欒法敏

(青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)學(xué)院，山東 青島 266071)

沿岸通航密集區(qū)航行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、評(píng)估和控制

欒法敏

(青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)學(xué)院，山東 青島 266071)

為保證船舶在沿岸通航密集區(qū)安全航行，需對(duì)航行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別、評(píng)估和控制。結(jié)合多年航海實(shí)踐，對(duì)航行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別；利用模糊評(píng)價(jià)的相關(guān)理論，建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的數(shù)學(xué)模型，對(duì)引發(fā)航行風(fēng)險(xiǎn)的因素進(jìn)行綜合評(píng)估，確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和引發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的最主要因素。在風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和評(píng)估的基礎(chǔ)上，采取針對(duì)性措施，以有效控制風(fēng)險(xiǎn)、確保安全。經(jīng)實(shí)例驗(yàn)證，該方法對(duì)保障船舶航行安全具有一定的指導(dǎo)意義。

水路運(yùn)輸；沿岸通航密集區(qū)；風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別；評(píng)估和控制

沿岸通航密集區(qū)的海事事故發(fā)生率較高[1]，船舶在該區(qū)域航行存在較大風(fēng)險(xiǎn)。為保證船舶在沿岸通航密集區(qū)安全航行，需對(duì)引發(fā)航行風(fēng)險(xiǎn)的諸多因素進(jìn)行科學(xué)合理的綜合評(píng)估；針對(duì)評(píng)估結(jié)果，采取合理有效的防范措施，使航行風(fēng)險(xiǎn)得到降低或控制。[2]結(jié)合多年工作以及對(duì)船長進(jìn)行適任評(píng)估的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)一種可對(duì)沿岸通航密集區(qū)航行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別、評(píng)估和控制的方法，期望對(duì)降低和控制船舶在沿岸通航密集區(qū)的航行風(fēng)險(xiǎn)起到一定的指導(dǎo)作用。

1 沿岸通航密集區(qū)特點(diǎn)

根據(jù)中國海事局組織編寫的教材《航海學(xué)》[3]，沿岸通航密集區(qū)主要有以下特點(diǎn)：

1. 航線離岸近，附近航行危險(xiǎn)物、障礙物較多，水深有時(shí)較淺。

2. 沿岸海區(qū)水流復(fù)雜，受潮流影響較大。

3. 來往船只和各類漁船比較密集，航行和避讓都有較大困難。

4. 船舶回旋余地較小，遇到緊迫局面時(shí)，船舶操縱困難。

5. 可供定位與導(dǎo)航的物標(biāo)較多，船位的確定比較容易。

6. 海區(qū)內(nèi)海圖、航路指南和潮汐表等航海資料比較完備，有利于駕駛員全面、深入了解所經(jīng)海區(qū)內(nèi)的水文氣象、助航設(shè)施、航海危險(xiǎn)物、推薦航線和航法等信息。

7. 沿岸許多擁擠水道都實(shí)行了分道通航制，旨在簡化船舶匯集水域內(nèi)交通流的形式，分割相反的交通流，盡可能地降低船舶間的避碰危險(xiǎn)。

2 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

根據(jù)沿岸通航密集區(qū)的特點(diǎn)，分析船舶在沿岸通航密集區(qū)航行時(shí)容易造成的風(fēng)險(xiǎn)：

1. 離岸近、障礙物多、水深較淺等給船舶帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)是容易造成擱淺。

2. 水流復(fù)雜、潮流影響大會(huì)對(duì)船舶的操縱帶來困難，存在偏離航線的風(fēng)險(xiǎn)。

3. 漁船密集會(huì)給船舶的避讓帶來困難，存在觸碰漁船的風(fēng)險(xiǎn)。

4. 回旋余地小會(huì)給船舶的操縱和避讓帶來困難，存在觸碰交會(huì)船、周圍浮標(biāo)或養(yǎng)殖區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)。

5. 物標(biāo)較多對(duì)陸標(biāo)定位有幫助，但太多的話容易產(chǎn)生誤識(shí)物標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。

通過分析不難發(fā)現(xiàn)，在沿岸通航密集區(qū)航行主要存在誤識(shí)物標(biāo)、偏航、觸碰浮標(biāo)、觸碰養(yǎng)殖區(qū)、擱淺觸礁、觸碰漁船、觸碰貨船等風(fēng)險(xiǎn)。

