陳興偉,柳良偉

(浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，杭州311112)

0 引 言

液化氣運(yùn)輸船舶在海上運(yùn)輸過程中，這些易燃易爆液化氣體一旦大量泄漏將會(huì)使船上人員、船舶及設(shè)備遭受到低溫凍傷、窒息和結(jié)構(gòu)毀壞等嚴(yán)重危害。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同角度對(duì)液化氣運(yùn)輸船舶安全進(jìn)行了廣泛的研究，研究?jī)?nèi)容主要分為液化氣體泄漏事故后果分析[1-2]，營(yíng)運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)價(jià)[3]、船舶移動(dòng)安全區(qū)域界定[4]、液化氣體船舶操縱和航道關(guān)系[5]等方面。這些研究均是從液化氣運(yùn)輸船舶本身的角度出發(fā)，通過提升船舶本身安全水平來實(shí)現(xiàn)海上液化氣體運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

與此同時(shí)，作為海上安全的最后一道防線的港口國(guó)監(jiān)督(Port State Control，簡(jiǎn)稱PSC)檢查是從管理者的角色來監(jiān)督海上運(yùn)輸安全，通過限制低標(biāo)準(zhǔn)船舶，防止有缺陷的船舶離港等手段來保證船舶航行安全，防止船舶污染海洋環(huán)境[6]。船舶PSC檢查(滯留)數(shù)據(jù)一直是港口國(guó)主管部門和船舶營(yíng)運(yùn)者做好船舶安全管理工作的重要參考數(shù)據(jù)，探尋其內(nèi)在規(guī)律一直是船舶安全研究的主要內(nèi)容之一。2010年，戴耀存等[7]首次嘗試?yán)藐P(guān)聯(lián)規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，使用頻繁項(xiàng)集和關(guān)聯(lián)規(guī)則的表達(dá)形式來展現(xiàn)結(jié)果與影響因素之間的內(nèi)在規(guī)律和相互關(guān)系。2014年，陳晶等[8]首次提出辨識(shí)度指數(shù)公式，研究雙項(xiàng)及多項(xiàng)檢查缺陷與滯留結(jié)果之間的分層關(guān)聯(lián)情況。

上述研究主要解決滯留缺陷與結(jié)果之間的關(guān)系，缺少缺陷之間或者客觀因素與結(jié)果之間的路徑關(guān)系，因?yàn)椴煌蛩貢?huì)以不同的形式對(duì)船舶滯留產(chǎn)生影響。Ju-YeonLee等和陳春[9]選用道路，車輛和駕駛員等因子作為潛變量，運(yùn)用結(jié)構(gòu)方程模型對(duì)交通事故影響因素進(jìn)行實(shí)例分析，得到各因素之間相關(guān)性以及對(duì)結(jié)果的影響。劉清等[10]運(yùn)用結(jié)構(gòu)方程對(duì)內(nèi)河復(fù)雜水域船舶通航環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)演變指標(biāo)體系進(jìn)行探討。這些探索性的研究為滯留影響因素和影響路徑研究提供了思路。

從液化氣運(yùn)輸船舶滯留數(shù)據(jù)和船舶參數(shù)入手，根據(jù)液化氣運(yùn)輸船舶風(fēng)險(xiǎn)特征，構(gòu)建液化氣運(yùn)輸船舶滯留影響路徑結(jié)構(gòu)模型，揭示滯留結(jié)果與因素之間的影響關(guān)系和影響路徑，從新的角度詮釋液化氣運(yùn)輸船舶營(yíng)運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)知和評(píng)價(jià)問題。

1 液化氣運(yùn)輸船舶風(fēng)險(xiǎn)性

根據(jù)SOLAS公約中對(duì)于液化氣運(yùn)輸船舶的定義可知，液化氣運(yùn)輸船舶是指用于散裝運(yùn)輸各類液化氣體或其他易燃性產(chǎn)品的液貨船，以LNG船為主。液化氣運(yùn)輸船舶因其運(yùn)輸貨物的特殊性而使其在船舶結(jié)構(gòu)、貨物運(yùn)輸和裝卸貨系統(tǒng)上存在風(fēng)險(xiǎn)特殊性。

