內河大件拖帶通航安全關鍵技術研究

褚 延

（合肥市地方海事港航管理服務中心，合肥 230000）

在我國內河行業發展速度越來越快的情況下，黃金水道建設也在不斷提速，進一步促進了內河拖航運輸業務的發展。內河通航一般是由具有豐富駕駛經驗的船舶專業人員將拖船和大型船舶與隧道關節等被拖帶體組成的拖帶系統拖航通過內河水域。操作難度比較大，對工作人員的技術要求也相對較高。主要是因為內河通航環境相對復雜，交通密度比較大，會導致通航安全危險系數增加。除此之外，被拖物體一般是無動力船舶或者物體，很容易受風速、流速、淺水效應的影響，并且僅有拖船控制拖帶系統，操作性好壞會對通航安全產生直接影響。因此，需要加強內河大件拖帶通航安全關鍵技術研究與分析工作。

1 內河大件拖帶通航的現實意義

作為一種發展歷史比較悠久并且使用時間較長的運輸方式，航運的投資成本相對較低，運量比較大，占用土地相對較少，并且在運輸過程中的能源損耗也比較小，在不同國家的運輸體系中，航運都發揮著至關重要的作用。尤其是全球大宗貨物運輸量不斷增長的背景下航運業發揮的作用也越來越突出。內河航運可以利用天然河道進行運輸，是我國在可持續發展戰略市場影響下的重要貨物運輸方式[1]。

近些年來，我國內河航運事業的發展速度越來越快，黃金水道建設也在不斷加快，內河大件運輸業務越來越頻繁。大型構件一般是利用拖船拖帶的方式進行運輸，運輸對象主要包括鋼箱梁、鉆井平臺等大型構件。內河拖帶作業與海上拖帶作業存在極大差異，內河拖帶受航道寬度、水深等因素的影響相對較大，再加上內河航道船舶的交通量比較大，拖帶作業更加復雜。并且內河拖帶過程中，受風速、流速等自然因素的影響比較大。因此，在內河大件拖帶作業中，必須加強通航安全關鍵技術研究工作，才能夠保證大件拖帶的安全水平，同時能夠確保拖帶作業過程中水域其他過往船舶的安全。

在具體的研究過程中需要對大件拖帶過程中存在的具體問題進行全面分析，例如在鋼圍堰等大件拖帶過程中，其自身自重比較大，無動力，在拖帶前必須對其穩定性進行準確計算，判斷其是否適合拖帶。在實際拖帶過程中，大型構件的吃水相對較淺，因此，拖帶作業對水深要求相對較低，但是構件尺度自重比較大，在拖帶過程中占用的航道寬度相對較大，會在一定程度上影響內河水域通航。并且拖帶物的尺度重量并不固定，因此，拖帶作業需要的拖輪數量、類型及拖帶方案也存在極大差異。除此之外，大型構件拖帶作業風險相對較大，拖帶之前必須對各種潛在風險進行全面分析。

以內河大件拖帶過程中的通航安全關鍵技術為主進行研究，分析在大件拖帶過程中存在的具體問題，確定科學有效的安全防范體系，才能夠確保在水上大件拖帶過程中降低風速、流速等產生的不利影響，提高拖帶作業的安全性及穩定性。尤其是在一些通航條件相對較差的河段進行大件拖帶的過程中，發生意外的可能性也比較大。這就需要對內河大件拖帶作業過程中的通航安全問題進行深入研究，才能夠解決在大型構件內河拖帶過程中的實際問題，并利用風險評價工作提出有針對性的限制條件和保障措施，對促進我國拖帶業的穩定發展，豐富拖帶行業的相關理論有積極作用[2]。

2 內河大件拖帶通航發展現狀

為了全面掌握內河大件拖帶通航研究的具體情況，需要對當前拖帶系統安全研究問題進行深入分析。在具體的研究過程中有一些研究人員從風速、流速漂移量和通航尺度等方面對大件拖帶關鍵技術進行深入分析，在研究時主要是分析拖帶無動力船舶或者受控船舶的技術類型。除此之外，對港內拖帶鉆井平臺的安全問題進行深入分析，掌握了不同方案的優點和缺點，并根據拖帶實例提出在內河大件拖帶通航過程中的安全風險防范措施。此外，構建拖航作業風險模型時，對在內河大件拖帶通航過程中的具體情況進行模擬，并提出有針對性的風險防范措施。對拖帶通航情況進行分析時，可以利用優化平臺對整個平臺進行大件拖帶通航安全技術管理方案進行仿真分析。并根據新建海輪通航安全問題從凈空高度、通航寬度等方面對拖航安全進行深入研究，可以獲取拖航安全限制條件的確定方法[3]。

對所有的拖帶系統拖航安全內容進行研究，其主要集中在以下2方面：第一，利用數學公式對拖帶系統通航要求進行計算，主要完成航道寬度及水深的科學計算，并將其與實際通航條件進行對比，從而確定在通航過程中可能會存在的安全風險，了解具體的安全問題后，采取有針對性的措施解決問題。第二，要根據內河大件拖帶通航的具體情況構建拖航作業風險模型。在模型分析過程中，需要將各個風險因子納入模型中，對風險矩陣進行分析，從而獲取拖航安全防范措施，需要注意的是在數學公式計算過程中，一般未經過實船試驗，存在一定誤差。研究過程中可以以風速、流速漂移量計算公式為基礎對具體的船舶進行模擬仿真，從而驗證計算公式是否準確，可以對內河拖帶系統的安全問題進行科學把握。