3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

3.1評(píng)估指標(biāo)確立

將上述主要風(fēng)險(xiǎn)作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估一級(jí)指標(biāo)，將引起這些風(fēng)險(xiǎn)的因素作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的二級(jí)指標(biāo)(見表1)。

表1 評(píng)估指標(biāo)

3.2建立因素集和評(píng)價(jià)集

3.2.1因素集

因素集U為影響判斷對(duì)象的各個(gè)因素組成的集合，即U={u1，u2，u3,…,un}，其中ui(i=1，2，3,…，n)為影響因素。根據(jù)確定的評(píng)估指標(biāo)，得到因素集為U={u1，u2，u3，u4，u5,u6,u7}，其中u1，u2，u3，u4，u5，u6，u7分別為誤識(shí)物標(biāo)、偏航、觸碰浮標(biāo)、觸碰養(yǎng)殖區(qū)、擱淺觸礁、觸碰漁船、觸碰貨船。

3.2.2評(píng)價(jià)集

評(píng)價(jià)集v={v1,v2,v3,v4,v5}={-2，-1,0，1，2}，其中vj(i=1,2,3,…,n)為評(píng)價(jià)因素，用-2，-1，0，1，2作為評(píng)價(jià)模糊數(shù)進(jìn)行模糊計(jì)算。其中，-2表示危險(xiǎn)程度最小，-1表示危險(xiǎn)程度較小，0表示危險(xiǎn)程度一般，1表示危險(xiǎn)程度較大，2表示危險(xiǎn)程度最大。

3.3確定各指標(biāo)隸屬度

確定隸屬度的方法有模糊統(tǒng)計(jì)法、例證法、專家經(jīng)驗(yàn)法、二元對(duì)比排序法等[5-7]，此處在專家經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上采用模糊統(tǒng)計(jì)法確定各個(gè)指標(biāo)的隸屬度，即

(1)

式(1)中：rij為ui相對(duì)于vj的隸屬度。

隸屬度的確定是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的基石，如在求取評(píng)估指標(biāo)“擱淺觸礁”的隸屬度時(shí)，應(yīng)先分別求取二級(jí)評(píng)估指標(biāo)“離孤立危險(xiǎn)物距離”和“計(jì)劃航線附近水深”的隸屬度，二者的平均值就是評(píng)估指標(biāo)“擱淺觸礁”的隸屬度。譬如，某航區(qū)離計(jì)劃航線0.5 n mile附近有1個(gè)孤立危險(xiǎn)物，0.7 n mile處有1個(gè)，1.2 n mile附近有1個(gè)，1.5 n mile附近有2個(gè)，根據(jù)孤立危險(xiǎn)物的距離和數(shù)量填寫表2，并做歸一化處理，算出二級(jí)指標(biāo)“離孤立危險(xiǎn)物距離”的隸屬度；同樣，根據(jù)一定標(biāo)準(zhǔn)求出“計(jì)劃航線附近水深”的隸屬度(見表3)；二者的平均值即為“擱淺觸礁”的隸屬度(見表4)。根據(jù)實(shí)際航次通過不同的通航密集區(qū)同樣可完成其他6個(gè)評(píng)估指標(biāo)隸屬度的計(jì)算。

表2 與孤立危險(xiǎn)物距離隸屬度的舉例

表3 計(jì)劃航線附近水深隸屬度的舉例

表4 擱淺觸礁隸屬度的舉例

3.4權(quán)重確定

上述因素集中的7個(gè)評(píng)估指標(biāo)對(duì)總的風(fēng)險(xiǎn)程度的影響是不一樣的，需要從數(shù)值上進(jìn)行量化，確定各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。權(quán)重的確定方法有很多種，主要有層次分析法、直接定權(quán)法、環(huán)比構(gòu)權(quán)法和頻數(shù)統(tǒng)計(jì)法。此處采用層次分析法，通過走訪山東海事局船舶交通管理系統(tǒng)(Vessel Traffic Services，VTS)的資深船長，得出表5的評(píng)估指標(biāo)比較判斷矩陣。

表6 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI

通過對(duì)判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)，其所對(duì)應(yīng)的特征向量為

