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1、海上交通工程郑中义郑中义 教授教授 大连海事大学航海学院绪论一、早期的海上交通研究研究制定海上避碰规则；推荐与指定海上航路。二、海上交通研究的开始道路交通工程的确立；二次世界大战结束后，世界经济复苏；多佛尔海峡碰撞事故多；日本与1976年成立海上交通工程学研究组。三、海上交通工程学的确立日本首先命名为海上交通工程；1971年，发表海上交通工程的综述论文1972年在英国召开第一次海上交通工程学术会议四、海上交通工程的内容与研究方法特点（1）是工程科学的分支；（2）研究对象是海上交通；（3）研究方法借鉴道路交通工程；（4）研究目的主要是增进海上交通安全和提高交通效率。海上交通工程的研究方法：调查-
2、分析-应用-再调查欧洲与日本早期海上交通工程研究的区别(1)理论体系，基础研究(2)应用第一章 海上交通要素第一节 海上交通的概念第二节 船舶与驾驶人员特性第三节 海上交通环境5第一节 海上交通的概念一、海上交通的定义一、海上交通的定义荷兰学者Wepster定义为：指定区域内单个船运动的组合。因此由西欧十几个国家共同完成的重大海上交通科研项目（COST301）主报告第一卷（概念与定义）中指出：海上交通可定义为“给定海域（或空间）内发生的，使用这一空间的所有船舶的运动”。日本海上交通工程学者藤井认为：船舶行为的总体就是海上交通。吴兆麟教授综合海上交通的定义为：指定区域内船舶行为的总体与运动的组合
3、。交通事故是指碰撞、搁浅、触碰等与船舶运动有关的事故6“海上交通”定义如何理解 船舶交通不是指运动的船舶，而是指船舶的运动；船舶交通不是指某一艘船的运动或行为，而是指某区域内所有船舶的运动或行为的总体。二、海上交通的分类二、海上交通的分类按水域类型分：有港口船舶交通、水道船舶交通和沿海船舶交通等。研究港口船舶交通时：分为进口船舶交通与出口船舶交通。研究水道船舶交通时：分为过往交通与穿越交通。研究沿海水域船舶交通时：常常以大多数船舶的运动方向分类，分别研究东行交通与西行交通（如直布罗陀海峡等）或北上交通与南下交通（如我国成山头附近水域）。研究定线制的船舶交通时：使用交通、穿越交通、使用沿岸通航带
4、的船舶交通等。在研究船舶交通时，有时从船舶交通的构成上进行研究，包括船舶各类、船舶尺度等；有时也从船舶操纵性、船舶国籍等方面进行研究，这也是一种交通构成。另外在研究某水域船舶交通或行为时，特别注意特殊船舶影响。第二节 船舶与驾驶人员特性一、船舶特征一、船舶特征1.船舶尺度：用来表明船舶的大小。标准船的概念船舶的分级 总吨（吨）船舶参数的关系 满载吃水（米） 型宽（米） 型深（米）2.船舶速度：分为船速(对水速度)和航速(对地速度)。船舶定速：即海上速度（90%额定功率、9697%额定转速）港内速度：主机额定转速7080%对应的速度安全航速：第6条规定：“每一船舶在任何时候应用安全航速行驶，以便
5、9 能采取适当而有效的避碰行动，并能在适合当时环境和情况的距离以内把船停住。” 规则还规定：“在决定安全航速时，考虑的因素中应包括下列各点：第一，对所有船舶：(1)能见度情况；(2)通航密度，包括渔船或任何其他船舶的密集程度；(3)船舶的操纵性能，特别是在当时情况下的冲程和回转性能；(4)夜间出现的背景亮光，诸如来自岸上的灯光或本船灯光的反向散射；(5)风、浪和流的状况以及靠近航海危险物的情况；(6)吃水与可用水深的关系。第二，对备有可使用的雷达的船舶，还须考虑：(1)雷达设备的特性、效率和局限性；(2)所选用的雷达距离标尺带来的任何限制；(3)海况、天气和其他干扰源对雷达探测的影响；(4)在
6、适当的量程内，雷达对小船、浮冰和其他漂浮物有探测不到的可能性；(5)雷达探测到的船舶数目、位置和动态；(6)当用雷达测定附近船舶或其他物体的距离时，可能对能见度作出更确切的估计。船舶特性时间：船舶长度与速度之比。是反映船舶操纵性的特征之一。3.船舶冲程和旋回（1）船舶冲程停车冲程倒车冲程冲程与安全航速（2）船舶旋回紧迫局面与船舶旋回安全航速与船舶旋回二、驾驶人员特征二、驾驶人员特征 船舶驾驶人员是指船长、值班驾驶员、引航员等实际下达指挥操纵船舶命令的人员。1.视觉特征视力（静、动）视野（静、动）色彩感觉影响因素（位置、背景光、光、盲区、年龄、能见度、照度等）2.听觉3.反应特征驾驶人员在驾驶船
