船舶碰撞事故原因關(guān)聯(lián)性分析

李成海 王建濤

摘要：為避免或減少船舶碰撞事故，對船舶碰撞事故原因進(jìn)行進(jìn)一步分析。以船舶碰撞事故海事調(diào)查報告給出的原因作為研究對象，采用解釋結(jié)構(gòu)模型（interpretative structural model， ISM）和層次分析法（analytic hierarchy progress， AHP）構(gòu)建船舶碰撞影響因素多層次結(jié)構(gòu)圖，探究同一層次及不同層次各因素之間的關(guān)系。用AHP確定各直接影響因素的相對重要性，結(jié)果表明：最低配員要求、船舶設(shè)備、能見度、航道或航區(qū)等因素對船舶碰撞事故的影響突出。

關(guān)鍵詞：

船舶碰撞; 事故原因; 解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）; 層次分析法（AHP）

中圖分類號：? U698

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：? A

Correlation analysis on causes of ship collision accidents

LI Chenghai， WANG Jiantao

（Department of Navigation， Shandong Transport Vocational College， Weifang 261206， Shandong， China）

Abstract：

In order to avoid or reduce ship collision accidents， the causes of ship collision accidents are further analyzed. Taking the causes given in the maritime investigation reports on ship collision accidents as the research object， the multi-level structure diagram of ship collision influencing factors is constructed by the interpretative structural model （ISM） and the analytic hierarchy progress （AHP）， and the relationship among factors at the same level and different levels is explored. The relative importance of each direct influencing factor is determined by AHP. The results show that the factors such as the minimum staffing requirement， the ship equipment， the visibility， and channels or navigation area have a prominent impact on ship collision accidents.

Key words：

ship collision; cause of accident; interpretative structural model （ISM）; analytic hierarchy process （AHP）

收稿日期： 2020-06-12

修回日期： 2020-08-20

作者簡介：

李成海（1965—），男，山東青島人，高級船長，副教授，研究方向?yàn)榇昂叫邪踩秃叫酗L(fēng)險，（E-mail）LICHENGHAI@163.com

0 引 言

船舶碰撞導(dǎo)致的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失及海上環(huán)境污染令人觸目驚心，因此，研究海上船舶碰撞的原因?qū)Ρ苊饣驕p少船舶碰撞事故具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

目前國內(nèi)外對船舶交通事故的分析方法主要有：將定性分析數(shù)據(jù)化，采用多種方法的組合評價，有效解決單一方法的評價結(jié)果偏差[1];將定量分析模型化，運(yùn)用模糊綜合評價方法建立能見度不良條件下的海上交通風(fēng)險動態(tài)預(yù)評估模型，確立風(fēng)險矩陣[2-3];在船舶碰撞危險主觀評價模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建新的船舶危險計(jì)算模型，比較分析不同的船舶碰撞危險[4-6]。然而，已有文獻(xiàn)對于事故原因與事故后果之間關(guān)聯(lián)性的研究不夠深入。

在充分考慮可能引起船舶碰撞的各種因素的基礎(chǔ)上，本研究采用解釋結(jié)構(gòu)模型（interpretative structural model， ISM）建立船舶碰撞影響因素多層次結(jié)構(gòu)圖，分析同一層次及不同層次各因素之間的關(guān)系[7-9]，運(yùn)用層次分析法（analytic hierarchy progress， AHP）確定各影響因素的相對重要程度，為海事監(jiān)管部門制定科學(xué)的監(jiān)管體系、航運(yùn)企業(yè)更好監(jiān)管海上船舶提供借鑒。

1 船舶碰撞影響因素分析及體系構(gòu)建

根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有研究資料[10-11]，將可能導(dǎo)致海上船舶發(fā)生碰撞的因素分為28類。建立船舶碰撞影響因素ISM，見圖1。

由圖1可知，船舶碰撞影響因素ISM分為3個層次，是一個多層遞階超復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：

