螺头水道大跨越架空电缆雷达回波分析及辨识

孙鹏程

（宁波引航站， 浙江宁波 315000）

螺头水道大跨越架空电缆是连接舟山与大陆联网输电线路工程中最为核心的部分，是舟山地区连接大陆的电力大动脉，是浙江省重点建设工程项目，极大地促进了舟山地区的海岛经济发展，如图1所示。大跨越架空电缆北起舟山大猫岛，南至宁波凉帽山，跨距为2 756 m，电缆设计最低处高出海平面81.7 m。该架空电缆在设计中考虑到螺头水道国际航道的通航要求，力求使其不影响船舶的正常通行。大跨越在建成之初创下了多项纪录，如：大跨越塔高370 m，创世界纪录；
大跨越两塔间距2 756 m，创亚洲纪录等。

图1 螺头水道大跨越架空电缆示意图

船舶在航行经过螺头水道大跨越架空电缆前约2 n mile时，在雷达屏幕上会清楚地显示一艘像离岸的“小船”沿着架空电缆下方行驶。如果对该回波物标进行雷达标绘，会发现其顺着大跨越架空电缆的走向、斜插螺头水道航行；
和本船具有碰撞态势，并且最小会遇距离（DCPA）为0；
不论本船采取加减速或转向等避让措施，该“小船”都会在大跨越架空电缆正下方相应的加速或减速，DCPA还是0，与本船的“碰撞”不可避免，如图2所示。

图2 出现一艘与本船“碰撞”不可避免的“小船”

由于该大跨越架空电缆所处位置恰好位于螺头水道转向之处，本身该航道交通流密度大且复杂，螺头角附近又受地形影响，水流湍急并且流向不规则。如果受此雷达回波的干扰，不加甄别而慌乱加减速或转向进行避让，必将与周围船舶产生更复杂的碰撞危险局面。2022年3月，某集装箱船X轮在夜间经3号警戒区南下出口，当出现上述情况时，认为大跨越架空电缆下面的回波是穿越螺头水道“小船”，在甚高频电话中多次呼叫该穿越“小船”未果后，X轮采取大幅度左转措施试图避让它，后受到流压影响，在进口航道中逆向行驶并与多艘进口船舶发生碰撞危险。

螺头水道大跨越架空电缆采用6根铝包钢绞线，电缆的金属材料本是雷达微波的良好反射体，但是由于电缆平直光滑的特性，导致只有与雷达波束辐射方向垂直点附近的较小一段电缆，才能将雷达发射微波反射回雷达，而其余部分电缆，由于未和雷达波束成90°交角，绝大部分的雷达波束会被反射到雷达天线以外的位置而不能被雷达接收。所以大跨越架空电缆在雷达屏幕上呈现的回波是极为特殊的，它不能完整显示整条架空电缆，而只是一个点，并且该点始终处于由本船雷达天线向电缆所作的垂足处，如图3所示。

图3 雷达微波发射、反射示意图

当出口船舶航行于涂泥嘴A位置时，架空电缆回波Ao被淹没于大猫岛回波之中，不易被发现。当航行到3号警戒区北侧B位置时，架空电缆回波Bo刚好同大猫岛回波分离，显示在雷达屏幕上，就像一艘刚刚离开大猫岛螺头角的“小船”。本船继续航行，对“小船”目标作雷达标绘，发现该“小船”将斜穿螺头水道航行，与本船具有碰撞危险，碰撞点位于本船航向与电缆的交点处，如图4的PPC1。图4是本船与“小船”雷达回波关系示意图。

如本船在C处试图采取向左转向的避让措施，即从“小船”雷达回波船尾部通过。此时，雷达屏幕上出现的“小船”将减速停下，然后沿原航向相反的方向驶回大猫岛螺头角，但是对本船依然构成碰撞危险，碰撞点位于图4中的PPC2处。