(1)泄漏風(fēng)險(xiǎn)

液化氣體在液化狀態(tài)下一般不會(huì)燃燒和爆炸，但一旦泄漏就會(huì)給周邊人員和環(huán)境帶來巨大的危險(xiǎn)。首先，液化氣體一旦泄漏，低溫液體對(duì)所接觸到的人會(huì)造成永久性或致命的傷害；對(duì)于船體而言，低溫會(huì)因受熱應(yīng)力的作用而變脆，結(jié)構(gòu)安全受到威脅。其次，液化氣體泄漏后立即沸騰而氣化，與空氣混合后易出現(xiàn)蒸氣云爆炸，對(duì)人員和設(shè)施造成嚴(yán)重?fù)p傷或破壞。同時(shí)液化氣體的泄漏會(huì)對(duì)船上人員造成窒息危害。

(2)結(jié)構(gòu)特殊性

液化氣運(yùn)輸船舶的液貨艙一般有自支撐型和薄膜型兩種類型，以挪威MOSS型、日本研制的棱型和法國(guó)GTT型貨艙為主。液貨氣體裝卸貨系統(tǒng)一般會(huì)包括液貨泵、貨物管路、閥門和濾器、貨物壓縮機(jī)、貨物加熱器和蒸發(fā)器、惰氣系統(tǒng)和壓力釋放系統(tǒng)等特殊結(jié)構(gòu)和設(shè)備。

液化氣運(yùn)輸船舶因其設(shè)備設(shè)施比較復(fù)雜而特殊，檢查官員開展PSC檢查過程中，一般會(huì)從船舶整體狀況入手，再針對(duì)性的從上述風(fēng)險(xiǎn)特殊性角度入手進(jìn)行檢查，在常規(guī)檢查項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，更加注重特殊結(jié)構(gòu)要素，比如貨物操作和船體結(jié)構(gòu)。

2 液化氣運(yùn)輸船舶滯留影響路徑模型

2.1 液化氣運(yùn)輸船舶滯留影響因素

根據(jù)港口國(guó)監(jiān)控檢查和滯留信息，結(jié)合液化氣運(yùn)輸船舶風(fēng)險(xiǎn)特殊性，引入船齡、總噸位等船舶參數(shù)數(shù)據(jù)，將滯留影響因素分為船舶狀況、船體主機(jī)、應(yīng)急設(shè)備、船舶管理和貨物操作5大類潛變量和其各自對(duì)應(yīng)的17類潛變量，見表1所示。

2.2 滯留影響路徑結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

結(jié)構(gòu)方程模型(Structural Equation Modeling，簡(jiǎn)稱SEM)方法是一種基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的非實(shí)驗(yàn)方法，利用數(shù)據(jù)來驗(yàn)證先前所假設(shè)的潛變量之間的相互關(guān)系，以及潛變量(邏輯概念)與顯變量(觀測(cè)指標(biāo))之間的一致性程度[11]。一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)方程模型應(yīng)包含測(cè)量模型和結(jié)構(gòu)模型。測(cè)量模型反映的是潛變量與觀測(cè)變量之間的關(guān)系；結(jié)構(gòu)模型描述的是潛變量之間的關(guān)系。

液化氣運(yùn)輸船舶滯留影響路徑結(jié)構(gòu)模型由外生潛變量和內(nèi)生潛變量的關(guān)系來構(gòu)建，外生潛變量為船舶狀況，船體主機(jī)和應(yīng)急設(shè)備，內(nèi)生潛變量為船舶管理和貨物操作。根據(jù)內(nèi)外生潛變量的關(guān)系構(gòu)建理論框架，如圖1所示。

圖1 液化氣運(yùn)輸船舶滯留影響路徑理論框架

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 數(shù)據(jù)采集和SEM模型檢驗(yàn)

