船舶編隊航行：未來內河、近海水運新模式——訪NOVIMAR項目貝爾格萊德大學研究組負責人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（University of Belgrade）、荷蘭海事技術聯合會（NMT）以及船舶設計公司ScandiNAOS在內的22家歐洲學術機構、研究機構及相關企業聯合啟動了NOVIMAR新興內河水運和海運概念開發項目，提出了“船舶編隊”（Vessel Train）新型水運模式。據稱，船舶編隊運輸概念結合了近海和內陸水道鏈整合的理念，通過開發船舶和貨物裝卸的創新概念，可降低勞動力成本，提高行業整體競爭力，進一步增強物流靈活性。按照規劃，NOVIMAR項目將于2021年正式完結。那么，船舶編隊航行具體將如何實現，對于現有的水運體系意味著什么，它將帶來哪些社會、經濟、環保效益，如何解決自主航行模式下的船舶安全問題和網絡風險？帶著這些問題，我們特別專訪了NOVIMAR項目貝爾格萊德大學研究組負責人Igor Ba?kalov博士。

記者：NOVIMAR項目具體包含哪些細分項目，您和您的團隊主要負責哪方面的工作？

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的各個不同方面所展開，它們分別是：運輸系統、影響評估、航行和控制、貨運系統和船舶設計、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機械工程學院的團隊參與了WP4（船舶設計和貨物系統）以及 WP5（安全問題和人類技能）細分項目的研究工作，這是因為我們在內河船舶設計方面有著悠久的傳統，積累了深厚的相關專業知識，而且在過去二十年間，我們在船舶安全領域取得了突出的研究成果。

記者：NOVIMAR項目當前進展如何，已經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。該項目最重要的成果是通過研究最終得出結論——船舶編隊運輸概念在技術上是可以實現的，而且在滿足一定條件的情況下，這種航行方式能達到足夠高的安全水平，同時市場上也存在著發展船舶編隊運營的可行商業模式。NOVIMAR項目中的每個工作包都產出了一系列重要貢獻。不過，在此我想著重強調一下貝爾格萊德大學所參與的工作包的研究成果。

首先，WP4工作包的任務是構思新的船舶和貨物系統設計，該細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計公司ScandiNAOS是負責該工作包的主要合作伙伴，其設計工作室專門為此開發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@種轉載運輸的概念，研發人員針對短途海運、河海航運和內河航運精心制定了幾種船舶設計方案。來自我們貝爾格萊德大學的研究團隊設計了兩艘淺吃水的內河滾裝式集裝箱船，用于船舶編隊航行時，她們既可以充當領航船也可以充當跟隨船，在船舶編隊之外她們還能作為獨立船舶有效地應用。在過去十年里，鑒于氣候變化導致低水位期延長，我們在超淺吃水內河船舶的設計方面積累了豐富的經驗。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陸水道越來越頻繁地出現漫長的低水位期。因此，我們在進行船舶設計時也考慮到了她們對于氣候變化的適應能力。

其次，我們研究組還參與了解決船舶編隊安全和網絡安全問題的WP5工作包。我們的團隊與許多不同領域的專家開展協作，為100多項安全建議的制定做出了重要貢獻，這些建議涉及到了船舶編隊運輸中船舶設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原理，船舶互聯以及編隊航行如何實現？

Igor Ba?kalov：船舶編隊中的領航船將會配備滿員，而其后的跟隨船則將由領航船通過一種控制系統實行遠程控制。這意味著跟隨船可以在船員總數減少或全體船員都不當值的情況下航行。這些船舶之間并沒有形成物理連接，她們只通過數字方式實現互聯?；旧?，船舶編隊運輸有兩種操作模式，一種是輔助指導，此模式下跟隨船沿著領航船的路徑航行；另一種是自動指導，此模式下跟隨船遵循預定的路線航行?？刂葡到y利用雷達、電子海圖顯示與信息系統（ECDIS）、船舶自動識別系統（AIS）和全球導航衛星系統（GNSS）等現有的船上技術來整合可用的信息，并按照以上兩種操作模式的任意一種來指導船舶航行。近期，船舶編隊運輸概念已經在荷蘭成功地進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：船舶編隊運輸的理念是要爭取在技術方面進行最小投資的情況下，使現有的內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有船隊，不過使用NOVIMAR 項目所設計的船舶可以進一步提高船舶編隊航行效率。在評估船舶編隊運輸的可行性時，需要考慮到一系列參數，例如隊列中的船舶數量、整支船隊的所有權結構、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完善的高頻次航線上運行。但是，也有其他不同的商業模式能夠對船舶編隊運輸概念進行調整，使其滿足某種特定航道網絡的運營條件。

