船舶编队航行：未来内河、近海水运新模式——访NOVIMAR项目贝尔格莱德大学研究组负责人Igor Bačkalov

本刊记者 薛龙玉

2017年，在欧盟地平线2020项目的资助下，包括贝尔格莱德大学（University of Belgrade）、荷兰海事技术联合会（NMT）以及船舶设计公司ScandiNAOS在内的22家欧洲学术机构、研究机构及相关企业联合启动了NOVIMAR新兴内河水运和海运概念开发项目，提出了“船舶编队”（Vessel Train）新型水运模式。据称，船舶编队运输概念结合了近海和内陆水道链整合的理念，通过开发船舶和货物装卸的创新概念，可降低劳动力成本，提高行业整体竞争力，进一步增强物流灵活性。按照规划，NOVIMAR项目将于2021年正式完结。那么，船舶编队航行具体将如何实现，对于现有的水运体系意味着什么，它将带来哪些社会、经济、环保效益，如何解决自主航行模式下的船舶安全问题和网络风险？带着这些问题，我们特别专访了NOVIMAR项目贝尔格莱德大学研究组负责人Igor Bačkalov博士。

记者：NOVIMAR项目具体包含哪些细分项目，您和您的团队主要负责哪方面的工作？

Igor Bačkalov：NOVIMAR项目旨在研究分析推出船舶编队运输模式的可能性，船舶编队运输指的是一种特定的半自主水上运输概念，船舶编队由一艘“领航船”和一艘或多艘“跟随船”组成。该项目一共包含7个工作包(WP)，围绕着船舶编队运输的各个不同方面所展开，它们分别是：运输系统、影响评估、航行和控制、货运系统和船舶设计、安全和人类技能问题、宣传和市场推广以及项目管理。

来自贝尔格莱德大学机械工程学院的团队参与了WP4（船舶设计和货物系统）以及 WP5（安全问题和人类技能）细分项目的研究工作，这是因为我们在内河船舶设计方面有着悠久的传统，积累了深厚的相关专业知识，而且在过去二十年间，我们在船舶安全领域取得了突出的研究成果。

记者：NOVIMAR项目当前进展如何，已经取得了哪些研究成果？

Igor Bačkalov：在各方项目合作伙伴对船舶编队运输概念进行了大量、深入的研究之后，历时4年半的NOVIMAR项目将于2021年10月底正式完结。该项目最重要的成果是通过研究最终得出结论——船舶编队运输概念在技术上是可以实现的，而且在满足一定条件的情况下，这种航行方式能达到足够高的安全水平，同时市场上也存在着发展船舶编队运营的可行商业模式。NOVIMAR项目中的每个工作包都产出了一系列重要贡献。不过，在此我想着重强调一下贝尔格莱德大学所参与的工作包的研究成果。

首先，WP4工作包的任务是构思新的船舶和货物系统设计，该细分项目围绕着滚装集装箱装卸概念提出了一整套解决方案。来自瑞典哥德堡的船舶设计公司ScandiNAOS是负责该工作包的主要合作伙伴，其设计工作室专门为此开发了一种特殊的货物装卸工具，一次可以装载/卸载由两个集装箱组成的堆栈。基于这种转载运输的概念，研发人员针对短途海运、河海航运和内河航运精心制定了几种船舶设计方案。来自我们贝尔格莱德大学的研究团队设计了两艘浅吃水的内河滚装式集装箱船，用于船舶编队航行时，她们既可以充当领航船也可以充当跟随船，在船舶编队之外她们还能作为独立船舶有效地应用。在过去十年里，鉴于气候变化导致低水位期延长，我们在超浅吃水内河船舶的设计方面积累了丰富的经验。多瑙河在水位方面尤其脆弱，除此之外，我们也看到莱茵河以及俄罗斯的一些主要内陆水道越来越频繁地出现漫长的低水位期。因此，我们在进行船舶设计时也考虑到了她们对于气候变化的适应能力。

其次，我们研究组还参与了解决船舶编队安全和网络安全问题的WP5工作包。我们的团队与许多不同领域的专家开展协作，为100多项安全建议的制定做出了重要贡献，这些建议涉及到了船舶编队运输中船舶设计和运营两方面的因素。

