恶劣天气下海上交通安全风险动态预评估体系

戴厚兴, 吴兆麟

(1.大连海事大学 航海学院， 辽宁 大连 116026； 2.交通运输部 烟台打捞局， 山东 烟台 264012)

恶劣天气下海上交通安全风险动态预评估体系

戴厚兴1,2, 吴兆麟1

(1.大连海事大学 航海学院， 辽宁 大连 116026； 2.交通运输部 烟台打捞局， 山东 烟台 264012)

研发具有可视化、智能化预警监控功能的恶劣天气条件下海上交通安全风险动态预评估系统，进一步提高我国海事国际履约水平和海上交通安全监管与保障能力。为此,对恶劣天气条件下的海上交通事故种类、影响海上交通安全风险的主要环境条件及进行恶劣天气条件下的海上交通安全风险评估时应重点关注的船舶和海域进行系统分析；建立海上交通安全风险动态预评估体系，并提出实施恶劣天气条件下的海上交通安全风险动态预评估面临的主要任务。该研究可为研发恶劣天气条件下的海上交通安全风险动态预评估系统提供必要的理论支持。

水路运输；恶劣天气；海上交通安全；动态风险预评估；风险体系

Abstract: It is of great practical value to research and develop visualized and intelligent dynamic pre-evaluation system for marine traffic safety risk under rough weather, whether from perspective of honoring the international maritime agreements or further improving the capability of the supervision and support of marine traffic safety. The types of marine traffic accidents under rough weather, the environmental conditions that may affect marine traffic safety, and the vessels and sea areas are analyzied, on which the marine traffic risk pre-evaluation should be focused. With the identification of the factors that may affect the marine traffic risk, a dynamic pre-evaluation system for marine traffic risk is established. The major task of developing better dynamic pre-evaluation system for marine traffic risk under rough weather is proposed. Necessary theoretical support for the development of marine traffic risk pre-evaluation system under rough weather with practical value is provided.

Keywords: waterway transportation; rough weather; marine traffic safety; dynamic risk pre-evaluation; risk system

海上交通事故常伴随着人员伤亡、财产损失和环境污染等，带来的负面影响巨大。近年来，针对海上交通安全客观、负面后果的不确定性，欧盟启动了面向波罗的海智能化海上航路的e-Navigation解决方案——蒙拉丽萨(Monalisa)海事工程，对各缔约国的海事履约和海上安全监管与保障技术、方法及模式研究提出了新要求。[1]因此，推进海上交通安全风险评估技术研究，尤其是推进恶劣天气条件下海上交通安全风险动态预评估技术和方法研究意义重大。建立具有实用价值的恶劣天气条件下的海上交通安全风险动态预评估体系和模型，研发可对一些应重点关注的船舶在航行至应重点关注的海域之前进行海上交通安全风险动态预评估的预警预控系统。这不仅有助于将事故预防关口前移，以事前风险预控为主的管理模式取代事后应急为主的管理模式,同时还有利于以动态风险管理方法替代静态安全管理方法，以系统、组合的管理体系替代分散、单项的事件处理方式，进而杜绝或减少海上交通恶性事故发生。[2]

1 恶劣天气下海上交通安全风险的内涵及其外延

“风险”的意大利语原意是船舶在充满危险的礁石之间航行，风险概念的核心就是后果存在着一定程度的不确定性。显然，安全风险是指危险性后果存在着一定程度的不确定性。

恶劣天气条件下的海上交通安全风险是指海上交通运输过程中由于遭受恶劣天气的影响而发生各种类型海上交通事故的风险。[3]

交通运输部2014年9月30日公布的《水上交通事故统计办法》规定，水上交通事故是指船舶在航行、停泊及作业过程中发生的造成人员伤亡、财产损失和水域环境污染的意外事件。具体地说，该类事故包括碰撞事故、搁浅事故、触礁事故、触损事故、浪损事故、火灾或爆炸事故、风灾事故、自沉事故、操作性污染事故及其他引起人员伤亡、直接经济损失或水域环境污染的水上交通事故。[4]

