船舶編隊航行：未來內(nèi)河、近海水運新模式——訪NOVIMAR項目貝爾格萊德大學(xué)研究組負(fù)責(zé)人Igor Ba?kalov

本刊記者 薛龍玉

2017年，在歐盟地平線2020項目的資助下，包括貝爾格萊德大學(xué)（University of Belgrade）、荷蘭海事技術(shù)聯(lián)合會（NMT）以及船舶設(shè)計公司ScandiNAOS在內(nèi)的22家歐洲學(xué)術(shù)機構(gòu)、研究機構(gòu)及相關(guān)企業(yè)聯(lián)合啟動了NOVIMAR新興內(nèi)河水運和海運概念開發(fā)項目，提出了“船舶編隊”（Vessel Train）新型水運模式。據(jù)稱，船舶編隊運輸概念結(jié)合了近海和內(nèi)陸水道鏈整合的理念，通過開發(fā)船舶和貨物裝卸的創(chuàng)新概念，可降低勞動力成本，提高行業(yè)整體競爭力，進(jìn)一步增強物流靈活性。按照規(guī)劃，NOVIMAR項目將于2021年正式完結(jié)。那么，船舶編隊航行具體將如何實現(xiàn)，對于現(xiàn)有的水運體系意味著什么，它將帶來哪些社會、經(jīng)濟、環(huán)保效益，如何解決自主航行模式下的船舶安全問題和網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險？帶著這些問題，我們特別專訪了NOVIMAR項目貝爾格萊德大學(xué)研究組負(fù)責(zé)人Igor Ba?kalov博士。

記者：NOVIMAR項目具體包含哪些細(xì)分項目，您和您的團隊主要負(fù)責(zé)哪方面的工作？

Igor Ba?kalov：NOVIMAR項目旨在研究分析推出船舶編隊運輸模式的可能性，船舶編隊運輸指的是一種特定的半自主水上運輸概念，船舶編隊由一艘“領(lǐng)航船”和一艘或多艘“跟隨船”組成。該項目一共包含7個工作包(WP)，圍繞著船舶編隊運輸?shù)母鱾€不同方面所展開，它們分別是：運輸系統(tǒng)、影響評估、航行和控制、貨運系統(tǒng)和船舶設(shè)計、安全和人類技能問題、宣傳和市場推廣以及項目管理。

來自貝爾格萊德大學(xué)機械工程學(xué)院的團隊參與了WP4（船舶設(shè)計和貨物系統(tǒng)）以及 WP5（安全問題和人類技能）細(xì)分項目的研究工作，這是因為我們在內(nèi)河船舶設(shè)計方面有著悠久的傳統(tǒng)，積累了深厚的相關(guān)專業(yè)知識，而且在過去二十年間，我們在船舶安全領(lǐng)域取得了突出的研究成果。

記者：NOVIMAR項目當(dāng)前進(jìn)展如何，已經(jīng)取得了哪些研究成果？

Igor Ba?kalov：在各方項目合作伙伴對船舶編隊運輸概念進(jìn)行了大量、深入的研究之后，歷時4年半的NOVIMAR項目將于2021年10月底正式完結(jié)。該項目最重要的成果是通過研究最終得出結(jié)論——船舶編隊運輸概念在技術(shù)上是可以實現(xiàn)的，而且在滿足一定條件的情況下，這種航行方式能達(dá)到足夠高的安全水平，同時市場上也存在著發(fā)展船舶編隊運營的可行商業(yè)模式。NOVIMAR項目中的每個工作包都產(chǎn)出了一系列重要貢獻(xiàn)。不過，在此我想著重強調(diào)一下貝爾格萊德大學(xué)所參與的工作包的研究成果。

