何佩龍 馬曉雪 張靖雯 喬衛(wèi)亮

(1大連海事大學(xué)公共管理與人文藝術(shù)學(xué)院, 遼寧 大連 116026;2大連海事大學(xué)輪機(jī)工程學(xué)院, 遼寧 大連 116026)

提要 北極東北航線經(jīng)度跨度大, 海區(qū)地理環(huán)境復(fù)雜, 其不同航段的通航環(huán)境在自然環(huán)境和人為干預(yù)的影響下, 存在較大的差異性。不同航段的差異性分析對保障航行安全具有重要意義。結(jié)合模糊層次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process, FAHP)和多級可拓理論, 基于構(gòu)建的北極東北航線風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系, 對北極東北航線不同航段的風(fēng)險(xiǎn)水平進(jìn)行評價(jià)分析。結(jié)果表明: (1)冰情、溫度、能見度、航道條件、航海保障能力是影響東北航線航行風(fēng)險(xiǎn)最重要的5大因素; (2)各航段安全風(fēng)險(xiǎn)存在明顯差異, 東西伯利亞海-德朗海峽航段多數(shù)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)水平較高; (3)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果與現(xiàn)實(shí)狀況基本吻合, 可為保障北極東北航線安全提供重要參考。

0 引言

近些年, 北極冰層加速消融, 北極航線變得更加繁忙。由于北極獨(dú)特的自然地理?xiàng)l件與沿海港口的稀缺性, 北極航線船舶航行條件要比普通水域航行更為復(fù)雜, 北極航線安全問題成為全球普遍關(guān)注的重點(diǎn)問題, 這也使對北極航線安全問題的研究與其經(jīng)濟(jì)問題、政治問題一樣, 成為國內(nèi)外學(xué)者重點(diǎn)關(guān)心的三大研究主題。國外學(xué)者主要借助事故風(fēng)險(xiǎn)分析方式對北極航線安全問題進(jìn)行研究, Kum等[1]以北極地區(qū)事故案例為依據(jù),采用模糊事故樹法對擱淺和碰撞事故進(jìn)行原因分析。為了進(jìn)一步確定北極船舶碰撞事故發(fā)生的原因, Afenyo等[2]采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法分析了船舶與極地冰山相撞事故的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)要素。國內(nèi)研究側(cè)重于對通航環(huán)境的分析, 李振福[3]分析了北極環(huán)境狀況并論述了我國與國外關(guān)于北極問題研究的現(xiàn)狀。東北航線航程長, 自然環(huán)境復(fù)雜且很難把握, 基于此王哲等[4-5]主要從氣象環(huán)境角度對航線環(huán)境進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃, 為分區(qū)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別提供了借鑒。整體來看, 近些年國內(nèi)外學(xué)者更加注重依托成熟的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法對北極航線安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化分析, 其中, 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析法成為風(fēng)險(xiǎn)分析重要的研究方法之一, Khan等[6]則采用面對對象的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析方法構(gòu)建了一種動(dòng)態(tài)預(yù)測北極航線船冰碰撞概率的模型。此外層次分析法和蒙特卡洛模擬也為北極風(fēng)險(xiǎn)測量提供了重要的實(shí)現(xiàn)路徑, 其中, 模糊層次分析法與后悔理論結(jié)合使用[7], 證實(shí)了北極航線目前所處的不安全狀態(tài)。鑒于這種不安全狀態(tài), 胡甚平等[8]則利用蒙特卡洛模擬的方法構(gòu)建云仿真模型進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)仿真。

綜上所述, 目前學(xué)者們的研究視角側(cè)重從自然環(huán)境入手對北極航線的整體環(huán)境進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析,研究方法也逐漸呈現(xiàn)出多樣化特征, 為研究北極地區(qū)船舶航行風(fēng)險(xiǎn)問題提供了重要依據(jù)。然而,目前對北極航線風(fēng)險(xiǎn)分析研究較少考慮人文風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)不同航段風(fēng)險(xiǎn)的差異性分析也較為罕見。因此, 以條件差異性視閾對東北航線關(guān)鍵航路進(jìn)行分航段研究并加以對比分析, 依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)理論構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系, 將模糊層次分析(Fuzzy Analytic Hierarchy Process, FAHP)與多級可拓組合評價(jià)模型引入北極航線風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究中, 建立北極東北航線不同航段風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型測量各航段的風(fēng)險(xiǎn)等級, 為船員極地操船提供參照依據(jù)。

