混合交通流局面下智能船舶發展策略研究

劉軼華 許寧峰 李欣悅 莊思卿

（上海海事大學，上海 201306）

智能船舶的發展注定是在摸索中前進，筆者從宏觀角度出發，嘗試剖析混合交通局面下航行風險產生的具體界面，并提出智能船舶發展路徑中相應的管理決策與建議。新興事物只有在有限的范圍內發展才能得到有效合理的控制，盲目進行大范圍的自主航行試驗，很可能會導致不必要的經濟損失，釀成不可控的事故后果，因此，采取“漸進式”的發展思路和階段性的試驗推進成為了混合交通局面下智能船舶發展的重要方法。

一、概述

（一）智能船舶發展現狀與趨勢

智能航運是以傳統航運要素與現代科技深度融合為主導的新興航運業態。從全球范圍來看，各國都在積極推進智能船舶的相關研究，計劃在未來十年內實現無人駕駛自主船舶的運營。自動駕駛技術在效率、安全等層面有著較為顯著的優勢，隨著遠程通信技術、大數據、人工智能等的發展，智能船舶已成為全球航運研發焦點。我國智能船舶科研攻關迎來積極進展，相關工程化應用初見成效，基本與國際先進水平保持同步。而全球智能船舶仍處于探索和發展的初級階段，智能船舶尚未有體系的規定，測試與驗證體系亟待建立，市場應用頗為有限。目前，已有的智能船舶共同特點是小型化，其中，運輸船已開展單一智能功能應用，如感知增強、安全輔助駕駛、能效控制等智能系統。在交通系統方面，國內外已逐步開展智慧海事系統的探索與應用[1]。

智能航運的總體發展趨勢為：由部分設備智能轉變為全船系統智能、由單船智能航行邁向水路網聯航行（即水路混合交通）、從人機共融到遠程自主，逐步實現增強駕駛、輔助駕駛、遠程駕駛、自主駕駛等階段性功能，最終呈現智能航運新業態。智能網聯船舶的交互協同、混合交通是今后需要重點研究的領域。

（二）水路混合交通研究背景

近年來，隨著道路交通領域自動駕駛研究和應用的深入，無人駕駛汽車的研發取得了階段性的成功，網聯駕駛車輛的理論研究也正穩步推進。由此，人們自然聯想到水路交通領域，認為智能技術在水路交通領域也應有廣闊的研究和應用空間。

在智能網聯環境中，后船可通過船載無線通信技術，獲取前船的加速度、速度、位置等信息。對于人工駕駛船舶而言，智能網聯環境可幫助船員實時掌握前船行駛狀態，有利于提升船員的駕駛敏感性。對于自動駕駛船舶而言，智能網聯環境的存在，使得智能船舶可實現全自動縱向航行任務。水路混合交通局面有望提升交通安全和通行能力。因此，智能網聯環境下水路混合交通流特性研究具有前瞻性的實際意義。

水路混合交通局面是指：在同一時空內，存在人工駕駛船舶與自動駕駛船舶共同行駛的場景，其中包括不同自主水平等級的智能船舶共存的情形[2]。隨著智能化設備和載體的不斷迭代發展，結合船舶的生命周期，水路混合交通的局面很可能出現在不久的將來。

即便智能船舶對船上配員的依賴不斷減少，甚至在以消除船上配員為研究目標的趨勢下，智能船依然不會完全脫離人類獨立運行，依舊由岸基中心進行遙控和監管。此外，受限于成本因素，即使智能船相關技術突破瓶頸進入商用階段，其在水路交通局面的占有率也無法達到100%，這意味著水路交通狀況將由現在單一的有人船運輸向有人船與無人船運輸并存的格局轉變[3]。

二、智能船舶發展過程中面臨的混合交通流問題

混合交通是智能船舶發展走向成熟的必經之路，所面臨的問題不是智能船舶自身個體可以解決的，在無人、有人駕駛船舶混合的情況下，面臨的場景和問題將會更具體，也更復雜。

（一）智能船舶發展政策引領支撐不足

在貫徹二十大精神、加快建設交通強國的背景下，智慧航運迎來重大發展機遇?；诋斍昂叫协h境特征極其復雜、航道港口等設施智慧化程度受限、船舶駕駛人的性格特點各不相同的水路交通運輸現狀，而智能船舶本體尚無法應對千變萬化的航行環境，且受限于成本和安全等因素，試驗容錯率低，這無疑是智能航運發展道路上的巨大挑戰。目前我國對于船舶自動駕駛技術的發展缺少明確的管理方法，尤其缺少對水路混合交通流的規劃和指導。

