戴官全，楊神化，王鵬鯤

(1.泉州師范學院 航海學院，福建 泉州 362000；2.集美大學 航海學院，福建 廈門 361021)

近年來，郵輪業(yè)已經成為現(xiàn)代旅游業(yè)中最為活躍、發(fā)展最為迅猛的產業(yè)之一[1]，帶動了包括港口、航運、住宿餐飲、旅游等在內的一系列現(xiàn)代服務行業(yè)的繁榮[2]。但郵輪載客量大，且內部結構復雜、造價高，一旦發(fā)生事故將會造成大量人員傷亡和財產損失。因此，東渡港區(qū)郵輪泊位改建后的安全靠泊風險研究，意義重大。

目前，對船舶安全及風險評估領域的研究，主要有安全指數(shù)評價法、層次分析評價法、模糊數(shù)學理論評價法、灰色理論評價法、神經網絡評價法等。然而，國內外學者都是以普通船型為代表[3-4]，借助仿真技術，從通航及水域方面來分析影響船舶安全的要素[5]，從而進行風險分析和評估。如日本學者主要的研究方法是使用模擬和仿真技術對海上的交通流和操船環(huán)境進行仿真模擬[6]；荷蘭學者的研究方法主要是理論研究和操船模擬器相結合的方法。針對大型郵輪的安全靠泊研究，主要從兩個方面進行，一是從引航方面進行實踐研究[7]；二是從通航影響[8]的角度出發(fā)，結合仿真技術模擬實驗進行通航安全評估。幾乎沒有針對大型郵輪的船型和泊位情況進行靠泊風險的綜合評估。為此，本文針對大型郵輪和東渡港區(qū)1#、2#泊位的具體情況建立指標體系和評估模型，并提出靠泊建議。

1 大型郵輪的定義及操縱特性

1.1 大型郵輪的定義

船舶的大小，通常是用船舶尺度（長、寬、深、吃水）和船舶噸位來衡量的。但郵輪的大小是根據(jù)載客量來劃分，現(xiàn)代學者普遍認為，載客量2 000人以上的郵輪稱為大型郵輪。

從船舶操縱方面來講，船舶尺度比載客量的大小更為重要。根據(jù)交通運輸部發(fā)布的《大型船舶操縱特殊培訓、考試和發(fā)證辦法》，在80 000載重噸或總長250 m及以的船舶上任職的船長、大副必須進行大型船舶操縱的專門培訓。在實踐中大多數(shù)船舶以此為標準[9-10]。本文研究的大型郵輪靠泊是指總長250 m或載重噸80 000 t及以上的郵輪。

1.2 大型郵輪靠泊操縱特性

從靠泊操縱方面上來分析，大型郵輪主要有以下幾個特點。

（1）上層建筑高大。高大的上層建筑使得郵輪受風面積大[11]，其風致壓力和風致漂移都較大；大型郵輪水面以上高度大，過橋梁時要注意凈空高度。

（2）駕駛臺一般位于船艏。具有船舶前方盲區(qū)小、倒航時盲區(qū)大[12]的特點，對兩側特別是船尾方向的瞭望比較困難，對船尾的距離和離岸的橫距判斷較難；艏機型船舶前進時的轉心往往在駕駛臺位置后面，對船舶轉艏角速度的判斷與尾機型船舶差異很大；大型郵輪還具有轉心偏前的特點，航行過彎道時，要及早轉向。

（3）操控性能較好。大型郵輪多為雙車雙舵配置且主機功率較大，緊急制動的距離相對較短；大型郵輪普遍帶有功率較大的艏側推器，部分船舶還帶有艉側推器，具有轉向性能好、旋回圈小的特點。

