實施自立自強科技創新開拓長江航運高質量發展新局面

嚴新平

長江航運具有通江達海、連貫東西的重要地位，具有運能大、效率高、污染小等不可替代優勢，是我國內河水運的主力，是長江經濟帶和雙循環發展等國家戰略實施的重要載體。改革開放40多年，長江干線年貨運量增長了60多倍，長江航運業實現了從瓶頸制約、基本適應到規模發展的歷史性飛躍，主要源于依靠科學技術第一生產力，充分發揮勞動力和資源環境的低成本優勢。隨著我國長江流域的經濟社會發展，長江航運的低成本優勢逐漸消失，長江航運發展水平與國家戰略客觀需求存在較大差距。科學技術驅動的創新發展，對于破解新時期長江航運高質量發展，起到至關重要的作用，應提到特殊的重要位置。在長江航運高質量發展戰略過程中，自立自強的科技既是“硬實力”，也是“軟實力”。“硬實力”體現在，能否研制出適應長江不同航區特點的綠色、智能裝備，能否給出符合長江不同階段特征的系統技術方案等，這是長江航運高質量發展的基礎;“軟實力”體現在，能否以科學的態度看待長江航運、構建體系、落實政策，直接關乎長江航運高質量發展的走向。加快實現由低成本優勢向自立自強科技創新優勢的轉換，實現長江航運“協調、安全、綠色、創新”的高質量發展，加快我國內河航運轉型升級，具有重要的現實價值和指導意義。

1運用科技創新 找準制約長江航運高質量發展的新問題

發展綠色經濟、減少環境污染已成為長江經濟帶生存與發展的內在要求和迫切需要，對長江生態環境的重視和保護，是長江航運高質量發展的重要前提。2019年7月，交通運輸部印發《關于推進長江航運高質量發展的指導意見》，明確了長江航運綠色智能發展的主要任務是加強系統治理，促進航運高質量發展;2020年5月，交通運輸部印發了《內河航運發展綱要》，提出要推廣LNG節能環保船舶，探索發展純電力、燃料電池等動力船舶;同時還發布了最新的《綠色港口等級評價指南》。

長江航運系統是一個復雜的“人—船—環—管”系統，結合國際上綠色智能航運的發展趨勢，系統梳理長江航運高質量的發展難題，從而探求科學可行的長江航運高質量發展的技術路徑。

2 長江船員工作環境和生活條件亟待改善

據《2019年長江片區內河船員發展報告》白皮書統計，截至2019年底，長江片區海事管理機構共有注冊內河船員667728人，呈現老齡化趨勢，造成船員職業吸引力下降的主要原因為內河航運業集約化程度低、船員工資待遇與社會貢獻不成正比、崗位條件艱苦、離家時間長。這一現狀客觀上導致船舶主動安全應急能力不足，同時由于船員在船上生活所產生的大量生活污水和垃圾帶來了水域污染的風險。為此，長江干線和京杭運河正在大力推進船舶污染物回收的“一零兩全四免費”治理方式，通過“碼頭企業履行船舶污染物接收主體責任”“政府出資運營船舶污染物接收設施”“水上服務區提供社會公益服務”等模式相結合，借助“船E行”平臺對船舶水污染物開展“零排放”管控。但這種依靠政府主管部門持續投入、拉長船舶污染物回收處理鏈的方式難以長時間從根本上解決船員安全行為能力提升和減少生活垃圾污染問題。必須依靠科技創新，讓傳統意義上的船員“上岸”，在徹底改變船員工作環境和生存條件的同時減少船上生活污染源頭，才能真正可持續提高船員職業自豪感和降低船舶運營安全風險、減少船舶污染物產生量。