（1）表層直接影響因素。這些因素涉及導(dǎo)致船舶碰撞的外部條件、航行過失、他船行為、信息交流等，表明解決船舶碰撞難題需要從多方面入手。①船舶駕駛?cè)藛T業(yè)務(wù)水平。這是船舶航行安全最重要的影響因素，包括航行與操縱因素（航行與操縱條件，航路調(diào)查，航向選定與保持，船位確定，航路航法，船舶主機(jī)、輔機(jī)、舵機(jī)運(yùn)行狀況等），設(shè)備使用（電羅經(jīng)、磁羅經(jīng)、舵機(jī)、GPS是否正確開啟，雷達(dá)量程使用是否正確），駕駛?cè)藛T值班安排（值班人員是否疲勞駕駛，值班人員是否合理搭配，是否有醉酒人員、神志模糊人員、生病人員當(dāng)值），駕駛?cè)藛T對物標(biāo)的識別（值班人員將航道內(nèi)外燈標(biāo)、航標(biāo)誤認(rèn)為固定物標(biāo)，從而不會認(rèn)真核對燈標(biāo)、航標(biāo)位置是否發(fā)生漂移），等。②航道條件。海上供船舶航行的水域范圍足夠大，以及陸上、海上助航設(shè)備正常工作，是避免船舶碰撞的必要條件。航道條件包括助航設(shè)備工作的外界條件（岸上的強(qiáng)眩光燈，大型船舶甲板的照明燈、標(biāo)志燈，船舶密度高的水域眾多的信號燈），燈標(biāo)、航標(biāo)等是否發(fā)生故障（燈標(biāo)、航標(biāo)是否滅失、漂移，信號燈是否熄滅，燈光頻率、光色是否發(fā)生改變），航道的淺水效應(yīng)（會導(dǎo)致船舶操縱性和機(jī)動性下降），航行水域范圍（港口、航道、航道彎頭、狹窄航道），等。③船舶間協(xié)調(diào)避讓以及他船行為，包括他船設(shè)備發(fā)生故障或失靈（船舶可能處于失控狀態(tài)），他船航行過失（他船追越時橫距太近或控速不當(dāng)），他船不遵守國際海上避碰規(guī)則（極易形成緊迫危險局面），他船瞭望不充分（發(fā)現(xiàn)來船太晚，協(xié)調(diào)避讓困難），他船號燈、號型不正確（經(jīng)常有小型船舶、漁船不按規(guī)定顯示號燈、號型，當(dāng)它們與高速航行的大型船舶相遇時極易使雙方陷入危險局面）。重視上述因素，弱化表層因素影響，進(jìn)而為船舶安全航行提供基本保障。

（2）中層間接影響因素。國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動航運(yùn)市場快速發(fā)展，航運(yùn)市場的發(fā)展又會帶動船公司、船員和港口發(fā)展。分析該層影響因素可知：通過地方海事部門對航運(yùn)市場的監(jiān)管，以及地方政府向航運(yùn)公司提供資金和人才，施行退稅、補(bǔ)貼政策等，可以推進(jìn)港航專門管理機(jī)構(gòu)的發(fā)展，從而可以間接起到避免船舶碰撞事故的作用;船公司完善管理體制，落實(shí)各級責(zé)任，明確各級職責(zé)和分工，提高預(yù)警能力和應(yīng)急能力，加強(qiáng)與國內(nèi)外其他船公司間的人才共享、信息共享，也可以間接起到避免船舶碰撞事故的作用;各國海軍聯(lián)合護(hù)航，打擊海盜，也可以間接避免船舶碰撞事故的發(fā)生。

（3）深層根本影響因素。船舶海上航行安全需要國際海事組織及各沿海國合作，單靠一國或一個航運(yùn)公司之力難以保證船舶安全航行。因此，國際海事組織、港口國監(jiān)督機(jī)構(gòu)、船旗國監(jiān)督部門和中國海事主管機(jī)關(guān)之間的協(xié)作程度關(guān)系到信息資源共享、海事法規(guī)完善、政策執(zhí)行力度、國際海事長遠(yuǎn)合作、航運(yùn)市場發(fā)展等，是船舶碰撞事故發(fā)生的根本影響因素。各沿海國之間的貿(mào)易爭端、海洋島嶼爭端、武裝沖突等影響海上船舶安全航行。另外，各沿海國與我國航運(yùn)合作平臺眾多，除海上貿(mào)易外，還有科技、教育、旅游、救助、履約等，因此，各沿海國之間的合作交流可以創(chuàng)造安全的海上通道，減少船舶碰撞事故的發(fā)生。

2 船舶碰撞影響因素分析方法

ISM法是1973年美國學(xué)者華費(fèi)爾教授為分析復(fù)雜系統(tǒng)問題而開發(fā)的，能夠分析復(fù)雜系統(tǒng)各因素之間的相互作用、相互依存的關(guān)聯(lián)關(guān)系[12-13]。ISM法基于系統(tǒng)分解，將復(fù)雜系統(tǒng)簡化為多個子系統(tǒng)（因素），利用理論知識及前人實(shí)踐成果，在計(jì)算機(jī)軟件幫助下構(gòu)建各因素的多級遞階結(jié)構(gòu)模型。ISM法最大的優(yōu)點(diǎn)是，能使復(fù)雜系統(tǒng)的多元素關(guān)系清晰，模糊觀點(diǎn)簡明扼要，層次間呈現(xiàn)清晰的邏輯結(jié)構(gòu)。

