基于層次分析法的成山頭商漁船碰撞安全評價

王士鵬，周兆欣，韓洋，秦圻，段鵬飛，馮喜惠

山東交通學(xué)院 航運學(xué)院，山東 威海 264200

0 引言

隨著我國海運事業(yè)及經(jīng)濟全球化的不斷發(fā)展，各國間的貿(mào)易合作日益緊密，貨物運輸不斷加強，我國沿海已經(jīng)成為世界上水上交通最繁忙的區(qū)域之一[1]。成山頭水域作為我國主要的海上交通要道之一，是船舶進出渤海及黃海的必經(jīng)之路，也是我國北方沿海重要的漁業(yè)水域[2]，在捕魚高峰時，許多漁船在成山頭水域頻繁從事漁業(yè)活動。因此，成山頭水域的通航環(huán)境相對復(fù)雜，商船與漁船的矛盾較為突出，商船與漁船的碰撞事故頻發(fā)，給船員、公司及國家造成了較大損失。為了滿足時代發(fā)展的需要，改善海上船舶運營的安全環(huán)境，減少商漁船碰撞事故的發(fā)生，用科學(xué)有效的方法對海上商漁船碰撞的潛在風(fēng)險進行評價、控制及預(yù)防刻不容緩。

目前對商漁船碰撞的研究主要集中在漁船碰撞事故分析、漁船檢測系統(tǒng)研究及商漁船航行安全3個部分。在對漁船碰撞事故分析部分，楊志成[3]分析浙江沿海水域近10 a的商漁船碰撞事故調(diào)查報告，揭示了事故發(fā)生的規(guī)律、特點及原因，并提出了相關(guān)應(yīng)對建議；謝啟迪[4]分析寧波轄區(qū)歷年商漁船碰撞事故，通過事故致因理論分析并結(jié)合轄區(qū)現(xiàn)狀提出了對應(yīng)可行的改進措施；尹相達等[5]根據(jù)商漁船碰撞事故的系統(tǒng)特點，引入復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論，并建立脆性關(guān)聯(lián)模型，計算各子系統(tǒng)的脆性波動熵和脆性聯(lián)系熵，得出人的不安全行為是事故的主要原因；蘇六十[6]根據(jù)實際地理情況，通過對天氣、時間、空間等自然因素導(dǎo)致商漁船碰撞事故進行分析，挖掘引發(fā)事故的原因。在漁船檢測系統(tǒng)研究部分，Edgar等[7]開發(fā)了一種漁船時空船只監(jiān)測系統(tǒng)，在墨西哥灣東南部一個小型船隊測試監(jiān)測系統(tǒng)，測試結(jié)果表明，環(huán)境因素對該船隊有較大的潛在干擾；吳寶福[8]以漁船軌跡數(shù)據(jù)為研究對象，利用漁船軌跡數(shù)據(jù)的時序性、漁船的狀態(tài)延續(xù)性與快速切換性特點，提出了2種基于軌跡段的漁船行為判別方法：基于密度聚類算法的漁船行為判別方法和基于核心距離多步聚類的漁船行為判別方法；Birchenough等[9]檢驗了船舶監(jiān)控系統(tǒng)在波爾港內(nèi)作業(yè)、小于12 m的漁船組成的近岸漁業(yè)捕撈活動量化的有效性。在商漁船航行安全部分，李先強[10]對商船如何采取適當措施，減少甚至避免商漁船碰撞事故的發(fā)生進行了深入研究；閆循堂[11]統(tǒng)計分析成山角水域2009—2013年發(fā)生的水上交通事故，從事故發(fā)生的等級、時間、船舶、種類等方面查找原因及規(guī)律，提出應(yīng)從船舶定線制的設(shè)置、加強氣象預(yù)警、加強聯(lián)合巡航執(zhí)法、提高船員綜合素質(zhì)等方面探索成山頭水域安全管理對策；梁棟[12]分析福州沿海通航環(huán)境，結(jié)合對商漁船水上交通事故時空分布及致因的剖析，總結(jié)福州沿海漁船活動規(guī)律，分析其與商船航行間的關(guān)系；林國新等[13]分析臺灣海峽商漁船碰撞典型案例，研究成因規(guī)律及防范措施。

