船舶海事事故失誤行為識別關(guān)聯(lián)分析

李成海 劉 杰 胡甚平 崔建輝

(1.山東交通職業(yè)學(xué)院,山東 濰坊 261206;2.上海海事大學(xué),上海 201306;3.天津理工大學(xué),天津 300191)

0 引言

通常對船舶海事事故中失誤行為的識別,均通過分析船舶海事事故調(diào)查報告中挖掘匯總的人為數(shù)據(jù),了解哪些失誤行為易引發(fā)船舶海事事故。例如,郝勇等[1]為了減少或避免人因因素失誤引發(fā)船舶海上交通事故,在英國海事調(diào)查委員會(MAIB)96份事故報告基礎(chǔ)上,運用熵加權(quán)分析法,按照船舶類型、船舶事故類型和船旗國,對人因致因失誤和影響因素間關(guān)聯(lián)程度進行計算。驗證表明,技能、能力、知識、程序、協(xié)作和內(nèi)部、外部的規(guī)程及管理、檢查是人因致因失誤最重要因素。孫斌[2]在對船舶海上事故過程進行分析的基礎(chǔ)上,綜合多國海事研究機構(gòu)對人因致因失誤統(tǒng)計模型及相關(guān)研究成果,運用Apriori計算法對人因致因失誤與各影響因素之間關(guān)系進行挖掘,尋找出最主要的影響因素集,確認了人因致因影響因子,應(yīng)用貝葉斯模型和事故鏈分析人因致因失誤引發(fā)船舶海上事故過程,并對事故致因鏈進行推理,得到最可能事故致因鏈,為研究船舶海上事故提供了切實可行的新方法。朱德通[3]依據(jù)《國際海事安全調(diào)查規(guī)則》內(nèi)容,構(gòu)建船舶海上事故致因模型。將事故致因模型應(yīng)用到海事調(diào)查的全過程,并對不同類型的事故致因模型進行分析,使用SHEL-Reason模型分析人因致因失誤和具有組織代表性的船舶海上事故調(diào)查案例。結(jié)論表明,對復(fù)雜船舶海上事故的調(diào)查分析,使用按照事故實際情形修改后的事故致因模型非常必要和實用。高寧[4]將人員、船舶、環(huán)境和管理與人因致因分析系統(tǒng)模型相結(jié)合,利用船舶海上事故報告改正HFACS架構(gòu),構(gòu)建船舶海上事故致因分析HFACS模型。運用HFACS模型分析船舶海上事故發(fā)生過程,對事故引發(fā)影響因素進行量化統(tǒng)計。利用數(shù)據(jù)分析獲取強關(guān)聯(lián)規(guī)則,建立了船舶海上事故致因鏈,基于分析結(jié)果作為預(yù)防措施前提確認管理的重點,為船舶海上事故致因研究開拓了新思路。但是,這些定性判斷結(jié)果存在不能很好反映失誤行為和船舶海事事故關(guān)系的弊端。例如,某年發(fā)生的海事事故主要是某一人為失誤引發(fā)的,而次年這種人為失誤引發(fā)的海事事故次數(shù)可能減少,船舶再發(fā)生的海事事故是其他影響因素導(dǎo)致的。但海事事故報告顯示該失誤仍為頻發(fā)事故的主要原因,從而證明不能如實反映實際情況。此外,數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量少且準(zhǔn)確性偏差較大,則識別結(jié)果不能令人信服。在眾多海事事故中,詳細的海事事故調(diào)查報告僅是典型案例的一小部分,單純從船舶海事事故調(diào)查報告挖掘數(shù)據(jù)作為失誤行為識別結(jié)果,顯然有失偏頗。

本研究采用關(guān)聯(lián)分析法,即多因素數(shù)據(jù)作為樣本資料,用關(guān)聯(lián)度描述各因素間關(guān)系大小和排序的方法,解決上述研究存在的弊端。樣本信息數(shù)據(jù)反映兩因素變化趨勢,如果曲線呈漸近趨勢,表明相互間關(guān)聯(lián)度大,曲線呈漸遠趨勢則表明關(guān)聯(lián)度小[5]。關(guān)聯(lián)分析法相比于傳統(tǒng)方法,具有對數(shù)據(jù)要求少、計算量小、結(jié)果比較準(zhǔn)確的優(yōu)點,適合本研究。

1 關(guān)聯(lián)分析序列

關(guān)聯(lián)程度的計算是關(guān)聯(lián)分析的關(guān)鍵。其計算方法如下。

1.1 確認數(shù)據(jù)序列矩陣

為定性分析研究對象,首先確認一因變量因子和多變量因子。假設(shè)因變量數(shù)組成的序列為X′0,由自變量數(shù)組成的比較序列x′j(j=1,2,…,m),(m+1)個比較序列組成的序列為:

