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第四章 避碰的時間差

避碰規則中經常提及的

一、直航船舶，當發現應讓路船舶，顯然未依本規則採取適當措施時，亦可單獨採取措施，運轉本船以避免碰撞。

二、不論任何原因，應保持航向及航速之船舶，發現本船巳逼近至僅賴讓路船之單獨措施，不能避免碰撞時，應採取最有助於避免碰撞之措施。

這裡指的是，直航船最後階段的行動，應該採取最佳避碰的操作，在MCA(Maritime and Coastguard Agency)英國海事局推薦的適當距離是3海浬，大連海事大學研究的建議是2海浬。這些建議距離，並不具有法律約束力。這距離指的是兩條船之間的相對距離，同樣的距離，在不同的相遇情況之下，會有不同的到可能碰撞區距離DTC。

• (Overtaking)來講，如果兩條船的船速，只有2到3節的差距，那2 到3海浬的距離，就會需要半到一個小時的時間，才會到達可能的碰撞區。
• (End-On)的船隻來說，如果兩條船有三十節的相對速度，那這兩三海浬的距離，只能有6到4分鐘的時間，就會到達可能的碰撞區。

圖4-01  避碰的相對與絕對距離

的情況來講，在碰撞前6到10分鐘，才要採取行動，又顯然是太晚。所以我們應該了解，這裡他們所推薦的兩到三海浬的距離，作為最後必須採取行動的距離，指的應該是交叉相遇的情況，是相對距離。

避碰的相對與絕對距離

這個距離指的是兩條船的距離，與到碰撞距離DTC不同，DTC代表的是，本船會前進到可能碰撞點POC(Point of Collision)的距離。DTC距離就是本船，能夠用以操縱避碰行動，增加與他船的最近距離。相較起來，相對距離Distance or Range就比較無關緊要。MCA與大連海大建議的3海浬或2海浬，當然不會錯，上一章的圖表，畫的是4海浬，好像也沒甚麼問題? 航運界的莫衷一是，都是因為參數用錯，用到相對距離來討論避碰。大家沒有從根本的定義上，碰撞點在哪裡?，來定義到碰撞區的距離，正確的參數應該是，本船會前進到可能碰撞區的距離。我們可以稱它為，避碰絕對距離。

圖4-02  避碰的絕對距離

這也是為什麼，後面我們的討論都是以DTC或者是TCPA到最近距離點的時間為主。

請見上圖4-2，避碰的絕對距離與兩條船之間的相對距離，是不一樣的。然而經由上一章，我們所討論的船隻迴轉特性裡面，我們可以了解到，我們需要的最少的DTC碰撞距離，是本船的7倍船長。這7倍船長，可以用來作為，產生有效的正橫距離(從原航向線上，7倍船長的前進距離，在實際使用的舵角下，有效產生一倍船長的正橫距離)。