3.1.1 數(shù)據(jù)來源

采用全球主要備忘錄(巴黎、東京、黑海、地中海等)2006-2016年液化氣運(yùn)輸船舶PSC檢查滯留數(shù)據(jù)進(jìn)行算例應(yīng)用。17類影響因素(觀測(cè)變量)主要表征液化氣運(yùn)輸船舶營(yíng)運(yùn)過程中的狀態(tài)，采用李克特(Likert)六級(jí)量表對(duì)變量數(shù)值進(jìn)行度量，1-6分別代表該觀測(cè)變量狀態(tài)從好到差，也能從一個(gè)側(cè)面反映對(duì)滯留結(jié)果的影響程度。本次共有285條PSC檢查滯留數(shù)據(jù)用于模型分析，能滿足結(jié)構(gòu)方程分析的樣本要求。

表1 驗(yàn)證性因子分析結(jié)果

3.1.2 滯留數(shù)據(jù)的信度和效度分析

對(duì)液化氣運(yùn)輸船舶PSC檢查滯留數(shù)據(jù)中觀測(cè)變量進(jìn)行分析，采用Cronbach’s Alpha系數(shù)作為滯留數(shù)據(jù)可靠性的檢驗(yàn)分析標(biāo)準(zhǔn)，若分析得到的數(shù)值越接近于1則說明該滯留數(shù)據(jù)的信度越高。從信度分析的結(jié)果來看，Cronbach’s Alpha系數(shù)為0.712，表明整個(gè)滯留數(shù)據(jù)觀測(cè)變量具有良好的信度。

對(duì)數(shù)據(jù)的效度分析一般可以從內(nèi)容效度和結(jié)構(gòu)效度兩個(gè)角度來分析。內(nèi)容效度也稱邏輯效度，測(cè)量?jī)?nèi)容的適當(dāng)性和相符性。所用的數(shù)據(jù)是從PSC檢查內(nèi)容的基礎(chǔ)上增加部分直接或間接反映船安全狀況(如船齡)的數(shù)據(jù)入手，這些數(shù)據(jù)內(nèi)容能全面的反映液化氣運(yùn)輸船舶在運(yùn)營(yíng)過程中的安全狀況，符合研究?jī)?nèi)容的要求。采用KMO分析和BS檢驗(yàn)完成對(duì)PSC檢查滯留數(shù)據(jù)的效度分析。結(jié)果顯示KMO值為0.717，大于0.7，說明因子間相關(guān)性強(qiáng)；巴特勒球形檢驗(yàn)值為606.632，在自由度為136和方差為0.000水平下達(dá)到顯著，說明適合做因子分析。從結(jié)果可知，本滯留數(shù)據(jù)在信度和效度方面達(dá)到了研究要求。

3.1.3 滯留數(shù)據(jù)的驗(yàn)證性分析

驗(yàn)證性因子分析主要通過因子載荷計(jì)算平均方差抽取量AVE(Average Variance Extracted)，用組間最大相關(guān)系數(shù)的平方(R2)這兩個(gè)參數(shù)來檢驗(yàn)先前理論假設(shè)模型是否與理論模型一致[11]。從數(shù)據(jù)可知各潛變量對(duì)應(yīng)的AVE值均大于R2，說明本次滯留數(shù)據(jù)因子分析能夠滿足要求。

3.2 滯留影響路徑模型分析

3.2.1 初始模型

根據(jù)前面所述17個(gè)潛變量之間的理論假設(shè)，構(gòu)建液化氣運(yùn)輸船舶PSC檢查滯留影響傳導(dǎo)路徑結(jié)構(gòu)模型，運(yùn)用AMOS軟件對(duì)該假設(shè)模型進(jìn)行分析，主要選擇卡方自由度比值χ2/df、適配度指數(shù)GFI、比較適配指數(shù)CFI、非規(guī)準(zhǔn)適配指數(shù)TLI和漸進(jìn)殘值均方平方根RESEA這五個(gè)指數(shù)來表征本模型分析的擬合結(jié)果。從初始模型的擬合結(jié)果顯示除χ2/df和GFI、RESEA指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)外，其余指標(biāo)均未達(dá)到擬合標(biāo)準(zhǔn)，說明初始模型還存在一定缺陷，需要做進(jìn)一步的調(diào)整和修正。

