内河大件拖带通航安全关键技术研究

褚 延

（合肥市地方海事港航管理服务中心，合肥 230000）

在我国内河行业发展速度越来越快的情况下，黄金水道建设也在不断提速，进一步促进了内河拖航运输业务的发展。内河通航一般是由具有丰富驾驶经验的船舶专业人员将拖船和大型船舶与隧道关节等被拖带体组成的拖带系统拖航通过内河水域。操作难度比较大，对工作人员的技术要求也相对较高。主要是因为内河通航环境相对复杂，交通密度比较大，会导致通航安全危险系数增加。除此之外，被拖物体一般是无动力船舶或者物体，很容易受风速、流速、浅水效应的影响，并且仅有拖船控制拖带系统，操作性好坏会对通航安全产生直接影响。因此，需要加强内河大件拖带通航安全关键技术研究与分析工作。

1 内河大件拖带通航的现实意义

作为一种发展历史比较悠久并且使用时间较长的运输方式，航运的投资成本相对较低，运量比较大，占用土地相对较少，并且在运输过程中的能源损耗也比较小，在不同国家的运输体系中，航运都发挥着至关重要的作用。尤其是全球大宗货物运输量不断增长的背景下航运业发挥的作用也越来越突出。内河航运可以利用天然河道进行运输，是我国在可持续发展战略市场影响下的重要货物运输方式[1]。

近些年来，我国内河航运事业的发展速度越来越快，黄金水道建设也在不断加快，内河大件运输业务越来越频繁。大型构件一般是利用拖船拖带的方式进行运输，运输对象主要包括钢箱梁、钻井平台等大型构件。内河拖带作业与海上拖带作业存在极大差异，内河拖带受航道宽度、水深等因素的影响相对较大，再加上内河航道船舶的交通量比较大，拖带作业更加复杂。并且内河拖带过程中，受风速、流速等自然因素的影响比较大。因此，在内河大件拖带作业中，必须加强通航安全关键技术研究工作，才能够保证大件拖带的安全水平，同时能够确保拖带作业过程中水域其他过往船舶的安全。

在具体的研究过程中需要对大件拖带过程中存在的具体问题进行全面分析，例如在钢围堰等大件拖带过程中，其自身自重比较大，无动力，在拖带前必须对其稳定性进行准确计算，判断其是否适合拖带。在实际拖带过程中，大型构件的吃水相对较浅，因此，拖带作业对水深要求相对较低，但是构件尺度自重比较大，在拖带过程中占用的航道宽度相对较大，会在一定程度上影响内河水域通航。并且拖带物的尺度重量并不固定，因此，拖带作业需要的拖轮数量、类型及拖带方案也存在极大差异。除此之外，大型构件拖带作业风险相对较大，拖带之前必须对各种潜在风险进行全面分析。

以内河大件拖带过程中的通航安全关键技术为主进行研究，分析在大件拖带过程中存在的具体问题，确定科学有效的安全防范体系，才能够确保在水上大件拖带过程中降低风速、流速等产生的不利影响，提高拖带作业的安全性及稳定性。尤其是在一些通航条件相对较差的河段进行大件拖带的过程中，发生意外的可能性也比较大。这就需要对内河大件拖带作业过程中的通航安全问题进行深入研究，才能够解决在大型构件内河拖带过程中的实际问题，并利用风险评价工作提出有针对性的限制条件和保障措施，对促进我国拖带业的稳定发展，丰富拖带行业的相关理论有积极作用[2]。

2 内河大件拖带通航发展现状

为了全面掌握内河大件拖带通航研究的具体情况，需要对当前拖带系统安全研究问题进行深入分析。在具体的研究过程中有一些研究人员从风速、流速漂移量和通航尺度等方面对大件拖带关键技术进行深入分析，在研究时主要是分析拖带无动力船舶或者受控船舶的技术类型。除此之外，对港内拖带钻井平台的安全问题进行深入分析，掌握了不同方案的优点和缺点，并根据拖带实例提出在内河大件拖带通航过程中的安全风险防范措施。此外，构建拖航作业风险模型时，对在内河大件拖带通航过程中的具体情况进行模拟，并提出有针对性的风险防范措施。对拖带通航情况进行分析时，可以利用优化平台对整个平台进行大件拖带通航安全技术管理方案进行仿真分析。并根据新建海轮通航安全问题从净空高度、通航宽度等方面对拖航安全进行深入研究，可以获取拖航安全限制条件的确定方法[3]。

对所有的拖带系统拖航安全内容进行研究，其主要集中在以下2方面：第一，利用数学公式对拖带系统通航要求进行计算，主要完成航道宽度及水深的科学计算，并将其与实际通航条件进行对比，从而确定在通航过程中可能会存在的安全风险，了解具体的安全问题后，采取有针对性的措施解决问题。第二，要根据内河大件拖带通航的具体情况构建拖航作业风险模型。在模型分析过程中，需要将各个风险因子纳入模型中，对风险矩阵进行分析，从而获取拖航安全防范措施，需要注意的是在数学公式计算过程中，一般未经过实船试验，存在一定误差。研究过程中可以以风速、流速漂移量计算公式为基础对具体的船舶进行模拟仿真，从而验证计算公式是否准确，可以对内河拖带系统的安全问题进行科学把握。

