基于證據(jù)理論的長江江蘇段引航安全評(píng)價(jià)研究

符建華 李進(jìn)

摘 要：目前，長江江蘇段黃金水道功能得到充分發(fā)揮，船舶通航密度不斷增加，通航環(huán)境愈加復(fù)雜，船舶引航安全面臨越來越大的壓力與挑戰(zhàn)。因此，本文基于證據(jù)理論（D-S）構(gòu)建安全評(píng)價(jià)模型，對(duì)長江江蘇段引航安全狀況進(jìn)行評(píng)估分析，以減少引航事故，提高引航安全。

關(guān)鍵詞：長江江蘇段;船舶引航;證據(jù)理論;安全評(píng)價(jià)

1 引言

目前，隨著一帶一路、長江經(jīng)濟(jì)帶、長三角區(qū)域一體化等戰(zhàn)略的實(shí)施，長江江蘇段黃金水道的能力得到充分發(fā)揮，進(jìn)江海船越來越多，通航密度愈加增大，通航環(huán)境愈加復(fù)雜，同時(shí)船舶引航風(fēng)險(xiǎn)也越來越大。雖然在海事及引航等部門的努力下，引航事故呈逐年降低趨勢(shì)，但依然時(shí)有發(fā)生，帶來了嚴(yán)重的損失。鑒于此，為了減少引航事故，本文基于D-S證據(jù)理論建立引航安全評(píng)價(jià)模型，分析長江江蘇段引航安全狀況，提高長江江蘇段船舶引航安全。

2 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

由于影響長江江蘇段船舶引航安全的因素較多，且存在一定的層次性，通過查閱文獻(xiàn)及咨詢相關(guān)專家，并結(jié)合引航實(shí)況，從引航員、船舶、環(huán)境和管理四個(gè)方向入手，前期歸納總結(jié)出許多長江江蘇段船舶引航安全的影響因素[1，2，3]，然后利用主成分分析法確定11個(gè)具有代表性和關(guān)鍵性的影響因子，最終建立的引航安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖1所示。

3 確定安全評(píng)價(jià)模型

證據(jù)理論最初是由Dempster提出以解決兩個(gè)信息融合的決策理論，經(jīng)Shafer研究改進(jìn)后發(fā)展為D-S證據(jù)理論[4]。D-S證據(jù)理論可以很好地描述決策問題的不確定性，由于長江江蘇段船舶引航安全評(píng)價(jià)問題具有不確定性，因此可運(yùn)用D-S證據(jù)理論進(jìn)行分析研究[5]。

3.1 基本概念

（1）識(shí)別框架：一個(gè)互不交容事件的完整的樣本集合? ，可表示為：

3.3 基于D-S的安全評(píng)估步驟

長江江蘇段船舶引航安全評(píng)價(jià)是一個(gè)由“引航員-船舶-環(huán)境-管理”組成的多層次系統(tǒng)問題。評(píng)估過程中，先通過專家獲取最底層指標(biāo)元素關(guān)于評(píng)估目標(biāo)的確信程度，然后計(jì)算出各指標(biāo)的基本概率賦值，再重復(fù)運(yùn)用合成規(guī)則由下而上融合各層數(shù)據(jù)，最終確定整個(gè)系統(tǒng)即長江江蘇段船舶引航安全狀況的評(píng)估量化值[6]。具體步驟如下：

（1）構(gòu)建指標(biāo)體系，計(jì)算權(quán)重向量。在建立了引航安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，利用層次分析法（AHP）求取各層指標(biāo)權(quán)重向量。

（2）建立評(píng)語集。借鑒相關(guān)文獻(xiàn)中關(guān)于劃分安全評(píng)價(jià)等級(jí)的科學(xué)方法，為本系統(tǒng)的評(píng)價(jià)結(jié)果設(shè)定了5個(gè)級(jí)別，評(píng)語集V={V1，V2，V3，V4，V5}={危險(xiǎn)，較危險(xiǎn)，一般，較安全，安全}。為量化最終的評(píng)估結(jié)果，需先量化評(píng)語集，即P（Vj）={P（V1），P（V2），P（V3），P（V4），P（V5）}={1，2，3，4，5}。

