原標題：智能化拖輪實現精準感知、平穩控制

圖為全球首艘具備自主伴航功能的高度智能化拖輪“津港輪36”。 受訪單位供圖

“高度智能化拖輪的自動駕駛技術相當于汽車自動駕駛的L3級別，也就是能做到在有人監管的條件下自動駕駛。”天津港輪駁有限公司副總經理孫波對科技日報記者說，“與傳統拖輪相比，智能化拖輪‘感得更準，控得更穩’。”

日前，全球首艘具備自主伴航功能的高度智能化拖輪“津港輪36”和作為陪試船的姊妹船“津港輪37”在天津港正式投產啟用。該成果所涉及的感知、規控、人機交互等核心算法軟件全部為自主研發。

安全性和效率均得到提升

港作拖輪是大型船舶進出港口的重要助手。“大型船舶在靠泊或離泊時，由于自身尺寸和動力的限制，往往難以獨立完成這些操作。”孫波介紹，此時需要有拖輪進行伴航，在特定位置迎接大型船舶，接近、伴隨，直至并靠大型船舶，為其提供安全高效的進出港靠離協助服務。

控制拖輪進行伴航是個技術含量比較高的“活兒”。任何疏忽都會成為不安全因素，甚至導致港口安全事件。

傳統拖輪進行伴航作業時，人為操作會存在一些安全隱患。操作人員在進行伴航作業時要時刻關注船舶周圍的安全情況，如航路上的障礙物、目標船的態勢變化、目標船的外板結構等。這些操作會受操作員自身視野盲區、駕駛技術和經驗等因素的影響，導致伴航作業潛藏安全風險。

天津港吞吐量的持續增長，以及全球船舶大型化的發展趨勢，對港作拖輪提出越來越高的要求。“港作拖輪不僅要提升安全性，還要提高工作效率。這就需要探索新技術。”孫波說。

據了解，此次投產的兩艘高度智能化拖輪是天津港第二代津港智能拖輪。全船長34.6米、寬11.2米、型深5.22米、設計吃水3.92米、設計航速12.5節，配備多項行業創新技術，具備行業最領先的自主伴航能力。

“自主伴航是指在有人監控狀態下、由系統自主鎖定并自主操控船舶接近目標、伴隨目標，直至并靠目標的行為。”孫波介紹，這種基于港口拖輪重要作業場景下的自動駕駛技術研發，在國際尚屬首次實現，具有較大工程意義。

“可自主伴航的智能拖輪擁有先進的融合感知功能。可替代人眼去‘看’，替代人耳去‘聽’。”中國船級社傳播智能技術與安全實驗室主任馬吉林說，“智能拖輪可自主控向控距控速，兼具智能避碰能力，可實現航路優化、近距離防碰撞，輔助安全航行。”

孫波補充說：“智能拖輪在判斷拖輪與大型貨輪之間的距離時，可以將誤差控制在分米級。”同時，智能拖輪擁有AUTO-0無人機艙，可靈敏感知設備數據，進行自主故障分析、風險預警、輔助決策，實現船與船、船與岸互聯互通。

“智能拖輪穩定性研究比智能駕駛汽車穩定性研究更具挑戰性。”孫波解釋，“受海水水流影響，行駛在海水中的拖輪面臨的‘路況’要比汽車復雜得多。通過智能控制系統，我們實現了精準控船。”值得一提的是，智能拖輪的智能感知系統、智能控制系統所使用的軟件，包括感知算法軟件、控船軟件、人機交互軟件等，100%為自主研發。

智能化拖輪應用前景廣闊

馬吉林介紹，試驗期間，“津港輪36”智能拖輪在姊妹船“津港輪37”的配合下，分別對自主伴航系統的功能安全、感知性能、規控性能以及自主伴航全流程驗證開展了共計四類34項試驗。結果顯示，智能拖輪系統硬件運行穩定可靠，安全機制完整有效，目標感知準確、跟蹤穩定，規控精準無超調、自適應性強，人機交互軟件穩定易用、界面友好，預期指標得到全面驗證。

“高度智能化拖輪自主伴航試驗由天津港集團聯合中國船級社、科研高校、造船方等合作完成，試驗所取得的成果在拖輪領域尚屬首次。”馬吉林介紹，“這些技術成果不僅可以提升拖輪伴航的安全性，還能讓拖輪的作業效率提升10%左右。”

“高度智能化拖輪特別有利于提升大型船舶靠離泊效率、中轉效率。”孫波舉例說，比如遠航碼頭、液化天然氣碼頭（LNG碼頭），進出船舶都是30萬噸級，智能拖輪伴航在這些碼頭顯示出明顯優勢。

此次自主伴航實驗取得成功，為以后智能拖輪建造提供了可行性方案，為拖輪的無人駕駛提供了更多技術支撐。“未來我們將向整體協同智能發展，進一步提升智能拖輪伴航作業的安全性。”馬吉林表示。

為做好天津港拖輪智慧航行范例的行業監管和法律支撐，天津海事部門還將以科研項目前期成果為依托，推動天津港水域通航管理、智能作業能力提升以及智慧航行研究實踐，并逐步建立拖輪智慧航行實操手冊和風險風控與應用措施指南，不斷完善國際海事組織（IMO）運行案例支撐架構。

此外，天津港輪駁公司與中國船級社天津分社、北疆海事局共同簽署了《天津港拖輪智慧航行示范工作室合作意向書》，開啟港作拖輪智能航行應用新階段，加快建設全球首家拖輪智慧航行示范區，為我國智能航運發展提供可復制、可參考的口岸海上監管創新范例。