W=(W1,W2，…，W7)T=(0.047 5,0.060 7,

0.099 0,0.192 0,0.291 8,0.474 8,0.798 0)T

經(jīng)過歸一化處理后，各個(gè)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重分別為

W=(W1,W2，…，W7)T=(0.024 2,0.031,0.050 4,

0.097 8,0.148 6,0.241 7,0.406 3)T

即評(píng)估指標(biāo)誤識(shí)物標(biāo)、偏航、觸碰浮標(biāo)、觸碰養(yǎng)殖區(qū)、擱淺觸礁、觸碰漁船、觸碰貨船的相對(duì)權(quán)重分別為2.42%，3.1%，5.04%，9.78%，14.86%，24.17%，40.63%。

3.5評(píng)價(jià)過程

3.5.1風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別評(píng)估取權(quán)重向量

W=(W1,W2，…，W7)T=(0.024 2,0.031,0.050 4,0.097 8,0.148 6,0.241 7,0.406 3)T，B=W·R是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別的評(píng)估，這里是一種模糊關(guān)系合成，也稱為模糊變換。得到評(píng)價(jià)向量B后再利用最大隸屬法則進(jìn)行反模糊化，得到對(duì)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別的評(píng)估。

3.5.2求取引發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的最主要因素

在對(duì)危險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)估的基礎(chǔ)上，根據(jù)每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重、隸屬度和評(píng)級(jí)模糊數(shù)求取加權(quán)模糊指數(shù)D=W·R·V，加權(quán)模糊指數(shù)大者為引起航行風(fēng)險(xiǎn)的最主要因素。

4 風(fēng)險(xiǎn)控制

船長可根據(jù)本船本航次的實(shí)際情況，針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的等級(jí)和引發(fā)航行風(fēng)險(xiǎn)的最主要因素采取應(yīng)對(duì)措施，將船舶在沿岸通航密集區(qū)的航行風(fēng)險(xiǎn)降到最低，確保船舶安全航行。

5 實(shí)例驗(yàn)證

某船從天津開往青島，根據(jù)該航次的計(jì)劃航線，對(duì)青島港附近的通航密集區(qū)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、評(píng)估和控制。結(jié)合該航區(qū)的特點(diǎn)，首先對(duì)航行中可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別；然后根據(jù)識(shí)別的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，得到航經(jīng)該區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和造成風(fēng)險(xiǎn)的主要因素和次要因素；最后根據(jù)評(píng)估結(jié)果，進(jìn)一步采取預(yù)防和控制風(fēng)險(xiǎn)的措施，將風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

5.1風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

根據(jù)青島港附近實(shí)際情況，進(jìn)行航行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1) 穿過小公島附近的報(bào)告線后，航區(qū)周圍物標(biāo)眾多，有誤識(shí)物標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。

2) 在團(tuán)島嘴附近，因水流較大，有偏航的風(fēng)險(xiǎn)。

3) 駛過青島港1號(hào)浮后，航區(qū)周圍浮標(biāo)較多，有觸碰浮標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。

4) 在9號(hào)浮附近有養(yǎng)殖區(qū)，離航道較近，航經(jīng)此處有偏航觸碰養(yǎng)殖區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)。

5) 馬蹄礁附近水深較淺，航經(jīng)此處有觸礁和擱淺的風(fēng)險(xiǎn)。

6) 經(jīng)常有小漁船穿插航道，有觸碰漁船的風(fēng)險(xiǎn)。

7) 青島港進(jìn)出貨船較多，航經(jīng)該區(qū)域有觸碰其他貨船的風(fēng)險(xiǎn)。

5.2風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù)模糊評(píng)價(jià)法，對(duì)青島港附近沿岸通航密集區(qū)的航行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)估。

5.2.1隸屬度

根據(jù)航行安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行隸屬度的確定和統(tǒng)計(jì)(見表7)。

表7 隸屬度統(tǒng)計(jì)結(jié)果

構(gòu)建隸屬度矩陣：

權(quán)重向量依據(jù)于判斷矩陣得出的結(jié)果為

W=(W1,W2，…，W7)T=(0.024 2,0.031 0,0.050 4,0.097 8,0.148 6,0.241 7,0.406 3)T

5.2.2模糊評(píng)價(jià)法風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

計(jì)算評(píng)價(jià)向量

B=W·R=[0.048 72，0.214 09，

0.362 38，0.249 60，0.125 21]

