陆 超 金永明 陈 锐

1中国舰船研究设计中心，湖北 武汉430064

2海军驻上海江南造船集团有限责任公司军事代表室，上海201913

新型巡航救助船全景式驾驶室视野计算分析

陆 超1金永明2陈 锐1

1中国舰船研究设计中心，湖北 武汉430064

2海军驻上海江南造船集团有限责任公司军事代表室，上海201913

驾驶室是控制船舶航行和作业的关键部位，其布置的合理性对船舶操纵效率和运行安全有着直接影响，而衡量其布置合理性的重要指标便是视野范围。“国际海上人命安全公约”（1974）中明确规定了驾驶室视野的安全性要求，这些要求被国内外各主要船舶规范所引用，但是对视野的规范和规定还局限于前视区域，对全景式驾驶室没有做出相应的规定，国内目前也没有对船舶驾驶室的优化布置及视野计算方法展开过专门研究。在参照我国海船规范中对驾驶室安全视野的校核规定的基础上，受到其它行业中关于视野计算的方法的启发，利用二维平面作图法对某新型海事船多功能综合全景驾驶室的视野盲区范围进行了测量计算，并对计算数据进行了统计分析。分析表明，该驾驶室前台驾驶时前视视野满足规范要求，其它驾驶状态和方位的视野也较开阔。

全景；视野；计算方法；盲区

1 引言

船舶舱室布置的合理程度与船舶操纵效能和航行安全性密切相关，而驾驶室又是直接关系到船舶作业速度和航行安全的关键舱室，其中衡量驾驶室布置是否合理的重要指标就是视野盲区的分布与大小。对于驾驶室的视野指标，国内外的船舶设计单位均十分重视，如1974年签署的“海上人命安全公约”（SOLAS）中，就对驾驶室视野的安全性给予了明确规定，并被国内外的各主要船舶规范所引用［1］。国外在船舶驾驶室视野研究方面已取得了一定的进展，如Pomeroy等［2］以某船搁浅案例为分析依据，对船舶设计和操纵过程中的人员因素进行了分类分析，强调了驾驶控制因素的重要性；有人曾针对在碰到狭窄航道和低矮障碍物时的驾驶室安全性问题，采用了多种评估方法，其中就包括驾驶室视野仿真和蒙特卡罗模拟方法。我国针对驾驶室视野优化的研究在航空［3］和汽车行业［4－5］中探讨较多，并形成了较可靠的视野校核方法［6］，而在船舶舱室布置优化方面则相对较少，主要是将模糊综合评价法［7］和几何约束方程的求解转化作为最优化的求解［8］方法。

本文以某新型海事船为依托，对该船新型全景式多功能驾驶室两种驾驶状态下的全景视野进行了计算，探讨了一种以绘图为手段的视野盲区计算方法，并将前台驾驶前部的视野状态与有关规范进行了核对。

2 计算条件和数据输入

本文将以某新型海事船为例进行探讨。该船为大型巡航救助船，其基本尺寸和特性如表1所示。

表1 某型船基本性能参数Tab.1 Ship specifications

由于使命和任务的需要，该船在操纵定位和海域观察感知能力方面要求很高，包括前台驾驶和后台驾驶。同时，为增强指挥反应能力，驾控与指挥间的联系也需要加强。因此，该船的驾驶室为前后皆可操控的全景式驾驶室。前驾控台为主驾控台，后驾控台除雨刮控制台外，仅保留必要的操控设备。在前驾控台后方设有海图桌，夜间操作时用布帘遮挡，在上梯口右侧设有指挥中心，也可用布帘隔离。由此，便可实现驾驶室前／后操控、海图实时绘制、单船或船队实景指挥的多功能特性。为改善驾驶和指挥环境，在中心线靠左舷的附近设有两台空调机柜，紧靠着空调新风围井，以尽量避免对视野的影响。该船驾驶室的几何参数如表2所示。