（3）計(jì)算各指標(biāo)基本可信度函數(shù)值。向?qū)＜野l(fā)放調(diào)查問卷以獲得各指標(biāo)的可信度βvn（Uij）?？紤]各個(gè)專家理論知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的不同以及在確信度賦值時(shí)的主觀影響，需要對(duì)專家們給出的可信度值進(jìn)行量化修正處理。設(shè)?為專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)Uij的主觀系數(shù)，一般取值為0.9≤1，本文取0.9。設(shè)每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)集里面指標(biāo)權(quán)重最大的指標(biāo)為關(guān)鍵指標(biāo)，其指標(biāo)權(quán)重記為Wmax，其他的則為非關(guān)鍵指標(biāo)。由確信度βvn（Uij）建立各指標(biāo)的基本信任分配函數(shù)值公式如下：

（4）對(duì)各底層指標(biāo)的使用合成規(guī)則實(shí)現(xiàn)融合，計(jì)算其上層指標(biāo)的可信度值，以此類推，直到計(jì)算出整個(gè)系統(tǒng)關(guān)于評(píng)價(jià)級(jí)別的可信度值。

（5）采用作為安全評(píng)價(jià)量化函數(shù)，計(jì)算長江江蘇段船舶引航安全的量化值，然后將此量化值與劃分的評(píng)價(jià)等級(jí)量化值對(duì)比分析，最終得出長江江蘇段的船舶引航安全狀況的評(píng)估結(jié)果。

4 實(shí)例分析

由于船舶引航安全評(píng)價(jià)具有不確定性，因此通過調(diào)查問卷法獲取評(píng)估的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用層次分析法（AHP）求得各層指標(biāo)因素權(quán)重向量為：

根據(jù)證據(jù)理論安全評(píng)價(jià)模型的計(jì)算步驟，先求得各指標(biāo)的mass函數(shù)值，再利用合成規(guī)則，求出各層的可信度值。以U1為例，求取引航員子系統(tǒng)可信度，如表2所示。

同理，可依次計(jì)算得出船舶、環(huán)境和管理三個(gè)子系統(tǒng)的可信度值，分別為m2、m3、m4，最后將4個(gè)子系統(tǒng)的可信度值進(jìn)行合成，得到整個(gè)系統(tǒng)關(guān)于各個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的總的可信度m，如表3所示。

由計(jì)算可知，長江江蘇段船舶引航安全性處于危險(xiǎn)層面的可信度為0.0021，處于較危險(xiǎn)層面的可信度為0.0190，處于一般層面的可信度為0.1476，處于較安全層面的可信度為0.6026，處于安全層面的可信度為0.1560。整個(gè)系統(tǒng)的安全狀態(tài)為：

計(jì)算結(jié)果表明長江江蘇段船舶引航安全狀態(tài)處于一般及較安全之間，且偏向于較安全狀態(tài)，表明了在采取一系列安全保障措施的基礎(chǔ)上，船舶引航風(fēng)險(xiǎn)處于可控范圍之內(nèi)，符合實(shí)際情況。

5 結(jié)束語

長江江蘇段船舶引航面臨越來越大的風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)，考慮到引航安全評(píng)估的不確定性特點(diǎn)，本文建立基于D-S證據(jù)理論的評(píng)價(jià)模型，通過計(jì)算客觀分析當(dāng)前的長江江蘇段引航安全狀況，評(píng)估結(jié)果符合實(shí)際情況，有助于提高長江江蘇段船舶引航安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]張文泉.基于AHP的船舶引航風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)價(jià)研究[J].中國水運(yùn)（下半月），2017，17（11）：17-18.

[2]陳海波.基于SPA的南京港船舶引航風(fēng)險(xiǎn)研究[J].中國水運(yùn)（下半月），2018，18（11）：24-25.

[3]符建華.草鞋峽水道船舶引航風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[J].中國水運(yùn)（下半月），2017，17（12）：23-24.

[4]楊嵐，王柏霖.基于證據(jù)理論的董家口港區(qū)北三突堤通用泊位安全評(píng)估[J].中國水運(yùn)（下半月），2019，19（08）：45-46+49.

[5]楊春岳.基于證據(jù)理論的龍口港引航安全評(píng)價(jià)[J].中國水運(yùn)，2011（12）：52-53.

[6]孫健.基于證據(jù)理論的集裝箱船大風(fēng)浪航行安全評(píng)估[D].大連海事大學(xué)，2013.