交通強國戰(zhàn)略下水運安全挑戰(zhàn)與展望

嚴新平 張金奮 吳兵

摘要：交通運輸是國民經(jīng)濟發(fā)展的先導性和基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，黨的十九大報告正式將交通強國戰(zhàn)略上升為國家戰(zhàn)略，而交通安全問題是實現(xiàn)交通強國的前提和保障。本文以水路運輸?shù)陌踩詾檠芯繉ο?，全面分析新技術(shù)變革條件下水路運輸系統(tǒng)面臨的主要問題和挑戰(zhàn)，進而從建立水路交通系統(tǒng)安全治理體系和技術(shù)體系兩個方面提出應對挑戰(zhàn)的總體思路，為交通強國戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)發(fā)揮應有的作用。

關(guān)鍵詞：交通強國；水路運輸；交通安全

中圖法分類號：U698 文獻標志碼：A DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2018.0307

1 背景

黨的十九大報告中明確提出了我國要努力建設(shè)成為世界交通強國，“交通強國” 正式上升為國家戰(zhàn)略[1-3]。交通安全是實現(xiàn)交通強國戰(zhàn)略的重要前提和保障，水路運輸是交通運輸體系的重要組成部分，在內(nèi)外貿(mào)運輸和物流體系中發(fā)揮著不可替代的作用。我國的外貿(mào)運輸93%依靠水運，其中原油運輸占95%、鐵礦石運輸占99%，港口年貨物吞吐量約100億t，內(nèi)河通航里程12.4萬km，船員155萬人，其中海員65萬人，均位居世界第一[4]。水路運輸系統(tǒng)所處的通航環(huán)境較為復雜，水文氣象特征多變，港口、繁忙水域、橋區(qū)、閘區(qū)水域航行環(huán)境復雜，通航風險涉及人員、船舶、環(huán)境、管理等多個要素和環(huán)節(jié)，事故致因復雜，通航風險管理存在較大的挑戰(zhàn)。此外，水上交通事故往往會造成嚴重的經(jīng)濟損失、人員傷亡和環(huán)境污染，而且會影響到周圍水域正常通航秩序的維護，降低水路運輸系統(tǒng)的效率。因此，水路運輸系統(tǒng)的安全問題一直受到高度重視，交通運輸部部長李小鵬在“交通強國戰(zhàn)略研究”座談會上指出：安全生產(chǎn)是基礎(chǔ)，要完善制度，加強法律法規(guī)，重視隱患排查和治理，杜絕重特大交通事故，減少一般交通事故。

2 水運安全存在的問題

從目前我國水路運輸系統(tǒng)的現(xiàn)狀來看，水路運輸安全存在的問題主要體現(xiàn)在船舶航行過程中重大風險源依然存在，事故前對風險的預警和事故致因的理解不夠深刻，事故后的應急救助能力薄弱，應急決策水平偏低等方面。

2.1 內(nèi)河船舶重大風險

作為水路運輸系統(tǒng)的重要組成部分，內(nèi)河水域船舶長期存在多種重大風險源，對船舶的安全運營帶來很大的威脅。以長江為例，長江干線共有800余處渡口和900余艘渡船，年渡運量近1億人次[5]?？投纱恢笔呛Ｊ卤O(jiān)管部門重點關(guān)注的船舶類型，其安全運營直接關(guān)系到人民群眾生命和財產(chǎn)的安全，一旦發(fā)生事故，往往造成大量的人員傷亡。長江干線客渡船的安全隱患主要體現(xiàn)在三個方面：（1）客渡船船齡大。湖北299艘渡船中船齡超過24年的有18艘，最大船齡33年。（2）客渡船航行時需要穿越長江航道，與航道順行船舶交叉會遇頻率較高，尤其是在彎曲航段船舶航行風險較大。（3）客渡船自身安全應急能力嚴重不足。由于客渡船自身應急設(shè)備較少，救助能力不足，且載客人數(shù)較多，一旦發(fā)生事故，容易造成嚴重的后果。

危險品船舶是水路運輸系統(tǒng)的另外一個重大風險源，以長江干線為例，長江海事局轄區(qū)有超過

2 000艘危險品船舶[6]，在航行中面臨通過船閘水域、枯水期水域、橋區(qū)水域等，運輸?shù)奈ｋU貨物往往具有易燃易爆性、毒性、易感染性，一旦發(fā)生事故，可能會給當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成毀滅性破壞。

