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れいなたかぎ
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1 198 号 NAVIGATION( 特集 ) 31 特集 < 海上交通工学研究会 > VDR( 航海情報記録装置 ) から得たレーダの使用状況田中隆博 Status of use of Radar Acquired from VDR Radar Data Takahiro TANAKA キーワード : レーダレーダプロッティング VDR 海上交通観測 1. はじめに VDR(Voyage Data Recorder 航海情報記録装置 ) には船位速力針路など実際の自船の動き各機器の使用状況など運航上のさまざまな情報が記録されているその記録を頼りに海難事故が発生した際に原因を究明するという本来の目的以外にも運航実績を分析することで船舶の安全運航や経済運航に役立てるなどの応用ができるこの VDR にはレーダデータや AIS データが記録されていることから著者らはこれらのデータを海上交通観測に活用する試み (1) をしているまた前回の海上交通工学研究会特集号においては VDR に記録された AIS データを地球横断的にまとめて紹介した (2) 今回は引き続いて VDR データを利用してレーダの使用状況に関してのこれまであまり注目されてこなかった部分にスポットを当てて分析してみたい海上交通工学の視点からは避航開始距離避航領域といった事象は強く関心が持たれることがらであり多くの議論がなされてきているそれらの事象は主にレーダによって海上交通を観測することで解明されてきたしかし実際の航海においてそれらの事象の成因となる変針等の行動が起こる以前に運航者がとる行動については海上交通工学のみならず航海学の視点からもあまり関心が持たれてこなかったように思われるその最大の理由は分析のために必要なデータを得ようにも有意な結果が得られるほどの量と質の実データを容易に取得する手段がなかったことなどによると考えられる幸い VDR のレーダデータからレーダの使用状況がある程度は読み取れることからこのデータを解析すれば実際の航海においてレーダがどのように使用されているか操作者の行動の一部を明らかにすることができるものと考えレーダレンジの使用状況とプロッティング開始時期について調べてみることにした 2. VDR のレーダ指示器の記録について VDR は 2002 年 7 月 1 日以降に建造された旅客船および総トン数 3,000 トン以上の貨物船等に搭載が義務付けられており VDR には各機器から得た自船の運航上の情報が一定時間記録されている VDR の新しい基準 (3) が 2014 年 7 月 1 日から適用され新規の記録項目が追加されたまた従来からの項目であってもこの改正により要求事項が変更されている場合もあるデータを記録しなければならない時間も改正され従来は 12 時間以上であったものが 48 時間以上に延ばされるとともに長期記録媒体への 720 時間以上の記録も要求事項として新規に追加されている VDR の記録項目は表 1に示すとおりである同表のうち斜字体は新しい基準によって加わった項目でありスラスターの使用状況 AIS ローリングなどが項目として追加されている

32 NAVIGATION 平成 28 年 10 月表 1 VDR の記録項目 Date and time Ship s position Speed Heading Bridge audio Communications audio Radar ECDIS Echo sounder Main alarms Rudder order and response Engine and

海上交通の実態を知ることが議論のベースとなることから VDR データのうち時刻船位 AIS レーダといった記録項目が注目される VDR のレーダデータは図 1に示すとおり画面そのもののコピーが画像データとして記録されるためレーダエコーのほかレーダの調整状況や使用状況をも読み取ることができる言及するまでもないかもしれないがレーダ指示器の画像は 15 秒に 1 回しか記録されないことから