現(xiàn)有成果顯示，學(xué)術(shù)界對商漁船碰撞致因研究較多，結(jié)合算法的應(yīng)用研究較少。為降低成山頭商漁船碰撞的交通風(fēng)險，本文采用層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)分析成山頭水域商漁船碰撞安全的主要影響因素，將事故致因理論與AHP相結(jié)合的算法應(yīng)用到商漁船避碰安全評價分析研究中，從事故致因理論“人-機-環(huán)-管”4個角度分析成山頭水域商漁船碰撞安全的影響因素，結(jié)合AHP對各影響因素進行權(quán)重分析，通過權(quán)重分析結(jié)果提出針對性的指導(dǎo)建議，為完善、健全成山頭商漁船安全管理體系提供理論支持。

1 成山頭水域商漁船碰撞影響因素分析

1.1 事故致因理論分析

為分析引發(fā)成山頭水域商漁船碰撞事故的主要影響因素，分析了成山頭水域近10 a的商漁船碰撞事故數(shù)據(jù)，并通過征求相關(guān)專家意見，了解碰撞事故發(fā)生的主要類型、原因及特點。從事故致因理論的“人-機-環(huán)-管”4個角度，構(gòu)建成山頭商漁船碰撞安全風(fēng)險評價體系。商漁船碰撞的安全影響因素主要由4點構(gòu)成：一是人員的影響，主要指商漁船船員的自身航海素質(zhì)，影響船員航海素質(zhì)的原因是多方面的，包括船員身體狀況、船員心理素質(zhì)、船員責(zé)任心、船員受教育程度及船員專業(yè)技能水平等[14]；二是船舶的影響，通常指影響商漁船船員操縱船舶及做出正確判斷的外在和內(nèi)在因素，包括船舶的類型、大小、操縱性能、船載導(dǎo)航設(shè)備狀況及其它設(shè)備安全隱患等；三是環(huán)境的影響，通常指對商漁船船員及船舶航行過程中的影響，包括天氣狀況、交通流密集程度、航道深度、航道寬度、時差影響及噪聲影響等：四是管理的影響，主要體現(xiàn)在船舶管理對于船舶航行和船員的安全方面，包括船舶配員、法規(guī)要求、船舶交通服務(wù)(vessel traffic service，VTS)調(diào)度水平、主管機關(guān)的監(jiān)管力度及船東自身管理等[15]。

因此，構(gòu)建商漁船碰撞安全風(fēng)險評價體系，如圖1所示。

1.2 AHP分析步驟

AHP由美國運籌學(xué)家T. L. Saaty于20世紀70年代初期提出，用于確定評價模型中各評價影響因素的權(quán)重，進一步選擇最優(yōu)方案。AHP具有系統(tǒng)性、簡潔性及靈活性等優(yōu)點，在解決實際問題時，AHP的主要步驟為：1)從目標層A、準則層B和準則層C3個層次結(jié)構(gòu)構(gòu)建風(fēng)險評價體系；2)構(gòu)建比較矩陣，通過專家問卷形式獲取專家評分信息，專家評分的主要參考依據(jù)為重要性標度含義表，對準則層B和準則層C各層影響因素之間兩兩比較確定合適的標度進行賦值；3)將賦值后的各個比較矩陣進行層次單排序處理，并根據(jù)平均隨機一致性指標表進行一致性檢驗；4)通過層次總排序判斷每個比較矩陣中各影響因素對目標層的綜合權(quán)重，并進行一致性檢驗[16]。

圖1 商漁船碰撞安全風(fēng)險評價體系

2 層次分析法在商漁船碰撞影響分析中的應(yīng)用

2.1 構(gòu)建比較矩陣

邀請有航海經(jīng)驗的船長、輪機長、船員及航海類院校專業(yè)老師等專家參與問卷調(diào)查，獲得專家打分數(shù)據(jù)，共發(fā)放20份調(diào)查問卷，有效收回18份。根據(jù)重要性標度含義表中1～9的重要性標度對準則層B和準則層C各影響因素進行賦值打分，構(gòu)建比較矩陣，重要性標度含義見表1[17]。