經(jīng)濟發(fā)展對跨江、河交通的需求增加，跨江橋梁數(shù)量日益增多，例如，僅長江武漢段就有11座橋梁，橋區(qū)水域受到橋梁凈空尺度、水文條件變化等影響，船舶的航行安全影響因素更加復雜，橋梁的建設(shè)改變了原有的航道通航秩序，導致船船碰撞、船橋碰撞風險進一步增加，尤其是船橋碰撞事故會給船舶和橋梁造成災難性的損失。例如，2007年6月15日，一艘散貨船由于人為失誤，與廣東九江大橋發(fā)生碰撞，導致船舶沉沒，九江大橋23號、24號、25號三個橋墩倒塌，并引發(fā)所承載橋面坍塌，共造成8人死亡，橋梁嚴重損毀，經(jīng)濟損失4 500余萬元。

2.2 風險預警能力不足

風險預警是風險控制的前提和基礎(chǔ)，從風險管理的角度來看，目前水路運輸系統(tǒng)風險預警存在的問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）通航系統(tǒng)涉及人、船、環(huán)境、管理等多方面要素，以及航行、錨泊、靠離泊等多個環(huán)節(jié)，對不同風險因素數(shù)據(jù)的獲取可靠性不高，導致風險評價結(jié)果存在很大的不確定性。（2）影響通航風險的不同要素之間內(nèi)在關(guān)聯(lián)關(guān)系復雜，不同水域、不同事故類型中多要素耦合致災機理尚不明確。（3）內(nèi)河水域復雜，宏觀層面上對通航風險以及對通航安全管理水平的客觀評價，面臨著數(shù)據(jù)不完備、主客觀數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一等問題，通航風險水平的客觀量化存在困難，水上交通事故受到多種內(nèi)外因素影響、風險演化內(nèi)在規(guī)律有待深入。

2.3 應急能力薄弱

先進的應急救援裝備是一個國家應對重大事故能力的重要體現(xiàn)，是事故發(fā)生后降低事故損失，減少人員傷亡的有效手段。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的搜救裝備水平整體上有了大幅度的提升，目前我國飽和潛水人員出艙作業(yè)深度達到了約300m，但是在應對更加極端的搜救環(huán)境，如大水深（海上300m以上，內(nèi)河180m以上），大流速（1.5m/s以上），以及渾濁水域的搜救裝備還比較缺乏。此外，在大噸位特種救撈船舶優(yōu)化設(shè)計與集成、運行健康狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)，以及復雜條件下救撈輔助的智能化水平方面與實際需求還有一定的差距[7]。以“東方之星”號打撈為例，受到船舶噸位過大、水文條件復雜、救撈裝備打撈能力有限等限制，在救撈過程中只能先用多艘500噸級浮吊船將船舶固定，然后用鋼纜牽拉將船舶扳正，最后用塔吊打撈出水，整個扶正起吊過程用了5個小時。

2.4 應急決策水平偏低

高效的應急水平除了要有先進的應急救援裝備，還需要解決應急資源配置和調(diào)度問題。水上交通事故的應急決策具有時間緊迫、應急資源有限、多部門間信息不對稱、事故演化規(guī)律復雜等特點和約束條件，往往造成應急決策的水平不高，甚至在緊急情況下做出錯誤的決策[8]。目前水上交通事故應急決策的研究在很大程度上仍然停留在理論階段，有必要進一步推動相關(guān)理論研究成果的實用化。

此外，目前多部門協(xié)同下的水上交通事故應急水平的提升是通過現(xiàn)場演練來實現(xiàn)，這種方式具有成本高、無法大規(guī)模應用、參與人員決策水平很難量化等缺點，而利用仿真技術(shù)，開發(fā)出船岸協(xié)同下內(nèi)河多元救助力量的決策指揮與演練系統(tǒng)，將會大大降低海事應急演練的成本，有利于大規(guī)模推廣，而且能夠?qū)θ藛T的決策進行實時評估，提出改進建議，這將對應急人員應對緊急狀況并做出正確判斷具有重要的現(xiàn)實意義。

3 水運安全存在的主要挑戰(zhàn)

船舶自身運營的安全和可靠性是水路運輸安全性的根本保障，船舶自身的安全性所面臨的挑戰(zhàn)主要包括船舶動力系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、電力系統(tǒng)的可靠性，船舶航行中的實時決策（包括航線規(guī)劃、避碰決策等），還包括智能船舶技術(shù)下的自主航行技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)，以及航運通信網(wǎng)絡的安全性等。

