桥梁碰撞监测单元，在船舶入侵桥梁安全距离或发生碰撞事故时，立即将险情向业主或有关管理部门报告，以便快速开展事故救援，减少事故造成的损失。

2、桥梁碰撞监测单元技术指标

2.6、主动防撞预警系统应设置水文气象监测单元，对桥梁周围的水文气象情况进行监测，及时把不利于安全航行的水文气象情况及时告知进入桥区的船舶驾驶员。

条文说明

1、桥区的水文气象条件是影响桥梁安全的重要因素，其中实时水位、实时能见度、实时雨量、实时风速对桥梁的安全影响最大，当桥区出现不利于航行的危险气象因素时，主动防撞预警系统能监测到并向进入桥区的船舶发布安全航行预警，降低桥梁被碰撞的风险。

2、水文气象监测单元技术指标

2.7、主动防撞预警系统应设置预警信息发布单元，及时把各种预警信息发布给进入桥区的船舶驾驶员。

条文说明

1、主动防撞预警系统通过LED显示屏、AIS短信、VHF发射机、电笛、射灯等警示设备把助航信息或报警信息传达给船舶驾驶员，提醒船舶驾驶员安全驾驶。

2、预警信息发布单元技术指标

2.8、主动防撞预警系统应设置视频监控及录像单元，对桥梁及桥区进行24小时不间断的视频采集及记录。必要时视频录像可以为事件调查提供证据。

条文说明

1、主动防撞预警系统视频监控数据对于事件的取证有着十分重要的作用，因此，本单元宜选用工业级设备，并做好防盗、防水等安全措施。而且要考虑足够的存储空间，保证视频数据保存时间。

  2、视频监控及录像单元技术指标

2.9、主动防撞预警系统应设置主控制器单元，该单元由硬件设备及软件系统组成，是防撞预警系统的现场数据处理、存储、传输及各单元设备联动控制中心。

条文说明

1、为保证其稳定性和可靠性本单元宜硬件设备宜选用工业级设备，并做好防盗、散热、防水、防潮等安全措施，软件系统宜在linux开源系统下开发，为保证数据安全，除了本地保存之外，预警数据要求异地备份。

2、主控制器单元主要硬件技术指标

3、主控制器单元软件技术指标

3.0、主动防撞预警系统应设置系统云管理平台。云平台能够接收前端主控制器设备上传的各种数据，进行分折处理，保存监测数据、告警等信息至监控中心数据库中，用于监测、分析、处理。