表1 重要性標度含義

2.2 比較矩陣單排序及一致性檢驗

構(gòu)建比較矩陣后，對比較矩陣各層進行單排序，并檢驗是否滿足一致性要求。以準則層B各影響因素的比較矩陣X為例進行計算，其余層計算排序步驟相同。

2.2.1 比較矩陣單排序

比較矩陣單排序是求該層各風(fēng)險因素對目標權(quán)重的計算過程，采用Python軟件，用算術(shù)平均法計算各影響因素的權(quán)重。

1)構(gòu)建經(jīng)專家打分后的準則層B各影響因素的比較矩陣

2)將矩陣X按列進行歸一化處理，采用算術(shù)平均法計算權(quán)重。

式中：n為列數(shù)，aij為X內(nèi)第i行第j列的元素。

經(jīng)計算，得W1= 0.579 7，W2= 0.120 2，W3= 0.103 8，W4= 0.196 3。

隨著國家經(jīng)濟水平的不斷提升,煤炭企業(yè)的發(fā)展也有了新的突破。因此企業(yè)自身需要重點關(guān)注企業(yè)薪酬管理機制的革新,轉(zhuǎn)變以往的激勵模式,從而有效提升煤炭企業(yè)的綜合管理能力,促進煤炭企業(yè)的快速成長。

同理可計算準則層C各影響因素對目標層B的權(quán)重WCi。

最后可計算準則層C對目標層A的綜合權(quán)重WZ，以保證所有指標的權(quán)重之和為1。WZ的計算公式為

WZ=WiWCi。

2.2.2 一致性檢驗

1)采用Python軟件計算比較矩陣的最大特征值

式中W為權(quán)重矩陣。

經(jīng)計算得λmax=4.184 2。

通過計算一致性檢驗比率CR判斷結(jié)果是否通過一致性檢驗，計算公式為:

式中RI為隨機一致性指標。

RI取值如表2所示。

表2 RI對應(yīng)數(shù)值

可以認為CR<0.1時，矩陣X通過一致性檢驗，矩陣構(gòu)造合理，CR越大，比較矩陣的不一致性程度越嚴重[16]。

計算可得CR=0.068 2<0.1，矩陣X通過一致性檢驗。

2.3比較矩陣總排序及一致性檢驗

層次總排序是計算準則層B及準則層C所有影響因素對目標層A的相對權(quán)值，采用從上而下的計算方法，逐層合成。成山頭商漁船碰撞安全評價各影響因素總排序見表3。

由表3可知：在準則層B各影響因素中，B1的權(quán)重最大，其余依次是B4、B2、B3。在商漁船碰撞安全風(fēng)險中，應(yīng)首先考慮人員因素的影響，其次是管理因素、船舶因素及環(huán)境因素。

在B1影響方面，C3的權(quán)重最大，C1的權(quán)重最小。在成山頭水域商漁船實際碰撞事故中，值班駕駛員存在玩忽職守的現(xiàn)象，對待工作不負責(zé)任，部分駕駛員對自己的操船技術(shù)過于自信，對可能存在的碰撞危險未能做出充分估計和準確判斷，未及時采取有效的避讓措施[17]。還有一種原因是部分駕駛員航行交接班期間，未按規(guī)定對相關(guān)事項“交清接明”，未留出充裕時間讓接班人員熟悉航行環(huán)境，導(dǎo)致接班駕駛員對當前船舶航行環(huán)境不明確，對危險局面未做出正確判斷，無法采取準確的避讓行動。因此，需提高商漁船船員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，培養(yǎng)船員的責(zé)任心，以提高船員海上航行安全意識，降低海上商漁船碰撞交通風(fēng)險。