恶劣天气条件下发生的海上交通事故主要是指大风浪造成的风灾事故及大雾天气条件下发生的碰撞事故、搁浅事故、触礁事故和触损事故等。

影响海上交通安全的环境因素主要包括船舶航行水域的自然条件和交通条件2大类。

1) 航行水域的自然条件是指海域的气象、水文及地形条件等，其中:气象条件是指能见度、风向及风力等条件；水文条件是指潮汐、波浪、海冰、水流及水深等条件；地形条件是指船舶航行和操纵的空间范围是否受到限制。

2) 交通条件是指港口和航道的布置及设施、水域中助航标志及设施、交通管理规章及手段等。其是通过人工努力，为便利船舶交通而创造的各种硬件环境和软件环境，亦可称作人为交通环境。[5]

船舶是海上交通系统安全的主体，考虑到不同类型船舶的特征及遇到风险的特点各不相同,同时结合对近年来船舶事故的分析,可知恶劣天气条件下的海上交通安全风险多集中在某几类船舶上。[6]

我国海事局公布的《关于加强四类重点船舶和六区一线重点水域水上交通安全监管工作的通知》规定，原“四客一危”重点监管船舶调整为“四类重点船舶”，即客船(含普通客船、高速客船、旅游船、邮船、客滚船、客渡船、汽渡船、火车轮渡及载货汽车滚装船等)、危险品船、砂石船及易流态化固体散装货物运输船。

在选择需重点关注的船舶类型时，应重点考虑可能酿成群体伤亡和重大环境污染等严重后果及易引起社会高度关注的船舶类型。简单地说，客船、危险品船(含油船)和超大型船舶(包括集装箱船和散货船等)必须予以重点关注。

研究恶劣天气条件下的海上交通安全风险，尤其是大雾造成的能见度不良条件下可能发生的船舶碰撞等风险，应考虑到船舶在不同空间水域具有不同程度的海上交通安全风险的特点。这可从对航运企业和海事局船舶交通管理部门的调研中得到证实。

目前我国海事主管部门的管理策略是:以网格化管理理念为指导，以差异化管理为着力点，优化管理机制，转变管理方式，落实管理责任，提高海事管理的针对性和有效性，建立辖区水域差异化、精细化和信息化的新型管理模式，实现资源配布合理、运转高效协调和机制科学顺畅的管理目标。

具体地说，将六大监管区域作为重点监管区域，即:辖区主要港口的港区、航道、锚地及作业区等水域(含码头、泊位及岸线)；重要航道、主要航路及班轮和客运航线水域；港外锚地、公共避风锚地及引航员登(离)船点等水域；重大涉水工程等安全作业区；船舶定线制区域；交通密集区、主要航路交汇区等事故频发区域。[7-8]

2 恶劣天气下的海上交通安全风险因素分析

研发具有可视化、智能化预警监控功能的恶劣天气条件下海上交通安全风险动态预评估系统，首先要建立科学的恶劣天气条件下海上交通安全风险动态预评估体系。按照风险管理理论和技术，风险动态预评估体系应包括承灾体、致灾因子、风险事件、风险单元、可能的各种决策及可能发生的各种风险后果等因素。

在恶劣天气条件下海上交通安全风险动态预评估体系中，致灾因子就是可能影响或导致海上交通事故发生的具体因素。显然，大风等级、风向、大浪高度及能见距离等都是可能的致灾因子。此外，还要考虑交通流密度和其他不利的自然环境因素。

具体地说，当船舶航经某一海域遇到大风浪天气时，若大风浪的强度超出船舶所能承受的界限，则在很大程度上会引发风灾事故；当船舶遇到大雾等能见度不良的天气时，若海上交通流密度较大且航道上还有工程作业船或渔船，则发生碰撞和触损类事故的可能性就会增大；此外，其他不利的自然环境因素(如地形条件复杂、助航标志和设施不足等)也可能导致海上交通事故发生。

对应到恶劣天气条件下海上交通安全风险动态预评估体系中，承灾体主要是在海上航行的各类船舶。显然，不同类型的船舶在不同致灾因子的作用下可能发生的风险及后果是不同的。

1) 风险的可能性不同。对于船舶吨位和船舶种类来说，大型船舶的抗风浪能力一般要强一些；油船等危险品船的航速略低，而集装箱船的航速较高，因此集装箱船在遇到能见度不良的天气时发生风险的可能性更高。

2) 风险的后果不同。对于客船来说，一旦发生海上交通安全事故，容易引发群体伤亡事件；油船等危险品船一旦发生事故，则可能引发大范围环境污染；超大型船舶造价高、所载货物价值巨大，一旦全损，将带来巨大的经济损失。