式(1)中,x′j=(x′j(1),x′j(2),…,x′j(M))K,j=0,1,2,…,m;M代表可變量序列長度。

1.2 變量序列的數(shù)量級處理

通常情況下,為避免量綱小的變量被忽略而影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性,需要對原始變量序列進行數(shù)量級處理。最常見的數(shù)量級處理方法有初值化計算法和均值化計算法[6]。均值化計算可采用式(2):

初值化計算可采用式(3):

j=0,1,2,…,m;h=1,2,…,M

數(shù)量化處理后形成的矩陣為:

1.3 計算絕對差值

將式(4)第一列作為參考序列,其他列作為比較序列,計算參考序列和比較序列對應(yīng)的絕對差,建立絕對差序列矩陣:

其中,

j=1,2,…,m;h=1,2,…,M

絕對差序列矩陣中最小差和最大差分別為式(7)、式(8)所示:

1.4 計算比較序列和參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)

對絕對差序列矩陣進行數(shù)值變換可得到:

取得系數(shù)矩陣為:

式(10)中,根據(jù)數(shù)據(jù)序列的情況,ρ的取值在0~1之間,但大多取值在0.1~0.5之間[7]。ρ值越小越能體現(xiàn)系數(shù)之間的差別,系數(shù)?0j(h)為小于1的正數(shù)。?0j越小,?0j(h) 越大,體現(xiàn)了第j個比較序列Xj和參考序列X0在H層級的關(guān)聯(lián)度。

1.5 計算比較序列和參考序列的關(guān)聯(lián)度

通過M個系數(shù)反映比較序列Xj和參考序列X0的關(guān)聯(lián)度, Xj和X0的關(guān)聯(lián)度從求取平均值得到:

1.6 比較關(guān)聯(lián)度

對Xj和X0的關(guān)聯(lián)度進行比較,關(guān)聯(lián)值越大,則Xj和X0變化趨勢越接近[8]。如果將Xj和X0以曲線形式體現(xiàn),關(guān)聯(lián)度體現(xiàn)Xj和X0曲線的趨向接近程度。如果兩曲線越接近,則Xj和X0的關(guān)聯(lián)度越大;反之,相互關(guān)聯(lián)度越小。

2 計算人因致因因素和海事事故的關(guān)聯(lián)度

表1所列數(shù)據(jù)是從中國海事局官方網(wǎng)站發(fā)布的2009~2018年100份中國沿岸海區(qū)海船船舶海事事故調(diào)查報告選取的。表1選取不同年度的海事事故調(diào)查報告數(shù),同時選取了13種海事事故中的失誤行為進行分析[9]。分析的重點在于是否可依據(jù)這些失誤行為出現(xiàn)的總次數(shù)確認某一因素和海事事故的關(guān)系以及導(dǎo)致海事事故的主要因素。從上述可知,只是統(tǒng)計頻率和總次數(shù)總結(jié)的結(jié)論缺乏科學(xué)性。只有經(jīng)過關(guān)聯(lián)度計算結(jié)果確認某一失誤行為與海事事故的關(guān)聯(lián)度,依據(jù)關(guān)聯(lián)度程度確認該失誤行為與海事事故的直接關(guān)系[10],此結(jié)果才科學(xué)合理。關(guān)聯(lián)程度最大的失誤行為則為最易引發(fā)海事事故的失誤,即導(dǎo)致海事事故的最主要因素。

表1 船舶海事事故中人因失誤一覽表

第一步,分析序列。設(shè)船舶發(fā)生觸碰事故數(shù)為因變量因子,即表1第一列中的X′0數(shù)據(jù)[11]。各失誤行為作為自變量,則每年度事故次數(shù)數(shù)據(jù)組成比較序列X′j(j=1,2,…,m),其中m為表1所列失誤行為的次數(shù),在表1里m值為12,與共同(m+1)個數(shù)據(jù)的因變量一起組成分析矩陣:

式(12)中,x′j=(x′j(1),x′j(2),…,x′j(M))K,j=0,1,2,…,12;M代表可變量序列長度,取值10。

第二步,對表1數(shù)據(jù)進行數(shù)量級處理。本研究運用均值化計算法,對數(shù)量級處理結(jié)果進行比較[12]。根據(jù)式(2)計算結(jié)果7.0,4.7,4.1,4.7,3.0,5.2,8.1,1.5,1.2,3.4,2.7,8.6,10.0。對表1所列數(shù)據(jù)除以平均值的結(jié)果形成各序列,見表2。

第三步,計算絕對差值。假如各點對應(yīng)的間距都很小,則兩個序列變化趨勢漸近,表明關(guān)聯(lián)程度較大,如果兩個序列變化趨勢漸遠,則關(guān)聯(lián)程度較小[13]。對各失誤行為和船舶觸碰總數(shù)對應(yīng)間距進行計算,計算結(jié)果見表3。

