外高桥港区大型船舶顺流掉头操纵及注意事项
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作者:徐辉银 朱思平 凌贵阳
摘 要：随着世界经济和船舶制造技术的高速发展，船舶吨位越来越大，引航员和船长在港内船舶操纵领域面临着新的挑战。外高桥港区以集装箱码头为主，兼有油轮化学品、船厂码头等，外高桥航道是整个长江上海段船舶通航密度最大、航行动态最复杂的水域，加上掉头水域较为狭窄，大型船舶在此水域掉头难度较大、危险系数较高。本文在全面分析外高桥航道的前提下，深入探讨了顺流条件下船舶掉头的速度变化与注意事项，提出拖船优化控制，从而尽可能缩短掉头时间、缩小掉头水域，以降低船舶掉头过程中的航行风险，可为其他船舶在外高桥港区安全掉头提供参考和借鉴。
关键词：大型船舶;外高桥港区;顺流掉头;风流条件
中图分类号：U675.98 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2020）02-0083-03
1外高桥港区及其附近水域概况
1.1外高桥航道概况
外高桥航道是指吴淞口至圆圆沙灯船之间的航道，位于上海港圆圆沙警戒区至吴淞口警戒区之间，处于长江与黄浦江的交汇处。外高桥港区及其附近水域是船舶进出长江、上海港和靠离外高桥码头等的必经之路，同时也是长江和黄浦江出口船舶的汇集水域。
自外高桥集装箱码头投入使用以来，上海港集装箱吞吐量逐年增加，已位于世界集装箱大港前列;外高桥各油轮码头的船舶靠泊量也比往年有大幅度增加[1]。外高桥航道是整个长江上海段通航密度最大、船舶动态最复杂的水域，所以也是整個长江上海段航行危险系数最高的航段。同时，该水域还有大量靠离泊和进出锚地的船舶，造成活动于此水域的船舶密度较高[2]。外高桥航道及附近水域通航环境示意图如图1。
1.2外高桥航道气象、潮流特征
上海港地处东南亚季风区，春夏二季盛行ESE～SSE向风，秋季NE、NNE向风为多，而冬季盛行NW～N向风。上海地区每年6～9月份是热带气旋多发期，根据上海市气象局2010～2015年资料分析，对上海地区产生影响的热带气旋过程共17次，平均每年2～3次，以东侧洋面经过的为主，过境中心最大风力在8～16级之间不等。
外高桥港区地处长江下游、近入海口，受正规半日潮的影响，航道内每天两涨两落，呈往复流。大潮汛时流速可达4节左右，涨流时流向稍稍偏北，落流时流向稍稍偏南。中浚高潮前2小时左右圆圆沙水域初涨，中浚高潮后3小时左右初落，码头边则提前半小时左右。
进口靠泊外高桥码头的大型船舶通常乘潮进口，航行至外高桥水域后，向左掉头，然后右舷靠码头。正常情况下，既然是掉头靠泊必然是顺流状态下，因此本文只针对顺流状态下不同风向条件船舶掉头的操纵要领分析。该航段涨水时段船舶流相对密集，掉头时通常会受到通航环境的影响，以及风流的影响，研究风和流对船舶掉头过程中的作用，对顺利完成掉头工作很有帮助[3]。特别是在有拖船协助掉头时，理解风流和转心之间的关系，对拖船的使用则更有针对性。下文按照顺风、顶风两个风向状态下船舶顺流的掉头方式进行讨论。
2 顺流掉头时拖船优化
2.1掉头过程及速度变化
大潮汛时掉头，速度急剧变化（速降明显），因此在掉头的后半程可适时满舵加车，加快掉头。小潮汛时掉头，速度变化趋势变小（速降不明显），因此掉头起始速度不宜过快。流不妨碍船舶掉头（有利于掉头）。主要的危险来自于风流外力所致的漂移。具体速度变化如图2所示。
2.2顺风顺流拖船选择优化
顺风顺流时，风流作用方向一致，若采用顶尾掉头，船舶掉头初期时效果最好，同时前进中转心在前，力臂长，产生的掉头力矩大;但随着船舶转过的角度增大，顶尾效果逐步减小，至正横时效果最小。顶尾增加流致漂移，增大需要掉头水域空间。顶尾示意图如图3、4所示。
若采用顶首掉头，刚开始时，由于转心在前，并且顶首基本没有效果，如果顶的位置在转心后，则还会起反作用;从0°～90°，随着速度下降，顶首效果开始显现;如果至90°时，船无前进速度，顶首则充分利用流来掉头，如果船首被拖船顶住，则拖船有效的克服了流致漂移。顶首掉头，需要掉头水域比较小。顶首掉头示意图如图5所示。
总的来说，顺风顺流船舶在掉头过程中，拖船顶船尾由于转心靠前，则增加转船力臂以增加转船力矩，在船舶掉头初期更为明显，减少船舶掉头时间，但是顺风顺流时，船舶风流方向一致，则会加剧船舶向上游方向的漂移，因此在船舶上游有灯浮或其他碍航物时需要格外注意，尽量选择贴紧灯浮或其他碍航物上游掉头。如果上游有出口船舶存在碰撞危险需要提前加强联系提醒，做好避让协调。最后在拖船优化选择上，从最大化利用拖船的角度出发，尽可能扬长避短在初期大马力拖船顶船尾，而等船舶转过一定角度接近正衡时，可以让拖船到船舶右侧进行顶首作业，或者利用车舵转船力矩为主，适当进车以增加转船力矩和控制船舶位置。