在恶劣天气条件下的海上交通安全风险动态预评估体系中，人为因素主要考虑的是船舶驾驶员在船舶航行到应当重点关注海域时所采取的措施和操船策略。例如：是否需要避离大风浪区而改变航向或停航抛锚避风；在大风浪中航行时所采取的航向、航速和操纵措施；能见度不良且航道环境比较复杂、航道上交通流密度过大时，是否采取适合当时情况的安全航速或抛锚停航等。

3 恶劣天气下的海上交通安全风险动态预评估体系的建立

根据上述风险因素分析，针对海事主管部门重点关注的客船、危险品船和超大型船舶，可在一些重要航(路)道、事故多发区和船舶定线制水域等重点关注海域建立恶劣天气条件下的海上交通安全风险动态预评估体系。

首先，定义恶劣天气条件下的海上交通安全风险是指具体某船在某一海区航行时因航行方案、船舶驾驶员采取的相关措施、船舶本身的特殊性及航行海区的气象水文、交通流密度和其他各种自然环境变化的不确定性而可能引发的具有危险性的后果，可表示为

R=f(D,C,S)

(1)

即恶劣天气条件下的海上交通安全风险R是决策D,环境条件C和船舶条件S的函数。

图1为恶劣天气条件下的海上交通安全风险动态预评估体系结构图。由图1可知，对于海事主管部门重点关注的客船、危险品船和超大型船舶而言，在一些重要航(路)道、事故多发区和船舶定线制水域等重点关注海域航行时的恶劣天气条件下的海上交通安全风险是人为因素、船舶条件和环境条件共同作用的结果。具体地说，当船舶驾驶员按照所确定的航行方案及相应的措施在某一海域航行时，大风浪、低能见度、过大的交通流密度及其他不利的自然环境因素等致灾因子作用于作为承灾体的船舶，而船舶又存在着不同程度的脆弱性，若所采取的措施不足以确保船舶安全航行，则风险就会发生。

图1 恶劣天气条件下的海上交通安全风险动态预评估体系结构图

4 恶劣天气下的海上交通安全风险动态预评估面临的主要任务

实施针对重点关注船舶在重点关注海域的恶劣天气条件下的海上交通安全风险动态预评估时，首先要建立科学有效的风险预评估模型。[9]

若采用目前实际应用效果较好的模糊综合评判方法，则可根据风险管理理论中的ALARP原则将船舶在恶劣天气条件下的海上交通安全风险划分为黄、橙和红等3种不同程度的风险等级，分别与ALARP原则中的“可忽略风险”“ALARP”区和“不可容忍风险”对应,即确定恶劣天气条件下海上交通安全风险等级的论域。

(2)

同时，基于实际调研结果，明确给出不同类型的重点关注船舶及在不同等级风险条件的实际意义，为海事主管部门实际监管和船舶驾驶员实际操作提供具有实际应用价值的参考建议。

设致灾因子的论域为

U=U1+U2+…+Ui+…+Un

(3)

式(3)中:n为致灾因子个数。设其中任意第i个致灾因子的具体取值可表示为

Ui={ui1,ui2,…,uim}

(4)

式(4)中:m为可取值数量。

与致灾因子相对应的风险等级评定因子的模糊子集可表示为

A=A1+A2+…+Ai+…+An

(5)

若第i个致灾因子可取值的状态个数为m，则有

Ai=(ai1,ai2,…,aim)

(6)

式(6)中:aij(j=1,2,…,m)为第i个致灾因子Ui可能的取值状态。第i个致灾因子在不同取值状态下对应可产生不同等级风险的模糊关系矩阵(即风险矩阵)可表示为

Ⅰ Ⅱ Ⅲ

(7)

在得到风险矩阵后，当船舶未来各航行时段内的致灾因子值(如大风浪等级、能见距离和交通密度等)通过预报手段得到之后，即可得到船舶航经某一海域的交通安全风险预评估值。

记B为船舶交通安全风险等级的模糊集，则有

B=B1+B2+…+Bi+…+Bn

(8)

式(8)中:Bi(i=1,2,…,n)为第i个致灾因子Ui对应的船舶交通安全风险等级的模糊子集，可由式(9)得到。[10]