表2 人因失誤數(shù)量級統(tǒng)計一覽表

表3 絕對差值結(jié)果一覽表

根據(jù)表3列表絕對差值,運用式(7)(8)計算取得最小和最大差,即

第四步,計算?0j(K)。對表3所列數(shù)據(jù)按照式(9)要求進行變換,求取的結(jié)果見表4。在根據(jù)式(9)進行系數(shù)計算時,ρ的取值決定系數(shù)之間區(qū)別的重要性[14]。因為ψ(max)=1.89

,此值很大,為了突出系數(shù)之間區(qū)別的重要性,ρ取值為0.09。所以,表中的系數(shù)?0j(K)?？捎墒?13)計算取得:

表4 計算系數(shù)結(jié)果一覽表

第五步,計算各失誤行為的關(guān)聯(lián)度。運用式(11)對各失誤行為和海事事故的系數(shù)序列的平均值進行計算,求取各失誤行為的關(guān)聯(lián)度[15]。0.56+0.56+0.55+0.86+0.55)=0.739,同理,可計算得到其他失誤行為和海事事故的關(guān)聯(lián)度,計算結(jié)果見表5。

表5 失誤行為和海事故關(guān)聯(lián)度

為了達到直觀的效果,將表5中的失誤行為和海事事故間的關(guān)聯(lián)度用圖的形式體現(xiàn)出來見圖1。

圖1 失誤行為和海事事故的關(guān)聯(lián)度

3 失誤行為識別的結(jié)果

根據(jù)表5和圖1的關(guān)聯(lián)分析,可判斷導(dǎo)致船舶海事事故的失誤行為。船舶海事事故關(guān)聯(lián)度在0.7以上的失誤行為有瞭望失當(dāng)和船舶操作失誤;船舶海事事故關(guān)聯(lián)度在0.5~0.7間失誤行為有顯示信號失當(dāng)、避讓決策不當(dāng)、沒有遵守避碰規(guī)則和避讓操作不及時;船舶海事事故關(guān)聯(lián)度在0.4~0.5間的失誤行為有雷達觀測不當(dāng)、沒有運用良好的船藝、沒有使用安全速度和通信聯(lián)系不暢;船舶海事事故關(guān)聯(lián)度小于0.4的失誤行為有船位不準(zhǔn)確和航線設(shè)計不科學(xué)。

如果不考慮關(guān)聯(lián)度小于0.45的失誤行為,則雷達觀測不當(dāng)(0.447),船位不準(zhǔn)確(0.280),航線設(shè)計不科學(xué)(0.396),沒有運用良好的船藝(0.428),沒有使用安全速度(0.402)和通信聯(lián)系不暢(0.421)的失誤行為不再被認為是導(dǎo)致船舶海事事故的主要影響因素。

根據(jù)失誤行為識別的結(jié)果,可制定應(yīng)對船舶海事事故失誤行為的措施,例如:(1)加強船員技能培訓(xùn),切實提高船舶操作人員業(yè)務(wù)技能水平;合理安排船員值班,保證船員有充分的休息時間,當(dāng)值人員有充沛的精力值守且利用所有可用手段加強瞭望,以應(yīng)對應(yīng)急局面;(2)加強責(zé)任心教育,當(dāng)發(fā)現(xiàn)對方來船時及時采取行動;時常檢查信號顯示情況、決定的避讓策略和遵守避碰規(guī)則情況,并采取預(yù)定的補救措施應(yīng)對;(3)航運公司和船舶制定制度和安全操作規(guī)程,落實使用雷達規(guī)程、運用良好船藝時機、使用安全航速時機和保持船舶通信暢通;(4)對于不是導(dǎo)致船舶海事事故主要影響因素的船位不準(zhǔn)確和航線設(shè)計不科學(xué)等影響因素應(yīng)高度重視,明確應(yīng)對以上影響因素安全措施,以策船舶航行安全。

4 結(jié)語

船舶海事事故中的失誤行為識別是業(yè)內(nèi)專家研究的熱點問題,也是船舶公司和船舶最關(guān)注的問題。本研究以船舶海事事故作為研究主體,采用關(guān)聯(lián)分析法對引發(fā)海事事故的失誤行為影響因素進行識別,計算結(jié)果符合海事事故實際。但該方法建立于海事事故調(diào)查報告上的識別,其準(zhǔn)確性受限于海事事故調(diào)查報告內(nèi)容的可靠程度;另外,對引發(fā)失誤行為的識別才是避免海事事故的目的。因此,只有從根本上識別引發(fā)失誤行為的原因,采取有針對性的對策,才能避免失誤行為,保證船舶海上航行安全。由此可知,關(guān)于船舶海事事故失誤行為識別研究任重而道遠。