3 内河大件拖带通航存在的问题

在对内河大件拖带通航中存在的问题进行分析时，需要了解影响内河大件拖带通航安全水平的具体风险因素，包括以下内容。

3.1 船舶数量

在内河大件拖带通航过程中，在拖航水域上，其他船舶数量比较多会导致拖带通航作业的安全危险系数上升，例如在某河段区域内，内河船舶达到3 700艘，其中客船820艘左右，货船船舶2 870艘。运河航道过往船舶主要是运送矿建材料以及煤炭，吨位普遍在400 t以下。从航道货物分类的货运量进行分析，在该区域段货运量中，矿建材料和煤炭比较多，占所有货运量运输大约50%以上，而内河货运船舶数量虽然逐渐下降，但是运力保持在平稳状态。其船舶的平均吨位也在上升，在大件拖带通航的过程中，如何保障水域其他船舶正常运行，防止与拖带系统发生碰撞是拖带前必须考虑的重要问题[4]。

3.2 船舶过闸量

在内河大件拖带通航的过程中，需要对过闸量进行准确掌握，防止拖带的大件物体尺度超出允许量，否则会对通航的安全水平产生直接影响。

3.3 在航道运输安全事件发生可能性

近些年来，某航区发生的安全事故达到上千件，导致的经济损失达到2 000多万。而事故发生次数和造成的经济损失虽然处于下降趋势，但是安全事故的发生概率比较高，在不同的安全事故分析过程中碰撞事故所占事故总数的70%左右。在内河大件拖带通航过程中，发生碰撞事故的可能性大大增加，这也影响了内河大件拖带通航顺利安全进行。

4 内河大件拖带通航安全关键技术实践核心

4.1 确定风险评价方法

现阶段，在内河大件拖带通航安全关键技术研究过程中，需要确定风险评价方法。可以利用系统工程学的原理通过定量分析和定性分析结合的方法完成人、机、环境安全性分析评价及预测工作。在具体的评价方法分析过程中，可以以传统统计学的相关原理为基础，对事故数据库进行分析，完成风险评价作业。同时可以利用模拟器、模拟计算机仿真完成风险评价。利用数学模型进行风险评价可以大大提高风险评价结果的可靠性。目前，在我国应用比较广泛的是以数学模型为基础的风险评价方法，主要包括安全指标评价法、模糊评价法、层次分析法和灰色系统理论等不同方法。在具体的研究过程中可以利用安全指标评价法完成内河大件拖带通航风险评价。

内河大件拖带本身属于比较复杂且危险系数相对较高的水上作业，除了涉及风速、流速等气象因素之外，还要充分考虑航道宽度、弯曲半径等航道条件对拖带通航产生的影响。除此之外，通航水域船舶交通流量、渡线等交通因素也会对拖带通航的安全水平产生影响。拖轮、被拖物的自身情况、拖带方案是否合理会直接影响拖带作业的安全水平。

在某一拖航水域研究过程中，需要从桥梁、通航尺度等不同因素出发进行分析，这些因素是固定不变的。但是交通流量、气象条件等因素是变化的。例如风速、流速和船舶交通流量等因素为动态值，具有较强的未知性和模糊性。在内河大件拖带通航作业过程中，拖航计划受未知危险因素的影响相对较大。因此，在拖带通航作业安全风险评价过程中，需要对出现变化的各个因素进行全面考虑，才能够保证内河大件拖带通航风险评价体系的可拓性。在实际研究中可以利用可拓理论通过物源变换解决矛盾问题。因此，利用风险安全指标以及可拓理论可以确定内河大件拖带通航的安全指标[5]。

