Luận án nghiên cứu độ lệch tàu do người điều khiển phục vụ thiết kế luồng hàng hải

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐỘ LỆCH TÀU DO NGƯỜI ĐIỀU KHIỂN PHỤC VỤ THIẾT KẾ LUỒNG HÀNG HẢI MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam là quốc gia có hệ thống sông ngòi đa dạng và phong phú và đặc biệt là dọc theo bờ biển Việt Nam có hơn 100 cảng biển lớn nhỏ phục vụ cho các tàu nội địa và quốc tế, ngoài ra có khoảng 48 vụng, vịnh, trên 112 cửa sông, cửa lạch đổ ra biển. Và đặc biệt là dọc theo chiều dài hơn 3000 km bờ biển thì ở Việt Nam hiện tại có khoảng 39 cảng biển lớn và 73 khu bến với hơn 40 tuyến luồng hàng chính có tổng chiều dài gần 800km. Trong đó luồng Định An – Cần Thơ là tuyến luồng dài nhất với 120km, tuyến luồng ngắn nhất là 0,65km là luồng vào cảng Sa Đéc Đồng Tháp.

Có 07 tuyến luồng hai chiều chạy cả ban ngày và ban đêm với tổng chiều dài gần 200km, 23 tuyến luồng một chiều chạy cả ban ngày lẫn ban đêm với tổng chiều dài gần 500km, 08 tuyến luồng chạy ban ngày với tổng chiều dài khoảng 120km.[1] Các tuyến luồng hàng hải luôn được đầu tư thiết kế, tính toán song hành cùng với sự phát triển các bến cảng. Hiện nay sự tính toán thiết kế luồng phần lớn vẫn dựa vào việc lựa chọn độ sâu luồng, mực nước chạy tàu một cách hợp lý, hiệu quả phù hợp với từng giai đoạn phát triển cảng. Các tuyến luồng hàng hải chính thường ở trong khu vực sâu trong đất liền ví dụ như luồng Hải Phòng, luồng Sài Gòn chưa có sự kết nối với hệ thống giao thông đường bộ, đường sắt tương xứng và đặc biệt là mặt bằng luồng còn chật hẹp và nhìn chung các dạng địa hình luồng ở Việt Nam thì đa số các tuyến luồng có những đoạn cong, đặc biệt là những đoạn cong có bán kính nhỏ làm ảnh hưởng lớn việc di chuyển tàu thuyền trên luồng ví dụ luồng Sài Gòn – Vũng Tàu và luồng Quy Nhơn có bán kính cong nhỏ nhất là 500m. Do vậy, hàng năm 1 chính phủ Việt Nam vẫn phải đầu tư nạo vét vào khoảng 6, 5 triệu m3 bùn cát sa bồi nhưng do hạn chế kinh phí nên hàng năm mới thực hiện được khoảng 30% khối lượng trên.

Hiện nay vẫn còn một số tuyến luồng còn tồn tại những đoạn cong chưa được cải tạo, không được nạo vét duy tu đủ theo chuẩn tắc thiết kế đã làm hạn chế rất nhiều đến việc khai thác các cảng biển ở Việt Nam [1]. Theo quy hoạch các nhóm cảng biển [2] hiện còn một số luồng chưa đáp ứng quy mô của các cảng biển. Còn một số chướng ngại vật trong vùng nước hàng hải ảnh hưởng đến hoạt động của tàu thuyền, trong khi xu thế vận tải hiện nay là sử dụng tàu có trọng tải lớn, áp dụng các công nghệ vận tải tiên tiến, đặc biệt là vận tải đa phương thức. Việc khai thác các tuyến luồng hàng hải hiện nay phụ thuộc rất lớn vào hai thông số chính là chiều rộng và độ sâu chạy tàu.