记者：请您介绍一下船舶编队运输概念的技术原理，船舶互联以及编队航行如何实现？

Igor Bačkalov：船舶编队中的领航船将会配备满员，而其后的跟随船则将由领航船通过一种控制系统实行远程控制。这意味着跟随船可以在船员总数减少或全体船员都不当值的情况下航行。这些船舶之间并没有形成物理连接，她们只通过数字方式实现互联。基本上，船舶编队运输有两种操作模式，一种是辅助指导，此模式下跟随船沿着领航船的路径航行；另一种是自动指导，此模式下跟随船遵循预定的路线航行。控制系统利用雷达、电子海图显示与信息系统（ECDIS）、船舶自动识别系统（AIS）和全球导航卫星系统（GNSS）等现有的船上技术来整合可用的信息，并按照以上两种操作模式的任意一种来指导船舶航行。近期，船舶编队运输概念已经在荷兰成功地进行了全尺寸的实船演示。

记者：船舶编队运输模式对于船舶尺寸、类型和航线等方面有哪些要求？

Igor Bačkalov：船舶编队运输的理念是要争取在技术方面进行最小投资的情况下，使现有的内河船舶能够参与到船舶编队中来。因此，这种运输模式原则上有可能用于现有船队，不过使用NOVIMAR 项目所设计的船舶可以进一步提高船舶编队航行效率。在评估船舶编队运输的可行性时，需要考虑到一系列参数，例如队列中的船舶数量、整支船队的所有权结构、船员的工资水平、等待时间长短等等。一般而言，船舶队列越长、等待时间越短、船员工资越高，那么最终能够得到的收益也就越大。因此，船舶编队可能最适合在开发完善的高频次航线上运行。但是，也有其他不同的商业模式能够对船舶编队运输概念进行调整，使其满足某种特定航道网络的运营条件。

记者：船舶编队运输如何确保航行安全？在低配员或自主航行的情况下，船舶航行过程中如果发生设备故障或意外事件，如何快速响应和解决问题？

Igor Bačkalov：我们在贝尔格莱德大学开展的研究表明，要想安全地推出低配员/无人船，就必须满足一些基本条件。船队和航道都必须得到妥善的维护，否则运营条件将会变得更加难以预测，从而削弱其与无人驾驶船舶的适配性。在突发状况的处理方面，人工操作者仍然扮演着不可替代的角色。但是，如果能够满足上述条件，不确定性就将大大降低，大部分常规航行任务都可以通过控制系统来成功处理。需要注意的是，船舶编队概念预见到跟随船上至少应配有一名船员，因此一旦发生紧急情况，就可以快速召唤操作人员。不过，NOVIMAR项目的目的是要在船舶编队出发之前通过仔细规划航程来降低航行风险。另一方面，我们的研究也表明，内河船舶的技术标准还有待升级，应当纳入更多关于强制性传感设备和安全系统的规定，采用传感设备是及时发现危险所必要的措施，而安全系统则要减少对人工干预的依赖，这样一来系统就能从远程位置执行安全功能。

记者：船舶编队运输模式应用了数字化技术，船舶应当如何应对网络安全风险？

Igor Bačkalov：尽管对网络安全提出的要求是为了应对伴随技术进步而来的一种新形式的威胁，但本质上我们也可以像解决其他众所周知的安全威胁以及船舶安全问题一样来应对和处理网络安全风险。目前，针对网络安全风险已经有覆盖硬件和软件两方面的设计措施，例如防火墙、通信协议、加密、系统冗余等等，以及包括管理策略、密码策略、培训等在内的操作层面的措施，我们应该切实执行这些措施以便达到所需要的网络安全级别。大多数网络攻击仍将人工操作者作为入侵系统的潜在切入点，因此，我认为加强培训应当是解决网络安全问题的重点之一。