近年來，為了給智能船舶提供良好的發展環境，我國交通運輸部頒布了一系列相關政策，對智能船舶的發展做出了相應的規劃（如附表所列），指明了未來船舶發展的重點方向。這些政策的頒布旨在搶占未來智能船舶技術高地，獲得未來“無人船”時代發展先機[4]。但我國智能航運建設在理念和技術上都尚未成熟，航運企業對智能化認識不全面，不能提出明確的航運智能化需求，缺乏科學的、可持續的智能化規劃，對水上智能交通的發展過程中的混合交通情形缺乏足夠的分析和研究。此外，智能船舶的發展涉及到船舶設計制造、通信基礎設施、海事服務等領域的諸多相關方，還會影響到航運、港口、物流，乃至金融保險等上下游產業鏈，因此迫切需要科學的政策指引，避免“只見樹木，不見森林”式的發展[5]。

附表 我國船舶政策文件

（二）法律適應性與海事監管體系有待完善

水路混合交通局面的智能船法律適應性，既需要統籌考慮其技術可行性、安全性和可靠性，還面臨著監管模式、監管理念的巨大變革與深度調整，因此實有必要對海事監管法律法規進行梳理和適應性研究[6]。在自動駕駛船舶相關法律領域，仍存在自動駕駛船舶的碰撞責任問題。無人船作為一種新型的避碰主體，船舶主體的多樣化導致了錯綜復雜的避讓關系，在現有法律框架下，如何對混合交通流中碰撞責任的過錯程度與賠償責任的比例認定進行清晰界定，則是航行安全方面另一亟待解決的法律障礙。

與現有船舶比較，未配船員的智能船舶幾乎徹底顛覆了海事管理機構以“船”和“船員”為基礎的監管體系，海事管理機構面對的是一個高度智能化和自主化以及船岸一體化的全新監管對象，需要轉變理念、搭建系統，建立與之相配套的法律法規體系和相適應的船舶安全監管機制。同時，現有的法律條款可能無法完全適應水路混合交通流情形，在這方面存在法律空白，我國需要就無人船的定義、責任和航行規則等問題進行討論，以確保在有人船和無人船混合航行的情況下，各方能夠有效遵守法律法規。

此外，全球對智能船舶的監管缺乏統一性，可能會限制某些自動駕駛船舶在其他國家水域的運作，統一管理難度較大。

（三）智慧化航運基礎設施亟待建設

水路交通系統復雜程度高，智能船舶自動駕駛技術尚未成熟，無法處理全時段內所有的航行工況，因此，船員并不放心把自身生命安全交托于自動駕駛技術。為了保證極高的安全水準，自動駕駛模型不得不謹小慎微，一旦出現任何意外險情，自動駕駛船舶便會轉交控制權給操船人員，進而導致駕駛員減少了自動駕駛模式的使用頻次，這種情況明顯不利于船舶自動駕駛技術的普及和發展，因此需要更全面的基礎設施來輔助船舶的自動駕駛系統。

由于缺乏對混合交通局面可能面臨問題的認知，導致僅在船舶這一單個載體上進行了智能化探索，但這遠不足以承載智能船舶的發展，還需要港口、航道、碼頭等多方面的協同才能更好地實現智能船舶的應用。船舶自主航行離不開船岸間的交互與協同，但關于岸基服務尚未開展標準體系的深化與研究，岸基支持標準體系的建設思路、層次設計與重點領域標準發展需求仍不明確，不同自主等級的船舶和岸基控制與服務缺乏規范統一的指導依據，無法對船舶智能航行基礎設施建設提供標準化實施方案與評價規則[7]。

（四）缺乏足夠的智能船舶測試情景和數據

隨著自動駕駛協同技術的發展與應用，航道交通系統智能化、網聯化、協同化程度不斷提升，不同智能等級的船舶融入水路交通構成新型混合交通環境，造成場景要素繁多難以解析、場景復雜多變難以復現等瓶頸，傳統的測試場景和構建方法無法完全覆蓋混合交通測試需求，因此，提供多樣且覆蓋度廣的測試場景是保證混合交通實施可信可靠的必要途徑[8]。

三、水路混合交通發展中應秉持的基本理念與原則

明晰船舶混合航行場景中應秉持的基本理念和規則設計原則，對于水路混合交通發展策略的提出是有重要意義的。

（一）無人船和有人船混合航行場景中應秉持的基本理念

（1）安全第一：在混合航行的過程中，所有參與方都需要密切關注周圍船只的行為，確保遵循國際海事組織對IMO）等相關組織制定的航行規則和安全法規，在保障航行安全的前提下，提升航道通行能力。

（2）共同協作：有人船和無人船需要建立有效的通信和協作機制，確保彼此之間能夠實時共享信息。這不僅有助于提高航行效率，還有助于確保各船只在遇到緊急情況時能夠迅速作出響應。