從初始航向線上，避碰絕對距離DTC越大，能用來避碰的時間就越多。

對於兩條迎艏正遇的船舶(本船橘紅色，來船黑色)，最小的避碰絕對距離DTC，在我們採取避碰行動前，應是7倍的船長。（DTC for End-On）

對於橫越船的情形，最小的DTC避碰絕對距離，在我們採取避碰行動前，應是7倍的船長。（DTC for Crossing）

對於追越船的案例，最小的DTC避碰絕對距離，在我們採取避碰行動前，應是7倍的船長。（DTC for Overtaking）

顯而易見，避碰絕對距離DTC，是採取避讓措施的很好指示。相對的到碰撞時間TTC，也應該被默記在心 (TTC= DTC/SPEED)。

雷達初始的設計是為軍用的。所以海軍用來計算，接近中的目標的最小相會距離(Closest Point of Approach)，看它是否對船上的生命有威脅，當時自動測繪雷達ARPA還沒問世。CPA在軍事航海上是重要的安全憂慮，它給軍官提供了目標的意圖和預計接近的範圍。只要CPA不是0，軍事船舶應該是安全的。與CPA相比，TCPA也是計算出採取避讓目標行動，還有多少剩餘時間的粗略方法。作為一個謹慎的軍官，他必須經由必要的訓練，來告訴他，對於不同的TCPA，他可以採用不同的武器來防衛(海麻雀防空飛彈系統，可有效攔截長程超音速反艦飛彈、公羊反飛彈系統應付飽和攻擊的短程反艦飛彈系統，以及專門近距離攔截攻艦飛彈的方陣近迫武器系統，應付以超音速迂迴掠海飛行的目標，也能操作追蹤水面與慢速空中目標)，來採取適當的行動，以避免人員與自身船舶的損害。作為商業航海人，我們的威脅來自與目標船的碰撞，對避免碰撞有用的方法是，改變自身的船速，航向或兩者。用舵改變航向是利用空間差的概念，下面我們要討論的是用俥，用舵或兩者，來製造時間差的概念。

避免碰撞的時間差觀念

備便主機要一小時前通知機艙人員，是根深蒂固在每位當值船副腦海中。使用主機來避免碰撞，總是最後採取的策略，以避免主機快速減速時，熱應力造成主機的損壞。對於要用舵來有效避碰，航海員需要7倍船長的前進距離，船隻才會來得及反應。這7倍船長的距離，會有一段航行的時間，來作用在舵板與船身上。需要多少的時間？可通過計算

1.DTC碰撞絕對距離除以自身的船速=TTC到碰撞時間，或者

2.兩船的相對距離除以相對的速度，兩種方法來取得。

無論用哪種方法，這個時間就是TCPA到最近距離點CPA的時間。我們商船需要的是，本船至可能碰撞區域的距離DTC，並沒有顯示在ARPA的計算資料區。因為DTC這碰撞絕對距離考慮的是，是否有足夠的水域？去採取避讓行動。這對我們航海人員的重要性，就像海軍軍官要瞭解，不同的距離下，需要不同的防空飛彈與反艦飛彈一樣，下一代的ARPA廠商，應該改進他們的資料顯示，才能配合我的需要。任何的改變，都需要了解自己的需求，這就是本書在做的。

我們需要知道最小的DTC到碰撞區距離，可以去操縱自身的船舶，以遠離危險。通過我們對於迴轉半徑的學習，如果我們不想用很大的舵角操船，7倍的船長是最小的要求，以遠離危險。實際上，儘早採取行動，可以避免他船，因為壓力太大，而採取效果相反的倉促行動，致使本船人員或者貨物處於危險之中，這是主動防衛。但是有時，我們受到COLREG國際碰碰章程的約束，不能做出任何行動，尤其是在本船附近，還有一些其他的船隻時，直航與避讓的義務相衝突。

到碰撞區距離DTC(或避碰絕對距離) 除以自身的船速 就是TTC到碰撞區時間 (或TCPA到最近距離點的時間)，通常我們得到的TCPA是從兩船的相對距離除以相對的速度。既然避碰絕對距離DTC不能從ARPA資料中直接得到，我們也可以利用ARPA上的TCPA(Time To Closest Point of Approach)時間來換算DTC，作操船安全的考慮因素。

圖4-03  避碰的時間差

例如：上圖4-3黃色船與紫色船具有碰撞危機，將同時達碰撞點。

本船長是285米，如果用7倍的船長，作為避碰絕對距離DTC，7倍的船長是1955米。如果本船速度為20節，1955米的距離，到碰撞區時間TTC，需要航行3.17分鐘。這3.17分鐘便是我們避碰時，操舵的最後時間期限。本船若是在TTC=3.17分鐘前，沒有採取操舵避碰的行動，這時就很可能會，發生非常逼近的情況。7倍的船長是多少距離？這個距離需要幾分鐘才會到？是依船長與船速不同而變的變數。但對服務於同一條船，每天當班的當值船副而言，本船長度與巡航速度，到7倍船長距離碰撞區的時間TTC，是預先知道的常數。是一個在他上新船時，就要能計算出來並默記在心的常數。這是操舵的最後時間期限，也是我們的處境感識的一部分，消除任何無名的恐懼與不確定性。萬一，某天船長被船副的呼救，叫到駕駛台支援，卻發現某目標到碰撞區時間TTC，已經少於2分半鐘時(能見度不好，只能使用ARPA避碰，對用海麻雀防空飛彈或方陣快砲防禦)，用舵，用俥或是左右滿舵停船法(後續)，才能不慌不懼，立即有一個操作空間，還有多少的概念。

