無人船散裝貨物安全運輸的困境與路徑

劉憲偉 郝振鈞 關長輝

【摘 要】隨著無人船的出現，國際航運業將迎來翻天覆地的變革。當前，無人船舶的貨物運輸面臨無人船控制技術、人員配備、貨物管理、港口和環境安全等需要統籌考慮的諸多問題。其中，無人船貨物運輸安全并未得到充分重視，而貨物運輸的安全和質量是船舶運營并獲得經濟收益的根本。文章通過研究傳統散裝貨船的貨物安全運輸方法，分析無人船在運營期間存在哪些影響貨物質量和安全的主要因素，為解決無人船散裝貨物在船舶營運中面臨的貨物安全問題提供相應的解決方案。

【關鍵詞】無人船;散裝貨船;安全運輸

【中圖分類號】U695.27 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）12-0214-03

0 引言

近年來，隨著科技的發展和進步，人工智能逐步運用到各大常規領域。在不久的將來，無人船有可能帶來航運業的革命，改變航運業的傳統面貌。無人貨船運輸開發聯盟指出，中國的無人船操控技術和信息支持技術進入準備階段[1]。隨著我國在5G技術方面的優先發展和應用，以及我國北斗衛星定位導航系統的組網和應用，為我國的無人船舶安全營運提供重要的技術支持和安全保障[2]。無人船的設計、建造和運營將全面開啟，航運業即將迎來全新的挑戰和機遇。

1 船舶散裝貨物運輸的現狀

有關統計資料表明，散貨船在海上運輸占據著主要份額，它所承擔的海上貨物運輸量是世界商船運輸總量的40%以上[3]。無論是從船舶數量，還是從貨物運輸能力方面來說，散裝船運輸是上國際上貨物運輸的重要力量和主力軍。

散裝貨船所載運的貨物一般為大宗散裝貨物，按照性質可分為A、B、C 3類，A類為易流態化貨物（如鎳礦、鋁礬土等）;B類為具有化學危險的貨物，如易燃固體，易自燃物質，氧化性、腐蝕性、放射性等（如煤炭、硫磺等）物質;C類為既不易流態化又不具有化學危險性貨物（如鐵礦、銅礦等）。A類貨物自身的特殊性給貨物運輸帶來很大的風險，也發生了多起載運易流態化貨物散貨船傾覆事故。航運上常用的解決辦法是建造特殊結構和裝置的專用船舶載運該類貨物;對于非專用船舶載運該類貨物的解決辦法是裝貨前嚴格檢查貨物是否適運，運輸中監控船內貨物狀態，如有異常，采取停航、改航等應急措施。B類貨物，由于貨物種類繁多，化學特性不同，所以對貨物的監管方法也不盡相同，目前我們可以依據貨物的化學特性，參照《IMSBC code》和《IMDG code》中的相關說明和指示進行安全載運[4]。對于C類貨物，其物理與化學性質比較穩定，貨物在運輸過程中重點放在對貨物析出水分的處理，如果處理不當，可能會出現貨損、貨差等問題。

2 無人船帶來的貨物運輸的困難和挑戰

2.1 無人船在港口裝、卸貨的安全管理

無人貨船在貨物裝卸前，對貨物狀態的監管和控制，貨物配載和卸載程序的制定，船舶在港裝卸貨過程中船舶強度、穩性的變化，裝卸貨完成后對貨艙水密的核查，適航狀態的校核等諸多問題都需要逐一解決。

2.2 船舶進、出港需考慮的安全因素

船舶進出港的交通管理、船舶航行安全、港口設施安全、環境安全、貨物安全等問題都應該考慮。

2.3 無人船在貨物運輸過程中如何對貨物管理

無人船在營運中會出現其載運的貨物處于無人員看管的不利狀態。某些種類貨物在運輸過程中會發生物理形態的變化和化學性質的變化，貨物如果物處理不當，將對船舶結構、船舶水密、船舶穩性等關鍵航行安全指標產生影響。

2.4 無人船貨物運輸還處在一個探索研究階段

根據羅爾斯羅伊斯無人船舶技術路線圖可知，該公司計劃2030年實現遠洋無人船舶的遠程控制[5]。在初級階段，無人船的貨物運輸缺少相應的數據支持，研究過程中會出現理論上和實際應用上有一定的偏差。