3 內河大件拖帶通航存在的問題

在對內河大件拖帶通航中存在的問題進行分析時，需要了解影響內河大件拖帶通航安全水平的具體風險因素，包括以下內容。

3.1 船舶數量

在內河大件拖帶通航過程中，在拖航水域上，其他船舶數量比較多會導致拖帶通航作業的安全危險系數上升，例如在某河段區域內，內河船舶達到3 700艘，其中客船820艘左右，貨船船舶2 870艘。運河航道過往船舶主要是運送礦建材料以及煤炭，噸位普遍在400 t以下。從航道貨物分類的貨運量進行分析，在該區域段貨運量中，礦建材料和煤炭比較多，占所有貨運量運輸大約50%以上，而內河貨運船舶數量雖然逐漸下降，但是運力保持在平穩狀態。其船舶的平均噸位也在上升，在大件拖帶通航的過程中，如何保障水域其他船舶正常運行，防止與拖帶系統發生碰撞是拖帶前必須考慮的重要問題[4]。

3.2 船舶過閘量

在內河大件拖帶通航的過程中，需要對過閘量進行準確掌握，防止拖帶的大件物體尺度超出允許量，否則會對通航的安全水平產生直接影響。

3.3 在航道運輸安全事件發生可能性

近些年來，某航區發生的安全事故達到上千件，導致的經濟損失達到2 000多萬。而事故發生次數和造成的經濟損失雖然處于下降趨勢，但是安全事故的發生概率比較高，在不同的安全事故分析過程中碰撞事故所占事故總數的70%左右。在內河大件拖帶通航過程中，發生碰撞事故的可能性大大增加，這也影響了內河大件拖帶通航順利安全進行。

4 內河大件拖帶通航安全關鍵技術實踐核心

4.1 確定風險評價方法

現階段，在內河大件拖帶通航安全關鍵技術研究過程中，需要確定風險評價方法。可以利用系統工程學的原理通過定量分析和定性分析結合的方法完成人、機、環境安全性分析評價及預測工作。在具體的評價方法分析過程中，可以以傳統統計學的相關原理為基礎，對事故數據庫進行分析，完成風險評價作業。同時可以利用模擬器、模擬計算機仿真完成風險評價。利用數學模型進行風險評價可以大大提高風險評價結果的可靠性。目前，在我國應用比較廣泛的是以數學模型為基礎的風險評價方法，主要包括安全指標評價法、模糊評價法、層次分析法和灰色系統理論等不同方法。在具體的研究過程中可以利用安全指標評價法完成內河大件拖帶通航風險評價。

內河大件拖帶本身屬于比較復雜且危險系數相對較高的水上作業，除了涉及風速、流速等氣象因素之外，還要充分考慮航道寬度、彎曲半徑等航道條件對拖帶通航產生的影響。除此之外，通航水域船舶交通流量、渡線等交通因素也會對拖帶通航的安全水平產生影響。拖輪、被拖物的自身情況、拖帶方案是否合理會直接影響拖帶作業的安全水平。

在某一拖航水域研究過程中，需要從橋梁、通航尺度等不同因素出發進行分析，這些因素是固定不變的。但是交通流量、氣象條件等因素是變化的。例如風速、流速和船舶交通流量等因素為動態值，具有較強的未知性和模糊性。在內河大件拖帶通航作業過程中，拖航計劃受未知危險因素的影響相對較大。因此，在拖帶通航作業安全風險評價過程中，需要對出現變化的各個因素進行全面考慮，才能夠保證內河大件拖帶通航風險評價體系的可拓性。在實際研究中可以利用可拓理論通過物源變換解決矛盾問題。因此，利用風險安全指標以及可拓理論可以確定內河大件拖帶通航的安全指標[5]。