如果本船能夠減速一半來避碰，從20節減到10節的船速，便需要6.34 (=3.17 x 2) 分鐘，才能行進同樣7倍船長的距離，因此到達可能碰撞區的時間，會增加為原始船速的雙倍。

如果他船保持原航向和速度，將會以原來的3.17分鐘TTC，到達可能碰撞區。

本船到達可能碰撞區的時間，將延後為6.34分，比目標船慢3.17分鐘，目標船已經清爽可能碰撞區。這就是避免碰撞的時間差意識。

有一個簡單的事實，十次車禍九次快，海上也是一般，大船撞小船，快船撞慢船。人心隔肚皮，避免碰撞，改變自己(航向航速)，比改變他人快。

減速不單是在迴轉空間不足時，要使用，在任何時候，只要船長船副感覺到，碰撞的壓力太大時，都應該立刻減速。

船速減半，碰撞危機，就減半，到碰撞區時間，就加倍。危機少一半，安全時間多一倍，對船長船副來說，負的少一半，正的多一倍，等於是個人的操作安全係數，整整提高四倍，能不慎哉。

開船不是開車，緊急時，減速只能減一半。

如同下圖4-4及4-5，本輪船速15.0節，進入口袋戰術，前後左右包抄，無路可走，保持原航速，紅色碰撞點有一條船同時到達，DTC碰撞點為1.25海浬(第5道0.25海浬的固定距離圈)，TTC碰撞時間為5分鐘，怎麼辦？慌了嗎？

這時如果本輪減速為7.5節，原來的DTC碰撞點距離1.25海浬，本輪要10分鐘(1.25/7.5*60=10)才會到達可能碰撞區POC，他船維持航向航速(10節)，於5分鐘後，通過碰撞點POC，本船比目標船慢了5.0分鐘，才到達碰撞點POC，不構成碰撞危機。

圖4-04   緊急時，減速只能減一半

圖4-05  半速點內都無解，如同初期迴轉時的死角

緊急時侯，哪有時間去做計算，我們只要把本輪的速度向量長度減半，就可得到綠色的半速點位置，所有目標船的速度向量不變，就可以迅速的估計出，船速減半後，所有船隻的相對位置。當然，ARPA也可以做模擬操船TRIAL MANEUVERING，但是需要熟練的操作程序與相當的時間，事實是任何時候，人只能有5 ± 2組的工作記憶。ARPA的試運轉功能，都不是老頭子能熟練操作的，船長需要專注於現場的狀況，請看一下，前後左右都有船啊，而且兩海浬內，超過5條船。對新手來說，還要能在強大壓力下，頭腦不會變笨，才有可能正確操作。那就做一下BRM吧!熟練的操作，就變成要有一個船副，專責於ARPA上的操作(因為專責，所以不知道實際上的風險與壓力，換句話說，另外一個菜鳥來做)，如此便會增加船上的人力負擔與溝通上的困難。船長可不願意，把自己的退休金或年終獎金，交到一個菜鳥手中。還有一個辦法:

我們可以用手指頭，沿著航速向量比劃一下，便可以得到需要的資訊，熟練以後，看一看ARPA顯示幕，就可以知道需要減速多少？

首先紅色圓圈是碰撞點POC，綠色圓圈是安全航速點(此例為航速減半的半速點)。

現在我們進一步說明；承上例，本輪到可能碰撞區時間TTC為5(=1.25/15.0*60)分鐘。

如果我們希望本船在減速後，與目標船保持0.25海浬的安全距離。

1. 4-4船首向量的上的綠色線段內，由半速點到1.0海浬處，綠色線段的終點距離紅色碰撞點POC，最少也有0.25海浬(固定距離圈的一圈)。ARPA上面，並沒有這個綠色線段的顯示，但是這並不表示，身為航行員，我們沒有這個需求，同樣的，就算ARPA有這個功能，也是要有熟練的操作，找到正確的頁面。
2. POC上，另一隻指頭放在本船，左手拇指沿著船艏輝線上往回推，取出安全距離0.25海浬，安全距離保留好了，此時左手拇指的位置，就是預定的安全船位，保留兩指的跨度，與本船至紅色碰撞點POC的長度相比，按照比例原則，可以估計本輪需要的船速是多少?
3. 15節船的3分之一，減到5節的船速，當然有可能，前提是有充分的時間去減車。多少是充分的時間?
4. 5500TEU貨櫃船，實船操縱試驗結果顯示，高速5500TEU貨櫃船要7分05秒，２６萬噸大型油輪要17分27秒，才能把船速減為零，實際停在水面上。承上例，本輪如果為２６萬噸大型油輪，到可能碰撞區時間TTC為5(=1.25/15.0*60)分鐘，與船速為零需要17分半鐘，明顯無法在這5分鐘內，把本船的船速，減到原來船速的一半以上。
5. ? 應該是各位船長船副的職責吧，各位要去自行估計。

這一個簡單的事實，船不是汽車，緊急時，減速只能減一半。船速並沒有如我們想像的，能這麼快回應，當主機俥鐘一搖，真正的船速是慢慢減少，而且減速期間，會受到許多因素影響，例如海浪的大小與方向；風力與風向；船的大小與結構；原本船速；吃水；俯仰差；船殼的乾淨與否……。減速能減多少，是無法預測的，且有很大的副作用(在俥葉轉數減少時，會失去舵效)，這將減少我們，操舵遠離我們原航向的能力，等於是自廢武功，非到萬不得已，壓力山大，不會立刻減車。

TTC到碰撞時間為5分鐘，本船現在是十五節的速度，這是初速，假設當值船副船長立即搖俥鐘停車，5分鐘後，船速漸漸減為零，這是終速，假設過程是平均的，在這5分鐘裡平均速度，就是7.5節。當然這不是事實，剛搖俥鐘時，可能減更快，5分鐘以後，船還會有剩餘速度(貨櫃船要7分05秒，才會實際停在水面上，油輪要更長時間)，減速只能減一半，是我們能做的最好假設。如此看來時間不夠時(少於緊急停車需要的時間)，船首向量的上的白色線段，少於原航速一半的減速，是不切實際的。如果綠色點代表本船速度向量的一半，緊急時，最好的假設是；安全航速點是落在綠色線段上。

如果由綠色線段的長度0.3海浬，來估計安全的區間。紅色點是碰撞點，平均航速15節，綠色點是安全航速點，航速平均7節，如果要保持碰撞距離DTC 0.25海浬，航速平均12節是最後的底限，12= (初速15+ 終速S)/2，終速S= 9節，本輪5分鐘後，船速要減到9節才會來得及。

另外綠色線段的長度0.3海浬，也代表安全的區間是1.2分鐘(0.3海浬/15節*60分=1.2分鐘)，1.2分鐘內要立即停車，否則到碰撞距離DTC，便不足0.25海浬。TTC到碰撞時間為5分鐘，減去1.2分鐘的安全區間，為3.8分鐘。到碰撞時間前3.8分鐘，一定要停車。

圖  4-06    相對方位與避碰責任

(資料來源：開闊水域的船舶避碰措施，作者：蔡奇呈、張建仁、陳志立)