根據(jù)最大隸屬度原則，對(duì)本航次航經(jīng)青島港附近通航密集區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是危險(xiǎn)程度一般。

5.2.3確定最主要的風(fēng)險(xiǎn)因素

通過求取每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的模糊指數(shù)，比較確定引發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的最主要因素。

(1) 誤識(shí)物標(biāo)的模糊指數(shù)為

B1=0.024 2[0.2×(-2)+0.25×(-1)+

0.25×0+0.2×1+0.1×2]=-0.006 1

(2) 偏航的模糊指數(shù)為

B2=0.031[0.0×(-2)+0.2×(-1)+

0.45×0+0.25×1+0.1×2]=0.007 8

(3) 觸碰浮標(biāo)的模糊指數(shù)為

B3=0.050 4[0.1×(-2)+0.2×(-1)+

0.25×0+0.35×1+0.1×2]=0.007 6

(4) 觸碰養(yǎng)殖區(qū)的模糊指數(shù)為

B4=0.097 8[0.15×(-2)+0.2×(-1)+

0.35×0+0.15×1+0.15×2]=-0.004 9

(5) 擱淺觸礁的模糊指數(shù)為

B5=0.148 6[0.0×(-2)+0.15×(-1)+

0.30×0+0.45×1+0.1×2]=0.074 3

(6) 觸碰漁船的模糊指數(shù)為

B6=0.241 7[0.1×(-2)+0.2×(-1)+

0.45×0+0.15×1+0.1×2]=-0.012 1

(7) 觸碰貨船的模糊指數(shù)為

B7=0.406 3[0.0×(-2)+0.25×(-1)+

0.35×0+0.25×1+0.15×2]=0.121 9

由計(jì)算結(jié)果可以看出，觸碰貨船的模糊指數(shù)最大，即本航次航經(jīng)青島港附近沿岸通航密集區(qū)時(shí)引發(fā)航行風(fēng)險(xiǎn)的最主要因素是船舶碰撞。以往的事故統(tǒng)計(jì)表明，在青島港附近航行，船舶碰撞出現(xiàn)的概率遠(yuǎn)大于其他事故，說明評(píng)估結(jié)果與實(shí)際是吻合的。

5.2.4控制風(fēng)險(xiǎn)的措施

雖然航行風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估等級(jí)為一般，但是船長需對(duì)引發(fā)航行風(fēng)險(xiǎn)的最主要因素“船舶碰撞”引起重視；應(yīng)采取多安排值班人員進(jìn)行瞭望、開啟雷達(dá)、備車航行、采用安全航速等一切有效措施來避讓船舶[10]，將風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

6 結(jié) 語

對(duì)沿岸通航密集區(qū)船舶的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別、評(píng)估和控制是一項(xiàng)抽象和較難量化的工作，通常做法是依靠船長的主觀判斷，有一定的局限性和片面性。本文借助模糊評(píng)價(jià)法對(duì)沿岸通航密集區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行細(xì)分和量化，從而評(píng)估出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并確認(rèn)最主要的風(fēng)險(xiǎn)因素，進(jìn)一步根據(jù)評(píng)估結(jié)果采取針對(duì)性措施，降低或控制航行風(fēng)險(xiǎn)，確保船舶安全。該方法可對(duì)船長和駕駛員有效控制航行風(fēng)險(xiǎn)起到一定的指導(dǎo)作用。

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Identification,AssessmentandControlofNavigationalRisksinCoastalandCongestedWaters

LUANFamin

(Qingdao Ocean Shipping Mariners College, Qingdao 266071, China)

In order to ensure navigation safety of ships in coastal and congested waters, it is necessary to identify and assess navigation risks, and control or weaken them. With the experience of navigation at sea, an evaluation index system and the risk evaluation model are established by fuzzy comprehensive evaluation theory. The degrees of risks are assessed, and the influencing factors of major risks are determined. The countermeasures are suggested. Actual applications prove that the proposed model is effective in improving navigational safety.

waterway transportation; coastal and congested navigational waters; risk identification; assessment and control

2014-04-30

欒法敏(1969—)，男，山東高密人，副教授，船長，主要從事航海技術(shù)研究和航海技術(shù)教學(xué)。E-mail: 13953270761@163.com

1000-4653(2014)03-0080-05

U676.1

A