2 32 NAVIGATION 平成 28 年 10 月表 1 VDR の記録項目 Date and time Ship s position Speed Heading Bridge audio Communications audio Radar ECDIS Echo sounder Main alarms Rudder order and response Engine and thruster order and response Hull openings status Watertight and fire door status Accelerations and hull stresses Wind speed and direction AIS Rolling motion Configuration data Electronic logbook 海上交通の実態を知ることが議論のベースとなることから VDR データのうち時刻船位 AIS レーダといった記録項目が注目される VDR のレーダデータは図 1に示すとおり画面そのもののコピーが画像データとして記録されるためレーダエコーのほかレーダの調整状況や使用状況をも読み取ることができる言及するまでもないかもしれないがレーダ指示器の画像は 15 秒に 1 回しか記録されないことから記録と記録とのインターバル間に生じた事象は記録されておらずレーダの使用状況すべてを読み取ることができるわけではないことに注意しなければならない 3. レーダの使用状況 3.1 使用データの概要レーダの使用状況の分析には 2012 年の海上保安大学校練習船こじま世界一周遠洋航海に際し取得した VDR( 正確には S-VDR) データを使用した図 2 は練習船こじまが 5 月 7 日に呉を出港し 8 月 11 日に呉に帰港するまでの世界一周航海の航路概要を示しているこの期間中の約 75 日間分 ( 約 1,700 時間 ) の VDR データを取得している図 2 練習船こじま遠洋航海航路概要図図 1 レーダ指示器記録画像の例新規の項目のうち AIS については従来は S-VDR (VDR への機器の接続環境が整っていなかった既存船への対応のため記録項目を簡略化した簡易型航海情報記録装置 ) を搭載する船舶にあってレーダ指示器の記録ができない場合の代替項目であったが新しい基準では必須項目として要求されることとなった海上交通工学の分野においては取得した VDR のレーダデータには 2 台のレーダ指示器の画像データが記録されておりその総数は約 54 万枚にも及ぶレーダが 2 台とも並行運用されている場合はどちらのレーダで記録された事象が優先されるのか判断に迷うため今回は片方のレーダ (X バンド ) のみに関して航行中の使用状況に着目することとした結果としてレーダスタンバイ中錨泊中などの画像を除いた約 23.2 万枚 ( 時間に換算すると約 970 時間分 ) を調

3 198 号 VDR( 航海情報記録装置 ) から得たレーダの使用状況 33 査した 3.2 衝突のおそれの判断にかかるレーダの適切な使用について海上衝突予防法第 7 条第 2 項には衝突のおそれを判断する上でレーダーを使用している船舶は他の船舶と衝突するおそれがあることを早期に知るための長距離レーダーレンジによる走査探知した物件のレーダープロッティングその他の系統的な観察等を行うことにより当該レーダーを適切に用いなければならないと規定されているその規定の中で長距離レーダーレンジとはその海域で常用しているレーダレンジ以上の長距離のレンジを指すものと考えられるがそもそも常用しているレンジがいくらかと問われてもそのときどきの航行環境によって異なるであろうから明確に答えづらいまたいつレーダプロッティング等による系統的な観測を開始すればレーダを適切に用いていると言えるのかと問われても同様に回答に窮してしまうところで 2008 年の IMO レーダ基準改正によりそれ以降に新規に搭載される舶用レーダは AIS との情報共有化が図られており今回データを取得した VDR に接続されているレーダも同基準に準拠したレーダである最近のレーダでは捉えた対象をもはやかつてのように反射プロッタやプロッティングシートを用いて系統的な観測をする環境にはなく実務の場においてその役割は目標追尾機能 (TT:Target Trucking) や AIS 情報が担っているもちろん目標追尾や AIS 情報以外にもレーダを使用しての広い意味での系統的な観測の方法はあろうがここでは目標追尾機能または AIS 情報の利用開始をもって系統的な観測を開始したものと解釈することとしたいともあれ以上のようないくら? いつ? といった疑問から VDR のレーダデータを用いて以下のような分析を試みた 3.3 レーダレンジの使用状況まず実際の航海においてレーダレンジがどのように使用されているかについて見てみたい常用するレンジや各レンジの使用頻度は海域や昼と夜で違いがあるものと予想し約 23.2 万枚の画像を大洋沿岸内海狭水道運河港内に分類しそれらをさらに昼と夜に分けた昼と夜の区切りについてはいろいろ考えられたとえば日出没時薄明開始終了時レーダ指示器表示モードの切替え時などがあるが今回はあいまいさがない日出没時を昼と夜の区切りとした使用レンジの判断は図 1に示すようにレーダ指示器の画像の左上部にレンジの数値が表示されていることからこれをもとに使用レンジ毎に集計したまた繰り返しになるが VDR に記録されているレーダデータは 15 秒間隔でレーダ指示器の画面をそのままコピーしたものであるため例えば 24 マイルレンジから 6 マイルレンジへ切り替え中の 12 マイルレンジ表示のときにたまたま記録のタイミングが重なればレーダを操作していた者が使用の意図をもっていなくても 12 マイルレンジの画面がデータとして記録されるしたとえ使用の意図があったとしてもインターバル間のわずかな時間のレンジ変更は記録に残らないそういった実態があることから仮に VDR のレーダデータがレーダを操作している者の行動をも記録再現することを目的としているならば 15 秒間隔というサンプリングレートの適切性については検討の余地があると考えるがこの件に関してはここではこれ以上の議論は避けたい以上のように VDR のレーダデータを整理しレーダレンジの使用割合を集計した結果を表 2に示す同表の画像枚数が各区分の画像総数である内海 ( 昼夜 ) 狭水道( 夜 ) 港内( 夜 ) については画像枚数がきわめて少なくなったことから参考程度とされたいまた大洋 ( 昼 ) の ~0.5 マイルレンジに 0.4~0.5% の使用割合 ( 結果として最下段の全体 ( 昼 ) の値にも波及 ) が見られるのはその多くは練習船がゆえに大洋上であっても定期的に各種訓練を実施している事情から使用されたものであることを書き添える表 2 から各海域でのレンジの使用状況を見てみたいまず大洋においてはおよそ 50% が 24 マイルレンジを使用しており次いで 12 マイレンジの使用割合が 30% 弱となった昼と夜を比較すると 24 マイルより長距離レンジであるマイルレンジを使用している割合は夜においてやや高かったものの総じて言えば昼と夜で大きな差は見られなかった沿岸においては 50% 弱が 24 マイルレンジを使用しており次いで 12 マイルレンジが 30% 強となり全般的な傾向を見ても大洋での使用状況と大きな差異は見られなかった沿岸においても昼と夜で大きな差は見られなかった