3.1 船舶推進系統(tǒng)可靠性

隨著技術(shù)的進步和人們對環(huán)境問題的重視，LNG、燃料電池等技術(shù)在船舶推進系統(tǒng)中的應用越來越廣泛，新型動力系統(tǒng)和傳統(tǒng)動力系統(tǒng)的混合使用大大增加了系統(tǒng)的復雜性，例如LNG—柴油機混合推進系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復雜，在設(shè)計階段就需要考慮系統(tǒng)的可靠性方面的挑戰(zhàn)。船舶混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括串聯(lián)式、并聯(lián)式和混合式，在設(shè)計中需要綜合考慮不同結(jié)構(gòu)復雜帶來的可靠性和安全問題，選取最優(yōu)設(shè)計方案。

此外，在混合推進系統(tǒng)運行過程中也面臨安全監(jiān)控、故障診斷等新問題的挑戰(zhàn)。燃料電池動力技術(shù)具有容量大、續(xù)航能力強等特點，在汽車上的應用越來越廣泛，在船舶動力系統(tǒng)中也有廣闊的應用前景，但也需要重點考慮來自安全方面的挑戰(zhàn)，一旦發(fā)生事故，將造成毀滅性后果，因此燃料電池技術(shù)應用于船舶動力系統(tǒng)，將大大提高對安全性的要求。

3.2 船舶機電系統(tǒng)可靠性

船舶機電系統(tǒng)是對船舶工作狀態(tài)監(jiān)控的重要組成部分，主要包括主機系統(tǒng)、輔機系統(tǒng)、舵機系統(tǒng)、甲板機械系統(tǒng)、救生消防系統(tǒng)等，機電系統(tǒng)運行過程中需要實時監(jiān)控設(shè)備的壓力、動力、震動狀況，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對系統(tǒng)的可靠性和故障診斷整體框架進行設(shè)計，構(gòu)建在役船舶、診斷中心和機務中心的三級機務管理平臺。此外，隨著智能船舶技術(shù)的不斷發(fā)展，對在航船舶的遠程診斷與維修決策的需求也會越來越大，而開發(fā)一套遠程船舶機電系統(tǒng)智能運維系統(tǒng)軟件將面臨很大的機遇與技術(shù)上的挑戰(zhàn)。

3.3 智能船舶自主航行安全

不同于智能車輛技術(shù)，智能船舶技術(shù)面臨的外部環(huán)境更加復雜，船舶的運動屬于三維空間，其運動特性與船舶裝載、航行環(huán)境、氣象條件、運動速度等多種因素的耦合作用相關(guān)，貨運船舶尺度大，運動慣性大，操縱控制難度大，預測要求高，控制精度的實用性挑戰(zhàn)，需要系統(tǒng)解決水動力學、多源信息融合技術(shù)、船舶航行規(guī)則下的避碰決策、船舶運動控制中的穩(wěn)定性等一系列技術(shù)難題，以上每一項都給智能船舶技術(shù)帶來很大的挑戰(zhàn)。此外，智能船舶的發(fā)展將經(jīng)歷傳統(tǒng)船舶和智能船舶同時存在的過渡階段，而這兩種船舶之間的協(xié)同問題將是航行安全面臨的全新課題和挑戰(zhàn)。

3.4 航運網(wǎng)絡安全

網(wǎng)絡安全問題是目前全球面臨的共同威脅之一，水路運輸同樣存在網(wǎng)絡安全問題，航運網(wǎng)絡遭受黑客攻擊造成巨大損失的案例時有發(fā)生[9]。例如，2012年，Ice fog網(wǎng)絡襲擊事件造成中國、日本、韓國軍工、造船業(yè)和海事部門遭到攻擊，超過4 000個IP被感染；2017年5月，Wanna Cry病毒傳播，至少30萬用戶受影響，造成損失達80億美元；2017年6月，Petya病毒攻擊馬士基集團IT系統(tǒng)，造成系統(tǒng)癱瘓，損失3億美元，7天后才恢復一部分業(yè)務；2017年克拉克航運公司遭黑客賬號入侵，導致數(shù)據(jù)泄露。這些案例說明航運網(wǎng)絡面臨越來越多的安全挑戰(zhàn)，而應對航運網(wǎng)絡安全的有效途徑是促進不同國家之間的協(xié)作，共同打擊網(wǎng)絡病毒的襲擊。