3 全景式多功能驾驶室视野计算

多功能驾驶室计算需考虑驾驶室布置设计的特殊性和全景综合布置的特殊要求，以及该船的多功能综合驾驶室为全景式驾驶室，而参照CCS“船舶与海上设施法定检验规则”中的有关要求（即SOLAS要求值），其仅适用于本船前台驾控时，前半球180°部分的视野校对，因此，将驾控视野计算分为前方驾控和后方驾控两部分进行。其中，前方驾控时前半球180°部分的视野计算结果按照标准进行校核，其它部分的视野计算结果作为参考依据进行汇总分析。两部分的计算方法相同，均采用绘图法进行标示计算，并以视野盲区扇面图进行直观表示。另外，两部分计算时的状态也相同，均为最小吃水。考虑到后驾驶席为专用驾驶座椅，驾驶室人员的视觉高度为驾驶室甲板以上1 800 mm，根据“眼椭圆”理论［9－10］，上下俯仰角度绝对值不大于90°。为精确计算，本文还考虑了驾驶员两眼瞳距对视野的影响，取平均瞳距为70 mm。在最危险的情况下，该船的吃水为最小值，即Tmin＝4.898 m，无纵倾，处于航行状态时前信号灯／旗杆放倒，驾驶室两侧的舱门处于关闭状态，所有布帘处于收起状态。

表2 某型船驾驶室几何参数Tab.2 Wheel－house specifications

绘图计算在AutoCAD中进行，水平视界线通过舷窗竖向框柱的几何中点与对应眼球的中心点连线，其中红色为左眼视界线，绿色为右眼视界线。垂直视界线通过舷窗水平框所在直线与眼球的中心点连线。水平视野盲区进行360°全景统计，垂直视野盲区仅考虑长度最大的前后中纵剖面，左、右眼盲区取交集，相叠加盲区取合集。

3.1 多功能驾驶室前方驾控水平视野计算分析

该船船长108 m，SOLAS要求船长大于55 m就应进行驾驶室视野计算。前方驾控时，驾驶席位于中心线上，由于前信号灯／旗杆已经放倒，因而前部的视野盲区主要是由全景窗框架遮挡所致。表3所示为该多功能综合驾驶室前景水平视野盲区计算结果。

由计算结果可知，前台驾驶时的视野盲区范围明显小于规范所规定的范围，可视范围有较大的增加。由于有梯口和空调机柜的遮挡，左、右水平视野有所区别。因烟囱和桅杆的遮挡，后方视野较前方视野要窄一些。

表3 多功能综合驾驶室前景水平视野盲区计算结果Tab.3 Calculation results of forward harizontal vision field in blind area

为了更直观地观察前方驾控水平视野情况，绘制了盲区计算图以进行表达计算，其中，各阴影扇面即为盲区范围。前方驾驶时的盲区计算区域如图1所示。

图1 某船多功能综合驾驶室前方驾驶水平视野盲区计算图Fig.1 Calculation of forward horizontal vision field in blind area for wheel-house

3.2 多功能驾驶室后方驾控水平视野计算分析

后方驾控时，烟囱和桅杆的影响更加明显，表4为该多功能综合驾驶室后景水平视野盲区计算结果。

表4 多功能综合驾驶室后景水平视野盲区计算结果Tab.4 Calculation results of afterward horizontal vision field in blind area for wheel-house

由上表可知，除后方障碍物较多、最大遮挡角偏大外，其他指标仍能满足规范中有关前视时的视野要求。同时，空调机柜对后方视野的遮挡也较前方驾驶时明显。

为了更直观地观察后方驾控水平视野情况，绘制了盲区计算图以进行表达计算，其中，各阴影扇面即为盲区范围。后方驾驶时的盲区计算区域如图2所示。

图2 某船多功能综合驾驶室后方水平视野盲区计算图Fig.2 Calculation of afterward horizontal vision field in blind area for wheel-house

3.3 多功能驾驶室驾控垂直视野计算分析

采用类似的方法可进行垂直视野的绘图计算。表5为该多功能综合驾驶室垂直视野盲区计算结果。

表5 多功能综合驾驶室垂直视野盲区计算结果Tab.5 Calculation of vertical vision field in blind area for wheel-house

由计算结果可知，垂直视野在最小吃水时的盲区范围仍然满足规范要求，由于配备了取景天窗视，使得该船驾驶室具备了很大的仰视区域，仅后方桅杆遮挡了一部分。因驾驶室后方的障碍物较多，后方垂直视野盲区范围明显大于前方，但仍未超过两倍船长。利用垂直视野扇面图，可以更直观地观察该船的前后垂直视野状况，如图3所示。

