淺論VDR在海事調查和船隊安全管理上的應用

淺論VDR在海事調查和船隊安全管理上的應用

尚作仁船長 編撰

前言

2000年11月27日，在國際海事組織（IMO）第73次海上安全委員會（MSC）會議上通過了一項決議：在《國際海上人命安全公約（SOLAS）》有關航行安全的第Ⅴ章內容中增加“配備VDR的條款”，該條款於2002年7月1日生效。該條款規定了對不同種類和噸位船舶生效的時間，以確保在國際海域航行的所有船舶在2009年1月1日之前配備航行數據記錄儀(VDR)。

VDR產生的背景

什麼是VDR?

VDR：Voyage Data Recorder，簡單地說就是「船舶黑盒子」，用於記錄船舶航行資料、狀態、指令的一種專用設備。

VDR的目的?

以一種安全和可恢復的方式，記錄並存儲船舶發生事故前後一段時間的與船舶位置、動態、物理狀態、命令和操縱相關的資訊。

產生背景:

1. 國際貿易的發展，海上運輸業的膨脹，船舶向著大型化、快速化發展，一旦有海難事故發生，不僅對生命財產造成很大的損失，而且對生態和海洋環境造成災難性的不可恢復後果。

2. 海難事故使IMO面臨巨大公眾壓力；

3. 船舶遇險後需要客觀證據解釋原因；

4. 其他大眾運輸工具包括飛機、巴士、火車等都先後配備了黑盒子。

VDR產生的過程

船舶資料記錄的發展

1. 早期是當事人的回憶和事後一般文字性的記錄；主要是航海日誌記錄和車鐘記錄。

2. 後來出現船艏向記錄儀，車鐘記錄儀，以及對VHF通話的錄音。

3.   80年代有了車鐘自動記錄儀的原形機。

4.   90年代初出現了一批要求能記錄包括視頻信號、音頻信號在內的船舶資料記錄的論文。

VDR的立法過程

1.   1997年5月28日-6月26日，在國際海事組織海上安全委員會第68次會上，船用黑盒子標準起草小組接受了《船載航行資料記錄儀（VDR）性能標準建議案》。

2.   1997年11月27日國際海事組織第20次大會通過了《船載航行資料記錄儀VDR性能標準》A.861（20）號決議。

3.   2000年6月,國際電工委員會通過了船舶航行資料記錄儀的產品標準-------即IEC61996標準。

IMO對VDR的安装要求

1. 所有所有2002 年7月1日以後建造的客船。

2.   2002年7月1日以前建造的滾裝型客貨渡輪(Ro-Ro Ferry)不晚於2002年7月1日之後第一個檢驗日。

3.   2002年7月1日以前建造的客船不晚於2004 年1月1日。

4.   2002年7月1日以後建造的3000總噸以上國際航行船舶，必須於建造時安裝。

VDR系統的組成

VDR系統由航行監控系統、數據重播系統、航運管理網路三部分組成。

航行監控系統：

由VDR主控單元、數據蒐集模組和數據儲存單元、衛星通信器、AIS通信器、顯示警報器和備用電源等組成，是VDR系統的基礎和核心。在主控單元的運作下完成數據的蒐集、處理、存儲、傳送等任務。

數據重播系統：

它能將黑盒子中的原始數據（如語音圖像等）以高畫質、無誤差地重播再現，提供海事調查了解整個事件的來龍去脈。大部分廠家均為客戶提供一個可用於連接電腦的界面，並附有選項設備如重播和監控單元等。

船隊管理系統：

可由船舶經營者及船東、海事管理機構、VTS等通過有線或無線網路聯繫起來，管理部門可以透過遠距的FRIT或近程的AIS獲得船舶的航行資料，可隨時監控船舶。這個船隊管理系統能讓遠端的船公司得以重現船舶航行實況。

VDR資料蒐集與記錄設備

VDR設備由主控單元、數據同步記錄介面（備份用）、船舶黑盒子。主控單元一般安裝在駕駛臺，其記錄介面中所儲存的有關數據，可透過外部設備蒐集。VDR數據也保存於船舶黑盒子中。