记者：在您看来，船舶编队航行将如何颠覆现有的内河水运和近海运输模式？这种创新运输模式将带来怎样的经济、社会和环境效益？

Igor Bačkalov：原则上，自主航运有望给全社会带来巨大的颠覆性的变化，因为与之相关的是各种机器、系统和设备对人工的全面替代。国际海事组织（IMO）最近开展的一项调查显示，大多数海员对于发展自主航运的主张持怀疑态度。这是一个非常有趣的话题，必须对其进行仔细分析以便达成一种社会共识与平衡——对利润的追逐绝不应该凌驾于人本身之上。然而，船舶编队运输概念并不打算用技术系统完全取代人工操作员。相反，这种创新运输模式旨在通过降低运输成本（以临时削减船员数量的形式）、在人员配备水平相同的情况下延长运营时间，以及允许内河船舶延伸到城市里，触及该环境下的终端用户，从而使内河航运能够充分发挥其功能和作用。实际上，船舶编队运输概念理应增强航运的盈利能力，从而使其作为一种职业选择更具吸引力。另一方面，船舶编队概念可以促进运输模式实现从公路到水路的转变，进而减少拥堵现象，提高人员和资产的安全性，同时降低整个供应链的环境足迹。

记者：要想实现船舶编队运输大规模商业部署，还有哪些问题需要解决？

Igor Bačkalov：在我看来，船舶编队运输要实现大规模商业部署，技术因素是其所面临的最小的障碍，现在需要解决的反而是各种社会经济方面的难题。我发现有一个问题非常耐人寻味，保险公司很难为船舶编队运输提供一种合适的保险解决方案。自古以来，保险一直是航运业发展的主要推动力之一，因此不可否认，保险所发挥的作用非常重要。NOVIMAR 项目刚好发起了关于这个问题的讨论。

推广船舶编队概念所面临的另一项极其重要的挑战关系到船舶技术法规所包含的安全标准。通常，我们都没有意识到，那些明确规定着各种船舶设计要求的技术法规隐含地暗示了船上会有人工操作者来确保船舶的安全功能得到实施。因此，操作安全是对设计安全的一种补充，操作安全由经验丰富、训练有素和技能熟练的船员所开展的活动组成，这也被称为“精明审慎的航海技术”，而设计安全指的是通过设计措施所达到的安全水平。然而，一旦船上没有了船员，那么仅靠设计安全是无法达到合适的船舶安全水平的。因此，我们有必要对船舶技术法规进行仔细检查，而且在减少船上人员配备的情况下更要仔细审查法规的有效性。

记者：相比于传统水运，船舶编队航行对于船上和岸上工作人员的专业技能有哪些新的要求？

Igor Bačkalov：其实，船舶编队运输概念的推出正在催生一种范式转移：船舶队列中跟随船的船长自愿将船舶的指挥控制权交到领航船的船长手上。而事实上，跟随船的船长可能根本不需要出现。另一方面，领航船的船长预计将要同时处理多艘船舶，因此，原则上，这些船舶在尺寸大小、安全特性和操纵能力等方面可能各有不同之处。这些都是超出了技术挑战范畴的问题，它们要解决的是人类对世界的基本感知问题，例如信任（对他人或技术）、态势感知、及时处理增加的信息量、远程控制，由一群不同的船舶构成的而且可能跨越数公里地域的船队，等等。

记者：船舶编队运输可以实现短途海运、河海和内河航道的整合、连通，您认为这对航运业乃至整个交通运输体系的发展有何借鉴意义？

Igor Bačkalov：船舶编队运输可以提供的一个非常重要的借鉴就是，在许多情况下，将产品从原产地输送给最终用户的过程可以完全经由水路运输来实现，应用这种运输模式不仅可以带来环境和安全效益，而且还具有降低直接运输成本的潜力。不过，为了实现这个目标，我们绝不能忽视合格的船舶设计的重要性。良好的船舶设计就是每一项成功的航运服务的核心所在！

◎ 延伸阅读

Igor Bačkalov博士是一名船舶设计师，在NOVIMAR项目中担任贝尔格莱德大学研究组负责人，他在船舶稳性和适航性研究、基于风险的船舶稳性法规、非线性船舶运动、船舶动力稳定性、国际海事法规以及内河水运等领域具有丰富的经验。他曾参与过多项欧洲研发项目，并为许多国际公司提供过专业技术支持。