2.1 構(gòu)建影響因素鄰接矩陣

為優(yōu)化船舶碰撞影響因素間的關(guān)系，構(gòu)建描述系統(tǒng)的鄰接矩陣A。A的元素ahk的取值如下：

ahk=1， Fh對Fk有影響

0， Fh對Fk無影響

（1）

式中：h，k=1，2，…，28;當(dāng)h=k時，ahk=0。

2.2 構(gòu)建影響因素可達(dá)矩陣

構(gòu)建可達(dá)矩陣M，利用有向圖反映可達(dá)矩陣各節(jié)點(diǎn)間的到達(dá)路徑。求解鄰接矩陣A與單元矩陣I的和，運(yùn)用布爾矩陣規(guī)則進(jìn)行冪計(jì)算，（A+I）U-1≠（A+I）U=（A+I）U+1，直到M=（A+I）U。

2.3 影響因素可達(dá)矩陣集合的分解

前因集B與可達(dá)集R組成綜合可達(dá)集，前因集B包括可達(dá)集R中的全部元素，可達(dá)集R是表達(dá)從始因素到達(dá)全因素過程的集合。

按照R∩B=R的計(jì)算規(guī)則，分解可達(dá)矩陣M的第一層級因素，對分解的第一層級因素對應(yīng)的行和列依次重復(fù)計(jì)算，可分別求得因素集L1、L2、L3、L4，即

L1={F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5，F(xiàn)6，F(xiàn)15，F(xiàn)16，F(xiàn)17，F(xiàn)21，F(xiàn)22，F(xiàn)23，F(xiàn)24，F(xiàn)25，F(xiàn)26}

L2={F8，F(xiàn)10，F(xiàn)11，F(xiàn)18，F(xiàn)19，F(xiàn)20，F(xiàn)28}

L3={F7，F(xiàn)14，F(xiàn)27}

L4={F9，F(xiàn)12，F(xiàn)13}

2.4 構(gòu)建影響因素間的ISM

將表層直接影響因素作為避免海上船舶碰撞的重要影響因素，是避免海上船舶碰撞最簡捷和最行之有效的方法。為深入識別船舶碰撞事故深層次的最關(guān)鍵影響因素，利用AHP總結(jié)主觀判斷結(jié)果并給出具體的數(shù)量結(jié)果，使對復(fù)雜系統(tǒng)的分析簡化成對較多因素的簡單計(jì)算[14]，對表層直接影響因素的重要程度進(jìn)行排序。

2.5 建立影響因素重要性判斷矩陣

建立表層影響因素間相對重要性判斷矩陣X，矩陣元素xhk的取值采用比較1～9尺度值確定。xhk表示影響因素Fh與影響因素Fk相比的重要程度，指標(biāo)取值見表1。

2.6 權(quán)重計(jì)算

首先，對影響因素判斷矩陣運(yùn)用幾何平均法求取各對應(yīng)因素的特征值Wk，即

Wk=2828h=1xhk （h，k=1，2，…，28）

然后，對Wk進(jìn)行歸一化處理，獲得28個影響因素的相應(yīng)重要度，即權(quán)重。為確認(rèn)權(quán)重的合理區(qū)間，對判斷矩陣的一致性進(jìn)行驗(yàn)證。最后，將28個影響因素的綜合權(quán)重進(jìn)行排序。權(quán)重較大的15個影響因素見圖2。

3 船舶碰撞影響因素分析

3.1 指標(biāo)體系的計(jì)算

通過問卷調(diào)查及咨詢知名海運(yùn)（集團(tuán)）公司資深船長，構(gòu)建船舶碰撞影響因素鄰接矩陣A。

A=

000000

001000

110000

001011

100000

100000

該矩陣中的1表示因素間的關(guān)聯(lián)屬性成立，該結(jié)論與中國海事局船舶碰撞事故海事調(diào)查報告的結(jié)論一致，證實(shí)了研究資料中可達(dá)矩陣各級因素對船舶碰撞事故的影響。

M=

1000000

1100000

0011110

0001110

0000100

0001110

1100001

可達(dá)矩陣M達(dá)到簡潔展現(xiàn)各層級因素間關(guān)系的目的。在不考慮單元矩陣I的前提下，對各影響因素層級進(jìn)行優(yōu)化排列組合，依次構(gòu)建船舶碰撞影響因素ISM。