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船舶黑盒子

VDR是一個完整的系統，包括數據處理、編碼、數據介面、記錄介質、電源供應和專用備用電源（可充電式VDR輔助電池）和相關項目。外形大小與衛星位標(EPIRB)相似，外表橘黃色，標有“VOYAGE DATA RECORDER—DO NOT OPEN”。安裝於上層甲板。船舶黑盒子是採用和飛機黑盒子相類似的抗壓力、抗海水腐蝕、抗高溫等特殊材料來確保有關數據能在惡劣環境下不會丟失。當船舶發生重大沉船事故而船員又沒能帶走VDR的數據時，黑盒子會因浸水所受壓力增大而自行彈離船體，上浮到海面便於被尋找。

VDR數據資料收集

VDR記錄資料來源：日期、時間和船位來自GPS；船艏向來自電羅經；船舶的速度來自計程儀；操舵指令和回應來自操舵台；水深來自測深儀；主要報警來自舵機電源失常、舵機低壓、低液位、水密門低壓、低液位、漏水檢測指示、煙火探測系統等。

VDR記錄的數據

1. 船舶固定數據：

船名呼號、國際編碼、船類、船籍港、船長與船寬、總噸位與凈噸位、推進器種類與設定轉速、船東（經營者）地址等等（VDR將此類數據硬體儲存）。

2. 船舶動態數據：

日期時間、船位、航向與航速、實際舵角與主機轉速；還可附加的數據有：雷達和測深儀數據、船體開口、水密門與防火門狀況、風速與風向、橫搖與船體應力等；

3. 船舶操作資訊數據：

舵令與回應、船舶車鐘指令與機艙車鐘回令、主機油門操作、可變距螺旋槳操作，可附加的數據是：語言資訊、艏推器數據、號燈狀態、報警信號等；

4. 船舶的音頻和視頻數據。

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​VDR數據的收集

VDR數據的收集分定時、動態收集兩種。

1. 定時收集：

在沒有操作動作或運行狀態不變時，根據設計的週期定時收集記錄。

2. 動態採集：

當操作動作、運行狀態改變時，及時收集記錄。

3. 音頻數據收集：

配備1－8路麥克風單元，可對駕駛室內外各個工作單位的聲音進行記錄，並可同時記錄VHF電臺、旁波帶(SSB)電臺、船上廣播系統等設備的語音信號。

4. 圖像數據收集：

配備1－2個雷達視頻介面，可蒐集黑白或彩色雷達圖像，並可對其影像進行記錄。可以通過軟體設定，每15秒擷取一次雷達影圖像。

VDR數據的存儲

所有收集的數據同時存儲在主記憶體和備份記憶體中；兩個記憶體都有相應的保護措施，以防止對已記錄的數據進行刪除和篡改；音、視頻數據會先進行硬體壓縮再存儲。

VDR數據的更新

12小時內連續記錄，新數據會覆蓋最陳舊的數據，存儲時間應大於12小時。電源故障時能工作2小時。

導入S-VDR的原因

如果完全按照VDR的標準，在現成船上安裝VDR將會有下列的問題：

1. 信號複雜導致設備和安装费用過高。

2. 複雜的設備導致安裝工期過長，安裝測試困難。例如在2004年1月1日以前，在滾裝客船安裝標準的VDR，平均成本將超過八萬美元

3. 因此大部分船東均提出強烈不滿。

S-VDR的產生

為緩和船東的不滿，同時也顧及法規的要求，IMO對於現成貨船採取折中方案，允許使用信號較簡單的簡易VDR。“The Simplified Voyage Data Recorder”簡稱S-VDR，這個折中方案既可符合記錄船舶資訊的基本要求，同時也可降低現成貨船改裝的費用，滿足了船東的要求。

S-VDR的產生過程

1.   2004年5月第78次安全會議通過了簡易型航行資料記錄器的性能標準決議，即MSC163(78)決議案。

2. 國際電工委員會，在2004年底通過了關於簡易型航行資料記錄儀的產品標準(草案)IEC PAS 61996-2。

3.   2004年12月，79次安全會議通過了經修正的《1974年國際海上人命安全公約》修正案，該決議規定了現成貨船配備簡易型航行資料記錄儀的日期，即MSC170(79)決議案。