綜上，大型郵輪的特點非常明顯，上層建筑高大、艏機型、操縱設備先進，大型郵輪的靠泊操縱明顯有別于其他船舶。

2 泊位及環(huán)境簡介

2.1 廈門港東渡港區(qū)1#、2#郵輪泊位概述

廈門港東渡港區(qū)1#、2#郵輪泊位位于廈門海滄大橋的南側，進港船舶需航經廈門港主航道，然后沿東渡航道-猴嶼西航道-國際郵輪航道，經調頭區(qū)后，右前方為碼頭平臺。南側為改建的東渡0#15萬噸級郵輪泊位；在1#郵輪泊位西側有一根架空的高壓線（東鐘6#～7#高壓線，最低點凈空高度59.82 m），只能滿足水線上最大高度為54.82 m的船舶通航；在2#郵輪泊位北側為改建的東渡3#2萬噸級滾裝泊位；在3#泊位北側為海滄大橋，海滄大橋與東渡2#郵輪泊位北端距離為249.5 m，海滄大橋只能滿足水線以上最大高度為53 m的船舶通航。

根據(jù)東渡港區(qū)0～4#泊位改建的總平面布置設計方案，改建后的東渡1#、2#泊位為10萬噸級郵輪泊位，基本設計參數(shù)為：1#郵輪泊位長324 m，2#郵輪泊位長346.5 m；停泊水域寬度均為75 m，設計底高程均為-9.0 m；回旋水域布置在0#郵輪泊位（改建后為15萬噸級）西南側，與0#郵輪泊位共用（0#郵輪泊位的停泊水域寬度為100 m），沿水流方向的寬度（長軸）為800 m，垂直水流方向的寬度（短軸）為640 m，設計底高程為-10.5 m。

2.2 港區(qū)水文氣象情況

2.2.1 風

廈門灣內春、夏兩季以NE風向為主，每年4～7月常有較強的SW向風，灣內平均風力3～4級，最大5～7級，雷暴雨瞬時風力可達7～8級。秋、冬兩季以NEE風向為主，每年8月至次年3月常有較強的偏東風，灣內平均風力4～5級，最大7級，寒流過境時風力可達7～8級。據(jù)統(tǒng)計，每年約有3～5個臺風直接襲擊廈門，在臺風威脅或襲擊廈門期間，禁止船舶進出港通航，船舶應提前做好防避臺準備。

2.2.2 流

廈門灣海域潮汐的類型屬正規(guī)半日潮。主航道口門附近最大流速為1.30 m/s（約2.6節(jié)），流向285°～105°。大潮時漲落潮垂線平均流速為0.65 m/s左右，小潮為0.35～0.40 m/s。主航道至嵩嶼港區(qū)附近水域，大潮期間漲潮平均流速為0.67 m/s，流向100°，落潮平均流速為0.61 m/s，流向278°；大潮期間最大落潮流速為1.24 m/s，流向97°，最大漲潮流速0.96 m/s，流向278°。猴嶼西航道至東渡0#郵輪泊位回旋水域，大潮期間漲潮平均流速為0.76 m/s，流向010°，落潮平均流速為0.68 m/s，流向205°；大潮期間最大落潮流速為1.25 m/s，流向015°，最大漲潮流速1.25 m/s，流向 278°。東渡港區(qū)1#、2#泊位附近流向為落潮流流向008°，漲潮流流向188°。

2.2.3 浪

廈門灣主航道附近常浪向SE，次常浪向ESE。較大周期的波浪大部分出現(xiàn)在SE向，臺風經過時測得最大的浪高H1%=1.9 m，波向偏南，對應波浪周期4.9 s。東渡支航道內和東渡港區(qū)常浪向SW，年頻率66.4%，臺風經過時測得最大的浪高H1%=1.2 m，波向西南。因東渡支航道和東渡1#、2#郵輪泊位隱蔽性良好，外海ESE和SE向波浪傳到嵩嶼二期碼頭后折回，支航道至東渡作業(yè)區(qū)波浪要素為小風區(qū)形成的風浪。應碼頭海區(qū)而言，風浪方向以偏順浪為主，常年浪高都在1.0 m以下。