7、舶过程中不断接受本船、他船、助航设施与标志、水文气象与航路条件及交通管理方面的各种外界信息，并在刺激后作出相应的反应。 反应特性的影响因素： (1)反应时间与受刺激的感觉器官有关; (2)反应时间与运动系的种类(左手、左脚、右手、右脚)有关; (3)反应时间与刺激的强度有关; (4)反应时间与人体的状态有关; (5)反应时间与驾驶环境有关; (6)反应时间与速度有关; (7)反应时间与饮酒量有关; (8)反应时间与药物有关。4.疲劳、兴奋与生理节律（1）疲劳（2）生理节律每天每月每年5.人为因素与海上交通事故第三节 海上交通环境 海上交通环境是指船舶运动所处的空间与条件，包括航行水域，该水域的
8、自然条件和交通条件三方面。一、航行水域一、航行水域 航行水域是船舶运动的场所和空间。从海上交通系统说，航行水域由港口和航路组成。从地理上说，航行水域包括江河湖海及称之为港湾、海峡、水道、运河、航道等水域。 海上交通工程学所着重研究的是港口及其附近水域、重要水道（海峡）和沿海水域中的船舶交通。18第三节 海上交通环境二、自然条件二、自然条件 自然条件指的是水域的气象、水文与地形条件等。 地形条件是指船舶航行与操纵的空间范围是否受到限制的程度。 水文条件指的是水深、水流、潮汐、波浪、冰冻等对船舶交通有影响的各种因素。 气象条件是指能见度、大风和台风等条件。19第三节 海上交通环境三、交通条件三、交
9、通条件交通条件指的是港口和航道的布置和设施、水域中助航标志和设施、交通管理规章和手段等。它是通过人工努力为便利船舶交通而创造的各种硬环境和软环境，亦可称为认为交通环境。20第二章 海上交通调查第一节 海上交通调查概述第二节 海上交通观测第三节 航海模拟器试验第四节 查阅资料和发放调查表21第一节 海上交通调查概述一、调查目的一、调查目的（1）发现妨碍海上交通安全和效率的因素；（2）寻求改善海上交通的办法和措施；（3）检验引进新的海上交通设施、规则和系统的效果；（4）积累预报未来海上交通状况的数据资料；（5）为建立交通流理论模型提供基础资料，等等。22第一节 海上交通调查概述二、调查项目二、调查
10、项目（1）船舶密度分布 （6）船舶到达规律（2）航迹分布 （7）船舶领域（3）交通流 （8）交通容量（4）交通量 （9）会遇率（5）船速分布 （10）避碰行为23第一节 海上交通调查概述三、调查工作三、调查工作海上交通调查工作包括搜集海上交通原始数据、确定数据处理方法和目标、具体处理数据三部分。四、调查方法四、调查方法从搜集海上交通原始数据的方法看，海上交通调查方法主要有下列几种：（1）海上交通观测（marine traffic observation）；（2）查阅港口船舶记录与统计报表；（3）航海模拟器试验（marine simulator experiment）；（4）问卷调查（quest
11、ionaire technigue）。24第二节 海上交通观测通常所说的海上交通调查主要指交通观测。海上交通观测一般又可分为视觉观测、雷达观测和航空摄影三种方法。一、视觉观测一、视觉观测二、雷达观测二、雷达观测三、雷达观测记录三、雷达观测记录1.直接观测记录 2.人工标绘 3.雷达图像摄影 4.雷达信息直接输入计算机四、航空摄影四、航空摄影五、交通观测点位置五、交通观测点位置1.岸边观测点 2.静止船舶观测点 3.航行船舶观测点 4.空中观测点25第三节 航海模拟器试验航海模拟器是从事航海专业人员培训和航海技术研究的新型手段。一般分为操纵模拟器和雷达模拟器。后者是按照国际海事组织（IMO）要求
12、对船员进行“雷达观测和标绘”培训的必备实验手段。我校主持研究的“高品质航海模拟器及其开发平台” 通过交通部鉴定，亦通过了国际著名船级社DNV（挪威船级社）所提出的A级（最高级别）航海模拟器性能指标的认证。该研究成果已先后在国内外16家航海院校和培训中心推广应用，已取得了很好的经济效益和社会效益。26第四节 查阅资料和发放调查表一、查阅资料一、查阅资料1.进出港船舶资料 2.港口航道资料 3.海事资料 4.锚地资料 5.气象资料二、发放调查表二、发放调查表向广大船员发放调查表也是海上交通调查的一种方法，主要用于收集有关船舶行为方式的原始数据。27第三章 海上交通实况第一节 船舶密度及其分布第二节
13、 船舶航迹分布第三节 交通流第四节 船舶速度分布第五节 交通量第六节 船舶交通的统计特性第七节 交通容量28第一节 船舶密度及其分布一、船舶密度一、船舶密度船舶密度是指某一瞬时单位面积水域内的船舶数，它反映水域中船舶的密集程度。船舶密度还在一定程度上反映水域中船舶交通的繁忙程度和危险程度。二、船舶密度分布二、船舶密度分布 船舶密度分布，实质上是指一个水域中船舶的空间分布。三、船舶密度及其分布图三、船舶密度及其分布图船舶密度及其分布根据海上交通调查中收集的原始资料加以整理求得，并以船舶密度及其分布图表示。29第二节 船舶航迹分布船船舶舶航航迹迹，即船舶航行轨迹，是船舶运动路线的记录。一个水域中所