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生設備故障或意外事件，如何快速響應和解決問題？

Igor Ba?kalov：我們在貝爾格萊德大學開展的研究表明，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測，從而削弱其與無人駕駛船舶的適配性。在突發狀況的處理方面，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，大部分常規航行任務都可以通過控制系統來成功處理。需要注意的是，船舶編隊概念預見到跟隨船上至少應配有一名船員，因此一旦發生緊急情況，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之前通過仔細規劃航程來降低航行風險。另一方面，我們的研究也表明，內河船舶的技術標準還有待升級，應當納入更多關于強制性傳感設備和安全系統的規定，采用傳感設備是及時發現危險所必要的措施，而安全系統則要減少對人工干預的依賴，這樣一來系統就能從遠程位置執行安全功能。

記者：船舶編隊運輸模式應用了數字化技術，船舶應當如何應對網絡安全風險？

Igor Ba?kalov：盡管對網絡安全提出的要求是為了應對伴隨技術進步而來的一種新形式的威脅，但本質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對和處理網絡安全風險。目前，針對網絡安全風險已經有覆蓋硬件和軟件兩方面的設計措施，例如防火墻、通信協議、加密、系統冗余等等，以及包括管理策略、密碼策略、培訓等在內的操作層面的措施，我們應該切實執行這些措施以便達到所需要的網絡安全級別。大多數網絡攻擊仍將人工操作者作為入侵系統的潛在切入點，因此，我認為加強培訓應當是解決網絡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有的內河水運和近海運輸模式？這種創新運輸模式將帶來怎樣的經濟、社會和環境效益？

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，因為與之相關的是各種機器、系統和設備對人工的全面替代。國際海事組織（IMO）最近開展的一項調查顯示，大多數海員對于發展自主航運的主張持懷疑態度。這是一個非常有趣的話題，必須對其進行仔細分析以便達成一種社會共識與平衡——對利潤的追逐絕不應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系統完全取代人工操作員。相反，這種創新運輸模式旨在通過降低運輸成本（以臨時削減船員數量的形式）、在人員配備水平相同的情況下延長運營時間，以及允許內河船舶延伸到城市里，觸及該環境下的終端用戶，從而使內河航運能夠充分發揮其功能和作用。實際上，船舶編隊運輸概念理應增強航運的盈利能力，從而使其作為一種職業選擇更具吸引力。另一方面，船舶編隊概念可以促進運輸模式實現從公路到水路的轉變，進而減少擁堵現象，提高人員和資產的安全性，同時降低整個供應鏈的環境足跡。

記者：要想實現船舶編隊運輸大規模商業部署，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大規模商業部署，技術因素是其所面臨的最小的障礙，現在需要解決的反而是各種社會經濟方面的難題。我發現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，保險一直是航運業發展的主要推動力之一，因此不可否認，保險所發揮的作用非常重要。NOVIMAR 項目剛好發起了關于這個問題的討論。

推廣船舶編隊概念所面臨的另一項極其重要的挑戰關系到船舶技術法規所包含的安全標準。通常，我們都沒有意識到，那些明確規定著各種船舶設計要求的技術法規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，操作安全是對設計安全的一種補充，操作安全由經驗豐富、訓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”，而設計安全指的是通過設計措施所達到的安全水平。然而，一旦船上沒有了船員，那么僅靠設計安全是無法達到合適的船舶安全水平的。因此，我們有必要對船舶技術法規進行仔細檢查，而且在減少船上人員配備的情況下更要仔細審查法規的有效性。

記者：相比于傳統水運，船舶編隊航行對于船上和岸上工作人員的專業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移：船舶隊列中跟隨船的船長自愿將船舶的指揮控制權交到領航船的船長手上。而事實上，跟隨船的船長可能根本不需要出現。另一方面，領航船的船長預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挑戰范疇的問題，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）、態勢感知、及時處理增加的信息量、遠程控制，由一群不同的船舶構成的而且可能跨越數公里地域的船隊，等等。

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

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，將產品從原產地輸送給最終用戶的過程可以完全經由水路運輸來實現，應用這種運輸模式不僅可以帶來環境和安全效益，而且還具有降低直接運輸成本的潛力。不過，為了實現這個目標，我們絕不能忽視合格的船舶設計的重要性。良好的船舶設計就是每一項成功的航運服務的核心所在！

◎ 延伸閱讀

Igor Ba?kalov博士是一名船舶設計師，在NOVIMAR項目中擔任貝爾格萊德大學研究組負責人，他在船舶穩性和適航性研究、基于風險的船舶穩性法規、非線性船舶運動、船舶動力穩定性、國際海事法規以及內河水運等領域具有豐富的經驗。他曾參與過多項歐洲研發項目，并為許多國際公司提供過專業技術支持。