加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)理論模型在遼寧海上交通事故分析與預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

牛佳偉　李連博　陳昌源　林威

摘要：

為增強(qiáng)海上交通運(yùn)輸安全，運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論中的加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)分析和預(yù)測(cè)的基本原理，改進(jìn)關(guān)聯(lián)系數(shù)的計(jì)算方法，并考慮各序列因子在不同點(diǎn)處的權(quán)重差異，對(duì)遼寧水域2007—2013年的船舶交通事故進(jìn)行分析.建立該水域船舶交通事故總數(shù)與事故類型及發(fā)生時(shí)間的關(guān)聯(lián)矩陣，根據(jù)得到的加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度尋求事故的發(fā)生規(guī)律.將傳統(tǒng)灰色關(guān)聯(lián)理論與加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)理論的關(guān)聯(lián)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)理論具有較好的精確性和層次性.建立船舶交通事故總數(shù)的預(yù)測(cè)模型，并對(duì)該水域的交通形勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)將預(yù)測(cè)模型結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)相比較，得到模型預(yù)測(cè)精度，證明該模型合理、可靠，可以為海上交通事故的預(yù)防提供指導(dǎo)和借鑒.

關(guān)鍵詞：

海上交通事故； 灰色理論； 加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)理論； GM（1，1）預(yù)測(cè)模型； 遼寧水域

中圖分類號(hào)： U698.6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

0 引 言

作為東北亞經(jīng)濟(jì)圈的中心地帶，遼寧水域成為該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的重要增長(zhǎng)源.遼寧水域包括大連海區(qū)、營(yíng)口海區(qū)、丹東海區(qū)、錦州海區(qū)、葫蘆島海區(qū)和莊河海區(qū)，水域?qū)拸V，港闊水深，地理?xiàng)l件十分優(yōu)越.然而部分水域水文條件復(fù)雜，氣象環(huán)境惡劣，航道淤淺，致使海上交通事故頻發(fā)，給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了一定的負(fù)面影響.因此，需對(duì)該水域的海上交通事故進(jìn)行分析，找出其主要致因并進(jìn)行預(yù)測(cè)，為預(yù)防海上交通事故提供借鑒.然而，海上交通事故成因復(fù)雜，涉及因素眾多，各因素間缺乏明確的內(nèi)在聯(lián)系，為克服以上問(wèn)題，用灰色系統(tǒng)理論對(duì)該區(qū)的交通事故進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)分析方法的不足[1].

1 加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)和預(yù)測(cè)的基本原理

1.1 傳統(tǒng)灰色關(guān)聯(lián)理論

1.2 加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)基本原理

1.3 灰色GM（1，1）預(yù)測(cè)模型

1.4 灰色GM（1，1）預(yù)測(cè)模型的檢驗(yàn)

2 遼寧水域海上交通事故致因的加權(quán)關(guān)聯(lián)分析

2.1 事故總數(shù)與事故類型的關(guān)聯(lián)分析

從得到的計(jì)算結(jié)果可以看出，遼寧水域海上交通事故類型與事故總數(shù)關(guān)聯(lián)度的密切順序?yàn)榕鲎?gt;觸碰>擱淺>其他>火災(zāi)/爆炸>自沉>操作污染>浪損>觸礁>風(fēng)災(zāi)，與直觀分析的結(jié)果相一致.碰撞仍是引起海上交通事故的主要根源；觸碰、擱淺其次；火災(zāi)/爆炸與事故總數(shù)的關(guān)聯(lián)度較弱；自沉、操作污染、浪損和觸礁等與事故總數(shù)的關(guān)聯(lián)度更小.由此可見(jiàn)，人為因素是引起該水域碰撞、觸碰、擱淺等海上交通事故的主要致因.

根據(jù)傳統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)理論，由式（1）和（2）計(jì)算得出遼寧水域2007—2013年事故總數(shù)與碰撞、擱淺等事故類型的灰色關(guān)聯(lián)度γ′i（i=1，2，…，10）為

從上述計(jì)算結(jié)果可知，遼寧水域海上交通事故類型與事故總數(shù)關(guān)聯(lián)度的密切順序?yàn)榕鲎?gt;擱淺>觸損>自沉=其他>火災(zāi)/爆炸>操作污染>觸礁>浪損=風(fēng)災(zāi).