3.2 指標(biāo)體系的簡化

由于表層直接影響因素眾多，為簡化各因素間的關(guān)系，根據(jù)圖2確定表層直接影響因素指標(biāo)體系，見圖3。

對船舶碰撞事故表層直接影響因素權(quán)重進(jìn)行排列，結(jié)果如下：

（1）最低配員要求影響權(quán)重為25.3%。只有滿足最低配員要求才能保證最基本的船舶值班要求?，F(xiàn)實(shí)中大多數(shù)船公司安排的在船人數(shù)大于最低配員要求，從而可以保證船員有足夠的休息時間，適應(yīng)現(xiàn)代化大型船舶航行安全要求。

（2）船舶設(shè)備故障或失靈影響權(quán)重為10.4%。除船公司需要高度重視船舶設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)外，船舶自身應(yīng)重視自檢自修，船上應(yīng)配備全套維修工具、配件及勝任的維修人員，按規(guī)定時間進(jìn)行“設(shè)備故障”應(yīng)急演練且有恰當(dāng)應(yīng)急措施。

（3）能見度不良影響權(quán)重為10.4%。從已有船舶碰撞事故可知，能見度不良會導(dǎo)致船舶碰撞事故高發(fā)。海事部門應(yīng)及時發(fā)布海況預(yù)報，加強(qiáng)對轄區(qū)船舶的動態(tài)監(jiān)管，增派巡邏艇在航道彎道、控制區(qū)及船舶流量大的區(qū)域指揮。船舶在能見度小于0.3 n mile的情況下應(yīng)擇地拋錨，在能見度0.3～1 n mile的情況下應(yīng)加強(qiáng)瞭望，船舶應(yīng)備雙錨、備車航行、控制船速、2部雷達(dá)共同工作且遠(yuǎn)近量程擋交替觀察，確保霧號、霧鐘、霧笛工作狀態(tài)良好且按規(guī)定釋放聲響信號并服從海事部門的指揮。

（4）燈標(biāo)、航標(biāo)等使人產(chǎn)生錯覺影響權(quán)重為9.2%。在現(xiàn)代化城市岸邊地標(biāo)建筑燈光五彩斑斕且眩目，駕駛員應(yīng)及早觀察瞭望，近岸航行時如有必要可喚請船長到駕駛臺指揮。

（5）航道的淺水效應(yīng)影響權(quán)重為9.1%。船舶航線設(shè)計(jì)應(yīng)避開淺水區(qū)，在進(jìn)出港口航道時應(yīng)合理調(diào)整壓載水和吃水差，開啟測深儀慢速航行，必要時申請拖船護(hù)航。

（6）航行水域范圍影響權(quán)重為8.3%。船舶在接近岸壁、港池，或在受限水域航行時，船舶的操縱能力受到限制，船舶除應(yīng)按應(yīng)急預(yù)案執(zhí)行外，還要尋求引航、拖船和岸基支持，切不可為節(jié)省費(fèi)用而抱僥幸心理航行。

（7）影響助航設(shè)備工作的外部條件（影響權(quán)重為4.2%），風(fēng)浪作用（影響權(quán)重為4.5%），誤認(rèn)固定航標(biāo)（影響權(quán)重為5.2%），他船不遵守規(guī)章（影響權(quán)重為2.9%）等表層影響因素所導(dǎo)致的結(jié)果最直接。如果這類因素的影響能夠消除或降低，則船舶航行安全的效果會立刻顯現(xiàn)。同時，國際海事組織與我國政府的合作、有關(guān)沿海國與我國海事局的合作、海上島嶼爭端、武裝沖突、沿海國之間的貿(mào)易爭端、打擊海盜力度等因素，也對船舶航行安全有非常重大的影響。

4 結(jié) 論

海上船舶航行安全涉及區(qū)域廣泛、領(lǐng)域較多，受到國際組織、沿海國政府、港口、船舶、船公司等多方面因素的影響，針對因素多而且因素間關(guān)系復(fù)雜這一特點(diǎn)，從外部條件、技術(shù)設(shè)備故障（人-機(jī)控制）、有關(guān)航行的各因素配置不當(dāng)、航行過失、違章違規(guī)、他船行為和外部信息交流等7個方面，運(yùn)用解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）對各因素間的關(guān)系進(jìn)行分析，構(gòu)建包含表層直接影響因素、中層間接影響因素和深層根本影響因素的船舶碰撞影響因素指標(biāo)體系，從而獲取船舶碰撞影響因素的多層次關(guān)系結(jié)構(gòu)。通過這些分析進(jìn)一步識別了海上船舶碰撞的關(guān)鍵影響因素，在重點(diǎn)分析表層直接影響因素的基礎(chǔ)上提出了各自改進(jìn)方法和應(yīng)對措施，為海事管理部門和航運(yùn)企業(yè)科學(xué)監(jiān)管，以及海上船舶避碰提供了參考依據(jù)。

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（編輯 賈裙平）