（3）適應性與創新：混合航行的環境不斷發展和演變。有人船和無人船應當具備適應不斷變化的環境的能力，并在技術和策略上持續創新，以提高整體航行效果和安全性。

（4）可持續發展：在有人船和無人船混合航行的過程中，應當關注環境保護和資源利用的可持續性。通過采用更環保的船舶設計、能源利用和航行策略，降低對海洋生態系統的影響。

（5）法規遵循與國際協作：有人船和無人船都需要遵循國際海事組織（IMO）等相關組織制定的法規和規章。此外，不同國家和地區的航行參與方應當加強國際協作，共同推動航行技術和管理的發展和完善。

（二）設計用于無人船和有人船混合航行的規則

（1）安全優先：無論是無人船還是有人船，都必須首先考慮到整體航行安全。這包括碰撞預防、避航規則、意外情況應急響應等方面的規定。

（2）互操作性：無人船和有人船應能夠有效地進行交流和協作，共享航行信息。

（3）公平性：規則應公平對待不同類型的船舶，不能輕易免除無人船的責任或義務，也不能過于嚴苛地限制無人船的航行。

（4）可預見性：規則應提供足夠的預見性，以便船舶可以預測并適應其他船舶的行為。

（5）適應性：鑒于科技的不斷發展和變化，航行規則應具有一定的靈活性，能夠隨著科技進步和實踐經驗的積累進行相應的調整。

以上僅為一些基本原則，具體規則的制定需要由相關專家和行業代表進行深入討論和合作，確保無人船和有人船可以安全、有效地混合航行。

四、混合交通局面下智能船舶發展的建議策略

在基本理念和設計原則的指導下，針對水路混合交通局面存在的問題提出解決方案，聚焦產業發展核心問題，為我國智能船舶健康發展獻策。

（一）逐步完善智能船舶相關政策制定

智能船舶發展策略必須遵循理論指導實踐的原則。由政府相關部門規劃智能船舶航行試驗田，開辟專用航道，改造、簡化航行環境，在自動駕駛模型的指導下，開展自主航行試驗，并在試運行階段不斷迭代更新，提升自主航行等級和航道通行能力。在確保航行安全的前提下，船舶混合航行試驗可采取漸進式的發展方式：一是自動駕駛船舶和人工駕駛船舶在同一水域內，分別航行在各自的專用航道中進行試驗；二是兩類船舶在同一航道的不同時段內分別航行，由岸基駕控中心進行監管，同時需妥善安排應急處理工作。在試驗過程中，嘗試摸清智能船舶發展的規律和內在機理，運用科學的思維和理論指導實踐，在實踐中反復驗證和優化理論和模型，并針對性地逐步完善智能船舶相關政策制定。

當前是智能船舶從技術研發向商業實踐過渡的關鍵時期，在技術更新迭代加速、國際規則體系不斷完善、信息基礎設施建設和商業模式構建的需求不斷凸顯的背景下，智能船舶產業發展和標準化工作思路也亟待轉變。需要相關行政部門跟蹤研判智能船舶技術和法規標準的發展趨勢和相互作用關系，不斷更新完善智能船舶發展指導方針，對智能船舶技術發展與標準化工作進行前瞻性和總體性布局。

智能船舶技術的研發已然上升到國家戰略高度，深入貫徹落實黨中央、國務院關于建設制造強國、海洋強國、交通強國的戰略部署，政府應與企業深入聯動，挖掘培育高附加值未來型新產業，有效利用政策和投資的激勵，促使航運企業牽頭推進智能化船舶的發展，促進船舶工業供給側結構性改革。

（二）加快海事相關法律和監管體系制定

智能船舶的發展不僅需要技術的創新突破，更需要海事監管的支持和保障，尤其是海事監管法律法規研究要與智能船舶相伴相生，不能滯后式制約或者冒進式跨越。對智能船舶海事監管要審慎包容，無人船技術不斷進步，法律規范應足夠靈活，通過對自主船舶法律的及時修正，以期望無人駕駛船舶能夠在公共海域安全航行。為保障我國在無人船研發不因法律制約而落后于國際，我國亟需對無人船面臨的航行安全法律做進一步的深入研究，如無人船配員的界定、職責及資格認定，無人船避碰規則的完善等，拓寬無人船的法律適用范疇，以達到把無人船納入現有法律體系的目的。