4 34 NAVIGATION 平成 28 年 10 月表 2 各海域におけるレーダレンジの使用割合各区分の最大パーセンテージをゴシック体で示している狭水道 ( 昼 ) においては 6 マイルレンジの使用割合が 40% 弱と最も高く前後の 3 12 マイルレンジの使用割合はそれぞれ 20% 強であったここでいう狭水道とはメッシーナ海峡ダーダネルス海峡ボスポラス海峡等を指している運河においては 1.5 マイルレンジを多用しており 0.75~3 マイルレンジを合わせると 90% 以上を占めていた運河内の交通は管理されておりパイロットも乗船していることから周囲の他船の行動に不確定要素がほとんどなくレーダを操作している者は前後の船間距離のモニタリングに傾注することになるため 1.5 マイルレンジ前後での使用に集中しているものと考えられるここでいう運河とはパナマ運河およびスエズ運河を指している港内 ( 昼 ) においては 6 マイルレンジを多用しており離着桟操船時に防波堤岸壁停泊船までの距離測定にレーダが使用されていることから他の海域と比べると短いレンジでの使用割合が高くなるとともに 12 マイル以上のレンジの使用は少なくなっている全体集計を見ると昼と夜で使用状況に大きな差はなく航行中において最も多く使用するレンジは 24 マイルレンジで 40% 強次いで 12 マイルレンジが約 30% 6 マイルレンジが約 10% であった以上の結果からすると昼と夜でレーダレンジの使用割合に大きな差はなく大洋沿岸では 24 マイルレンジ自然環境の厳しい内海狭水道は 6 マイルレンジを使用する傾向があるとまとめられよう 3.4 プロッティング等による系統的観測開始時期系統的観測開始時期の判定レーダによる衝突のおそれの判断時期や避航処置時期はそのときの状況によって異なるため一概に決めることは難しいが海技免許取得のために必要なレーダー観測者講習等用の教本 (4) によれば外洋航行中の一般的な判断パターンを次の 3 段階で示している情報判断円 8~12 マイル ( プロッティングを行う ) 避航円 4~8 マイル ( 見合い関係により避航処置をとる ) 危険円 3 マイル ( レーダーのみによる操船避航危険 ) ここで言う避航円以内の船舶の挙動については海上交通工学の領域のみならず航海学の各分野で興味の対象となってきたものの実際の航海において避航円より外方での事象がどうなっているかあまり注目されることはないその理由として避航円より外方での事象をその後に生じる危険や事故と直接関連づけて議論することが容易ではないことや先にも述べたように分析のための十分な実データを得る手段がなかったためだと考えられるともあれレーダによる各判断時期をこの例に従うとすれば海上衝突予防法に規定するプロッティング等による系統的な観測