4.2 確定風險評價指標

確定風險評價方法之后，需要確定風險評價指標。具體可以采取以下措施。

4.2.1 選取風險評價指標

在風險評價指標體系確定的過程中，需要保證其指標選取的科學性以及合理性，才能夠確保風險評價結果的可靠性。對不同的研究對象和研究內容所選擇的評價指標也存在極大差異。在此次研究過程中主要是根據內河航道特點評價內河大件拖帶的安全風險情況。因此，在對資料進行整合時，需要對水上交通安全方面的資料進行分析，并咨詢船長等高級船員以及航海類專業學者。經過匯總分析確定內河大件拖帶風險因素，并對相應的指標進行科學劃分。整個系統的安全因素指標值包括以下內容：①C1表示的是能見度指標，是拖帶水域能見度不良天數，單位為d/a；②C2指的是拖帶水域年均標準風天數，單位為d/a；③C3指的是拖帶通航水域的最大恒流速，單位為m/s；④C4指的是航道寬度指標表示拖帶水域航道最小寬度以及拖帶船隊的最大長度之比；⑤C5是航道彎曲度的指標標準，表示拖帶作業經過航道的最大轉向角度；⑥C6指的是航道交匯點的個數，表示拖帶船隊經過水域主航道以及支流交匯的個數；⑦C7指的是航道障礙物數量，為拖帶船隊經過水域時，障礙物的總數最大值；⑧C8是航道交通流量指標，表示拖帶船隊經過拖帶水域時，日均交通量，單位為艘/d；⑨C9指的是渡線情況指標，評價標準主要為拖帶作業通過的水域渡線數量；⑩C10指在拖帶過程中橋梁的情況，指的是拖帶團隊通過橋梁的凈寬、高度是否能夠滿足團隊所拖帶大件的尺度要求。?C11表示船員的綜合業務素質，主要從船員的工作年限、學歷等不同因素出發進行評價；?C12指的是應急反應機制，表示在拖帶過程中的應急反應機制是否合理。

4.2.2 確定指標評價權重

在權重確定的過程中，主要包括主觀賦權法和客觀賦權法。其中主觀賦權法也被稱為專家賦權法需要通過專業人員對各指標的重視程度進行權重賦權；客觀賦權法主要是對各個指標反映的客觀信息差異進行賦權，需要利用數學方法確定權重值。利用主觀賦權法確定的指標權重具有較強的解釋性，可以反映決策者的意圖，但是主觀性過強可能會導致指標權重賦權結果的可靠性受到影響；客觀賦權法確定的權重并不需要通過人的主觀判斷進行確定，具有較強的客觀性，并且通過數學理論依據進行計算能夠提高復權權重的可靠性。但是確定的權重指標與實際指標重要程度存在一定差異。因此，在實際賦權過程中，可以利用關聯度函數確定權重，這種方法是以可拓學理論為基礎，利用關聯函數對指標權重進行計算的主要方法。在該方法應用過程中，比較容易計算，并不需要對工作人員的經驗進行評價分析，并且是以待評價指標的實際情況為基礎確定權重的，計算的權重具有動態變化的特征，可以滿足內河大件拖帶通航安全指標權重賦權需求[6]。

4.3 內河大件拖帶通航安全風險防范技術

在內河大件拖帶通航安全風險防范的過程中，需要從以下角度出發，保證安全風險防范技術的可靠性。

4.3.1 對自然條件進行風險控制

在拖帶作業中，需要提前收集拖航水域的氣象資料以及水文條件，并且通過氣象預報對拖航時間段內的天氣變化情況進行全面掌握。拖帶的構件尺度比較大，受風面積也相對較大，受風速、流速等因素影響比較大。因此，必須對作業條件進行嚴格控制。在大件拖帶通航過程中適宜條件為實際風力在5級以下、能見度在1 000 m以上，非暴雨天氣。在通航過程中船隊受風速、流速影響很容易出現偏航問題。在拖帶之前還要對被拖物體的穩定性進行全面檢查，確保其屬于適合拖帶的狀態。

4.3.2 對航道條件進行風險控制

在拖帶過程中會占用較大范圍的航道水域。因此，在通航時必須謹慎操作，并且要保證有足夠的操縱能力。如果拖帶航行過程中有一定的彎曲，且航道交匯點比較多，交通量比較復雜，經過彎曲復雜的航段時可以申請海巡艇進行現場維護，提高拖帶作業的安全水平。

4.3.3 加強交通環境風險控制工作

在內河大件拖帶通航過程中，在拖帶水域，需要注意對船舶流量進行控制。流量比較高、渡線相對較多的情況下，拖帶團隊的安全危險系數比較大，會導致拖帶航線上經過水域的船舶通航能力降低。因此，需要事先制定拖帶計劃，必要時可以申請主管機關通告臨時停止渡線營運，可以利用海巡艇進行監管，加強交通流域組織以及疏導工作。尤其是在拖帶過程中，必須對過往船舶動態進行密切監控，加強與其他船舶之間的聯系，謹慎操作，防止出現碰撞事故。

4.3.4 加強自身條件風險控制與管理工作

在大件拖帶的過程中自重都比較大，需要利用多個拖輪。因此，在拖帶作業之前必須完成拖航阻力計算工作，并根據自身結構特點對拖輪和拖帶方案進行科學選擇。通過多艘拖輪協同作業，需要做到協調一致、統一指揮，指揮難度比較大。因此，要由高素質人員進行操作，并且在拖航過程中存在的不確定因素也比較多，拖帶之前必須對可能會存在的風險進行科學預測，事先編制完備的應急預案。

5 結束語

綜上所述，在內河大件拖帶過程中，其難度比較高，風險也比較高。為了保證內河大件拖帶的安全水平，需要對當前內河大件拖帶過程中的具體問題進行把握，同時要對拖帶過程中的可操作性及安全性進行深入研究。在大件拖帶過程中對通航尺度進行分析，計算其對大件拖帶的具體影響。加強通航寬度、風速和流速分析控制工作，防止在風速、流速共同作用下，導致拖航物體出現較大漂移，保證內河大件拖帶通航作業的安全水平。