1 問題描述及風(fēng)險(xiǎn)診斷

北極東北航線西起俄羅斯摩爾曼斯克, 東至遠(yuǎn)東海參崴, 全長5620海里, 航線大部分位于北冰洋水域, 自西向東依次穿過5大海區(qū)以及大大小小海峽58個(gè)。受北極地理環(huán)境復(fù)雜性的影響,極地船舶東北航線行駛可選航路較多, 各航路受航道及冰況條件、海流風(fēng)力等環(huán)境影響的風(fēng)險(xiǎn)水平也并不一致。根據(jù)現(xiàn)有研究成果[9-10]并結(jié)合專家建議, 以通航周期盡可能長、航道條件盡可能富裕、海流大風(fēng)盡可能小的原則并聯(lián)系海域?qū)嶋H狀況綜合考量確定東北航線關(guān)鍵航路, 具體分析見表1。

表1 可選航路風(fēng)險(xiǎn)分析Table 1.Risk analysis of alternative routes

根據(jù)表1各航段可選航路風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果確定東北航線關(guān)鍵航路自西向東為巴倫支?！雀?duì)柡{—喀拉海—維利基茨基海峽—拉普捷夫?！Ｄ峥品蚝{—東西伯利亞海—德朗海峽—楚科奇?！琢詈{, 具體航行線路見紅色實(shí)線(圖1)。船舶行駛具體路線通航點(diǎn)位依據(jù)水深最大原則確定。

圖1 東北航線航路分布及沿線地理?xiàng)l件Fig.1.Northeast Arctic route distribution and geographical conditions

根據(jù)國際慣例及丁欽[11]的研究成果將東北航線關(guān)鍵航路(以下簡稱“東北航線”)劃分為5大航段, 自西向東分別為巴倫支?！雀?duì)柡{(A航段)、喀拉?！S利基茨海峽(B航段)、拉普捷夫?！Ｄ峥品蚝{(C航段)、東西伯利亞?！吕屎{(D航段)、楚科奇?！琢詈{(E航段)。為更好把握各航段風(fēng)險(xiǎn)基本點(diǎn), 分別對5大航段進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)診斷并形成表2～表6, 具體分析如下。