IMO對S-VDR裝設的時間要求

1. 對2002年7月1日之前建造的兩萬總噸及以上貨船，在2006年7月1日之後第一次計畫塢修日，但不晚於2009年7月1日。

2. 對2002年7月1日之前建造的三千總噸及以上但小於兩萬總噸的貨船，在2007年7月1日之後第1次計畫塢修日，但不晚於2010年7月1日。

3. 該修正案於2006年7月1日生效。

S-VDR和VDR的差别

1、對信號蒐集的要求有差別

VDR要求蒐集所有公約標準要求的信號(不管是否有標準信號介面)。

S-VDR僅要求蒐集集重要信號(對於沒有標準介面的信號可以不蒐集)。

2、對資料保護容器的要求有差別

S-VDR的(固定式)保護容器不需要抗穿刺要求。

S-VDR可以採用漂浮式保護容器。

SVDR和VDR信號蒐集的差别

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SVDR和VDR的數據保護容器差别

S-VDR與VDR的設備差異

VDR與VDR的設備組成沒有太大的差異，主要是由：

1. 電源

2. 主機

3. 介面電路

4. 信號處理電路

5. 資料存儲設備

6. 重播裝置介面

總共六個界面所組成

S-VDR的组成圖

不同形式的主控單元

不同形式的黑盒子

黑盒子安装位置

​通常位於駕駛台上層的羅經甲板

數據處理和記錄單元

新造船VDR大多裝於電路間

現成船S-VDR可能裝在駕駛台

VDR的基本功能

VDR能及時記錄（保存）海事發生前後一段時間內的駕駛臺的聲音、通信聲音、船舶位置和動態、雷達數據、命令、操縱、船體破損情況等資訊，於事後重現這些資訊（即在專用的設備上列印或顯示出）。此外它還具有自我檢測功能、故障報警功能，能對設備進行自動檢測。當設備本身發生故障時發出警報。當ARPA雷達的碰撞危險警報持續一段時間後仍未解除，同時VDR又沒蒐集到操舵資訊時立即報警。

VDR在海事調查方面的作用

VDR能協助海上交通事故的調查，為海事管理機構提供客觀、全面和詳細的證據，大大減輕海事調查人員的工作負荷並提高海事調查的工作品質。使海事管理機構能夠正確分析事故原因、判明責任，杜絕雙方（多方）當事人各執一詞、推卸責任的行為，徹底粉碎當事人企圖做偽證的妄想。

廣泛收集證據是進行科學分析、查明事故原因的前提。對碰撞事故的分析是嚴格的技術問題和法律問題，但傳統的海事調查摻雜著人為因素和社會關係。人們都有一種本能的自我保護意識，因此想從當事人那裏獲得完全和準確的事故經過是相當困難的。事故當事人常常有無意或有意地誇大或掩飾，證詞的隨意性很大。事故的客觀證據很可能在隨後的作業中消失，無法像陸上交通事故能維持現場。有時為了商業的目的或民事賠償的原因，事故的客觀證據甚至被蓄意掩蓋、修改（包括航海日誌和海事報告等）。

VDR能提供給海事調查官最原始、最真實的船舶動態資訊和操作資訊的記錄，所記錄數據的精確性、真實性和連續性彌補了傳統海事調查手段的不足。海事調查官可將發生碰撞事故兩船的VDR所記錄的數據透過海圖作業重現於海圖上，真實地反映出碰撞當時及前後的運動過程，這樣便能更科學地分析事故發生的原因，客觀公正地判明責任。此外，它對船舶各種資訊的記錄是自動的，不受任何外界條件的影響，而且當船舶沉沒時能自動彈離船體、浮於海面便於搜尋，這亦是其他海事調查手段無法做到的。

VDR的其它功能

船舶遠程監視

隨著寬頻衛星通信服務的問世，將船舶或飛機黑盒子記錄進行及時傳輸已不是問題，其傳輸費用也在可接受的範圍。國際航空組織正在研製「及時傳輸系統」以取代目前的VDR，讓VDR作為「及時傳輸系統」的備用系統，所有數據進入VDR的同時也進入「及時傳輸系統」，並由它傳送到航空公司的飛行控制中心或船公司船舶管理部門。 當飛行控制中心或船舶管理部門取得了及時的資料後，可以隨時指導飛行員或船員採取正確的處理方法。

