摘 要：本文針對一起船舶碰撞事故，探索了基于VDR數據的海事碰撞事故再現技術應用。利用在事故船舶上VDR所采集到的船舶碰撞過程的有關航行數據（如航向、航速、船位等），結合計算機仿真技術，在航海模擬器中構建事故場景和驗證事故前船舶應急操作過程是否有效。結果表明，該技術能夠還原船舶事故經過，并可用于船舶事故當事放責任認定。
　　關鍵詞：VDR 事故再現 事故分析 航海模擬器
　　近年來，隨著我國乃至世界航運的快速發(fā)展，船舶通航密度呈快速上升趨勢，船舶大型化、船種復雜化、船舶技術狀況參差不齊等現象較為明顯，這直接導致了船舶碰撞事故的頻繁發(fā)生，從而引出了碰撞事故雙方乃至多方在碰撞責任以及過失方面存在著爭議，只有把事故過程再現并能三維可視化才能更很好地解決這一爭議。應用船舶操縱模擬器的三維仿真技術，是目前進行海上事故鑒定和事故分析的重要技術手段，利用三維仿真技術可以很好地再現出當時碰撞過程，通過可視化的方式，將事故過程“四視角”展現在海事事故調查人員眼前。將極大地提高海事事故調查人員對事故過程進行系統(tǒng)的分析，較正確的判斷出事故關鍵點和原因。事故證據很可能在風、浪、流等因素的作用下消失，事故現場也難以維持；而且在事故的調查取證過程中被調查一方通常會有一種自我保護意識，事故經過常被有意或無意地夸大或掩飾，這時的人證有相當大的主觀性；另外，諸如海圖、航海日志等資料也有可能在利益的驅使下人為地在事后進行修改，這樣的物證就失去了調查的價值，這些都給海事事故的分析帶來了極大的困難。此外，2010年生效實施的《國際海事安全調查規(guī)則》規(guī)定“如果存在海員自證其罪的風險，調査機關必須告知海員享有保持沉默、不自證其罪的權利”，在這種情況下，越發(fā)顯示VDR在調查取證發(fā)面的優(yōu)勢和重要性。
　　1. 船舶黑匣子（簡稱：VDR）
　　如今VDR在航海中的應用已經相當廣泛，VDR在事故后能夠保存船舶的操縱等數據并恢復和再現送些數據的功能，可以非常直觀地輔助海事調查的進行。VDR所具有的實時監(jiān)控、記錄功能及毫無偏差的記錄功能對事件的還原準確程度和為事故原因分析提供原始數據的程度是異常準確的。VDR能提供給海事調查官最原始最真實的船舶航行數據，海事調查官可將VDR所記錄的數據通過海圖作業(yè)再現于海圖上，真實地反映出船舶在此期間的運動過程，這樣便能更科學地分析事故發(fā)生的原因及船舶的行為，客觀公平地判明責任。因此，船載航行數據記錄儀大大推進了航海信息化和航海安全的進程，對于促進海事安全意義重大。
　　依據IMO的相關要求，自2002年7月1日后新建造的客船或客滾船、3000總噸以上的貨船都需強制安裝 VDR設備，2002年7月1日前建造的客船或客滾船、3000總噸以上的貨船都需強制安裝VDR設備或S-VDR設備（S-代表簡易的含義）。各個VDR生廠商都已開發(fā)出能適合回放本生廠商記錄的VDR航行數據，但是其數據只是簡單的記錄和單獨回放，不能進行合理的集成分析。目前，日本的JRC、英國的KH公司，挪威的Kongsberg公司的VDR設備都有自己的回放軟件產品。德國信息處理公司在最近幾年也提出了將所有各個生產商的VDR存儲數據進行標準化處理，便于統(tǒng)一其數據讀出以便進行后續(xù)的研究。
　　為此，本文針對一起船舶碰撞事故，提取當事船舶VDR航行數據，結合計算機仿真技術，借助航海模擬器平臺將船舶碰撞過程進行回放。
　　2.三維再現技術
　　2.1 事故海域三維實景建模
　　大面積三維海區(qū)數據建模的應用涉及地理信息系統(tǒng)、虛擬與現實、環(huán)境仿真、娛樂與游戲、地形的穿越飛行、海洋資源管理與利用、氣象數據的可視化等領域。大面積虛擬三維地形的生成和顯示方法，這是構建分布虛擬環(huán)境中的重要技術，它為模擬器系統(tǒng)提供了高沉浸感的可視化的地理環(huán)境。
　　三維實景建模，將基于電子海圖數據為依據，參照海圖數據庫中的陸地，岸線，碼頭，橋梁，等深線，水深，助航標志等信息，將其信息進行數字化提取，并進行相關的三維可視化處理。
　　通過現場拍照方式，將岸線、碼頭和堤岸上顯著的建筑物進行三維建模。依據國家開放地理信息高程數據，基于數字高程模型，建立事故水域陸地區(qū)域的地形，基于電子海圖中所提取的等深線和水深點，通過三維網格化處理，建立三維水下地形數據庫。
　　2.2事故船舶三維模型和船舶水動力模型建模
　　查找事故船舶的相關船舶水線圖紙，總布置圖，利用專業(yè)船舶設計軟件，還原船舶三維結構，通過后續(xù)面數優(yōu)化，美工和貼圖等一系列工序建立起三維模型。同時基于船舶所采集到的車、舵、錨、纜和穩(wěn)性等相關資料，利用船舶運動數學模型、船體上的水動力模型、螺旋槳推力及扭矩模型、主機扭矩模型、舵力及其力矩計算公式、風、流、浪的作用力計算公式、錨鏈、纜力計算公式等等，建立船舶在六自由度情況下的水動力模型。
　　2.3 航海模擬器平臺三維驅動
　　本文所用的航海模擬器平臺采用OpenSceneGraph作為底層的三維引擎。OpenSceneGraph是一個開源的三維引擎，被廣泛的應用在可視化仿真、虛擬現實、科學計算、三維重建、地理信息、太空探索、石油礦產等領域。OSG采用標準C++和OpenGL編寫而成，可運行在所有的Windows平臺。
　　3.案例應證
　　以英國籍D輪集裝箱船與巴拿馬籍Z輪散貨船碰撞事故為例進行相關研究成果的驗證。
　　3.1 事故經過
　　2013年3月19日凌晨英國籍D輪集裝箱船與巴拿馬籍Z輪散貨船在長江口燈船東北約124海里處發(fā)生碰撞，D號第五艙破損進水，有油污泄漏。
　　上海海上搜救中心立即組織救助力量趕赴現場，并就安全和污染情況展開事故調查。
　　據D輪報告，該船估計共泄漏燃料油674立方米，部分集裝箱損壞或移位，其中未涉及危險品集裝箱。

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