4 未來水運安全展望

4.1 建立水路交通系統(tǒng)安全治理體系

水路交通系統(tǒng)安全治理體系的核心目標是充分調(diào)動各方力量，建立政府主導、企業(yè)主體、技術(shù)驅(qū)動和全社會參與的治理體系，進一步明確政府和企業(yè)的責任邊界，政府從人民根本利益出發(fā)制定法規(guī)、政策、規(guī)則，給市場提供良好發(fā)展環(huán)境，引導市場發(fā)展，發(fā)揮在公共領(lǐng)域的宏觀主導、引領(lǐng)和監(jiān)管作用，不介入市場微觀環(huán)節(jié)。企業(yè)一方面要落實安全生產(chǎn)管理責任，加強航運企業(yè)安全生產(chǎn)信用管理，另一方面需要強化社會責任感，合理反饋市場需求，努力推動水路運輸系統(tǒng)安全相關(guān)技術(shù)的突破和技術(shù)的進步。高校及研究單位要努力促進先進安全技術(shù)研發(fā)與應用，積極推廣科技成果轉(zhuǎn)化和應用。

4.2 建立智能航運系統(tǒng)安全技術(shù)體系

從技術(shù)角度來看，智能航運系統(tǒng)安全體系的目標是構(gòu)建一個涵蓋交通基礎(chǔ)設(shè)施、運載工具、運行控制、運營管理、風險防控、交通安全文化等6個安全技術(shù)體系。在此基礎(chǔ)上，進一步建立智能運輸系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)標準、工程建設(shè)標準，以及運營維修技術(shù)體系，最后上升為法律法規(guī)。智能航運系統(tǒng)安全技術(shù)體系如圖1所示。

水路運輸?shù)闹悄芑饕ù爸悄芑?、航道智能化、港口智能化和海事管理智能化。為了實現(xiàn)這些目標，有必要引入一些新理論和新技術(shù)，例如近年來安全科學領(lǐng)域提出的韌性理論（RESILIENCE ENGINEERING，RE）打破了傳統(tǒng)安全理論主要關(guān)注對事故的事前預防和事后處理這一傳統(tǒng)邏輯，而將安全性定義為系統(tǒng)自身的抗干擾能力，即在一定時空內(nèi)面對風險的沖擊與擾動時，維持、恢復和優(yōu)化系統(tǒng)安全狀態(tài)的能力。利用韌性理論，可以從環(huán)境特征分析、機理分析、風險預測、狀態(tài)監(jiān)測、危機應對五個方面提升水路運輸系統(tǒng)的環(huán)境特征分析能力、風險影響因素耦合機理學習能力、風險評價和預測能力、高敏感知狀態(tài)監(jiān)測能力、風險調(diào)控和決策能力。在技術(shù)層面，海事大數(shù)據(jù)技術(shù)在多源信息整合，通航安全數(shù)據(jù)分析等方面具有廣泛的應用前景，在船舶通航風險評估、船舶異常行為檢測、水上交通安全態(tài)勢感知、極端天氣預警、船舶廢氣排放測度、重點船舶識別與跟蹤、船舶違法違規(guī)報警等方面有望發(fā)揮重要的作用，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)到信息再到知識的提升，為智能航運系統(tǒng)提供更加高效的安全信息服務。

5 結(jié)語

黨的十九大報告提出的交通強國戰(zhàn)略給水上交通安全提出了更高的要求，交通“零死亡”愿景是我國人民對美好生活的需要的必然追求。一方面，從目前水路運輸安全的現(xiàn)狀來看，所面臨的挑戰(zhàn)既來自現(xiàn)實問題，也來自新技術(shù)的持續(xù)變革，導致未來可能面臨的挑戰(zhàn)同時存在。另一方面，智能船舶技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等一系列新技術(shù)在水路交通安全系統(tǒng)中的應用前景十分廣闊，而且受到政府、企業(yè)和高校等高度重視。可以說，水路運輸安全是實現(xiàn)交通強國戰(zhàn)略的基礎(chǔ)，機遇與挑戰(zhàn)并存，而建立水路交通安全治理體系和技術(shù)體系是提升水路交通系統(tǒng)安全的有效途徑。

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Abstract： Transportation is one of the guiding and fundamental industries in national economic development. The report of the 19th National Congress of the Communist Party of China ascertained that transportation power has become one of the most important national strategies. Transportation safety is one of the key issues and the prerequisite of the transportation power strategy. The paper， taking waterway transportation safety as the target， comprehensively analyzes the major issues confronted with in waterway transportation system under advancing technology innovations， and puts forward overall considerations in dealing with the challenges in both management and technological systems for establishment of a waterway transportation safety system， so as to play its due role in realization of the strategy of strength in transportation.

Key words： the Strategy of strength in transportation， waterway shippment， safety