表2 初始模型、最終模型擬合指數(shù)

3.2.2 模型修正

在初始模型中擬合指數(shù)不理想的原因主要?dú)w結(jié)為以下幾個(gè)方面：

(1)模型中一些假設(shè)關(guān)系并不顯著，由于這些不顯著關(guān)系的存在影響了初始模型的擬合程度；

(2)潛變量之間的一些隱性作用并未考慮進(jìn)來，這些隱性關(guān)系也會(huì)導(dǎo)致初始模型的擬合度不高。

根據(jù)上述原因，在初始模型路徑關(guān)系的基礎(chǔ)上，增加了新變量間關(guān)系和刪除變量間不顯著的關(guān)系兩種方式進(jìn)行修正。經(jīng)過修正之后，模型的擬合指數(shù)均符合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，修正后模型為最佳模型，見表2。

3.2.3 滯留影響路徑分析

通過模型的滯留影響路徑分析，總共獲得30條影響路徑，連線上所標(biāo)注的數(shù)據(jù)為兩個(gè)變量之間的影響值Y，按照邏輯關(guān)系將影響值疊加至最后的滯留后可得到該路徑的總影響值TY，見表3。為了便于表明影響程度，將Y值小于0.2的關(guān)系用虛箭頭表示，大于等于0.2的用實(shí)箭頭表示，具體詳見圖3。

潛變量觀測(cè)變量影響路徑Y(jié)TY潛變量觀測(cè)變量影響路徑Y(jié)TY船體主機(jī)(X1)船體概況(X2)A1:船體結(jié)構(gòu)狀況(0.40A2:主機(jī)和輔機(jī)狀況(0.56)A3:防污染設(shè)備狀況(0.30)A4:船齡(0.57)A5:船舶總噸(0.59)A6:無線電設(shè)備(0.51)0.40→X10.11→Y10.06→DET0.00260.40→X10.21→Y20.14→DET0.01180.40→X10.05→DET0.02000.56→X10.11→Y10.06→DET0.00370.56→X10.21→Y20.14→DET0.01650.56→X10.05→DET0.02800.30→X10.11→Y10.06→DET0.00200.30→X10.21→Y20.14→DET0.00880.30→X10.05→DET0.01500.57→X20.62→Y10.06→DET0.02120.57→X20.46→Y20.14→DET0.03670.57→X20.14→DET0.07980.59→X20.62→Y10.06→DET0.02190.59→X20.46→Y20.14→DET0.03800.59→X20.14→DET0.08260.51→X20.62→Y10.06→DET0.01900.51→X20.46→Y20.14→DET0.03280.51→X20.14→DET0.07140.01→X30.39→Y20.14→DET0.00050.01→X30.20→DET0.00200.03440.04820.02580.13770.14250.1232應(yīng)急設(shè)備(X3)A7:應(yīng)急系統(tǒng)狀況(0.40)A8:救生設(shè)備狀況(0.31)A9:消防安全狀況(0.54)A10:報(bào)警設(shè)備狀況(0.01)0.40→X30.52→Y10.06→DET0.01250.40→X30.39→Y20.14→DET0.02180.40→X30.20→DET0.08000.31→X30.52→Y10.06→DET0.00970.31→X30.39→Y20.14→DET0.01690.31→X30.20→DET0.06200.54→X30.52→Y10.06→DET0.01680.54→X30.39→Y20.14→DET0.02950.54→X30.20→DET0.10800.01→X30.52→Y10.06→DET0.00030.01→X30.39→Y20.14→DET0.00050.01→X30.20→DET0.00200.11430.08860.15430.0029