(1)A航段顯著風(fēng)險(xiǎn)特征診斷

表2 “A航段”風(fēng)險(xiǎn)診斷結(jié)果Table 2.“Leg A” risk diagnosis results

(2)B航段顯著風(fēng)險(xiǎn)特征診斷

表3 “B航段”風(fēng)險(xiǎn)診斷結(jié)果Table 3.“Leg B” risk diagnosis results

(3)C航段顯著風(fēng)險(xiǎn)特征診斷

表4 “C航段”風(fēng)險(xiǎn)診斷結(jié)果Table 4.“Leg C” risk diagnosis results

(4)D航段顯著風(fēng)險(xiǎn)特征診斷

表5 “D航段”風(fēng)險(xiǎn)診斷結(jié)果Table 5.“Leg D” risk diagnosis results

(5)E航段顯著風(fēng)險(xiǎn)特征診斷

表6 “E航段”風(fēng)險(xiǎn)診斷結(jié)果Table 6.“Leg E” risk diagnosis results

2 東北航線5大航段風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型

2.1 評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

基于各航段風(fēng)險(xiǎn)診斷結(jié)果, 根據(jù)表1～6將風(fēng)險(xiǎn)劃定為兩個(gè)維度, 即本質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)與誘致風(fēng)險(xiǎn)。本質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)一般來自于系統(tǒng)固有屬性, 對東北航線而言, 主要是指客觀條件對航線安全造成的干擾, 通常包括氣溫、冰情、能見度等, 這些因素大多具有不可控性與區(qū)域性的特點(diǎn), 即其運(yùn)作模式、能量物質(zhì)流動(dòng)規(guī)模和途徑、穩(wěn)定程度等一旦形成便很難改變。誘致風(fēng)險(xiǎn)是指由于人為干預(yù)、技術(shù)能力受限等致災(zāi)因子導(dǎo)致系統(tǒng)環(huán)境不可抗而造成的風(fēng)險(xiǎn)事件。對東北航線而言, 主要包括交通強(qiáng)度、政治博弈、航海保障能力等。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)診斷結(jié)果并與北極專家及海員深入訪談后, 著眼于東北航線通航環(huán)境的整體性和不同航段異質(zhì)性特征, 構(gòu)建了基于本質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)與誘致風(fēng)險(xiǎn)兩個(gè)層面的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)體系, 具體指標(biāo)分布見表7。

表7 東北航線通航風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)體系Table 7.Evaluation system of navigation risk of Northeast Arctic route

2.2 FAHP評價(jià)模型的構(gòu)建

2.2.1 構(gòu)建專家意見評價(jià)集

由于北極信息的缺失和風(fēng)險(xiǎn)的不確定性, 無法根據(jù)系統(tǒng)的輸入值與輸出值來確定因子的影響程度, 因此采用征集專家意見并借助模糊層次分析的方法來確定指標(biāo)權(quán)重。層次分析法(AHP)經(jīng)常被用來評估主觀和聚類參數(shù)[34], 是一種定量與定性結(jié)合的方法。首先將模糊評語對應(yīng)指標(biāo)影響程度劃分為5個(gè)量級, 即極不重要(VL)、不重要(L)、介于重要與不重要之間(M)、重要(H)、極重要(VH), 再邀請領(lǐng)域內(nèi)專家對指標(biāo)打分, 形成專家意見評價(jià)集。

在量化指標(biāo)權(quán)重時(shí), 采用Gupta等[35]梯形模糊數(shù)判斷主要維度、目標(biāo)層和判斷層指標(biāo)的影響程度形成判斷矩陣, 進(jìn)而確定指標(biāo)權(quán)重。該方法已應(yīng)用于工程科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的不確定性風(fēng)險(xiǎn)評估中, 具備一定可靠性。梯形模糊數(shù)表示A＝(a1,a2,a3,a4), 5種影響程度分別對應(yīng)5個(gè)梯形模糊數(shù), 見表8。

表8 專家模糊意見標(biāo)度表Table 8.Scale table of linguistic expressions and their corresponding fuzzy numbers

2.2.2 測量專家置信度

由于評價(jià)意見往往受專家個(gè)人視閾、經(jīng)驗(yàn)和邏輯思維的影響, 專家打分法結(jié)果具有一定的主觀性和非一致性。為提升結(jié)果可靠性, 借助專家置信度測量即專家權(quán)重來彌補(bǔ)結(jié)果的高風(fēng)險(xiǎn)性和數(shù)據(jù)的缺失[36]。而專家置信度也可能會(huì)由于專家自身能力差異(例如專業(yè)職位、經(jīng)驗(yàn)、學(xué)歷等)而有所不同。

構(gòu)建覆蓋4個(gè)維度專家評價(jià)集, 分別對應(yīng)職業(yè)職位eCPl、工作經(jīng)驗(yàn)eWEl、學(xué)歷eEBl、適任水平eSCl, 其中工作經(jīng)驗(yàn)eCPl、學(xué)歷eEBl的分級及得分標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)Yazdi等[36]的研究成果確定, 工作經(jīng)驗(yàn)越長、學(xué)歷水平越高則意味著專家于該領(lǐng)域越具有較高的認(rèn)知能力, 意味著得分值越接近滿分5分, 職業(yè)職位eCPl、適任水平eSCl的分級及得分標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)Qiao等[37]的研究成果確定, 船員職位越接近教授、職稱越接近高級船長/高級輪機(jī)長則專業(yè)水平越高, 意味著得分值越接近滿分5分。具體專家置信度評分規(guī)則見表9。