3 建立大型郵輪靠泊風險評價模型

模糊綜合評價法是一種基于模糊數(shù)學的評價方法，應用模糊變換原理對考慮的事物做出的綜合性評價[13]。該綜合評價法根據(jù)模糊數(shù)學的隸屬度理論把定性評價轉化為定量評價，即用模糊數(shù)學對受到多種因素制約的事物或對象做出一個總體的評價。它具有結果清晰，系統(tǒng)性強的特點，能較好地解決模糊的、難以量化的問題，適合各種非確定性問題的解決。模糊綜合評價方法可分成以下幾個步驟進行，建立因素集；建立評價集（判斷集）；單因素模糊評判；建立權重集；進行模糊綜合評判。

3.1 模糊綜合評價指標集的確立

在安全評價的首要任務就是指標體系的確定。在分析船舶靠泊事故[14]相關的危險因素方面，從“人、機、環(huán)境、管理”[15-16]，四個相互獨立的方面出發(fā)，結合廈門港東渡港區(qū)1#、2#郵輪靠泊的具體情況，采用綜合安全評價（formal safety assessment，簡記FSA）和頭腦風暴法初步確定指標。為了更加科學、合理的選取指標，本文遵循以下原則(1)所選指標因素的完整性和代表性(2)所選指標因素的可操作性和可測量性(3)參與調查專家的權威性和全面性。綜合專家的意見最終提出5個風險因素的一級指標、16個二級指標和10個三級指標，如圖1所示。

3.2 確立模糊綜合評價總集和評價指標隸屬度

評價集是由評判對象可能做出的評判結果所組成的集合，模糊綜合評判的主要目的就是通過對評判對象的綜合評價，從而能從評價集里得出一個最佳的評價結果[17]。指標因素集合為U，現(xiàn)擬將郵輪靠泊東渡港區(qū)1#、2#泊位的評價集V分為5個等級，即V=[低度風險、較低風險、中等危險、較高危險、極度危險]，給出相應的抉擇評語集，即M=[10,30,50,70,90]T。根據(jù)模糊數(shù)值的定義，其評價值并不是單一的評價級別，而是各個評價指標相對應的評價隸屬程度。為使結果更加客觀、科學，本文采用反模糊處理，把絕對的隸屬關系擴展為連續(xù)的不同程度隸屬關系，評語集和指標隸屬度對照表如表1。

圖1 風險評估指標體系

表1 模糊評語集和指標隸屬度對照表

3.3 確立模糊綜合評價子集

3.3.1 人員因素評價集

人員因素的隨機性比較大，不容易評價，一般從硬性指標入手。國內外專家學者普遍認為實踐經驗豐富（海齡長）的海員，其綜合素質比會較高；等級證書越高的人員，其技術水平也越高。大型郵輪的船長多為外國籍船員，但均在同一個公約標準下發(fā)證（海員培訓、發(fā)證和值班標準國際公約，簡稱STCW公約）。根據(jù)中華人民共和國《引航員管理辦法》和《海船船員適任考試和發(fā)證規(guī)則》要求，大型郵輪的引航員必須是海港一級引航員，船長及大副需要進行大型船舶操縱培訓，值班船員均需取得交通部海事局頒發(fā)的符合STCW公約的適任證書。我國交通運輸部每年還會評審高級船長、高級引航員等高級專業(yè)技術職務證書。因此，本文采用本崗位上的工作時間和技術等級來評估人員業(yè)務水平，結合國內外具體情況，得到對應于五個等級的評價指標，如表2所示。

表2 人員因素評價表

3.3.2 風的影響評價子集

研究風的影響時，需要從兩個維度出發(fā)，一個是方向，一個是速度。風向通常用船舶的風舷角來表示，當風力一定時，風向不同對船舶造成的影響也不同。風向最好是船首60°與船尾60°左右來風，危險系數(shù)最大的莫過于橫風。東渡1#、2#郵輪泊位的碼頭軸線為008°，可近似為N。即，首尾風向為N和S，橫風風向為E和W。據(jù)統(tǒng)計，當風力達到6級以上海上交通事故發(fā)生頻率明顯增加，因此以6級風的風力大小作為量化標準，結合廈門港東渡港區(qū)實際情況（7級以上大風禁止郵輪靠泊），得出郵輪靠泊受風影響的評價集，見表3。