图4 本船与“小船”雷达回波关系示意图

如本船在D处把船停下，则“小船”也将停在Do处。因此，无论本船作何避碰行动，与“小船”始终处于碰撞不可避免的位置上。

同样，当船舶由螺头水道进口时，大跨越架空电缆的雷达回波如上述相同，并且无论本船如何避让，“小船”始终处于相对于本船的碰撞航线上。

在经过以上的回波产生原因及分析之后，可在大跨越电缆上做垂线后得出图5，阴影区域为产生“小船”回波的航行水域。当船舶在使用定线制航道进口时，会遇到“小船”回波的航行水域在阴影区域A；
当船舶在使用定线制航道出口时，会遇到“小船”回波的航行水域在阴影区域B。可见，船舶在使用分道通航进口航道进口过程中，在航经小猫岛正南时会在雷达屏幕上遇见一“小船”由螺头角向西南航行，并且与本船产生碰撞危险；
船舶使用分道通航出口航道出口过程中，在航行至3号警戒区北端时，会在雷达屏幕上遇见一“小船”由螺头角向西南航行，并且与本船也产生碰撞危险。通过测量，进口时从发现该“小船”开始到与该回波的会遇点只有1 n mile。出口时在三号警戒区北端发现该回波到会遇点只有2 n mile。从发现“小船”回波到与“小船”的最近会遇距离很近，并且存在碰撞危险。如果事先没有准备，突然在近距离出现一“小船”，将给船舶驾引人员带来很大的错觉，尤其是当能见度不良或者夜间航行时。A区域比B区域面积小很多，留给驾引人员反应的时间相对更短，所以在操纵船舶进口时需要更关注大跨越架空电缆回波对航行安全带来的不利影响。

图5 产生“小船”回波的航行水域

船舶从经过螺头水道大跨越架空电缆前，当在雷达屏幕上扫到一“小船”回波后，驾引人员首先应沉着冷静，如在能见度良好的天气情况下，用望远镜寻找是否有真实船舶存在，如不存在则可继续正常航行。或者可以根据本文对大跨越架空电缆回波生成的水域，来确定回波的性质。由于螺头水道大跨越架空电缆正处于螺头角转向点附近，在条件允许的情况下可以采取适当提前转向的方法来观察回波是否减速、等待，最近会遇距离（DCPA）是否始终为0不变，再配合视觉瞭望来确定回波的性质。另外，笔者在工作中观察到，相比X波段雷达，S波段雷达更容易识别到整根电缆。所以当在X波段雷达屏幕上扫到“小船”回波后，可调节增加S波段雷达的增益，观察是否能显示完整的电缆回波并重叠于原先的“小船”回波上，继而来判断该“小船”回波的性质。如果在能见度不良的天气情况或者在夜间航行中，发现类似回波后应该及时减速，首先为正确判断回波性质争取更多的时间观察，再根据本文对回波的分析来确定回波性质。

需要驾引人员注意的是：在船舶航经螺头角大跨越架空电缆时，绝不能一味地把处于大跨越架空电缆下方的回波认作为电缆回波而置之不理。笔者就遇到过几次小型船舶从大跨越架空电缆下方自大猫岛螺头角向凉帽山或是自凉帽山向螺头角航行的情况，如图6中的“YIN TONG SHUN 206”，好在目前安装AIS设备的小型船舶很多，可以确认为确切的船舶。但是，有时确实有不点灯和没有安装AIS设备的小船在大跨越架空电缆下方航行的情况存在，所以航经该水域时尤其需要注意控制航速，并结合多种手段加强瞭望，使用上述方法仔细甄别回波性质，安全通过该水域。

图6 一艘确切的小船在大跨越架空电缆下方航行

笔者建议，如果海事监管部门采取一定的措施，可消除螺头水道大跨越架空电缆对雷达回波的影响，将会起到非常积极的作用。如可以在大跨越架空电缆上，间隔均匀地连续放置一些雷达角反射器，这样船舶驾引人员就可以在较远的距离从雷达显示屏上观察到一连串间隔均匀的点状回波，上诉架空电缆的回波就出现在一连串间隔均匀的点状回波上，方便真实穿越小船的辨识。或者在电缆的表面涂刷或包裹雷达波吸波材料，这样可以使电缆的反射波减弱甚至不反射，使之不产生反射回波。

大跨越的架空电缆在其他地方也存在，可能雷达回波类似螺头水道在船舶航行实践中比较少见，但是此假回波是确实存在的。正因为如此，船舶在航经螺头角水域与大跨越架空电缆相遇前，其雷达回波容易使船舶驾引人员产生错觉，慌乱错误避让从而引发与周边船舶的紧张局面，研究假雷达回波产生原因、辨识和应对是有意义的，希望个人的总结和理解能给其他驾引人员提供些许借鉴和帮助。