3 船舶綠色智能技術應用遭遇瓶頸

清潔能源船舶是面向“雙碳”目標的根本解決方案，但從技術成熟度來看，氫、氨等清潔能源動力船舶還處于起步階段，LNG動力、柴電混合動力是船舶低碳能源技術，純電池動力是船舶零碳能源技術。目前，LNG船舶加注、船舶充換電、岸電使用還一定程度存在“不能用、不好用、不愛用”的現象，受經濟性制約的中小船東對綠色、智能裝備安裝和建造新型清潔能源船舶積極性不高。只有通過科技創新，系統厘清船舶綠色智能技術體系和裝備譜系，才能降低綠色智能船舶裝備建造成本、提高船舶綠色智能裝備技術的成熟度、促進綠色智能技術的經濟效益轉化，切實實現船舶標準化和船舶綠色、智能技術推廣應用。

4 航道基礎設施的持續發展亟待突破

改革開放以來，長江“黃金水道”功能不斷提升，干線航道通航條件和數字化水平明顯改善，10萬噸級海輪直達南京、萬噸級船舶直達武漢、5000噸級船舶直達重慶、3000噸級船舶直達宜賓，有力支撐了長江航運快速發展。與生態、防洪等多目標協同的長江航道可持續發展模式有待深入研究及推進，長江航道數字化、智能化程度也不高，長江綠色生態航道尚未有統一標準和規范，長江航道干支通航能力配套、航道維護智能裝備和環境監測手段、航道建設的低污染技術工藝和可降解材料、全息助航技術與系統等技術尚未成熟，通過技術創新實現生態航道與船舶航行的融合才能真正發揮數字航道的潛能。

5 港口與岸基支持的協同保障有待深化

長江港口和綜合服務區等岸基保障設施在沿江水陸物流集散、長江船舶通航和停泊安全、補充給養等方面發揮重要作用。綠色智能船舶實際運營需要岸基支持，但目前長江岸基對船舶支持保障主要集中于安全監管，航道工程網、能源供應網、通信設施網等三網的配套與融合尚未實現，船舶岸基駕控方面的技術應用尚未起步，這些船岸協同的新基建建設需要長江航運主管部門、行業協會和市場主體協同推進。

6 航運運營服務品質亟待提升

目前，長江航運客貨聯程聯運模式、航運市場數字化水平還無法滿足長江高品質航運服務發展要求。傳統的航運規劃理論技術缺乏對水系干支環境、船舶能源需求、綜合運輸經濟等要素的綜合考慮，基于多規合一的智能航運規劃理論技術體系亟須建立，數字賦能的航運要素協同創新研發應用亟須加強，雙碳目標下航運規劃、運營管控和治理技術等仍有較大提升空間，支撐“需求精細、資源節約、產品優化、決策智能、服務精準、協同聯動、響應快速”的應用平臺更是缺乏。未來，支撐長江航運多樣化物流、多式聯運等服務模式發展的人工智能、大數據、物聯網、5G、區塊鏈、智能駕駛和機器人等新型賦能技術逐步成熟，通過數字賦能提升長江航運運營服務品質已成為可能。

7聚焦科技創新 系統謀劃長江航運高質量發展的新路徑

在新型賦能技術環境下，航運系統中的傳統船員因素將不斷弱化，船—船、船—岸、岸—岸協同能力增強，船舶運行中的感知、認知、決策及控制等功能主體將逐漸從船員（駕駛部/輪機部船員）轉向智能設備與系統。船舶運行維護由傳統船員執行演化為人機共融，船舶操作控制空間從船舶駕駛艙移至岸基駕控中心，通過遠程指令形式實現操控目標任務。根據物流航程和航道條件實行分段式船員換班和駕控交接，在不需要船端多人參與的情況下，船舶能夠在不確定的、短時預測的交通環境中“有序行動”。未來的新一代航運系統是通過運用高新技術實現傳統航運單元要素融會貫通、自洽共享的新型水路運輸系統，由綠色智能船舶、數字生態設施、可靠岸基支持和韌性運營服務等部分組成，發展“岸基駕控為主，船端值守為輔”的船舶航行新模式是長江航運高質量發展的新路徑。