首先，WP4工作包的任務(wù)是構(gòu)思新的船舶和貨物系統(tǒng)設(shè)計，該細(xì)分項目圍繞著滾裝集裝箱裝卸概念提出了一整套解決方案。來自瑞典哥德堡的船舶設(shè)計公司ScandiNAOS是負(fù)責(zé)該工作包的主要合作伙伴，其設(shè)計工作室專門為此開發(fā)了一種特殊的貨物裝卸工具，一次可以裝載/卸載由兩個集裝箱組成的堆棧?；谶@種轉(zhuǎn)載運輸?shù)母拍?，研發(fā)人員針對短途海運、河海航運和內(nèi)河航運精心制定了幾種船舶設(shè)計方案。來自我們貝爾格萊德大學(xué)的研究團隊設(shè)計了兩艘淺吃水的內(nèi)河滾裝式集裝箱船，用于船舶編隊航行時，她們既可以充當(dāng)領(lǐng)航船也可以充當(dāng)跟隨船，在船舶編隊之外她們還能作為獨立船舶有效地應(yīng)用。在過去十年里，鑒于氣候變化導(dǎo)致低水位期延長，我們在超淺吃水內(nèi)河船舶的設(shè)計方面積累了豐富的經(jīng)驗。多瑙河在水位方面尤其脆弱，除此之外，我們也看到萊茵河以及俄羅斯的一些主要內(nèi)陸水道越來越頻繁地出現(xiàn)漫長的低水位期。因此，我們在進(jìn)行船舶設(shè)計時也考慮到了她們對于氣候變化的適應(yīng)能力。

其次，我們研究組還參與了解決船舶編隊安全和網(wǎng)絡(luò)安全問題的WP5工作包。我們的團隊與許多不同領(lǐng)域的專家開展協(xié)作，為100多項安全建議的制定做出了重要貢獻(xiàn)，這些建議涉及到了船舶編隊運輸中船舶設(shè)計和運營兩方面的因素。

記者：請您介紹一下船舶編隊運輸概念的技術(shù)原理，船舶互聯(lián)以及編隊航行如何實現(xiàn)？

Igor Ba?kalov：船舶編隊中的領(lǐng)航船將會配備滿員，而其后的跟隨船則將由領(lǐng)航船通過一種控制系統(tǒng)實行遠(yuǎn)程控制。這意味著跟隨船可以在船員總數(shù)減少或全體船員都不當(dāng)值的情況下航行。這些船舶之間并沒有形成物理連接，她們只通過數(shù)字方式實現(xiàn)互聯(lián)。基本上，船舶編隊運輸有兩種操作模式，一種是輔助指導(dǎo)，此模式下跟隨船沿著領(lǐng)航船的路徑航行；另一種是自動指導(dǎo)，此模式下跟隨船遵循預(yù)定的路線航行。控制系統(tǒng)利用雷達(dá)、電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（ECDIS）、船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）等現(xiàn)有的船上技術(shù)來整合可用的信息，并按照以上兩種操作模式的任意一種來指導(dǎo)船舶航行。近期，船舶編隊運輸概念已經(jīng)在荷蘭成功地進(jìn)行了全尺寸的實船演示。

記者：船舶編隊運輸模式對于船舶尺寸、類型和航線等方面有哪些要求？

Igor Ba?kalov：船舶編隊運輸?shù)睦砟钍且獱幦≡诩夹g(shù)方面進(jìn)行最小投資的情況下，使現(xiàn)有的內(nèi)河船舶能夠參與到船舶編隊中來。因此，這種運輸模式原則上有可能用于現(xiàn)有船隊，不過使用NOVIMAR 項目所設(shè)計的船舶可以進(jìn)一步提高船舶編隊航行效率。在評估船舶編隊運輸?shù)目尚行詴r，需要考慮到一系列參數(shù)，例如隊列中的船舶數(shù)量、整支船隊的所有權(quán)結(jié)構(gòu)、船員的工資水平、等待時間長短等等。一般而言，船舶隊列越長、等待時間越短、船員工資越高，那么最終能夠得到的收益也就越大。因此，船舶編隊可能最適合在開發(fā)完善的高頻次航線上運行。但是，也有其他不同的商業(yè)模式能夠?qū)Υ熬庩犨\輸概念進(jìn)行調(diào)整，使其滿足某種特定航道網(wǎng)絡(luò)的運營條件。