5 198号 VDR 航海情報記録装置から得たレーダの使用状況 5 35 の開始が期待される時期は情報判断円に達した頃と解釈できよう VDR のレーダデータにはレーダ指示器の画面がそのまま記録されていることからその画像にはレーダを操作した者の行動が部分的に記録されているその記録を調べて見るとレーダ指示器上に現れた他船のエコーや AIS シンボルに対してレーダを操作する者の反応はさまざまであるが手動で観測を開始する場合は図 2 に示す 3 つのパターンに大別できた同図において ①はレーダエコーのみ表示されている対象にカーソルを当て目標追尾 TT:Target Trucking を開始するパターン ②はレーダ画面上に AIS 休止目標のみ表示されている対象にカーソルを当て AIS 活性化目標とするパターンである ③はレーダエコーと AIS 休止目標のシンボルが表示されているレーダエコーにカーソルを当て目標追尾を開始または AIS 休止目標を AIS 活性化目標とするパターンを示してお図2 レーダ指示器上での観測開始のパターンりこのパターン③と①との比較によってレーダ画面上に AIS シンボルが重畳表示されることの効果を読み解くことが期待されるレーダを操作している者がプロッティング等により動静を観測する必要があると判断した対象は上述の① ③のいずれかのパターンそのほか各パターン(a)の状態の対象にカーソル EBL VRM を当てて注視する行動が系統的な観測を開始しているように解される場合があったもののこのようなあいまいなケースについては今回は対象としなかったで観測が開始されるが VDR のレーダ指示器の記録は先にも説明したとおり 15 秒に 1 回の記録しかないためにそれぞれの観測開始パターンの (a) (b) の推移がはっきり読み取れない場合たとえば観測開始後に短いレンジへの切替えが記録のインターバル間で実施された場合は対象が指示器の映像エリアから外れ (b) となった時期が不明確となるがあるが前後の図3 観測開始点全観測開始パターン記録から明確に(a) (b) の推移が読み取れたときの観測開始パターン対象との距離方位づきその位置を自船船首方向からの相対方位と自船の針路観測開始時のレーダレンジ等をデー距離で表現し図化したものを図 3 に示す同図はタ化したなお画像枚数が多く他船との出会 ① ③すべての観測開始パターンを合わせた観測いも比較的多く生じる沿岸海域をデータ化の開始点を示したものであり図の上方を船首方向対象としたとしているこの図において同心円の中心が自船こうして得られた系統的な観測を開始した点以下観測開始点というの 567 データに基の位置実線の円は内側から距離マイルを表し破線の円は内側から光学的水平