8 綠色智能船舶

綠色智能船舶集成傳感器、通信、物聯網、新能源動力等技術手段，在船舶設計、建造、運營、維護保養、貨物裝載等方面實現智能化運行。面向綠色發展、降低航運成本、減少船舶配員、提升航行安全等需求，圍繞“岸基駕控為主、船端值守為輔”的新一代航運系統架構，積極推動船舶綠色智能技術應用，加快航行腦系統、智能綠色動力裝置、智能船載機電設備與通信導航設備等新一代航運系統的船岸一體綠色智能船舶裝備研發，面向長江重點區域、航段，逐步推動示范應用;加快“江海直達、干支暢通、鐵水聯運”等標準化船型開發和推廣應用，研發覆蓋長江船舶功率需求的LNG微引燃動力系統，開發長江智能化基礎信息系統和綜合服務系統等。

9 數字生態設施

航道、服務區、港口等設施是船舶賴以通航的基礎條件。實現“岸基駕控為主、船端值守為輔”場景的基礎設施包括全息助航設施、通訊網絡設施、岸基能源設施和自動化港口系統等內容。建立“數字長江”信息平臺，形成長江流域“數據鏈”，基于北斗衛星及云技術應用，使長江經濟帶的各個部門、資源、要素都能夠共享數據鏈信息。推進綠色航運評價體系建設，輔助政府在生態發展方面做決策，服務于長江航運市場建設。

10 可靠岸基支持

岸基控制中心是新一代航運系統船舶航行指令發布端，通過岸基控制中心完成在航船舶的遠程駕控，并對船舶運行全過程進行監管，在突發緊急情況下指揮船端值守人員介入操作，船東和海事監管部門等可在移動終端或第三方平臺實時監測和獲取信息。可靠岸基支持由岸基運控中心、大數據與云服務系統、網絡安全系統、規范與標準體系、遠程執法監管等單元組成。

11韌性運營服務

通過人工智能、大數據、5G、區塊鏈等新技術與綠色智能航運深度融合，將高品質運輸服務面向長江航運生產和經營實踐活動，實現安全、高效、綠色、經濟的服務目標，推動航運系統運營服務向規劃更前瞻、運行更高效、決策更綜合、監管更精準、執行更專業的高質量發展。韌性運營服務具體包括用戶服務規劃、船貨計劃調度組織、安全應急救助、數字集成管理等功能。

12 實施科技創新 構建長江航運高質量發展的新范式

在“雙碳”戰略背景下，積極推進水路運輸替代公路運輸已成為國際內河航運發展趨勢，2020年12月歐洲交通白皮書計劃“到2030年30%的路程300公里以上的道路交通將被鐵路或者水路運輸替代，到2050年該比例將超過50%”。歐盟理事會制定了《歐盟水路運輸碳中和、零事故、自主化和競爭化發展戰略》，旨在達成水路運輸的碳中和、零污染和數字化轉型;在歐盟H2020科技專項資助下，對以內河、近海綠色智能船舶為核心的未來新一代航運系統開展了一系列探索性研究。

長江航運系統是世界上最繁忙、運力最大的內河航運系統，對標國外發展目標，作為內河航運標桿的長江應該率先構建科技水平世界領先的“岸基駕控為主，船端值守為輔”新一代航運系統，這是一種從根本上解決長江航運高質量發展難題的“打破瓷娃娃”式變革，需要各部門協同努力，積極推進該場景下各航運要素綠色、智能技術的研發與應用，通過航運各要素單元信息化、場景可視化、業務數字化、功能集成化、運營品質化等變革性發展階段，最終達成裝備自主可控、樞紐立體互聯、服務安全高效的現代智能綠色航運新模式、新業態。為此，應該積極推動以下工作：

13 制定“長江新一代航運系統科技創新工程”專項規劃

系統謀劃推動長江“新一代航運系統”建設，在現有《長江航運十四五發展規劃》基礎上，制定對標“岸基駕控為主、船端值守為輔”船舶運營新業態的“長江新一代航運系統科技創新工程”專項規劃，構建長江“新一代航運系統”的頂層架構，形成長江新一代航運創新工程總體規劃方案，明確長江新一代航運技術與裝備發展路徑和各階段重點任務;面向長江生態保護和航運綠色發展的迫切需求，以“提高內河航運效率效益、實現安全生態協同發展”需求為牽引，形成長江新一代航運系統的技術體系、裝備譜系和標準架構，通過規劃引領技術創新，為推動船岸一體綠色智能航運高質量、系列化標志性成果指引方向。