表9 專家置信度評分規(guī)則Table 9.Expert confidence score rules

1.每位專家的綜合置信得分測量方法:

2.若有n位專家, 專家置信度測量方法P(Eu):

2.2.3 測量指標(biāo)權(quán)重

借助模糊層次分析法, 構(gòu)建更具可靠性的結(jié)構(gòu)分析模型。若有n位專家, 根據(jù)專家評語結(jié)果并對應(yīng)梯形模糊數(shù), 確定第m位專家評語為模糊評價(jià)集為則指標(biāo)權(quán)重測量具體過程說明如下。

2.測量每位專家評語的平均一致度。若第u位專家評語的平均一致度為則其計(jì)算公式為:

3.測量每位專家評語的相對一致度。若第u位專家評語的相對一致度為RA(Eu), 則其計(jì)算公式為:

4.測量每位專家評語的一致性系數(shù)。若第u位專家評語的一致性系數(shù)為CC(Eu), 專家權(quán)重為P(Eu), 根據(jù)現(xiàn)有研究成果[38], 此處β取0.5,則其計(jì)算公式為:

6.去模糊處理, 測量去模糊化權(quán)重。若去模糊數(shù)為X, 采用中心面積法來完成去模糊化處理[38],則其計(jì)算公式為:

7.測量歸一權(quán)重。若第i級有n個(gè)指標(biāo), 該級第q個(gè)指標(biāo)的歸一權(quán)重為則其計(jì)算公式為:

8.測量集成權(quán)重。若第i級有n個(gè)指標(biāo), 該級第q個(gè)指標(biāo)的集成權(quán)重為則其計(jì)算公式為:

2.3 多級可拓評價(jià)模型的構(gòu)建

多級可拓評價(jià)方法的理論基礎(chǔ)是可拓集合理論, 綜合了定性和定量兩個(gè)角度去解決復(fù)雜不相容問題, 其關(guān)鍵是物元理論, 物元即是由事物、特征、特征量值所構(gòu)成的三元組合[39]?；诳赏貙W(xué)及其物元理論構(gòu)建由研究對象、評價(jià)指標(biāo)、指標(biāo)量值范圍組成的三元組, 借助物元R來反饋各階段綜合水平, 記為R＝ (N,C,V), 其中N為研究對象,C為評價(jià)指標(biāo),V為指標(biāo)的量值范圍。多級可拓評價(jià)實(shí)現(xiàn)具體過程說明如下。

1.經(jīng)典域與節(jié)域的確定。綜合評價(jià)物元模型中,Rj(j＝ 1,2,3,...n)為第j個(gè)物元,Nj為第j個(gè)評價(jià)等級下待評價(jià)對象的評價(jià)等級;C＝ {ci,i＝ 1,2,...,n}為1級指標(biāo)的評價(jià)指標(biāo)集, 即物元特征;Vj為評價(jià)指標(biāo)集C的評價(jià)等級Nj的特征量值范圍, 即Nj的經(jīng)典域,其中aij和bij分別為第j個(gè)評價(jià)等級經(jīng)典域下界和上界;VN為評價(jià)指標(biāo)集C的全部評價(jià)等級N的特征量值范圍, 即N的節(jié)域, 其中anN和bnN為節(jié)域下界和上界。則:

2.待評物元的確定。若Ui為待評對象,ciq為待評對象第q(q＝ 1,2,...S)個(gè)的特征, 即指標(biāo);viq為第q個(gè)指標(biāo)特征上的量值, 即待評對象第q個(gè)指標(biāo)依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和研究對象的實(shí)際狀況分析所得到的具體評估值, 則待評物元iR為:

3 東北航線5大航段評價(jià)實(shí)現(xiàn)及分析

3.1 數(shù)據(jù)來源

由于我國只是近北極國家, 北極研究資料或較難獲得或較不完整。為盡可能提升評估結(jié)果的客觀性, 對定量指標(biāo)主要查閱美國國家冰雪中心、俄羅斯北方海航道信息管理局等網(wǎng)站信息以及北極航行指南等有關(guān)資料, 保證了評估結(jié)果的真實(shí)性與可信性; 對定性指標(biāo)采用調(diào)查問卷的形式征集領(lǐng)域內(nèi)專家和有經(jīng)驗(yàn)船員的建議, 具體底層數(shù)據(jù)來源信息見表10。