3 解決無人船貨物裝卸及運輸中保管的策略

無人駕駛船舶是一種基于多傳感器數據融合的船舶無人駕駛技術，減少人工干預，大大提高了船舶完成各種海洋任務的效率，節省了人力資源，提高了航運公司的利潤;但是貨物在整個運輸過程中，缺少人員對貨物的監控和管理，會給貨物帶來一定的安全隱患。考慮貨物安全運輸的層面，我們可以從以下幾個方面解決。

3.1 根據貨物的特殊性建造專用船舶

對于特殊貨物，我們可以根據貨物的特性，從船舶建造上或貨艙安全結構上進行針對性的設計，從而抵御由于貨物自身特性而造成的嚴重后果。比如，常見的A類（易流態化）貨物——鎳礦。散裝鎳礦在《國際海運固體散貨規則（IMSBC Code）》中被列為A類（易流態化）貨物。如果貨物含水量（MC）超過其適運水分限量（TML）允許值，運輸中貨物可能會出現流態化。如果貨物在航行途中由于船舶搖晃，會析出一定數量的水分，導致貨物液態化，從而發生貨物移動，將會造成船舶傾斜，如果貨物持續向一側移動，船舶傾斜將會加劇，將會超過船舶的入侵角，導致船舶傾覆和沉沒。為了減小液態化貨物造成的影響，我們可以建造專用鎳礦貨船，該貨船可以依據鎳礦的積載因數①（SF），通過增加雙層底和壓載艙的體積，減少船舶的艙容，貨物裝運后，形成一個裝滿貨艙的狀態，貨物就不會產生移動。此外，還可以在貨艙內加裝一道或多道縱向艙壁，將貨艙內的貨物左右分隔出來，這樣根據自由液面②對船舶穩性的影響關系可知，貨物移動造成的影響會降低到原來的25%（一道縱向艙壁），能夠很好地解決易流態化貨物的載運風險。對于積載因數較小的貨物，比如鐵礦石，如果在通用的散貨船中裝載，會造成船舶重心過低、橫搖周期短、頻率快，導致船上的設備損壞。裝運此類貨物的船舶設計和建造時，可以提高雙層底，從而提升重心高度，降低穩心高度，減小船舶橫搖頻率。

3.2 港口貨物裝卸的安全保證

依據無人船舶技術發展規劃，將無人船舶發展分為4個階段。第一階段，2020年實現遠程支持和特定功能操作，逐漸減少船員配置;第二階段，2025年實現近海無人船的遠程控制;第三階段，2030年實現遠洋無人船的遠程控制;第四階段，2035年實現自主遠洋無人船舶[6]。按照以上的發展規劃，船舶上的工作人員逐漸減少，并最終被遠程遙控所替代。那么，船舶在港裝卸貨期間保證船舶正確及合適的裝載和卸出的重要任務自然就要傳遞給港方。貨物裝卸安全的重要任務由之前的船、港雙方負責轉移到港方單方面負責，這樣會改變航運業的工作習慣，想要轉變這種傳統的工作習慣，需要國際組織制定相應的公約和制度劃分好船、港之間的責任，并且可以相應地給港方一些優惠政策，使港方愿意接受這種改變，承擔新工作環境下的責任，從而確保船舶航行安全和貨物裝卸安全。

3.3 無人船貨物在運載過程中采用遠程監控的方式進行貨物監管

貨物在運輸過程中，貨物的特性會使貨物發生化學變化及物理變化，導致貨物的減輕、變質、損壞，如果貨物保管不當可能會造成船舶火災、傾斜、傾覆等嚴重后果，對貨物的安全運輸和船舶的安全營運產生嚴重威脅。因此，無人船的貨物運輸需要必要的監管，我們可以通過以下幾個方面對貨物進行管理和控制。

3.3.1 溫度控制

船舶在裝運貨物時，貨物的自身溫度及艙內、外界環境的溫度，將會影響貨物的性質。例如石油焦炭、魚粉、黑色金屬切屑等，貨物允許裝船的最高溫度，以及載運過程中的貨物溫度的許可范圍，在國際海事組織編訂的《IMSBC code》規則中可以查出[7]。這樣就需要對貨艙內的溫度進行監控，如果發現貨艙內的溫度升高，應該采取相應的措施。可以通過安裝在貨艙內的溫度傳感器讀取貨艙溫度，當發現貨艙溫度高于貨物適運溫度或有溫度升高趨勢時，遠端遙控開啟貨艙通風，降低貨艙溫度。