14 建立“長江航運高質量發展科技創新”聯盟

在交通運輸部長江航務管理局組織協調下，組建由行業大型國企主導、沿江省市港航部門、高等院校、科研院所多方協同的“長江航運高質量發展科技創新”聯盟，形成長江航運高質量發展技術創新工作機制。定期研討、合力推進綠色智能航運系列化技術研發，吸引社會資本進入長江航運創新工程，打通長江航運高質量發展的技術鏈、產業鏈和資金鏈，推動一批長江不同場景“新一代航運系統”工程示范，補齊長江航運高質量發展“短板”。

15 創建國家“長江流域綜合運輸技術創新中心”

2020年4月，科技部印發了《關于推進國家技術創新中心建設的總體方案（暫行）》的通知，2021年2月，科技部、財政部又印發了《國家技術創新中心建設運行管理辦法（暫行）》，重視布局和規范國家技術創新中心建設，重點聚焦有望形成顛覆性創新，引領產業技術變革方向，影響產業未來發展態勢，搶占未來產業制高點的領域。長江“新一代航運系統”緊緊對接國家戰略需求，圍繞“綠色減碳、岸基駕控、船端值守”為目標指引，爭取國家部委支持創建“長江流域綜合運輸技術創新中心”，十分必要。以高等學校、科研院所賦能打造航運科技創新高地、以中心孵化加速打磨航運科技創業名片、以新型機構服務航運企業創新發展，構建“研發服務+投資孵化+應用推廣”于一體的創新服務綜合體，開展長江“新一代航運系統”關鍵共性技術和支撐保障技術創新研究，推動長江船舶綠色智能設備系統研制與示范應用，完善綠色智能長江內河船舶技術標準規范體系，提升研發創新和運營保障能力，指導我國長江航運船舶綠色智能發展。

16 推進與長江航運高質量發展相適應的集約化航運管理體系建設

船岸協同的“新一代航運系統”需要一個運營組織集約化程度高、市場行為監管規范有力的市場環境和船舶、岸基、港口、航道等多要素統一標準、密切配合、協調一致的智能化體系。只有堅定不移地推進航運管理集約化，將長江航運作為引領長江經濟帶高質量發展的助推器，整合航運企業、港口碼頭等航運資源，減少無序競爭，避免浪費和惡性競爭，提高管理效率;才能更好地統一思想，落實大政方針和行業規劃，推進新技術、新模式的實際應用。

統一的航運交易平臺是集約化管理的前提。長江航運主管部門應充分發揮行業管理職能，系統組織籌劃構建長江“新一代航運系統”標準體系和內河航運運價指數體系，借助新型賦能技術，以信用為基礎整合現有交易平臺，建設長江流域統一、權威的航運交易平臺，切實解決長江航運市場盲目買賣、低價競爭、自找業務、市場割裂、信息不對稱等問題，實現貨主企業、港口企業、航運企業等多方共贏的高質量發展新格局。

當前，長江流域各省市經濟發展不平衡，上中下游航道資源、船舶密度、通航船型和物流需求均有較大差異，長江“新一代航運系統”建設應綜合考慮各地、干支流、航運物流的差別，分地區、分航段、分階段逐步推進。可以相信，通過“新一代航運系統”的技術創新，長江航運科技實力將會從量的積累邁向質的飛躍、從點的突破邁向系統能力提升。倡導長江航運技術持續創新理念，建設“岸基駕控為主，船端值守為輔”的新一代航運系統，變革長江航運組織模式，形成人—機—環、船—港—貨閉環體系，分階段、分區域、分場景開展示范，最終實現長江航運“協調、安全、綠色、創新”的高質量發展。

（作者系中國工程院院士）