无人船散装货物安全运输的困境与路径

刘宪伟 郝振钧 关长辉

【摘 要】随着无人船的出现，国际航运业将迎来翻天覆地的变革。当前，无人船舶的货物运输面临无人船控制技术、人员配备、货物管理、港口和环境安全等需要统筹考虑的诸多问题。其中，无人船货物运输安全并未得到充分重视，而货物运输的安全和质量是船舶运营并获得经济收益的根本。文章通过研究传统散装货船的货物安全运输方法，分析无人船在运营期间存在哪些影响货物质量和安全的主要因素，为解决无人船散装货物在船舶营运中面临的货物安全问题提供相应的解决方案。

【关键词】无人船;散装货船;安全运输

【中图分类号】U695.27 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）12-0214-03

0 引言

近年来，随着科技的发展和进步，人工智能逐步运用到各大常规领域。在不久的将来，无人船有可能带来航运业的革命，改变航运业的传统面貌。无人货船运输开发联盟指出，中国的无人船操控技术和信息支持技术进入准备阶段[1]。随着我国在5G技术方面的优先发展和应用，以及我国北斗卫星定位导航系统的组网和应用，为我国的无人船舶安全营运提供重要的技术支持和安全保障[2]。无人船的设计、建造和运营将全面开启，航运业即将迎来全新的挑战和机遇。

1 船舶散装货物运输的现状

有关统计资料表明，散货船在海上运输占据着主要份额，它所承担的海上货物运输量是世界商船运输总量的40%以上[3]。无论是从船舶数量，还是从货物运输能力方面来说，散装船运输是上国际上货物运输的重要力量和主力军。

散装货船所载运的货物一般为大宗散装货物，按照性质可分为A、B、C 3类，A类为易流态化货物（如镍矿、铝矾土等）;B类为具有化学危险的货物，如易燃固体，易自燃物质，氧化性、腐蚀性、放射性等（如煤炭、硫磺等）物质;C类为既不易流态化又不具有化学危险性货物（如铁矿、铜矿等）。A类货物自身的特殊性给货物运输带来很大的风险，也发生了多起载运易流态化货物散货船倾覆事故。航运上常用的解决办法是建造特殊结构和装置的专用船舶载运该类货物;对于非专用船舶载运该类货物的解决办法是装货前严格检查货物是否适运，运输中监控船内货物状态，如有异常，采取停航、改航等应急措施。B类货物，由于货物种类繁多，化学特性不同，所以对货物的监管方法也不尽相同，目前我们可以依据货物的化学特性，参照《IMSBC code》和《IMDG code》中的相关说明和指示进行安全载运[4]。对于C类货物，其物理与化学性质比较稳定，货物在运输过程中重点放在对货物析出水分的处理，如果处理不当，可能会出现货损、货差等问题。

2 无人船带来的货物运输的困难和挑战

2.1 无人船在港口装、卸货的安全管理

无人货船在货物装卸前，对货物状态的监管和控制，货物配载和卸载程序的制定，船舶在港装卸货过程中船舶强度、稳性的变化，装卸货完成后对货舱水密的核查，适航状态的校核等诸多问题都需要逐一解决。

2.2 船舶进、出港需考虑的安全因素

船舶进出港的交通管理、船舶航行安全、港口设施安全、环境安全、货物安全等问题都应该考虑。

2.3 无人船在货物运输过程中如何对货物管理

无人船在营运中会出现其载运的货物处于无人员看管的不利状态。某些种类货物在运输过程中会发生物理形态的变化和化学性质的变化，货物如果物处理不当，将对船舶结构、船舶水密、船舶稳性等关键航行安全指标产生影响。

2.4 无人船货物运输还处在一个探索研究阶段

根据罗尔斯罗伊斯无人船舶技术路线图可知，该公司计划2030年实现远洋无人船舶的远程控制[5]。在初级阶段，无人船的货物运输缺少相应的数据支持，研究过程中会出现理论上和实际应用上有一定的偏差。

