【李浩斌等】探究未来智能航运新业态

 

   6月29日上午，第八届（2024）世界交通运输大会“新一代航运系统”分论坛在青岛举办。论坛汇集航运领域的资深专家、高校教授、知名企业科研人员作专题报告，共同探讨“新一代航运系统”最新发展趋势和机遇，探究未来智能航运的新业态，分享研究成果和工程实践经验，研讨新一代航运系统理论体系、技术框架、实践路径。

   论坛由水路交通控制全国重点实验室、国家水运安全工程技术研究中心、智能航运与海事安全国际科技合作基地、智能航运与海事安全学科创新引智基地主办，武汉理工大学交通与船海工程学部协办。

 

   自动化是未来码头发展方向

 

   港口是全球经济发展的“晴雨表”和重要支撑，然而港口作为传统行业本身却存在一些缺陷，将会面临着很多风险：一个是劳动强度大，港口的作业需要严苛的人力条件，二是作业环境艰苦，整个作业基本是在露天条件下，受到天气影响较大，最后就是安全风险高，因为在作业过程工作人员跟空中的货物和水平运输车辆等方面都存在着交互和潜在的风险。因此为了消除人身伤害，提升港口的作业效率，自动化码头是港口未来发展的主要方向。山东省港口集团高级别专家张连钢表示。

   2023年11月，交通运输部发布《关于加快智慧港口和智慧航道建设的意见》提出，到2027年我国将建设一批世界一流的智慧港口。

   来自交通运输部的最新数据显示，目前我国已建成的自动化集装箱码头有21座，自动化干散货码头有28座，已建及在建的自动化码头数量位居世界首位。基于5G技术的新一代自动导引车、无人集卡等智能化水平运输设备率先投入使用，有的已经实现集卡自动化长距离运输。

   在世界集装箱第一大港上海港，以前配载一艘船需要4个小时，现在随着信息技术发展应用，5分钟左右就可以完成一条船的配载工作，大大节约时间，提升效率。以前需要人工驾驶运输车辆，现在已开始规模运用自动驾驶车辆，港口现场操作的人员也会越来越少。

   我国“北煤南运”的重要港口黄骅港，通过自主创新，港口实现了全流程的自动化作业和现场的无人化作业，装船效率显著提升，辅助作业时间也大幅压缩，现在船舶平均在港时间缩短了2天左右。船舶运行周转效率的提高，为航运企业、港口企业的降本增效都发挥了很好的作用。

   据介绍，我国制定发布了自动化集装箱码头、自动化煤炭矿石码头设计规范等一系列的行业技术标准，充分发挥标准的引领作用，带动和支撑了智慧港口建设发展。同时，也在推动相关技术和标准“走出去”，中国的自动化集装箱码头建设技术方案已走出国门，在部分国家港口也得到了很好地应用。

 

   拖轮自主伴航智能化

 

   在自动化码头上，一艘大船在拖轮伴航下进港靠泊，在完成自动化装卸货之后，大船又在拖轮伴航下离港出海。中国船级社正高级工程师马吉林用上述场景来表示拖轮伴航似乎作为整个航运大版图的承上启下的一块，而实现拖轮的自主伴航就是航运智能化版图的关键一步。

   马吉林表示，传统的拖轮伴航是由拖轮驾驶员操控船舶，操控拖轮安全高效地接近被伴航的大型目标，但整个过程会面临以下问题，一是，随着当前船舶的大型化，船体外板的外飘，导致拖轮驾驶员视觉盲区越来越大；二是，当拖轮在伴航过程中，距离大型的船舶越来越近时，船间的效应愈发明显，使得拖轮的控制也越来越困难；三是，大型船舶对拖轮的视觉压迫感非常强，拖轮操作员的操作水平、作业经验、心理素质，都可能导致他在作业过程中会产生安全的隐患，以及作业效率的下降。而自主伴航技术的出现，则是为了解决上述问题。

   马吉林解释道，自主伴航的定义就是在有人监控的情况下，凭借着先进的感知技术、规控技术，由系统自主锁定目标，并自主操控拖轮安全高效地接近目标、伴随目标，直至并靠的行为。

   在完成多项工作以后，拖轮自主伴航有了目前的阶段性成果。4月13日—18日，在日照海域历时6天进行自主伴航功能全流程的测试，这次测试总共进行了4类试验共计34项试验项目。测试的结果显示目前自主伴航系统的硬件运行是稳定可靠的，安全机制是完整有效的，目标的感知也是准确，并且整个跟踪过程呈现稳定态势。马吉林表示，目前的整个系统自适应良好且人机对话交互界面也稳定友好。

   马吉林表示，整个自主航运系统的发展是通过一个又一个的应用场景不断地突破和组合产生的。每一个应用场景涉及感知、认知、决策、执行过程，在这个过程中需要突破很多的技术，不仅包括意图的认知，比如像人类驾驶员一样以一种类人的决策能力展示自主航运的能力等等。他表示，在未来，希望所有共事者都能够把自主航运每一个板块、每一个环节都做到不断地提升，最终实现自主航运的中国方案。

 

   未来可能需要“小型化”自动化港口

 

   新加坡国立大学高级讲师李浩斌提出了一种观点，他认为未来可以是微型自动化港口与小型自主船舶组成的集装箱集输运系统，成为卫港星镇，从而使整个航运供应链更灵活、韧性、可靠。

   中国的“一带一路”的倡议，尤其是21世纪海上丝绸之路的投资建设，为沿线国家的经济发展，尤其是东南亚临近海洋的各个发展中国家注入了新的活力。然而，值得注意的是海上丝路的沿线国家，大都没有一马平川的平原，人口聚集的地方很多被高山、河流与海洋分割，即便是临近海岸的地方，也不是都有修建深水码头的条件。正如公路和铁路有不同的等级，机场与车站有不同的规模。李浩斌认为港口与船舶的运输形态也不一定是唯一的，服务于群岛与近岸地区的实现区域内的货物运输，以及航务及疏运功能的水运系统，可能与今天服务于区域之间远洋运输的海运系统有很大的不同。

   李浩斌认为，当船舶制造能力也能像汽车工业一样富足的时候，集装箱船舶的设计很有可能会从大型化转变为大规模而小型化。小型集装箱船舶可能会更加自由地来往于通航能力较弱的水道，也可以减少等待货物满载的时间，完成时效性较高的运输需求。

   在李浩斌的设想中，未来小型船舶可以是智能与高度自动化，且动力为新能源可以做到净零排放。

   与此同时，与小型船舶相适配的则是小型集装箱船舶的港口。李浩斌表示，这些港口可能是垂直泊位，靠船舶的矢量推进实现自动靠泊与节约利用岸线资源，它们可能只有一种标准化的单一港机设备，以增强系统的可靠性，可以分别对船、车、堆场进行装卸操作。如此，这样的微型港口可以依靠低廉的建设与维护成本，在每个海上丝路沿岸部署。

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