图3 多功能综合驾驶室垂直视野盲区计算图Fig.3 Calculation of vertical vision field in blind area for wheel-house

4 结果分析与总结

根据规范要求，将以上计算结果加以汇总后的结果如表6所示。

表6 分析结果汇总Tab.6 Results conclusion

由本文的计算分析可知，大型巡航救助船的多功能综合驾驶室在布置上不仅充分考虑了空调等设备的优化布置因素，而且还为前后驾控时的驾驶员席提供了优良的视野条件，这是传统的海事船舶驾驶室所无法比拟的。同时，在分析的过程中也发现，取景窗支柱的宽度和厚度对实际视野的影响十分明显。因此，为保证良好的视野，以及指挥和航行作业的安全，该部分的实际尺寸应尽量小，建议采取简装或不装修的形式，同时优化结构件尺寸设计，以进一步改善该类船舶综合驾驶室的视野技术指标。在本文所探讨的绘图计算方法中，未考虑取景窗玻璃厚度的影响，需在今后的研究中进一步完善。

［1］中华人民共和国海事局.船舶与海上设施法定检验规则（国际航行海船法定检验技术规则2009年修改通报）2B分册：驾驶室可视范围［S］.北京：人民交通出版社，2009.

［2］POMEROY R V，SHERWOOD，JONES B M.Managing the human element in modern ship design and operation［C］// Royal Institute of Naval Architects from Human Factors in Ship Design and Operation Conference，2002.

［3］王大瑜.飞机座舱几何尺寸及视野要求中俄标准对比分析报告［C］//中国航空学会飞机总体专业委员会第五次学术交流会，2002.

［4］郑艳玲.人机工程学在轿车驾驶室设计中的应用研究［D］.长春：长春理工大学，2008.

［5］苏小伟，蹇兴东，史庆春.拖拉机驾驶室视野安全研究［J］.拖拉机与农用运输车，2010，37（2）：5－6.

［6］吕昌平，韩菲菲.汽车驾驶员视野校核方法［J］.天津汽车，2007（5）：29－32.

［7］李俊华，陈宾康，应文烨，等.船舶舱室布置方案的模糊综合评价［J］.中国造船，2000，41（4）：22－27.

［8］冯军，应文烨，陈宾康，等.船舶舱室布置设计中几何约束的一种求解方法［J］.武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2002，26（4）：438－440，484.

［9］葛安林，任金东，黄金陵，等.轿车视野设计原理和方法研究［J］.机械工程学报，2002，38（4）：148－151.

［10］蓝敏俐.装载机驾驶室视野设计及前方视野校核［J］.机电技术，2007，30（3）：42－43，35.

Calculation and Analysis of Vision Field in Panoramic Wheel－House for New Patrol Salvage Ship

Lu Chao1Jin Yong-ming2Chen Rui1
1 China Ship Development and Design Center，Wuhan 430064，China 2 Naval Military Representative Office in Jiangnan Shipyard（Group）Co.Ltd.，Shanghai 201913，China

The wheel-house is the key position where the pilot operates the ship for safe navigation and operation at sea.However the arrangement of the wheel-house may have direct effect on the operational safety and efficiency.The range of vision field is used as the main metric measure to identify and assess whether the arrangement of the wheel-house is a rational design.The International Convention on the Safety of Life at Sea （SOLAS，1974）had provided a set of safety requirements for designing the vision field of wheel-house，which have been widely quoted by major Ship Specifications and Rules.Whereas，these requirements are limited to the forward view and there are no associated rules available for panoramic wheel-house design.Based on the national specification and rules and methods，the range of blind zone in multi－functional panoramic wheel-house of a ship was calculated using two dimensional plan view drawing and a statistics data analysis was carried out.The results show that the forward view satisfies the requirements for wider vision field in different operation conditions.

panorama；vision field；calculation method；blind zone

U663.81

：A

：1673－3185（2011）04－64－03

2010-04-29

中国舰船研究设计中心2009年度大型巡航救助船研发项目

陆 超（1981－），男，硕士，工程师。研究方向：舰船总体设计与优化。E-mail：oceanst0626＠sina.com

10.3969/j.issn.1673-3185.2011.04.013