6 36 NAVIGATION 平成 28 年 10 月図 4 観測開始点の昼と夜との比較 ( 全観測開始パターン左が昼右が夜 ) (7.2 マイル ) レーダ水平(10.7 マイル ) 参考として目標高 20m の場合のレーダ見通し (20.7 マイル ) を示している同図を一見して気づくことは大半 (91.7%) の観測開始点が正横から前方であり正横より後方の点は少ないまた後方で捉えている場合は 4 点を除いて 24 マイル以下であった後方で遠方の観測開始点が少ないのは自船の速力と周囲の航行船の速力との関係からもともと追い越してくる船舶が多くないことが理由の一つである加えて一般的に船首方向の目標の監視に重きを置くことが多くそれゆえに図 1 に示すようにレーダ映像の中心を船尾方向にオフセットさせて使用することが多いことが理由として考えられるまた同図から船首方向の 6~12 マイル付近に観測開始点が集中していることが見て取れるこの 6~12 マイルという距離が情報判断円の距離 (8~12 マイル ) とおおむね一致したことは興味深い結果である一方で視野外 ( 昼であれば船影夜であれば法定燈火が目視できないほど遠方 ) と考えられる位置で観測開始している点も少なくないなお観測開始距離の平均は 16.0 マイルであった以下に観測開始点を昼と夜各観測開始パターン別に見て行きたい昼と夜の比較図 3 を昼と夜に分けたものを図 4 に示す昼については観測開始点が自船前方 8 マイル付近に集中し一方夜については観測開始点が集中した箇所が昼の位置より若干遠のいておりかつ前後方向に分散しているようにも見えるが全体的には似たような分布を示している観測開始距離の平均は昼が 16.1 マイル夜が 15.9 マイルであることからもレーダレンジの使用状況と同じように昼と夜で観測開始点の傾向に大きな違いは見られないように思われるこの結果を踏まえて次節の観測開始パターン別の図は昼と夜を分けずに示す各観測開始パターンの比較図 5 は観測開始パターン1( レーダエコーのみ表示されている対象にカーソルを当て目標追尾を開始するパターン ) の昼と夜を合わせた観測開始点を示している観測開始パターン1は観測開始時に AIS シンボルが関わっていないことからレーダ指示器上に他船のレーダエコーが現れてからレーダを操作している者がとる純粋な反応の結果を示していると考えられる観測開始点は遠距離から近距離まで分布し遠距離については約 32 マイル付近で観測開始点がほぼ存在しなくなっていることからこの距離はレーダ波の反射強度が

7 198 号 VDR( 航海情報記録装置 ) から得たレーダの使用状況 37 図 5 観測開始パターン1による観測開始点強い対象に対するこのレーダの探知限界距離とおおむね対応していると思慮されるまた危険円とされる距離 3 海里付近で観測開始している点がいくつか見られるがこれらのエコーの多くが自船に相当接近した段階で映像として捉えられ始めていることから判断してこれらは漁船やプレジャーボートといったレーダ波の反射強度が弱い小型の船舶と推定されるこのパターンの観測開始距離の平均は 14.4 マイルであった図 6 は観測開始パターン2( レーダ画面上に AIS 休止目標のみ表示されている対象にカーソルを当て AIS 活性化目標とするパターン ) の昼と夜を合わせた観測開始点を示しているこのパターンで観測開始される割合は少なく観測開始点の多くは情報判断円よりさらに外方の視野外である一般的には対象がこのように遠方に位置する段階では対象の針路速力最接近距離といった情報がただちに必要とされる状況ではなく衝突のおそれを判断する段階にも入っていないレーダを操作していた者がどのような意図をもって行動したのかは明確ではないが観測開始パターン2は衝突のおそれの判断や見張り行為と直接的に関連する行動ではないと推察されるこのパターンの観測開始距離の平均は 27.1 マイルであった図 6 観測開始パターン2による観測開始点図 7 観測開始パターン3による観測開始点図 7 は観測開始パターン3( レーダエコーと AIS 休止目標が表示されている対象にカーソルを当て目標追尾開始または AIS 休止目標を AIS 活性化目標とするパターン ) の昼と夜を合わせた観測開始点を示しているこのパターンは 24 マイル以遠の観測開始点が少ないことに加え極端に自船に近接

38 NAVIGATION 平成 28 年 10 月表 3 観測開始パターンの観測開始距離最小距離最大距離平均距離観測開始パターン 1 観測開始パターン 2 観測開始パターン 3 昼 2.0' 31.9' 14.0' 夜 1.7' 41.5' 14.6' 昼 8.9' 60.3' 27.6' 夜 10.7' 50.3' 26.5' 昼 4.6' 30.1' 16.8' 夜 2.6' 33.