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VDR系統的發展方向

VDR的應用範圍，由單純的海事案件調查需求，獲取船上記錄資料，擴展到細緻化船隊安全管理的各種應用。

這方面的應用主要是透過航運管理網路來實現的。航運管理網路是由船舶經營者及船東、海事管理機構、VTS等單位，透過有線或無線網路的聯繫，管理部門可以利用遠端的FRIT或近程的AIS獲得船舶的運行情況。這個資料能在陸上辦公室重現（播放），能顯示完整的記錄和內部參數，船公司可利用該系統觀看船上作業的「現場直播」，針對具體問題通過GMDSS等通訊網路對船舶作出肯定、鼓勵、指導或糾正動作；由於該系統具有「現場直播」的功能，船上船員也將更加盡心盡責、小心謹慎地從事船上作業，可有效促使船舶營運安全度的提高。

航運管理網路可以直接下載數據儲存單元中的資訊並重播，也可以與數據收集單元同步錄製VDR數據，必要時可以把這些數據資料儲存到其他的記憶界面如光碟等。在事故分析應用中，最重要的的資訊是雷達影像記錄的播放，其次是錄音記錄，包括當時在駕駛室的通話內容—討論、指示以及和外部的通訊。其他重要的資訊還包括，如船位、航向、船速及主要的警報等。

另外，為掌握特殊水域的操船技能，船長也可以透過VDR重播以往的成功操船範例，作為觀摩訓練，使其他船副能在今後的工作中更有把握。有一定船隊規模的船公司更應該有目地的去收集、整理和保存不同船舶、不同港口的操船記錄及有關船舶操作和航行相關的資訊，以供船公司的船員在航行、靠泊作業中操船訓練之用，達到增進航行安全的目的。

VDR的日常管理

1.   VDR安裝並開始使用後，任何人不得隨意損壞；

2. 未經主管機關許可，任何人不得隨意拆卸、移位和改變其用途；

3. 船上人員應對設備進行保管和維護，指定專人監視其運行情況，並將情況及時記入航海日誌；

4. 如發現設備工作異常應及時向公司及就近的海事主管機關報告，並在到達第一港口時向海事主管機關提交書面報告。

發生海事後船長對VDR的處理

發生海事後2個小時內，船長或指定人員應關閉黑盒子的連線裝置，並應將情況及時記入航海日誌並立即向公司及就近的主管機關報告。在發生緊急情況期間如要棄船時，只要時間和情況允許，船長應將VDR的記憶體攜帶離船安全保存，並儘快上交公司或就近的主管機關。

找到黑盒子後的處置辦法

任何人發現黑盒子後，必須立即封存，並與當地的海事部門聯繫。除非得到授權，任何人不得打開黑盒子、任何人不得修改其中的數據。海事部門得到黑盒子後，應檢查其外觀及破損情況，並做好拍照和記錄。

海事調查官對VDR的處理

海事調查官應親自或委託專家對數據進行分析研究，準確描繪出當時的實際運動狀態，寫出鑒定報告，必要時進行電腦模擬，結合海事調查官的經驗找出事故原因。

對於VDR資料的管理與應用建議

鑑於船上VDR資料除了可以消極的提供海事案件的證據判讀與還原事實真相外，有相當船隊規模的船公司，應該可以積極的蒐集船隊VDR記錄，作為各個港口、各種船型的操船模擬數據資料，如有進一步的需要，還可以做到及時監控所有屬輪的主機、航儀設備、甚至航行當值狀況的及時資訊。將可有效提升船公司船隊管理水準及船隊各種數據資料統計分析能力。

參考文獻：

1. IMO決議A.861，1997年11月27日。

2. MSC163(78)S-VDR性能標準，2004年5月。

3. MSC.170(79) Adoption of amendments to the international convention for the safety of life at sea, 1974, as amended 2004/12/9。

4. MSC.1/Circ.1222 Guidelines on annual testing of voyage data recorders (VDR) and simplified voyage data recorders (S-VDR) 2006/12/11。

5. 船載航行資料記錄儀(VDR)性能要求、檢驗方式及合格的檢驗結果，IEC 61996，1997年。

6. 「船舶通信業務與新技術」，柳邦聲著，青島遠洋船員學院。

7. JRC Voyage Data Recorder model: YCY-1800 introduction.