Tuy nhiên để đưa ra được thông số chính này cần dựa vào đặc điểm thông số tàu, các yếu tố các ngoại cảnh ảnh hưởng đến độ lệch tàu như là yếu tố khí tượng, thủy hải văn, thủy triều do vậy mà hàng năm các đơn vị thiết kế vẫn luôn thu thập số liệu khí tượng thủy hải văn, thủy triều trên các khu vực luồng để từ đó đưa ra các khuyến cáo cũng như những nghiên cứu điều chỉnh tuyến luồng cho phù hợp với tình hình hiện tại. Tuy nhiên, việc nghiên cứu đánh giá các ảnh hưởng tới độ lệch tàu chạy trên luồng thì các nghiên cứu tại Việt Nam còn chưa đưa ra được số gia ảnh hưởng độ lệch tàu do người điều khiển dẫn tàu trên luồng là như thế nào. Do vậy, việc nghiên cứu đưa thêm ảnh hưởng của con người gây ra độ lệch tàu trong những điều kiện dẫn tàu khác nhau sẽ đóng góp rất hữu ích cho việc hỗ trợ nghiên cứu nâng cấp các tuyến luồng hàng hải Việt Nam hiện nay. Con người là một chủ thể quan trọng trong tham gia giao thông nói chung và giao thông hàng hải nói riêng.

Con người là đối tượng trực tiếp điều khiển các phương tiện tham gia giao thông, mỗi quyết định hay hành vi của con người đều có thể đem lại những hệ quả nhất định làm thay đổi tình trạng giao thông và trong đó có thể dẫn tới tai nạn giao thông. Có nghiên cứu của nước ngoài đã 2 chỉ ra rằng, 80% tai nạn hàng hải là do yếu tố con người gây ra. Vì vậy, không thể bỏ qua yếu tố con người khi thiết kế, xây dựng các tuyến luồng giao thông hàng hải. Con người là một thực thể phức tạp.

Mọi người luôn đưa ra những hành động khác nhau và ngay trong bản thân mỗi người, họ cũng không thể lặp lại giống y nguyên hành động đã từng làm trong những tình huống tương tự. Tuy nhiên, trong những điều kiện cụ thể, con người luôn thực hiện những hành động theo xu thế chung nhất định. Căn cứ vào đặc điểm này chúng ta có thể nghiên cứu tác động của yếu tố con người. Vấn đề quan trọng khi tham gia giao thông là không gian giao thông có đủ để đảm bảo cho sự đi lại an toàn của các phương tiện hay không.

Dưới tác động của người điều khiển và các yếu tố ngoại cảnh, con tàu có thể dao động quanh đường đi đã định. Từng con tàu khác nhau sẽ có khả năng chuyển động khác nhau. Khi tính toán thiết kế một tuyến luồng giao thông nào đó thì cần thiết đánh giá các khả năng dao động này bên cạnh các yếu tố thiết kế truyền thống khác. Hiện nay, các phương pháp thiết kế luồng truyền thống, chưa có những đánh giá một cách khoa học về các ảnh hưởng của yếu tố con người đối với sự di chuyển của phương tiện trên luồng.

Tại Việt Nam để thiết kế các luồng chạy tàu, chúng ta sử dụng Quy trình thiết kế kênh biển do Viện Thiết kế Giao thông, nay là Tổng công ty Tư vấn thiết kế Giao thông vận tải biên dịch từ năm 1973. Quy trình này được dịch dựa trên hai quy trình thiết kế của Liên Xô (cũ) có tên BCH-19-70/MMQ và BCH- 24-71/MMQ được áp dụng chính thức như là một tiêu chuẩn thiết kế luồng ở Việt Nam. Quy trình được áp dụng cho cả hai giai đoạn thiết kế sơ bộ và thiết kế chi tiết.Trong phương pháp thiết kế này thì các thông số cơ bản của luồng tàu là bề rộng và chiều sâu chủ yếu được tính toán dựa vào các thông số kỹ thuật của tàu như chiều rộng, chiều dài và các yếu tố khí tượng thủy hải văn sóng gió dòng chảy, địa hình tuyến luồng.[3] 3 Ở các nước có ngành hàng hải phát triển trên thế giới như Anh, Pháp, Mỹ, Hà Lan, Bỉ, Nhật,[38],[39],[40], [46] thì việc thiết kế tuyến luồng đã luôn được quan tâm trú trọng tính đến hiệu quả của mỗi tuyến luồng sao cho kinh tế và an toàn nhất từ nhiều năm nay, và hiện tại ở những nước phát triển thì phần lớn dựa vào các phương pháp thiết kế luồng là Hướng dẫn Thiết kế luồng của USACE, Hướng dẫn Thiết cảng của Thoresen 2005 và Hướng dẫn Thiết kế luồng dẫn của PIANC. Trong đó phổ biến nhất hiện nay chính là PIANC [32] (Permanent International Association of Navigation Congresses) có trụ sở chính ở Brussels, thủ đô của Vương quốc Bỉ.