表3 船舶受風評價集

在進行模糊評價時，確定各個指標評判等級的隸屬度是關鍵。本文借鑒國內外相關研究成果及行業(yè)規(guī)范，并結合東渡港區(qū)1#、2#泊位的實際情況，建立了東渡港區(qū)1#、2#泊位郵輪靠泊風險模糊數(shù)學評價集。

3.4 評價指標權重的確立

在綜合安全評價中，不同因素彼此之間也存在相對重要性，一般用權系數(shù)或權重作為其度量值。本文利用層次分析法（analytic hierarchy process，簡記AHP）和變異系數(shù)法綜合確定各評價指標的權重。

3.4.1 AHP權重的確立

確立AHP權重的步驟如下。

（1）根據(jù)指標體系構造判斷矩陣。AHP構造判斷矩陣時，一般只作兩兩判斷，也就是把所有元素都單獨兩兩比較一次，得出n×n的判斷矩陣A。

（3）計算一致性指標 CI=（λmax-n）/n-1。

（4）根據(jù)平均隨機一致性指標表查出n階矩陣平均隨機一致性指標RI，并進行一致性檢驗。一致性比例CR=CI/RI，當CR＜0.10時，判斷矩陣通過一致性檢驗。

本研究調查訪談了“廈門引航站引航人員、進出東渡港區(qū)船舶的船長、廈門海事VTS中心人員、海上通航評估專家、航海類大學教授”等專家學者，發(fā)出調查問卷共30份，共回收27份，有效問卷數(shù)26份，專家積極系數(shù)為86.7%，所選專家對此次調查非常配合，專家在調查問卷中給出的信息可信度較高。將調查數(shù)據(jù)進行算術平均處理，得出一級指標數(shù)據(jù)計算如表4所示。

表4 一級指標權重表

根據(jù)問卷調查結果，借助MATLAB軟件可快速計算出其它指標的權重數(shù)值。

一級指標（人員因素U1、船舶因素U2、自然環(huán)境因素U3、港口泊位因素U4、船舶操縱管理因素U5）=（0.426 5,0.223 3,0.103 1,0.089 4,0.157 8）。

二級指標（引航員業(yè)務能力U11、船長業(yè)務能力U12、船員業(yè)務能力U13）=（0.416 0,0.457 7,0.126 3）；（船舶尺度 U21、船舶操縱性能 U22）=（0.333 3,0.666 7）；（風 U31、流 U32、能見度 U33）=（0.327 8,0.261 1,0.411 1）；（碼頭因素 U41、水深因素 U42、航道因素U43、通航密度U44、港口支持系統(tǒng)U45）=（0.0624,0.401 5,0.204 2,0.231 7,0.100 2）；（余速控制 U51、靠攏角 U52、航跡帶寬度 U53）=（0.539 0、0.297 3,0.163 8）。

三級指標（船舶長度 U211、船舶寬度 U212、船舶吃水 U213）=（0.623 2,0.137 3,0.239 5）；（主機狀態(tài)U221、側推器 U222）=（0.666 7,0.333 3）；（風力 U311、風向 U312）=（0.600 0,0.400 0）；（航道寬度因素 U431、航道復雜情況 U432、危險物的距離 U433）=（0.311 9,0.197 6,0.490 5）。

3.4.2 實驗權重的確立

變異系數(shù)法是一種客觀賦權法，它是在所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，統(tǒng)計觀測數(shù)據(jù)的變異程度來確定指標權重的。如果觀測數(shù)據(jù)的變異程度大，則賦予的權重也較大；反之，賦予的權重就較小[18]。本文收集了項目中東渡1#、2#郵輪泊位的模擬操縱試驗數(shù)據(jù)。如，采用電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（ECDIS）的尾跡功能來測量航跡帶寬度值，測量方法如圖2所示。