3.3 結(jié)構(gòu)模型結(jié)果分析

經(jīng)過結(jié)構(gòu)模型分析得到30條滯留影響路徑，每條影響路徑一方面揭示不同因素對(duì)滯留結(jié)果的影響，另一方面也揭示因素之間相互關(guān)系；標(biāo)準(zhǔn)化后的路徑系數(shù)進(jìn)一步反映因素對(duì)滯留的影響水平。將最終的總影響值TY進(jìn)行排序，可得到各個(gè)影響因素對(duì)船舶滯留的影響程度，提高這些因素的安全狀態(tài)水平，有利于降低液化氣運(yùn)輸船舶的滯留風(fēng)險(xiǎn)。從分析結(jié)果可以看出：

(1)潛變量“消防安全狀況”的總影響值最大，可認(rèn)為船舶消防安全狀況對(duì)液化氣運(yùn)輸船舶PSC檢查滯留影響最大，是PSC檢查中的重點(diǎn)。消防安全因素包括消防器材配備狀況、火災(zāi)探測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)是否有效、消防員裝備、控火計(jì)劃等，這類設(shè)備和因素的好壞直接決定整條船舶消防安全狀態(tài)，直接影響液化氣運(yùn)輸船舶消防應(yīng)急能力和船舶安全狀態(tài)。

(2)“船舶總噸”和“船齡”潛變量對(duì)船舶滯留影響次之。船舶總噸的李克特量級(jí)是按從大到小來劃分影響等級(jí)，船齡則相反。從分析結(jié)果可知總噸和船齡對(duì)船舶滯留均為正相關(guān)，說明噸位越小或船齡越大，對(duì)滯留的影響越大。同時(shí)，根據(jù)PSC檢查數(shù)據(jù)和有關(guān)文獻(xiàn)也可得知液化氣運(yùn)輸船舶PSC檢查缺陷和滯留數(shù)據(jù)主要集中在船舶噸位為1萬總噸及以下和船齡20年左右。韓曉寶等[12]研究也分析得到液化氣運(yùn)輸船舶中小型船(3000總噸以下)和老齡船(船齡26年以上)的平均滯留率分別高達(dá)8.24%和13%，遠(yuǎn)高于平均滯留率，這也進(jìn)一步證明了噸位和船齡對(duì)液化氣運(yùn)輸船舶的營(yíng)運(yùn)安全和滯留風(fēng)險(xiǎn)的影響。

(3)“無線電設(shè)備”和“應(yīng)急系統(tǒng)”也是關(guān)鍵要素。無線電設(shè)備主要包括GMDSS設(shè)備狀況是否按公約配備、設(shè)備操作和維護(hù)是否有效等內(nèi)容，應(yīng)急系統(tǒng)因素包括各種應(yīng)急報(bào)警設(shè)備是否正常，是否按照規(guī)定開展各項(xiàng)安全演習(xí)，各種應(yīng)急設(shè)備的狀況等內(nèi)容。這兩大因素直接關(guān)乎船舶在應(yīng)急情況下能否有效開展遇險(xiǎn)呼叫、緊急報(bào)警、安全疏散和撤離等應(yīng)急措施，不僅是針對(duì)這些硬件要求，也從演習(xí)、設(shè)備使用和維護(hù)等方面來反映船舶營(yíng)運(yùn)安全狀況。

4 結(jié) 語

(1)以液化氣運(yùn)輸船舶PSC檢查滯留影響因素為研究對(duì)象，提出基于船舶滯留影響路徑結(jié)構(gòu)方程模型，分析滯留結(jié)果與因素之間的影響關(guān)系和影響路徑。

(2)通過潛變量(影響因素)與滯留結(jié)果之間的結(jié)構(gòu)方程模型，可辨別影響因素與滯留結(jié)果之間的影響路徑。通過影響路徑能反映因素與結(jié)果之間存在正相關(guān)影響，有助于解釋不同影響因素對(duì)船舶滯留的演化路徑和缺陷路徑。

(3)通過計(jì)算每一條路徑的影響值和每一個(gè)潛變量的總影響值，可定量分析各個(gè)影響演化路徑對(duì)滯留結(jié)果的影響強(qiáng)度，可以為港口國(guó)監(jiān)督檢查和液化氣運(yùn)輸船舶在應(yīng)對(duì)檢查提供有用的提示和決策支持。