表10 底層數(shù)據(jù)來源Table 10.Low-level data sources

3.2 確定各層指標(biāo)權(quán)重

3.2.1 確定專家評價(jià)集及專家權(quán)重

本研究共邀請了5名背景不同的專家構(gòu)成異質(zhì)專家組, 涵蓋北極和海上運(yùn)輸安全相關(guān)的不同領(lǐng)域,包括北極安全研究領(lǐng)域的高級專家、海事部門主管、經(jīng)驗(yàn)豐富的高級船員和工程師, 除高級專家外均具備航海經(jīng)驗(yàn)。采用FAHP方法, 對各層指標(biāo)的重要程度進(jìn)行打分, 問卷設(shè)計(jì)為35項(xiàng)指標(biāo)的5個(gè)影響程度,即極不重要(VL)、不重要(L)、介于重要與不重要之間(M)、重要(H)、極重要(VH), 經(jīng)過多次詢問與反饋,得出較高可靠性的集體判斷結(jié)果, 各項(xiàng)指標(biāo)專家評語意見見表11。結(jié)合表9, 參照公式(1)、(2)測量專家權(quán)重。專家信息和置信度測量結(jié)果見表12。

3.2.2 測量各層指標(biāo)權(quán)重

結(jié)合表11和表12的統(tǒng)計(jì)和測量結(jié)果, 參照公式(3)～(11), 依次計(jì)算專家評語間的二元一致度、平均一致度、相對一致度、一致性系數(shù)、聚類模糊數(shù), 再分別進(jìn)行去模糊化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化處理, 得出指標(biāo)的去模糊化權(quán)重、歸一權(quán)重以及集成權(quán)重, 測量結(jié)果見表13。

表11 專家評語意見表Table 11.Expert comments

表12 專家信息及權(quán)重Table 12.Expert information and weights

表13 各層指標(biāo)權(quán)重結(jié)果Table 13.Weighting results of indicators at each layer

3.3 實(shí)現(xiàn)可拓評價(jià)

3.3.1 風(fēng)險(xiǎn)等級標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)量值

在綜合國內(nèi)外、北極航線風(fēng)險(xiǎn)等級相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),以及廣泛爭取領(lǐng)域內(nèi)專家建議并結(jié)合研究區(qū)域背景狀況的基礎(chǔ)上, 采用單因素法對風(fēng)險(xiǎn)等級劃分為5級。對于定量指標(biāo), 為保證量值分級的科學(xué)性與評價(jià)結(jié)果可靠性, 所有指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)按照現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)并征詢北極領(lǐng)域?qū)＜乙庖姭@得, 其中D11-1、D11-2及D21-2主要根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4797.1-2018、ZGX-JOOO1-2008 HG及專家調(diào)查結(jié)果確定; 由于北極環(huán)境的特殊性, 目前學(xué)界對D14-1及D21-3并沒有普遍的分級標(biāo)準(zhǔn), 主要根據(jù)專家調(diào)查結(jié)果確定; 其他指標(biāo)依據(jù)現(xiàn)有評級標(biāo)準(zhǔn)確定, 具體指標(biāo)量值范圍及確定依據(jù)見表14。對于定性指標(biāo), 主要通過領(lǐng)域內(nèi)專家和具有北極航行經(jīng)驗(yàn)船員的打分結(jié)果獲得。所有量值范圍與評價(jià)指標(biāo)經(jīng)典域5個(gè)基本域的量值范圍保持一致。

表14 定量指標(biāo)評價(jià)等級量值范圍Table 14.Range of quantitative indicators evaluation levels

3.3.2 確定經(jīng)典域及節(jié)域

由于指標(biāo)間存在一定的量綱性, 為了使指標(biāo)間具有可比性, 結(jié)合表14, 參照公式(12)、(13),采用10分制將風(fēng)險(xiǎn)效果經(jīng)典域劃分為以下5個(gè)基本域[39], 具體劃定規(guī)則見表15。