通過收集統(tǒng)計5級風2.5節(jié)流的工況下，10萬噸級郵輪靠離東渡 1#、2#郵輪泊位的余速控制、靠攏角、航跡帶寬度的三個指標數(shù)據(jù)，分別計算其變異系數(shù)為0.301 8,0.4,0.234 2。將變異系數(shù)歸一化處理得出余速控制、靠攏角、航跡帶寬度三個指標的實驗權重為0.322 4,0.427 4,0.250 2。

圖2 航跡帶寬度測量方法

表5 指標的最終權重計算表

整理計算得出東渡港區(qū)1#、2#泊位郵輪靠泊風險評估各指標因素的最終權重如表6。

表6 東渡港區(qū)1#、2#泊位大型郵輪靠泊風險評估總表

3.5 郵輪靠泊風險評估模型的建立及計算步驟

綜上，根據(jù)指標體系和權重可得東渡港區(qū)1#、2#泊位郵輪靠泊風險評估總表，如表6?？赏ㄟ^該表對郵輪靠泊東渡港區(qū)1#、2#泊位郵輪靠泊進行風險評價，只需輸入各評價指標，即可得出評價結果，模型如圖3所示。具體步驟如下。

（1）采集各指標的實際數(shù)值，將數(shù)值對風險照評估模型中 （表6）的評價方法和評價集，通過模糊處理確定各指標的風險等級。

（2）根據(jù)指標的風險等級，反模糊處理查詢指標隸屬度對照表（表1），列出各指標的評價矩陣R。

（3）根據(jù)各個二級指標的權重系數(shù)組成權重系數(shù)集ω；

（4）根據(jù)下式即可計算靠泊風險評價值

圖3 風險評估模型示意圖

式中，Y為權向量，“·”表示矩陣乘法，M為抉擇評語集[10,30,50,70,90]。

（5）最后，根據(jù)綜合評價結果U值的大小對照模糊評語集（表1），得出相應的綜合評價評語結果。

4 安全靠泊的建議

根據(jù)東渡港區(qū)1#、2#泊位郵輪靠泊風險評估模型及其權重系數(shù)，對比發(fā)現(xiàn)，一級指標中人員因素的權重占據(jù)了總權重的將近一半，船舶因素的權重僅次于人員因素。在二級指標權重中，最高的是船長業(yè)務能力，其次是引航員業(yè)務能力，兩者權重都很高，說明船長和引航員是大型郵輪靠泊的關鍵因素，且船長比引航員更為重要；除了人為因素外，船舶操縱性能占據(jù)了船舶因素的主要權重，排在了第四位，然后是余速控制因素。為此，結合東渡港區(qū)及郵輪泊位附近水域特點提出以下建議：

（1）人為因素依然是關鍵，船長是大型郵輪靠泊中的關鍵之關鍵。船公司在管理中應特別注重人為因素，聘請經驗豐富、業(yè)務能力強的船長，引航站也應指派業(yè)務熟練的一級引水領航。大型郵輪優(yōu)良的操控性能也使得其操作略微復雜，應該更加注意人為操縱。

（2）保持良好的船舶狀態(tài)。建議公司應該監(jiān)督船上嚴格執(zhí)行安全管理體系（safety management system，簡記SMS）的規(guī)定，加強對船舶航行和操縱設備的監(jiān)督管理，做好設備的日常維護保養(yǎng)及到港前的安全檢查，確保進港靠泊時，設備處于良好的工作狀態(tài)。

（3）靠泊前控制好余速。由于船舶進港時，駛離東渡航道（猴嶼西航道）轉向后，距離泊位只有1.3 km，無論是直接靠泊還是調頭靠泊都應該控制好速度，切不可追逐效益而求快。