對于有人船和無人船混合航行，海事監督管理應滿足以下要求：一是強化監測。加強對水域的監測，特別是對無人船的監測，無人船應裝備自動識別系統（AIS），便于掌握無人船航行位置、速度和行為。二是明確責任。明確無人船在航行中的責任方，在發生事故或違規情況下可以追責。無人船所有者和運營商應負主要責任。三是人工備份。人類操作員隨時準備接管無人船的控制，在無人船失效或緊急情況下進行干預。人工控制可以是通過遠程操作，也可以是通過現場人員干預。四是航行管理?？梢钥紤]針對無人船設定專用航道或時段，也可以考慮針對混合航行水域設置航速限制和優先權規則。在初期，無人船航行可能需要有人船護航。五是應急響應。制定針對無人船的應急預案，在無人船失控、緊急情況下可以進行快速響應。應急響應可以包括自身拖船接航，也可以請求有人船提供幫助。六是培訓認證。無人船的關鍵崗位人員，如遠程操控員、維護人員、應急響應人員等都應進行專業培訓和認證，使其具備必要的能力。這些措施可以降低混合航行的風險，實現有人船和無人船協調發展。

在水路混合交通相關法律制定與監管方面：為確保有人船和無人船混合航行的安全，我國政府需要根據國際法律和條約制定或修改適用于有人船和無人船混合航行的國內法律。這其中包括確定無人船的法律地位、制定適用于無人船的特殊航行規則、以及設立監管機構來確保無人船在混合航行中的安全和合規。

在有人船和無人船混合航行的情況下，確定責任和保險事宜是一個重要問題。海事管理機構需要就無人船的責任歸屬、保險要求等問題進行探索，并在國際法規中與各國達成共識、予以推廣。

綜上所述，有人船和無人船混合航行的法律適應性與海事監管體系是一個復雜且不斷發展的問題。為確?；旌虾叫械陌踩秃弦?，政府和企業需要密切合作，共同制定和完善相關法律法規和技術標準。

（三）完善綠色智能船舶運營配套設施

政府應宏觀把控智能船舶的發展戰略，統籌建設智能化航運基礎設施，健全建設智慧化港口航道建造流程和驗收標準體系，構建便捷完善的設施網絡，創新配套設施建設和運營模式，研究構建與傳統能源掛鉤的長期穩定保供保價模式，實現能源產業和船舶產業協同可持續發展，擁抱產業鏈上游[9]。

在有人船和無人船混合航行的局面下，為了確保所有船舶能夠安全、高效地航行，建立智能導航系統。該系統能實時收集和分析船舶動態數據、天氣數據和海域信息，為船舶提供最優航路規劃和避障建議。一個完善的通信基礎設施也是保障有人船和無人船協同作業的關鍵，建議部署高速、穩定的通信網絡，如5G，以實現實時、高質量的數據傳輸。此外，所有船舶都應配備AIS系統，以便實時共享船舶位置、速度、航向等信息。此外，AIS系統應不斷升級，以支持更高級的功能，如船舶預測和自動避讓。

在數字時代，港口的轉運能力在全球供應鏈中面臨著激烈的競爭。智能港口作為高性能港口，利用通信技術提供廣泛的智能化應用，能夠大大改善船舶和貨物管理，從而提高國民經濟的競爭力和可持續性。

（四）建設世界一流智能船舶試驗場

在有人船和無人船混合航行測試和數據收集過程中，應選擇理想海域作為試驗場，制定測評指標評價體系與標準規范。選擇理想的試驗場海域需要充分考慮各方面因素：滿足國家海洋規劃、避開海洋生態紅線區；海域條件良好：氣象水文條件良好，水深、水域面積符合測試需求，且能夠保障基礎的離岸通信；通航情況較好，非試驗船舶數量較少，對智能船舶試驗與數據收集影響較小，且經行船舶不會對海上試驗場的設備造成破壞。此外，測試過程中還需保證試驗場海洋環境、通航環境要素、測試船舶的狀態等多場景參數實現時鐘同步、信息協同。針對不同的測試對象、不同的功能目標，需要最大程度地對測試船舶模型進行參數解耦、量化形成可對比分析的測試指標，并設置針對性的測試科目，制定科學的測試流程[10]。

五、結語

船舶自動駕駛技術及其輔助系統的進步，體現了其在減少海上交通事故和擁堵方面的作用，具有改善交通通行能力和安全狀況的潛力，自動駕駛船舶所具有的先進性和智能性代表了未來航運的發展方向?；趯χ悄艽鞍l展過程和發展趨勢的思考，水路混合交通局面存在諸多難題，筆者初步給出了應對水路混合交通流局面的建議和策略，旨在搶占未來“無人船”時代發展先機。我國作為船舶制造及遠洋運輸大國，在“海洋強國”戰略的指引下，應當積極發展智能船舶，建立健全相關行業規范及標準，促進國內智能船舶行業高質量發展，在智能船舶商業應用方面引領世界，進而提升中國在全球航運領域的話語權。