記者：船舶編隊運輸如何確保航行安全？在低配員或自主航行的情況下，船舶航行過程中如果發(fā)生設(shè)備故障或意外事件，如何快速響應(yīng)和解決問題？

Igor Ba?kalov：我們在貝爾格萊德大學(xué)開展的研究表明，要想安全地推出低配員/無人船，就必須滿足一些基本條件。船隊和航道都必須得到妥善的維護，否則運營條件將會變得更加難以預(yù)測，從而削弱其與無人駕駛船舶的適配性。在突發(fā)狀況的處理方面，人工操作者仍然扮演著不可替代的角色。但是，如果能夠滿足上述條件，不確定性就將大大降低，大部分常規(guī)航行任務(wù)都可以通過控制系統(tǒng)來成功處理。需要注意的是，船舶編隊概念預(yù)見到跟隨船上至少應(yīng)配有一名船員，因此一旦發(fā)生緊急情況，就可以快速召喚操作人員。不過，NOVIMAR項目的目的是要在船舶編隊出發(fā)之前通過仔細(xì)規(guī)劃航程來降低航行風(fēng)險。另一方面，我們的研究也表明，內(nèi)河船舶的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還有待升級，應(yīng)當(dāng)納入更多關(guān)于強制性傳感設(shè)備和安全系統(tǒng)的規(guī)定，采用傳感設(shè)備是及時發(fā)現(xiàn)危險所必要的措施，而安全系統(tǒng)則要減少對人工干預(yù)的依賴，這樣一來系統(tǒng)就能從遠(yuǎn)程位置執(zhí)行安全功能。

記者：船舶編隊運輸模式應(yīng)用了數(shù)字化技術(shù)，船舶應(yīng)當(dāng)如何應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險？

Igor Ba?kalov：盡管對網(wǎng)絡(luò)安全提出的要求是為了應(yīng)對伴隨技術(shù)進(jìn)步而來的一種新形式的威脅，但本質(zhì)上我們也可以像解決其他眾所周知的安全威脅以及船舶安全問題一樣來應(yīng)對和處理網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險。目前，針對網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險已經(jīng)有覆蓋硬件和軟件兩方面的設(shè)計措施，例如防火墻、通信協(xié)議、加密、系統(tǒng)冗余等等，以及包括管理策略、密碼策略、培訓(xùn)等在內(nèi)的操作層面的措施，我們應(yīng)該切實執(zhí)行這些措施以便達(dá)到所需要的網(wǎng)絡(luò)安全級別。大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)攻擊仍將人工操作者作為入侵系統(tǒng)的潛在切入點，因此，我認(rèn)為加強培訓(xùn)應(yīng)當(dāng)是解決網(wǎng)絡(luò)安全問題的重點之一。

記者：在您看來，船舶編隊航行將如何顛覆現(xiàn)有的內(nèi)河水運和近海運輸模式？這種創(chuàng)新運輸模式將帶來怎樣的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益？

Igor Ba?kalov：原則上，自主航運有望給全社會帶來巨大的顛覆性的變化，因為與之相關(guān)的是各種機器、系統(tǒng)和設(shè)備對人工的全面替代。國際海事組織（IMO）最近開展的一項調(diào)查顯示，大多數(shù)海員對于發(fā)展自主航運的主張持懷疑態(tài)度。這是一個非常有趣的話題，必須對其進(jìn)行仔細(xì)分析以便達(dá)成一種社會共識與平衡——對利潤的追逐絕不應(yīng)該凌駕于人本身之上。然而，船舶編隊運輸概念并不打算用技術(shù)系統(tǒng)完全取代人工操作員。相反，這種創(chuàng)新運輸模式旨在通過降低運輸成本（以臨時削減船員數(shù)量的形式）、在人員配備水平相同的情況下延長運營時間，以及允許內(nèi)河船舶延伸到城市里，觸及該環(huán)境下的終端用戶，從而使內(nèi)河航運能夠充分發(fā)揮其功能和作用。實際上，船舶編隊運輸概念理應(yīng)增強航運的盈利能力，從而使其作為一種職業(yè)選擇更具吸引力。另一方面，船舶編隊概念可以促進(jìn)運輸模式實現(xiàn)從公路到水路的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而減少擁堵現(xiàn)象，提高人員和資產(chǎn)的安全性，同時降低整個供應(yīng)鏈的環(huán)境足跡。