Bi=Ai∘Ri

(9)

由此可见，在不同致灾因子的具体取值条件下，确定对应于不同类型船舶风险状况的风险矩阵直接关系到恶劣天气条件下的海上交通安全风险动态预评估结果的准确性。因此，能否得到科学可靠、与实际船舶风险状况相符的风险矩阵是评估效果是否有效的关键。

为有效解决该问题，应首先对不同类型的重点关注船舶进行分类，尽量对长期在某类船舶上工作的资深船长进行问卷式调研，得到该类船舶在不同致灾因子条件下的风险状况参数；然后采取模糊综合评价理论中不完备信息条件下的风险评价理论和方法，对调研得到的数据进行再处理，以得到既有充分的理论依据又具有实际应用价值的风险矩阵；最后设计并研发实用性强、指导意义明确、具有可视化和智能化预警监控功能的恶劣天气条件下海上交通安全风险动态预评估系统。

通过对海事主管部门进行充分调研，进一步了解其实际需求，针对不同的重点关注海域分别设计研发不同需求或功能的恶劣天气条件下海上交通安全风险动态预评估系统，针对不同类型的重点关注船舶量身定制。输出结果应做到实用性强、指导意义明确，并具有辅助决策管理功能。

5 结束语

提出恶劣天气条件下海上交通安全风险动态预评估体系，主要用于帮助海事主管部门保障恶劣天气条件下重点关注的客船、危险品船和超大型船舶在一些重要航(路)道、事故多发区和船舶定线制水域等重点关注海域的海上交通安全，也可应用于船员的具体工作中。

研究恶劣天气条件下海上交通安全风险动态预评估体系的最终目的是为研发具有可视化和智能化监控功能的、可对某一海域进行恶劣天气条件下的交通安全风险动态预评估的辅助管理与决策系统提供理论依据。

若要研制更加科学可靠、先进完备的恶劣天气条件下海上交通安全风险动态预评估体系，还要从风险动态预评估模型选取、风险矩阵确定和风险预评估系统功能设计等方面考虑，在实地调查研究和系统分析上下功夫。

[1] 彭国均, 张杏谷, 项鹭,等.欧盟蒙拉丽萨海事工程探析及其启示[J]. 中国航海, 2012, 35(3): 62-66.

[2] BALMAT J F, LAFONT F, MAIFRET R, et al. A Decision-Making System to Maritime Risk Assessment[J]. Ocean Engineering, 2011, 38(1):171-176.

[3] 李惠敏.成山头水域海上交通事故特征及致因分析研究[D]. 武汉理工大学, 2012.

[4] 刘大刚, 解以扬, 刘斌贤, 等. 大风浪条件下船舶风险状况动态评估预警系统[J]. 中国航海, 2015, 38(1): 63-67.

[5] 郑中义,李红喜. 通航水域航行安全评价的研究[J]. 中国航海,2008, 31(2): 130-134.

[6] 巢国荣.上海港黄浦江水域船舶交通安全评价[D]. 大连：大连海事大学, 2002.

[7] KUJALA P, HANNINEN M, AROLA T, et al. Analysis of the Marine Traffic Safety in the Gulf of Finland[J]. Reliability Engineering and System Safety, 2009, 94(1): 1349-1357.

[8] YIP T L Y. Port Traffic Risks-A Study of Accidents in Hong Kong Waters[J]. Transportation Research Part E, 2008, 44(1): 921-931.

[9] 胡甚平，方泉根，张锦朋，等. 沿海水上交通安全的风险评估研究[J]. 中国航海,2010, 33(1): 50-55.

[10] 刘大刚, 郑中义, 吴兆麟. 大风浪中航行船舶风险体系分析[J]. 交通运输工程学报, 2004,4(2): 100-102.

DynamicRiskPre-EvaluationSystemforMarineTrafficSafetyUnderRoughWeather

DAIHouxing1,2,WUZhaolin1

(1. School of Navigation, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China; 2. Yantai Salvage Bureau, Ministry of Transport, Yantai 264012, China)

U676.1

A

2016-05-13

交通运输部海事局项目(0706-14400003N010)

戴厚兴(1966—)，男，山东临沂人，高级工程师，船长，博士生，主要从事交通运输安全保障与防护技术研究。 E-mail:capt.dai@163.com

1000-4653(2016)03-0073-04