這裡會進入無盡迴圈: 如果繼續探討保持到碰撞區0.5海浬的安全區間，(DTC > 0.5 nm)，到碰撞時間前 ?分鐘，一定要停車。對於空間差意識，我們有IMO的操舵標準規定，滿舵要在4.5倍船長，完成90度的迴轉，雖然IMO沒有管到，迴轉時的漂流角，船艏向雖然轉了90度，船體還是有向前推進，所以我們可以討論到，到碰撞距離DTC 7倍船長的適當性。IMO對的停車的時間，沒有標準規定，我們對空間差意識，便沒有辦法，提出容易記憶的標籤(tag)，以幫助學習。自己的性命自己顧，這裡已經提出問題，解答還在各位船長船副的身上。(經由模擬機上的操作，可以歸納出每分鐘減速2節的減速，可以滿足安全的需求。)

所有相遇情況都適用的TCPA

在過去，船長必須把他要求的預防措施與注意事項，寫在當值命令簿與夜令簿上STANDING OREDER /NIGHT ORDER BOOK，並要求當值船副簽名，現在英旗船上，這仍然是新船長上船後，要做的一個基本動作。不論來船的相對方位，在什麼距離時？當值船副應該採取適當的行動，給直航船讓路。因為不同的相遇情形如上表，很難對於每個情況，制定一個適當的標準，以規範本船應該採取行動的時間(如同本章開始時，指出的迎艏正遇，交叉相遇與追越等情況)。現在使用DTC碰撞絕對距離或Time to Collision (TTC)到碰撞區時間，所有的相遇情況，船長都可以給出更精確的要求，來說明他希望當值船副，要做怎樣操船，來避免碰撞。將DTC碰撞絕對距離作為準則：利用本船的運轉空間多少，來衡量危險的程度(或是安全的餘裕)。船長可以寫下他要求的DTC碰撞絕對距離是多少？當值船副應該採取行動，遠離其他船舶，而不必管是什麼樣的相遇情況。如果各位不健忘，應該記得值更紀錄簿與夜令簿上，經常寫的是”Give passing vessel wide berth”或“Keep minimum CPA one mile”。以後，船長可以規定”Every OOW should give way at least TTC 8 Min away”或是” Keep DTC at 3 NM away.”

最小的DTC 或TCPA

DTC 到可能碰撞區的距離的資料，不能從雷達或者ARPA資料區直接得到。不健忘的話，應該還記得上一章，判斷可能碰撞的區域Possible Area of Collision；是本船的船首向（HEADING MARK），與他船真航向的交點，就是碰撞點。再由碰撞點在雷達距離圈的位置，來判斷到可能碰撞區的距離DTC。

當值船副也可以用ARPA資料區的TCPA去換算，我們需要的最小碰撞距離是多少。TCPA=DTC/本船船速，TCPA的資訊總可以從ARPA螢幕上讀到，最小的TCPA(前進7倍船長的時間)應當銘記於心。這點很重要，最小的TCPA可以作為一個指標，指出何時？僅依靠操舵來避讓，會不足夠。如果TCPA少於最小TCPA，避讓行動應該與減速相互運用。

用舵？用俥？甚麼車？甚麼舵？

操舵是用來改變本船軌跡，以避開可能碰撞區域。操舵迴轉受到兩種限制，

一是本輪的迴轉半徑夠不夠？如果DTC碰撞絕對距離少於7倍的船長，僅依靠用舵來避讓，會受到本輪迴轉半徑的限制，無法產生足夠的正橫距離，可能導致另一個兩船相互逼近的情形。此時，使用主機停俥ENGINE STOP，也不一定有效，因為距離太近，時間太短，此時應該判斷他船與本船的相對位置，與可能碰撞的區域，採取與他船平行的航線，爭取時間，以避免碰撞。見上一章，完美的迴轉。

二是周邊的水域夠不夠？如果無法在狹宰水道內，大角度的轉向以避碰，主機轉速應當減到，僅能維持舵效的程度，以使用最大的速度減小量，得到最大的時間差。

減速的實際功用，受到本輪的初始速度影響，

• DTC碰撞絕對距離很短(TCPA沒有足夠的時間來減少速度)，船舶應當用左右滿舵停船法來減速，迫使速度降下來。像上例，本輪初速是15.0節，主機只能做停俥的動作，螺旋槳順槳，無法倒轉車葉。倒轉車葉，車葉轉數要降到30轉左右(DEAD SLOW AHEAD)，壓縮空氣才能進入汽缸作動，可能要5分鐘以後，船速才會歸零。
• 5節以下），車葉轉數在30轉左右，車令應當用“CRASH ASTERN”，壓縮空氣可以立刻進入汽缸作動，產生反轉，來得到更多的時間差。此時，左右滿舵停船法的舵效太小，時間拖的太長。