8 マイルでありパターン1より 2 マイルほど遠くなったレーダの目標追尾機能で他船を捕捉追尾した場合針路速力などの正確な情報が得られるまである程度のタイムラグを要するもののこのパターンは AIS 活性化目標とすれば即座に必要な情報が得られるためタイムラグがない分の時間的な余裕があることから

8 38 NAVIGATION 平成 28 年 10 月表 3 観測開始パターンの観測開始距離最小距離最大距離平均距離観測開始パターン 1 観測開始パターン 2 観測開始パターン 3 昼 2.0' 31.9' 14.0' 夜 1.7' 41.5' 14.6' 昼 8.9' 60.3' 27.6' 夜 10.7' 50.3' 26.5' 昼 4.6' 30.1' 16.8' 夜 2.6' 33.8' 16.7' 14.4' 27.1' 16.8' した点も見られないのが特徴であるまた観測開始点が集中した箇所が船首方向 12~20 マイル付近に見られる観測開始距離の平均は 16.8 マイルでありパターン1より 2 マイルほど遠くなったレーダの目標追尾機能で他船を捕捉追尾した場合針路速力などの正確な情報が得られるまである程度のタイムラグを要するもののこのパターンは AIS 活性化目標とすれば即座に必要な情報が得られるためタイムラグがない分の時間的な余裕があることから観測開始パターン1よりは観測開始点が集中する箇所や平均距離は自船に近づくものとの著者の予測に反する結果となったこの結果はむしろレーダエコー付近に重畳表示される AIS シンボルがレーダを操作していた者になんらかの心理的影響を与え早期の系統的な観測の開始を促したと解することができるのかもしれないがさらに慎重に原因を突き止めて行く必要性があろう以上の結果がいつ系統的な観測を開始すれば適切なのかの疑問に明確に答えるものではないものの少なくとも沿岸航行においてはレーダを操作していた者がおおむねセオリーどおりに情報判断円付近でレーダによる観測を開始している実態は確認できたと考える各パターンの観測開始距離をまとめたものを表 3 に示す 4. おわりに VDR データを利用してレーダレンジの使用状況とプロッティング等による系統的観測開始時期というこれまであまり注目されてこなかった部分にスポットを当てて分析してみたもちろんここで得られた数値や傾向に一般性があるかは他の船舶のデータも分析して検証する必要はあろう VDR の記録はレーダデータをとってみればレーダを操作していた者の行動を完全に再現できるだけの情報量がないことを念頭に置く必要はあるものの実際の航海の貴重な記録が得られることの意義は大きい本稿を VDR データを利用して海上交通や操船者の行動を分析するためのヒントとして読んでいただければ幸いである参考文献 (1) 田中隆博山田多津人松田真司山本淳 : VDR( 航海情報記録装置 ) による海上交通観測 -レーダデータからの船舶航跡の取得- 日本航海学会論文集第 126 号 pp (2) 田中隆博中村佳佑中山達貴 : 世界各海域での AIS の利用状況日本航海学会誌 NAVIGATION 第 188 号 pp (3) IMO Resolution MSC.333(90) (4) 日本船舶職員養成協会レーダー観測者講習用レーダー自動衝突予防援助装置シミュレータ講習用教本たなかたかひろ平成 28 年 8 月 1 日投稿田中隆博正会員海上保安大学校 ( 呉市若葉町 5-1) tanaka@jcga.ac.jp 1993 年海上保安大学校卒 2000 年神戸商船大学大学院博士後期課程修了博士 ( 商船学 ) 所属学会 : 日本航海学会会員研究テーマ : 海上交通

海上安全管理 (Marine Safety Management) 海上安全 + 安全管理海上安全船 - 操船者 - 環境の相互連環システムに視点をおいた安全施策安全管理安全性を高めるために関係者のモチベーション醸成とコンセンサス形成を図ること井上欣三著海上安全管理研究 (2006

- 沿岸海域の海上安全管理の更なる向上に向けて - 国立研究開発法人水産研究教育機構水産大学校酒出昌寿海上安全管理 (Marine Safety Management) 海上安全 + 安全管理海上安全船 - 操船者 - 環境の相互連環システムに視点をおいた安全施策安全管理安全性を高めるために関係者のモチベーション醸成とコンセンサス形成を図ること井上欣三著海上安全管理研究 (2006