3 解决无人船货物装卸及运输中保管的策略

无人驾驶船舶是一种基于多传感器数据融合的船舶无人驾驶技术，减少人工干预，大大提高了船舶完成各种海洋任务的效率，节省了人力资源，提高了航运公司的利润;但是货物在整个运输过程中，缺少人员对货物的监控和管理，会给货物带来一定的安全隐患。考虑货物安全运输的层面，我们可以从以下几个方面解决。

3.1 根据货物的特殊性建造专用船舶

对于特殊货物，我们可以根据货物的特性，从船舶建造上或货舱安全结构上进行针对性的设计，从而抵御由于货物自身特性而造成的严重后果。比如，常见的A类（易流态化）货物——镍矿。散装镍矿在《国际海运固体散货规则（IMSBC Code）》中被列为A类（易流态化）货物。如果货物含水量（MC）超过其适运水分限量（TML）允许值，运输中货物可能会出现流态化。如果货物在航行途中由于船舶摇晃，会析出一定数量的水分，导致货物液态化，从而发生货物移动，将会造成船舶倾斜，如果货物持续向一侧移动，船舶倾斜将会加剧，将会超过船舶的入侵角，导致船舶倾覆和沉没。为了减小液态化货物造成的影响，我们可以建造专用镍矿货船，该货船可以依据镍矿的积载因数①（SF），通过增加双层底和压载舱的体积，减少船舶的舱容，货物装运后，形成一个装满货舱的状态，货物就不会产生移动。此外，还可以在货舱内加装一道或多道纵向舱壁，将货舱内的货物左右分隔出来，这样根据自由液面②对船舶稳性的影响关系可知，货物移动造成的影响会降低到原来的25%（一道纵向舱壁），能够很好地解决易流态化货物的载运风险。对于积载因数较小的货物，比如铁矿石，如果在通用的散货船中装载，会造成船舶重心过低、横摇周期短、频率快，导致船上的设备损坏。装运此类货物的船舶设计和建造时，可以提高双层底，从而提升重心高度，降低稳心高度，减小船舶横摇频率。

3.2 港口货物装卸的安全保证

依據无人船舶技术发展规划，将无人船舶发展分为4个阶段。第一阶段，2020年实现远程支持和特定功能操作，逐渐减少船员配置;第二阶段，2025年实现近海无人船的远程控制;第三阶段，2030年实现远洋无人船的远程控制;第四阶段，2035年实现自主远洋无人船舶[6]。按照以上的发展规划，船舶上的工作人员逐渐减少，并最终被远程遥控所替代。那么，船舶在港装卸货期间保证船舶正确及合适的装载和卸出的重要任务自然就要传递给港方。货物装卸安全的重要任务由之前的船、港双方负责转移到港方单方面负责，这样会改变航运业的工作习惯，想要转变这种传统的工作习惯，需要国际组织制定相应的公约和制度划分好船、港之间的责任，并且可以相应地给港方一些优惠政策，使港方愿意接受这种改变，承担新工作环境下的责任，从而确保船舶航行安全和货物装卸安全。

3.3 无人船货物在运载过程中采用远程监控的方式进行货物监管

货物在运输过程中，货物的特性会使货物发生化学变化及物理变化，导致货物的减轻、变质、损坏，如果货物保管不当可能会造成船舶火灾、倾斜、倾覆等严重后果，对货物的安全运输和船舶的安全营运产生严重威胁。因此，无人船的货物运输需要必要的监管，我们可以通过以下几个方面对货物进行管理和控制。

3.3.1 温度控制

船舶在装运货物时，货物的自身温度及舱内、外界环境的温度，将会影响货物的性质。例如石油焦炭、鱼粉、黑色金属切屑等，货物允许装船的最高温度，以及载运过程中的货物温度的许可范围，在国际海事组织编订的《IMSBC code》规则中可以查出[7]。这样就需要对货舱内的温度进行监控，如果发现货舱内的温度升高，应该采取相应的措施。可以通过安装在货舱内的温度传感器读取货舱温度，当发现货舱温度高于货物适运温度或有温度升高趋势时，远端遥控开启货舱通风，降低货舱温度。