2. 3顶风顺流拖船选择优化
（1）大潮汛时。大潮汛时流速比较大，因此顶风掉头时要充分评估风流的大小。通常情况下，如果只有一个拖船前来配合掉头的话，此时流大于风，掉头初期与顺风一样，顶船舶尾部转船力矩，效果明显，而船舶正横以后可选择更换拖船位置至右舷船首以减小船舶向上游横移距离，如图6所示。
（2）小潮汛时顶风掉头。小潮汛时，由于风大于流，拖船宜配置在左船尾，利用风动压力来掉头，拖船顶的位置越靠近船尾效果越好，流致漂移不甚明显，因此如果只有一个拖船前来协助掉头也没更换位置的必要，始终将拖船带在左舷船尾即可。如图7所示。
3操纵要领及注意事项
3.1掉头前航行注意事项
外高桥航道为长江上海段主航道之一，其北边界线为51、53、55、57号灯浮和地理坐标点I的依次连线;南边界线为地理坐标点H和52、54、56、58、60号灯浮的依次连线。具体航行注意事项如下： （1）做好充分的戒备，外高桥航道船舶密度大，通航环境复杂，在此航道内航行时必须要保持高度警戒，以应对各种局面。除加强VHF守听和雷达观测外，船舶应备妥双锚，备侧推器（如有）。由于外高桥码头灯光比较亮，在夜间航行时，应特别注意未正常显示号灯的小船。
（2）及早表明本船意图特别是在初涨水小船密度很大时，船舶航经64和A54A灯浮出口、53灯浮黄浦江进口横穿航道和在各沿岸码头靠泊前，在摆好船位的同时，要及时表明动态，以VHF和灯光信号主动联系。
（3）安全航速，圆圆沙上游航道内速度在正常情况下必须控制在12节以内，同时尽量避免滞航，在中浚高潮前后各1小时内，经A54A灯浮出口进入圆圆沙警戒区时必须严格按照上海港引航站规定，控速航行，以8节以下为宜，但在与周围船舶联系好以后应及时安全驶离警戒区。尽可能不在警戒区滞航或淌航，以免妨碍他船正常航行。
（4）运用良好船艺，主动避让他船在安全情况下主动避让进出北槽的重载船，逆水船主动避让顺水船，小型船主动避让大型船，主动避让进黄浦江的船。
（5）注意核對操纵口令，在航行过程中如遇到避让他船的操纵，应准确下达车令舵令，并主动核对车钟、舵角指示器及舵工的操作是否正确。在避让后需要及时还原到原航向，并检查船位和航向，避让时注意车舵结合。
（6）及早掌握进出口船舶的动态，及时上网查询船舶动态，更新计划，掌握在航引航员信息。在掉头前用VHF报告VTS，经同意后再行操纵。
3.2控制合理的起始船位
船舶在航行靠近泊位，到达预设掉头位置之前，应尽可能控制本船船位在航道中心分隔带靠近进口深水航道一侧，潮流较急时，则可选择泊位下游1到2倍船长处进行掉头。
3.3控制掉头起始船速
较低的船速可以有充分的时间来对掉头时机进行选择，以便和水域其他船舶协调避让，同时降低船速可以有效地提高拖船和侧推器的使用效率。掉头开始前，尽量将船速控制在7节以下，当遇到不利于旋回的风向，船舶吃水较大且航道船舶数量较多时，则需要进一步降低船速。及时的控制船速可以减少或避免倒车，对保持船舶的航向的稳定性具有重要影响，同时较低的船速可以有效解决突发事件。
3.4合理利用拖船
大型重载船舶在水域狭窄，通航环境复杂的江面上，宜在拖船的协助下掉头。注意所处水域风流情况和拖船顶推位置对拖船助操的影响，若只有一艘拖船协助掉头，建议其顶推船尾为宜。
3.5应急措施
超大型集装箱船（300M以上）如果吃水较大时，如无拖船协助则很难顺利掉头，同时外高桥水域掉头水域有限。在掉头90°时，会发现船舶的转头角速度会更小，同时受水流的作用下，船舶会向下流漂移，此时应尽快把船停住，同时利用拖船顶首。操纵示意图如图8所示。
4 结束语
船舶在外高桥港区及其附近水域掉头时，首先，需要驾引人员针对当时的通航环境和船舶交通流密度结合当时的风流条件进行合理的预判，选择合适的掉头方式和时机，这样才能从大的概率上保证船舶掉头操纵的安全;其次，通过熟练的操纵，控制好船舶速度、掉头节奏，并且密切注意船舶在掉头过程中的变化，正确使用拖船，确保船舶在任何通航环境下始终处于安全的状态，特别是在复杂的天气条件下，借助船舶操纵经验与技术，加强与周边船舶的沟通，从而减少船舶掉头时的安全隐患，以尽可能地减少航行事故，确保船舶的航行安全[4]。
参考文献：
[1]翟恺钰.8000箱位集装箱船外高桥水域自力掉头的操纵[J].中国水运（下半月），2016，16（05）：25-26+151.
[2]白东.拖船协助船舶掉头操纵的研究[J].中国水运（下半月），2015，15（09）：33-37.
[3]黄文峰.超大型集装箱船舶大风天气顺流掉头靠泊操纵[J].世界海运，2013，36（11）：28-30.
[4]朱昱光.超大型集装箱船在狭窄航道中的掉头操纵[J].港口科技，2016（06）：50-52.
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