記者：要想實現(xiàn)船舶編隊運輸大規(guī)模商業(yè)部署，還有哪些問題需要解決？

Igor Ba?kalov：在我看來，船舶編隊運輸要實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)部署，技術(shù)因素是其所面臨的最小的障礙，現(xiàn)在需要解決的反而是各種社會經(jīng)濟方面的難題。我發(fā)現(xiàn)有一個問題非常耐人尋味，保險公司很難為船舶編隊運輸提供一種合適的保險解決方案。自古以來，保險一直是航運業(yè)發(fā)展的主要推動力之一，因此不可否認(rèn)，保險所發(fā)揮的作用非常重要。NOVIMAR 項目剛好發(fā)起了關(guān)于這個問題的討論。

推廣船舶編隊概念所面臨的另一項極其重要的挑戰(zhàn)關(guān)系到船舶技術(shù)法規(guī)所包含的安全標(biāo)準(zhǔn)。通常，我們都沒有意識到，那些明確規(guī)定著各種船舶設(shè)計要求的技術(shù)法規(guī)隱含地暗示了船上會有人工操作者來確保船舶的安全功能得到實施。因此，操作安全是對設(shè)計安全的一種補充，操作安全由經(jīng)驗豐富、訓(xùn)練有素和技能熟練的船員所開展的活動組成，這也被稱為“精明審慎的航海技術(shù)”，而設(shè)計安全指的是通過設(shè)計措施所達(dá)到的安全水平。然而，一旦船上沒有了船員，那么僅靠設(shè)計安全是無法達(dá)到合適的船舶安全水平的。因此，我們有必要對船舶技術(shù)法規(guī)進(jìn)行仔細(xì)檢查，而且在減少船上人員配備的情況下更要仔細(xì)審查法規(guī)的有效性。

記者：相比于傳統(tǒng)水運，船舶編隊航行對于船上和岸上工作人員的專業(yè)技能有哪些新的要求？

Igor Ba?kalov：其實，船舶編隊運輸概念的推出正在催生一種范式轉(zhuǎn)移：船舶隊列中跟隨船的船長自愿將船舶的指揮控制權(quán)交到領(lǐng)航船的船長手上。而事實上，跟隨船的船長可能根本不需要出現(xiàn)。另一方面，領(lǐng)航船的船長預(yù)計將要同時處理多艘船舶，因此，原則上，這些船舶在尺寸大小、安全特性和操縱能力等方面可能各有不同之處。這些都是超出了技術(shù)挑戰(zhàn)范疇的問題，它們要解決的是人類對世界的基本感知問題，例如信任（對他人或技術(shù)）、態(tài)勢感知、及時處理增加的信息量、遠(yuǎn)程控制，由一群不同的船舶構(gòu)成的而且可能跨越數(shù)公里地域的船隊，等等。

記者：船舶編隊運輸可以實現(xiàn)短途海運、河海和內(nèi)河航道的整合、連通，您認(rèn)為這對航運業(yè)乃至整個交通運輸體系的發(fā)展有何借鑒意義？

Igor Ba?kalov：船舶編隊運輸可以提供的一個非常重要的借鑒就是，在許多情況下，將產(chǎn)品從原產(chǎn)地輸送給最終用戶的過程可以完全經(jīng)由水路運輸來實現(xiàn)，應(yīng)用這種運輸模式不僅可以帶來環(huán)境和安全效益，而且還具有降低直接運輸成本的潛力。不過，為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，我們絕不能忽視合格的船舶設(shè)計的重要性。良好的船舶設(shè)計就是每一項成功的航運服務(wù)的核心所在！

◎ 延伸閱讀

Igor Ba?kalov博士是一名船舶設(shè)計師，在NOVIMAR項目中擔(dān)任貝爾格萊德大學(xué)研究組負(fù)責(zé)人，他在船舶穩(wěn)性和適航性研究、基于風(fēng)險的船舶穩(wěn)性法規(guī)、非線性船舶運動、船舶動力穩(wěn)定性、國際海事法規(guī)以及內(nèi)河水運等領(lǐng)域具有豐富的經(jīng)驗。他曾參與過多項歐洲研發(fā)項目，并為許多國際公司提供過專業(yè)技術(shù)支持。