PIANC là hiệp hội lớn nhất thế giới liên quan đến tất cả các lĩnh vực về an toàn hàng hải, công trình cảng và đường thủy. Tuy áp dụng nhiều phương pháp, quy trình khác nhau, tuy nhiên, việc thiết kế luồng tàu biển còn chưa đánh giá được hết đặc điểm tình hình của từng tuyến luồng cụ thể như đánh giá tới mật độ giao thông hàng hải từng tuyến luồng để có thể đưa ra các dự phòng cho bề rộng luồng tàu và đặc biệt là các nghiên cứu chưa đi vào phân tích được quỹ đạo chuyển động của tàu trên luồng hành hải để tính đến yếu tố dự phòng do độ lệch tàu gây ra bởi người điều khiển. Đây là một thiếu sót lớn cần được nghiên cứu bổ sung. Bên cạnh hoạt động thiết kế luồng chạy tàu, vấn đề điều khiển giao thông hàng hải hiện nay cũng bộc lộ nhiều hạn chế.

Hiện nay, tại Việt Nam đã xây dựng hệ thống quản lý giao thông Sài Gòn – Vũng Tàu do cảng vụ hàng hải quản lý. Một số địa phương khác cũng đang xây dựng các hệ thống quản lý giao thông hàng hải. Đây là một bước đi quan trọng nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông. Không giống với giao thông đường bộ, các phương tiện tham gia giao thông đường thủy vận động khó khăn hơn và chịu nhiều yếu tố tác động của luồng lạch, dòng chảy, điều kiện thời tiết, con người điều khiển và cả khả năng điều động của bản thân từng phương tiện.

Do đó, người sỹ quan quản lý giao thông phải hiểu rõ không những chỉ điều kiện luồng lạch mà còn cả khả năng 4 điều động của các con tàu, tình hình giao thông và các tác động của con người trong tham gia giao thông. thì họ mới có khả năng quản lý an toàn giao thông đường thủy tốt được. Tuy nhiên, trong cả các chương trình đào tạo của Tổ chức Hàng hải quốc tế (IMO) và các chương trình đào tạo huấn luyện của Việt Nam đều chưa chú trọng đến yếu tố con người. Đây là một hạn chế lớn đối với nghiệp vụ điều khiển giao thông hàng hải.

Hiện nay, chỉ có một số ít công trình nghiên cứu về yếu tố con người trong điều khiển tàu nhằm đưa ra các khuyến cáo cho người điều khiển phương tiện, chưa có công trình nào nghiên cứu yếu tố con người trong giao thông hàng hải phục vụ quản lý an toàn giao thông. Với các tồn tại kể trên, có thể khẳng định, đề tài " Nghiên cứu xác định độ lệch tàu do người điều khiển phục vụ thiết kế luồng hàng hải " là một công trình nghiên cứu cần thiết và mang ý nghĩa thiết thực hiện nay. Mục đích nghiên cứu đề tài Chuyển động của con tàu trên luồng là tổng hợp của các chuyển động trên đoạn thẳng và cong. Đề tài đi sâu nghiên cứu độ lệch tàu lớn nhất được tạo ra khi tàu được điều động trên các đoạn này bởi người điều khiển khi có ảnh hưởng của ngoại cảnh và không có ảnh hưởng của ngoại cảnh.

Nghiên cứu phương pháp đánh giá ảnh hưởng của từng yếu tố: kết quả di chuyển của con tàu chịu sự tác động tổng hợp của nhiều yếu tố trong đó có yếu tố con người.