3.3.2 濕度控制

貨艙內的濕度較高，會給所載運的貨物造成貨損的風險。例如，糧食類貨物大豆、大麥、玉米等，如果濕度較大，糧食容易發生結塊、霉變，影響貨物質量。解決辦法就是對貨艙進行通風換氣，但是通風換氣又與外界環境的濕度有關系，所以需要溫度傳感器獲得溫度讀數，再通過干、濕球溫度計計算獲得外界環境的濕度，將外界環境的濕度與貨艙內的濕度進行比對，然后決定是否開啟通風和降低濕度。

3.3.3 貨物狀態監控

貨物運輸過程中除了對貨物溫度、濕度的控制外，還要對貨物的整體狀態進行監控，所以在貨艙內需要安裝能夠適應夜間環境的監控器，獲得實時的影像資料。對于具有散落性的貨物，裝載后可以通過該監控設備，檢查港方平倉效果是否滿足要求。航行過程中，可以實時檢查艙內貨物狀態，當發現貨物橫向移動或有橫向移動趨勢時，及時給予改變航向的指令，避免貨物進一步移動，造成船舶橫傾的風險。例如，船舶載運的是A類貨物（如鋁礬土、鎳礦等），該類貨物在船舶航行中，隨著船舶的橫搖和垂蕩會析出大量水分，容易形成自由液面，對船舶的危害較嚴重，會造成船舶傾覆的風險。我們可以通過貨艙的監控設備，實時觀測貨艙內的情況，當發現貨物表面有明顯水分析出時，及時排出水分并改變航線，減少船舶橫搖。此外，對于精銅礦、鐵礦這一類貨物，在運載的過程中也會有水分析出，會造成貨物的滑動，因此需要安裝污水水位探測裝置，當水位升高且超過污水井高度時，自動開啟污水泵，將污水排出。同時，將開啟和關閉的時間記錄，計算出排水量，應對貨差帶來的糾紛。

3.3.4 氣象監控

在貨物運輸過程中，船舶監控人員不僅要保持與氣象導航公司的密切聯系，獲取最新的氣象信息，還要密切關注海上氣象變化，船舶即將遭遇到惡劣天氣時，提前做好合理有效的避讓措施。在有影響船舶安全航行的風浪海域航行時，通過遠程遙控及時調整航向航速，改變船舶與海浪的遭遇周期，通常情況下船舶采取偏頂風15°左右的方向航行時，可減少海浪對船體的沖擊，從而減小橫搖和縱搖。

4 結語

目前，海上工作環境較為枯燥乏味，船員的就業意向不堅定，導致船上工作人員的數量呈下降現趨勢。船東支付的船員工資及船員換班所需要的費用也逐年攀升。在新冠肺炎疫情的影響下，航行于國際航線的船舶，船上人員更換將面臨更大的挑戰。此外，根據國際海事組織調查研究發現，海上交通事故發生的原因，人為因素占到80%以上，船上工作人員的職業技能和工作態度也不盡相同，所以船舶管理公司對人員的管理比較困難。綜上所述，為了應對以上人員因素，船上的工作將逐漸由人工操作轉變成機械設備操作，或許將來會被人工智能所代替。航運事業一定能夠更靈活地運用前沿科技，把符合社會進步和發展的新技術、新工藝、新模式運用到實際工作中，讓其充分發揮效用，做到推陳出新、與時俱進，航運事業從有人到無人也必然能夠實現。

參 考 文 獻

[1]張樹凱，劉正江.無人船艇的發展及展望[J].世界海運，2015，38（9）：29-36.

[2]郎舒妍.未來船舶從有人到無人[J].船舶工業，2016（12）：92-94.

[3]王淵淵.《IMSBC規則》實施后的海事監管措施[J].中國水運，2012（8）：27-29

[4]張海峰.鎳礦礦粉運輸安全探討[J].中國水運，2012（12）：30-31.

[5]曾曉光.日本造船的智能化突圍[J].中國船檢，2018（2）：36-37.

[6]蘇紹娟，韓靜.船舶無人化對船舶設計的影響[J].船舶工程，2018（S1）：346-351.

[7]李津松.危險貨物運輸安全[J].中國海事，2019（8）：12-13.