對(duì)比這兩種計(jì)算方法得出的結(jié)果，并結(jié)合表2的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以看出加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)理論得出的排序結(jié)果與事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)更加吻合，且排序?qū)哟胃忧逦?這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)理論并沒(méi)有考慮各因子的權(quán)重差異，將各因子按照等權(quán)重處理.實(shí)際上，各序列因子在整體數(shù)據(jù)系統(tǒng)不同點(diǎn)處的權(quán)重是不同的，各點(diǎn)關(guān)聯(lián)系數(shù)相對(duì)于其平均值的波動(dòng)對(duì)關(guān)聯(lián)度有一定影響.

2.2 事故總數(shù)與月份的關(guān)聯(lián)分析

從上面的關(guān)聯(lián)度矩陣和圖1可以看出，5月份與事故總數(shù)的關(guān)聯(lián)度最大.3—5月份和11，12月份與事故總數(shù)的關(guān)聯(lián)度均較大.根據(jù)圖中折線可知該水域交通事故數(shù)隨時(shí)間的走勢(shì)：從1月開始事故數(shù)量開始增加，直到4，5月份達(dá)到高峰，接著開始減少，到8，9月份出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，事故多發(fā)，10月份后又出現(xiàn)一次高峰（11月份）.分析該水域的水文氣象條件可知，影響該水域的天氣系統(tǒng)主要有冷高壓或寒潮、鋒面氣旋和強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng).11，12月主要受冷高壓影響，風(fēng)力強(qiáng)勁，以偏北風(fēng)為主.3，4月是寒潮活動(dòng)的高發(fā)期，此時(shí)季節(jié)交替，天氣系統(tǒng)發(fā)生轉(zhuǎn)變，風(fēng)力轉(zhuǎn)強(qiáng).3—5月為遼寧水域海霧的多發(fā)季節(jié)，多為平流霧，影響范圍大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，能見(jiàn)度差[9].受以上氣象要素的影響，該時(shí)段內(nèi)船舶事故多發(fā)，這與量化的結(jié)果相一致.

3 遼寧水域海上交通事故的加權(quán)灰色預(yù)測(cè)

通事故總數(shù)走勢(shì).從圖中可以看出遼寧水域未來(lái)兩年發(fā)生的事故總數(shù)呈上漲趨勢(shì)，但波動(dòng)不大，大致維持穩(wěn)定.

4 結(jié)束語(yǔ)

本文運(yùn)用加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)分析原理和GM（1，1）預(yù)測(cè)模型對(duì)遼寧水域海上交通事故進(jìn)行了定量的分析.根據(jù)分析結(jié)果可知，人為因素是引起碰撞、觸碰和擱淺等事故的主要因素，且事故的發(fā)生與當(dāng)?shù)夭煌瑫r(shí)間的水文氣象要素有很大的聯(lián)系.根據(jù)建立的事故預(yù)測(cè)模型可以判斷遼寧水域未來(lái)幾年的交通事故數(shù)量大致維持穩(wěn)定，并稍有上漲的趨勢(shì).因此，有關(guān)海事部門所面臨的交通安全形勢(shì)依然嚴(yán)峻，應(yīng)做好海損事故的預(yù)防工作[1011].

灰色系統(tǒng)理論作為一種關(guān)聯(lián)和預(yù)測(cè)分析方法，對(duì)樣本數(shù)量較少，且數(shù)據(jù)間無(wú)明顯規(guī)律的系統(tǒng)具有良好的適用效果.引入加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)理論，優(yōu)化關(guān)聯(lián)系數(shù)的計(jì)算方法，或采用殘差模型進(jìn)行修正可進(jìn)一步提高其預(yù)測(cè)精度[12-14].由本文的計(jì)算結(jié)果可以看出，加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)模型在海上交通事故關(guān)聯(lián)分析方面具有更高的準(zhǔn)確性和可靠性，分析層次更加清晰，考慮因素更加全面.在事故預(yù)測(cè)方面，模型約有5%～10%的精度誤差，實(shí)際運(yùn)用中應(yīng)在預(yù)測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)之上添加5%～10%的上下浮動(dòng)數(shù)據(jù)，以便更好地分析和應(yīng)對(duì)海上交通事故.加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)理論在處理海上交通事故方面具有良好的適用性和可靠性，且有較高的預(yù)測(cè)精度[15]，能夠作為一種海上交通事故分析方法，為海事事故分析與預(yù)防提供一種途徑.

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