現在我們來介紹一下，左右滿舵停船法又稱Z型減速法。

IMO的Z字形試驗是做兩次，一次用舵角10度轉船艏向兩舷各10度，一次是用舵角20度轉船艏向兩舷各20度。上圖所示，起始是使用右舵10度，當船艏向改變到右邊10度時，便使用反向左舵10度。當船艏向來到左邊10度以後，立即轉到右舵10度，以回到原航向。這是在測試船隻的操舵性能，跟迴轉過度的趨勢。

Z字型減速法 = 左右滿舵停船法

圖4-07    IMO的10度Z字形迴轉試驗

Z字型減速的操船測試

當新船長上一條新船工作時，建議應該是做Z字型減速的操船測試，這是操船的知識，我們需要收集，船舶Z字型減速迴轉特性的資料，當使用的時機來臨時，船長將會得到許多的幫助。用於避免碰撞擱淺，都是使用這些減速資料的時機。

每當有機會，提前半小時抵達引水站，且周圍沒有其他船隻來往困擾的時候，船長應當找個適當的海面，把速度降低到在港的全速Harbor Full Ahead，並穩定在新航線上，以便測試。所有的位置應被精確的定位，使用GPS可以得到很好的幫助，因為在新的機型上，只要按一個單獨的按鈕，便會有記憶過去船位的功能。DGPS的位置誤差，更可以在15米之內。前面說的是十年前的事，現在只要回放電子海圖資料處理系統的顯示器ECDIS (playback)，一切的資料都一清二楚，現在其實已經進入，人人可以做領港的時代，好像有了飛行模擬電玩，人人都可以開飛機的時代。

使用舵角的大小與能否控制迴轉速率是不相干的

當航向與航速都穩定了以後，船長就可以開始測試，現在應當停車，用滿舵使船舶迴轉。用滿舵聽起來是荒唐的，有經驗的船長，可能牢記于心的是，船舶在迴轉的時候，在某些階段，迴轉速率太高的話，迴轉可能會失去控制。例如用某個舵令(如5度右舵)來啟動船舶迴轉的時候，如果回正舵(Midship)以後，迴轉率沒有降低，就需要將近雙倍的舵角(如左舵10度)，去阻止迴轉。即使我們立即

都在船長的監督之下，並不是船長用多大的舵角去啟動迴轉。這是我們操船的技術盲點之ㄧ。

圖 4-08  進距

使用的舵角大小與船隻的迴轉速率，與操船者的技術息息相關的。迴轉速率是由每分鐘轉5度，每分鐘轉10度，每分鐘轉15度，慢慢增加的。舵角越大則迴轉速率增加越快。即使用的舵角小，只要時間夠久，或者是外面風向水流的相互影響，船隻的迴轉速率，也有可能到達失控的地步。使用舵角的大小與能否控制迴轉速率是不相干的，這是操船者必須具備的技術能力之ㄧ，也是我們需要培養的能力之ㄧ。

圖 4-09   Z字型減速的操船

Z字型減速不是普通的操船轉向，目的是能盡快，使船舶的速度減下來。用滿舵的舵板去擋水減速，當然效果有限，但是因為船體迴轉，利用船身側面積與船隻的前進方向的不同，產生的阻力來煞俥減速，卻是個不錯的方法。迴轉動力產生的漂流角，使整個船體側面在水中的動作，像一個巨大的舵板在擋水。如上圖4-7船身的方向是紅線，船隻的前進方向是藍線，當然兩者的夾角越大，減速效果越好，前提是船隻不可失去控制，也就是迴轉速率，始終都在我們可以控制的範圍。