4.2 确定风险评价指标

确定风险评价方法之后，需要确定风险评价指标。具体可以采取以下措施。

4.2.1 选取风险评价指标

在风险评价指标体系确定的过程中，需要保证其指标选取的科学性以及合理性，才能够确保风险评价结果的可靠性。对不同的研究对象和研究内容所选择的评价指标也存在极大差异。在此次研究过程中主要是根据内河航道特点评价内河大件拖带的安全风险情况。因此，在对资料进行整合时，需要对水上交通安全方面的资料进行分析，并咨询船长等高级船员以及航海类专业学者。经过汇总分析确定内河大件拖带风险因素，并对相应的指标进行科学划分。整个系统的安全因素指标值包括以下内容：①C1表示的是能见度指标，是拖带水域能见度不良天数，单位为d/a；②C2指的是拖带水域年均标准风天数，单位为d/a；③C3指的是拖带通航水域的最大恒流速，单位为m/s；④C4指的是航道宽度指标表示拖带水域航道最小宽度以及拖带船队的最大长度之比；⑤C5是航道弯曲度的指标标准，表示拖带作业经过航道的最大转向角度；⑥C6指的是航道交汇点的个数，表示拖带船队经过水域主航道以及支流交汇的个数；⑦C7指的是航道障碍物数量，为拖带船队经过水域时，障碍物的总数最大值；⑧C8是航道交通流量指标，表示拖带船队经过拖带水域时，日均交通量，单位为艘/d；⑨C9指的是渡线情况指标，评价标准主要为拖带作业通过的水域渡线数量；⑩C10指在拖带过程中桥梁的情况，指的是拖带团队通过桥梁的净宽、高度是否能够满足团队所拖带大件的尺度要求。⑪C11表示船员的综合业务素质，主要从船员的工作年限、学历等不同因素出发进行评价；⑫C12指的是应急反应机制，表示在拖带过程中的应急反应机制是否合理。

4.2.2 确定指标评价权重

在权重确定的过程中，主要包括主观赋权法和客观赋权法。其中主观赋权法也被称为专家赋权法需要通过专业人员对各指标的重视程度进行权重赋权；客观赋权法主要是对各个指标反映的客观信息差异进行赋权，需要利用数学方法确定权重值。利用主观赋权法确定的指标权重具有较强的解释性，可以反映决策者的意图，但是主观性过强可能会导致指标权重赋权结果的可靠性受到影响；客观赋权法确定的权重并不需要通过人的主观判断进行确定，具有较强的客观性，并且通过数学理论依据进行计算能够提高复权权重的可靠性。但是确定的权重指标与实际指标重要程度存在一定差异。因此，在实际赋权过程中，可以利用关联度函数确定权重，这种方法是以可拓学理论为基础，利用关联函数对指标权重进行计算的主要方法。在该方法应用过程中，比较容易计算，并不需要对工作人员的经验进行评价分析，并且是以待评价指标的实际情况为基础确定权重的，计算的权重具有动态变化的特征，可以满足内河大件拖带通航安全指标权重赋权需求[6]。

4.3 内河大件拖带通航安全风险防范技术

在内河大件拖带通航安全风险防范的过程中，需要从以下角度出发，保证安全风险防范技术的可靠性。

4.3.1 对自然条件进行风险控制

在拖带作业中，需要提前收集拖航水域的气象资料以及水文条件，并且通过气象预报对拖航时间段内的天气变化情况进行全面掌握。拖带的构件尺度比较大，受风面积也相对较大，受风速、流速等因素影响比较大。因此，必须对作业条件进行严格控制。在大件拖带通航过程中适宜条件为实际风力在5级以下、能见度在1 000 m以上，非暴雨天气。在通航过程中船队受风速、流速影响很容易出现偏航问题。在拖带之前还要对被拖物体的稳定性进行全面检查，确保其属于适合拖带的状态。

4.3.2 对航道条件进行风险控制

在拖带过程中会占用较大范围的航道水域。因此，在通航时必须谨慎操作，并且要保证有足够的操纵能力。如果拖带航行过程中有一定的弯曲，且航道交汇点比较多，交通量比较复杂，经过弯曲复杂的航段时可以申请海巡艇进行现场维护，提高拖带作业的安全水平。

4.3.3 加强交通环境风险控制工作

在内河大件拖带通航过程中，在拖带水域，需要注意对船舶流量进行控制。流量比较高、渡线相对较多的情况下，拖带团队的安全危险系数比较大，会导致拖带航线上经过水域的船舶通航能力降低。因此，需要事先制定拖带计划，必要时可以申请主管机关通告临时停止渡线营运，可以利用海巡艇进行监管，加强交通流域组织以及疏导工作。尤其是在拖带过程中，必须对过往船舶动态进行密切监控，加强与其他船舶之间的联系，谨慎操作，防止出现碰撞事故。

4.3.4 加强自身条件风险控制与管理工作

在大件拖带的过程中自重都比较大，需要利用多个拖轮。因此，在拖带作业之前必须完成拖航阻力计算工作，并根据自身结构特点对拖轮和拖带方案进行科学选择。通过多艘拖轮协同作业，需要做到协调一致、统一指挥，指挥难度比较大。因此，要由高素质人员进行操作，并且在拖航过程中存在的不确定因素也比较多，拖带之前必须对可能会存在的风险进行科学预测，事先编制完备的应急预案。

5 结束语

综上所述，在内河大件拖带过程中，其难度比较高，风险也比较高。为了保证内河大件拖带的安全水平，需要对当前内河大件拖带过程中的具体问题进行把握，同时要对拖带过程中的可操作性及安全性进行深入研究。在大件拖带过程中对通航尺度进行分析，计算其对大件拖带的具体影响。加强通航宽度、风速和流速分析控制工作，防止在风速、流速共同作用下，导致拖航物体出现较大漂移，保证内河大件拖带通航作业的安全水平。