表3 成山頭商漁船碰撞安全評價各影響因素總排序

在B4影響方面，C17和C19的權(quán)重最大。說明船舶管理對商漁船碰撞的安全影響極為重要。為有效解決“帶病”漁船事故頻發(fā)的問題，建議相關(guān)漁業(yè)主管機關(guān)加強漁船監(jiān)管，依法打擊涉漁“三無”船舶，加大對漁船船員持證情況的監(jiān)督檢查，提高水上交通安全與人員安全。在對商船的管理過程中，主管機關(guān)應(yīng)加強對轄區(qū)所屬公司的船員崗前培訓(xùn)、安全管理體系在船落實等情況的督查管理[18]。

在B2影響方面，C7權(quán)重最大，C9的權(quán)重最小。在實際船舶航行運營中，部分商船導(dǎo)航、助航設(shè)備性能仍存在技術(shù)限制，例如雷達回波受風(fēng)浪、雨雪、天線或船體遮蔽等影響，可能探測不到小物標，雷達圖像經(jīng)人為判斷處理后也容易遺漏小物標。部分老舊船型駕駛臺布置不合理，不利于駕駛員在緊急情況下進行必要的避碰操作。例如在霧號裝置需手動鳴放時，駕駛臺位置離雷達及操舵系統(tǒng)有一段距離，在緊急情況下操縱船舶與鳴放霧號示警難以兼顧[19]。隨著科技和時代的進步，無論是商船還是漁船都應(yīng)該重視對船載導(dǎo)航設(shè)備、儀器設(shè)備、船舶自動識別系統(tǒng)(automatic identification system，AIS)設(shè)備及電子海圖顯示與信息系統(tǒng)(electronic chart display and information system，ECDIS)設(shè)備的升級和完善，給駕駛員提供更多可靠的數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮導(dǎo)助航設(shè)備在航行安全方面的作用。

在B3影響方面，C10的權(quán)重最大。在環(huán)境影響因素方面，應(yīng)加強對天氣狀況變化的觀測及監(jiān)測。盡管氣象學(xué)、海洋科學(xué)及大氣科學(xué)的發(fā)展已有了突破性的進展，但對海上天氣的預(yù)報，如霧、風(fēng)、流、涌等因素的掌握也無法做到百分百精準。在惡劣天氣條件下，船舶固有特性決定天氣對漁船的影響要遠大于商船，因此漁船船員需要加大崗位培訓(xùn)力度及相關(guān)航海規(guī)定的學(xué)習(xí)與了解，確保關(guān)于霧航、商漁船避碰等要求在船上得到有效落實[20]。對于商船來講，要發(fā)揮良好船藝，結(jié)合規(guī)范使用相關(guān)導(dǎo)助航儀器，降低不良條件下對船舶航行安全的影響。

3 結(jié)論

本文將事故致因理論與層次分析法相結(jié)合，應(yīng)用到商漁船避碰安全評價分析中，通過分析成山頭水域商漁船碰撞安全風(fēng)險因素權(quán)重可知，人為因素是造成海上商漁船碰撞事故發(fā)生的主要影響因素，其次是管理因素、船舶因素及環(huán)境因素。

商船與漁船在實際航行中如產(chǎn)生交叉相遇等危險局面時，人員因素應(yīng)是確保安全航行中的防御重點。建議船舶經(jīng)營人、實際管理人進一步強化公司管理體系的執(zhí)行，加大對船員的崗位培訓(xùn)力度，加強對所屬公司的船員崗前培訓(xùn)、安全管理體系在船落實等情況的督查管理，并定期開展安全知識培訓(xùn)，尤其應(yīng)注重漁船的航行特點及商漁船會遇避讓等方面的培訓(xùn)；開展商漁安全警示教育活動，可聯(lián)合漁港監(jiān)督部開展形式多樣的商漁安全警示教育活動，或通過走訪港行企業(yè)、漁業(yè)公司宣傳商漁碰撞知識，定期開展霧航安全教育專項活動，或在休漁期間組織漁民開展安全培訓(xùn)，為漁民講解專業(yè)的避碰知識等。