3.3.2 湿度控制

货舱内的湿度较高，会给所载运的货物造成货损的风险。例如，粮食类货物大豆、大麦、玉米等，如果湿度较大，粮食容易发生结块、霉变，影响货物质量。解决办法就是对货舱进行通风换气，但是通风换气又与外界环境的湿度有关系，所以需要温度传感器获得温度读数，再通过干、湿球温度计计算获得外界环境的湿度，将外界环境的湿度与货舱内的湿度进行比对，然后决定是否开启通风和降低湿度。

3.3.3 货物状态监控

货物运输过程中除了对货物温度、湿度的控制外，还要对货物的整体状态进行监控，所以在货舱内需要安装能够适应夜间环境的监控器，获得实时的影像资料。对于具有散落性的货物，装载后可以通过该监控设备，检查港方平仓效果是否满足要求。航行过程中，可以实时检查舱内货物状态，当发现货物横向移动或有横向移动趋势时，及时给予改变航向的指令，避免货物进一步移动，造成船舶横倾的风险。例如，船舶载运的是A类货物（如铝矾土、镍矿等），该类货物在船舶航行中，随着船舶的横摇和垂荡会析出大量水分，容易形成自由液面，对船舶的危害较严重，会造成船舶倾覆的风险。我们可以通过货舱的监控设备，实时观测货舱内的情况，当发现货物表面有明显水分析出时，及时排出水分并改变航线，减少船舶横摇。此外，对于精铜矿、铁矿这一类货物，在运载的过程中也会有水分析出，会造成货物的滑动，因此需要安装污水水位探测装置，当水位升高且超过污水井高度时，自动开启污水泵，将污水排出。同时，将开启和关闭的时间记录，计算出排水量，应对货差带来的纠纷。

3.3.4 气象监控

在货物运输过程中，船舶监控人员不仅要保持与气象导航公司的密切联系，获取最新的气象信息，还要密切关注海上气象变化，船舶即将遭遇到恶劣天气时，提前做好合理有效的避让措施。在有影响船舶安全航行的风浪海域航行时，通过远程遥控及时调整航向航速，改变船舶与海浪的遭遇周期，通常情况下船舶采取偏顶风15°左右的方向航行时，可减少海浪对船体的冲击，从而减小横摇和纵摇。

4 结语

目前，海上工作环境较为枯燥乏味，船员的就业意向不坚定，导致船上工作人员的数量呈下降现趋势。船东支付的船员工资及船员换班所需要的费用也逐年攀升。在新冠肺炎疫情的影响下，航行于国际航线的船舶，船上人员更换将面临更大的挑战。此外，根据国际海事组织调查研究发现，海上交通事故发生的原因，人为因素占到80%以上，船上工作人员的职业技能和工作态度也不尽相同，所以船舶管理公司对人员的管理比较困难。综上所述，为了应对以上人员因素，船上的工作将逐渐由人工操作转变成机械设备操作，或许将来会被人工智能所代替。航运事业一定能够更灵活地运用前沿科技，把符合社会进步和发展的新技术、新工艺、新模式运用到实际工作中，让其充分发挥效用，做到推陈出新、与时俱进，航运事业从有人到无人也必然能够实现。

参 考 文 献

[1]张树凯，刘正江.无人船艇的发展及展望[J].世界海运，2015，38（9）：29-36.

[2]郎舒妍.未来船舶从有人到无人[J].船舶工业，2016（12）：92-94.

[3]王淵渊.《IMSBC规则》实施后的海事监管措施[J].中国水运，2012（8）：27-29

[4]张海峰.镍矿矿粉运输安全探讨[J].中国水运，2012（12）：30-31.

[5]曾晓光.日本造船的智能化突围[J].中国船检，2018（2）：36-37.

[6]苏绍娟，韩静.船舶无人化对船舶设计的影响[J].船舶工程，2018（S1）：346-351.

[7]李津松.危险货物运输安全[J].中国海事，2019（8）：12-13.