3.3.3 測量待評物元及關(guān)聯(lián)度

根據(jù)表14和表15, 結(jié)合東北航線各航段底層數(shù)據(jù)及自然條件狀況邀請專家分別對5大航段判斷層指標(biāo)進(jìn)行打分, 每項(xiàng)滿分為10分[46]。參照公式(14)確定待評物元實(shí)際得分, 底層數(shù)據(jù)來源見表10。結(jié)合表13各層指標(biāo)集成權(quán)重以及確定的待評物元, 參照公式(15)、(16)計(jì)算關(guān)聯(lián)度。由于航段較多, 這里以“A航段”為例, 測量判斷層指標(biāo)對于各風(fēng)險(xiǎn)等級的關(guān)聯(lián)度, 具體結(jié)果見表16。

表15 評價(jià)指標(biāo)的經(jīng)典域與節(jié)域劃定Table 15.Delimitation of classical domains and node domains of evaluation indicators

3.3.4 多級可拓評價(jià)

結(jié)合表16, 參照公式(17)進(jìn)行多級可拓評價(jià),得出指標(biāo)之于各風(fēng)險(xiǎn)等級的關(guān)聯(lián)度, 根據(jù)關(guān)聯(lián)度最大原則, 得出“A航段”的海風(fēng)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)等級為1級; 交通強(qiáng)度、政治博弈的風(fēng)險(xiǎn)等級為2級, 具體結(jié)果見表17。根據(jù)同樣測量過程, 最終得出東北航線5大航段各項(xiàng)指標(biāo)所屬風(fēng)險(xiǎn)等級,具體結(jié)果見表18。

表16 “A航段”判斷層指標(biāo)取值及關(guān)聯(lián)度Table 16.Values and correlation of judgment layer indicators at “Leg A”

表17 “A航段”目標(biāo)層關(guān)聯(lián)度結(jié)果及風(fēng)險(xiǎn)等級Table 17.“Leg A ” target layer relationship results and risk level

表18 東北航線5大航段目標(biāo)層所屬風(fēng)險(xiǎn)等級Table 18.Risk level of the target layers of five major legs at the Northeast Arctic route

3.4 結(jié)果解析與方法評析

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果(表18)做出如下分析。

1.對于本質(zhì)風(fēng)險(xiǎn), D、E航段風(fēng)險(xiǎn)較大。其中,C、D、E航段在“溫度”子系統(tǒng)下風(fēng)險(xiǎn)較大; B航段在“能見度”子系統(tǒng)下風(fēng)險(xiǎn)較大; A、B、D航段在“海風(fēng)”子系統(tǒng)下風(fēng)險(xiǎn)較大; C、D、E航段在“冰情”子系統(tǒng)下風(fēng)險(xiǎn)較大; E航段在“海流”子系統(tǒng)下風(fēng)險(xiǎn)較大。

2.對于誘致風(fēng)險(xiǎn), A、D航段風(fēng)險(xiǎn)較大。其中,D航段在“港口及設(shè)施”子系統(tǒng)下風(fēng)險(xiǎn)較大; A航段在“交通強(qiáng)度”子系統(tǒng)下風(fēng)險(xiǎn)較大; B、C、D航段在“航海保障”子系統(tǒng)下風(fēng)險(xiǎn)較大; A、E航段在“政治博弈”子系統(tǒng)下風(fēng)險(xiǎn)較大。

傳統(tǒng)意義上對通航環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法主要有數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、不確定數(shù)學(xué)法以及網(wǎng)絡(luò)推理法等[47]。而由于北極數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性不高且數(shù)據(jù)量不足, 用傳統(tǒng)概率分析和數(shù)理統(tǒng)計(jì)法評價(jià)北極航線安全問題很難得以實(shí)現(xiàn)[48]; 不確定數(shù)學(xué)法過于強(qiáng)調(diào)主觀性, 又會(huì)影響評價(jià)結(jié)果科學(xué)性; 傳統(tǒng)邏輯網(wǎng)絡(luò)推理評價(jià)法如BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法較適用于從船舶事故角度動(dòng)態(tài)把握航線各航段風(fēng)險(xiǎn)水平[2], 每種方法都存在一定局限性。目前國內(nèi)外對北極航線分航段風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究較少, Baksh等[10]采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析法從碰撞、沉沒和擱淺事故角度出發(fā), 對北極航線各航段三種事故的發(fā)生概率進(jìn)行預(yù)測, 將歷史數(shù)據(jù)和專家判斷結(jié)果作為事故發(fā)生的先驗(yàn)概率, 借助貝葉斯網(wǎng)絡(luò)計(jì)算出后驗(yàn)概率并將其視為下一次評估的先驗(yàn)概率實(shí)現(xiàn)多次網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練, 最后得出東西伯利亞海三種事故發(fā)生概率較高、其他四個(gè)海區(qū)擱淺事故發(fā)生概率相似的結(jié)論。該方法從事故角度出發(fā), 引入歷史案例來評估東北航線各航段風(fēng)險(xiǎn)特征, 有助于把握各航段事故發(fā)生幾率, 但該種方法將視角聚焦在船舶因素, 卻較少考慮各航段客觀環(huán)境的差異性。與該種方法不同, 將模糊層次分析和多級可拓法結(jié)合并從環(huán)境差異性角度出發(fā)來評價(jià)各航段風(fēng)險(xiǎn)水平, 融合了不確定性數(shù)學(xué)分析法和邏輯網(wǎng)絡(luò)評價(jià)法的優(yōu)勢, 兼顧了評價(jià)結(jié)果的主客觀性, 可以較好地識(shí)別具體風(fēng)險(xiǎn)要素下各航段風(fēng)險(xiǎn)水平, 根據(jù)評價(jià)結(jié)果更有利于推測事故發(fā)生的概率, 為極地船員提供風(fēng)險(xiǎn)提示。

4 結(jié)論

1.基于東北航線5大航段自然環(huán)境條件與人為干預(yù)狀況的特殊性、差異性與復(fù)雜性, 廣泛搜集各航段通航環(huán)境的底層數(shù)據(jù), 并結(jié)合專家建議,圍繞風(fēng)險(xiǎn)成因即“本質(zhì)-誘致”兩大維度構(gòu)建目標(biāo)層11項(xiàng)、判斷層22項(xiàng)所構(gòu)成的指標(biāo)評估體系, 提高了研究結(jié)果的真實(shí)性與可靠性; 同時(shí)采用梯形模糊數(shù)與專家權(quán)重相結(jié)合的方法構(gòu)建模糊層次分析模型來確定指標(biāo)權(quán)重, 保證了指標(biāo)重要程度的客觀性與可信性; 根據(jù)可拓理論, 科學(xué)地對各航段目標(biāo)層風(fēng)險(xiǎn)要素子系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別和評價(jià),有利于更好甄別東北航線各航段風(fēng)險(xiǎn)等級, 為極地船員行駛至不同水域前提供重要的航行提示與參考。

2.根據(jù)模糊求解模型確定的東北航線目標(biāo)層指標(biāo)權(quán)重結(jié)果顯示: 冰情、溫度、能見度、航道條件、航海保障能力是影響東北航線航行風(fēng)險(xiǎn)最重要的5個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素。研究結(jié)果為極地船員安全航行所關(guān)注和投入的重心提出了更加明確的側(cè)重和傾向。

3.根據(jù)多級可拓評價(jià)模型測量的各航段目標(biāo)層風(fēng)險(xiǎn)等級結(jié)果顯示: 各航段風(fēng)險(xiǎn)較高, 多數(shù)指標(biāo)在1～3級之間; 東西伯利亞海—德朗海峽航段目標(biāo)層各項(xiàng)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)等級偏低(風(fēng)險(xiǎn)偏大); 5大航段各目標(biāo)層風(fēng)險(xiǎn)等級差異較大, 證明對東北航線采用分航段風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是十分必要的, 該項(xiàng)成果為極地船員北極航行提供重要參考。