14、有船舶的航迹就显示出海上交通路线的特征或交通型式。航航迹迹分分布布是指一个水域内所有船舶运动路线的空间分布。航迹分布这一概念与船舶密度分布有相似之处，前者是线的空间分布，后者是点的空间分布。航迹分布在一定程度上反映一个水域的交通拥挤程度和交通危险程度航迹分布也是表征海上交通实况的一个重要概念。它和船舶密度分布一样，是船舶交通的基本要素之一。航迹分布以航迹分布图航迹分布图表示。30第三节 交通流一、交通流概念一、交通流概念交通流指的是一条道路上连续不断地沿着这条道路朝着同一方向运动的各种交通工具的总体运动特征。二、交通流模型图式二、交通流模型图式一般来说，一个交通流模型设计一下五个基本要素：（1
15、）交通流的位置，它根据航迹分布图确定；（2）交通流的方向，它根据船舶的运动方向确定；（3）交通流的宽度，它根据航迹分布图确定；（4）交通流的密度，它根据密度分布图确定；在交通流模型中是将交通流的密度假定为均匀分布，以便于理论研究和具体计算；（5）交通流的速度，它根据船舶速度分布曲线确定，在交通流模型中是将交通流的速度假定为均匀分布的（取速度平均值），以便于理论研究和具体计算。31第三节 交通流三、交通流基本模型关系式三、交通流基本模型关系式根据海上交通调查搜集到的船舶实况资料，假设船种单一、船速均匀，航向相同，航迹宽度不变，即可得到交通流量、交通流密度、交通流速度、交通流宽度之间的关系式。这就
16、是船舶交通流基本模型，可以用下式表示：Q = V W式中： Q交通流量（艘/小时）；交通流密度（艘/海里2）；V交通流速度（节）；W交通流宽度（海里）。32在既定的水道中或给定交通流宽度的情况下，可以用以下几张图大致表示交通流量、交通速度和交通密度之间的关系。33第三节 交通流第四节 船舶速度分布从海上交通工程研究对象来说，所谓船舶速度不是指单个船舶航行速度或最大船速，而是指在一个水域中活动的或通过一个水域或水道的所有船舶的速度的分布范围和速度平均值。 由于可以在航迹分布基础上建立交通流模型，故船舶速度分布一般指归纳到一个交通流模型中的各个船舶速度的分布情况；该交通流模型中的各个船舶航行速度的
17、平均值即平均速度就是交通流速度。船舶平均速度是交通流模型的五个要素之一。研究船舶速度分布的另一个目的是预测归于同一个交通流模型中的船舶之间会发生追越会遇的频率。34第五节 交通量交交通通量量是指单位时间（年、月、日、小时）内通过水域中某一地点的所有船舶的数量，是交通流量或船舶流量的简称。它的大小直接反映一个水域船舶交通的规模和繁忙程度，并在一定程度上反映该水域船舶交通的拥挤和繁忙程度。一、交通量的分类一、交通量的分类 按船舶用途分：运输船舶、其他船舶； 按船舶种类分：杂货船、客船、油船、渔船、其他船舶； 按船舶推进分：机动船、非机动船； 按船舶国籍分：本国籍船、外国籍船； 按船舶大小分：按船舶
18、总吨位或船舶长度分成几类； 按船舶航区分：远洋船、沿海船、港内船、内河船； 按航行路线分：北上、南下；东向、西向；过往、横越；航道内、航道外，等等。35第五节 交通量二、交通量的表示方法二、交通量的表示方法平平均均小小时时交交通通量量：任意期间各小时交通量的总和除以该期间小时数所得的值。平均日交通量平均日交通量：任意期间各日交通量的总和除以该期间日数所得的值。同样，也可以用月平均交通量月平均交通量。 根据交通变化规律，用于表示交通变化特征的值有：高高峰峰小小时时交交通通量量：全天交通量最大的一个小时成为高峰小时，该小时内的交通量为高峰小时交通量。年最大小时交通量年最大小时交通量：一年内各小时交
19、通量中最大的一个小时交通量。年最大日交通量年最大日交通量：一年内各日交通量中最大的一个日交通量。36第五节 交通量三、进出港口船舶数三、进出港口船舶数在研究港口水域的船舶交通时，与交通量概念相近的一个量是进出港口船舶数，并常常按照船舶国籍、航区和船舶种类等进行分类统计，以年、月、日进出港口船舶艘次数来表示。四、加权交通量四、加权交通量由于船舶大小相差甚远，交通量的单位只用单位时间内通过的船舶数目来表示而不考虑通过船舶尺度与吨位，就不能确切的反映一个水域或水道内船舶交通的规模和该水域或水道的重要程度。为此，日本学者引进了加权交通量的概念。权可以取船舶总吨位或船长。五、船舶分布五、船舶分布37第六
20、节 船舶交通的统计特性一、基本统计方法一、基本统计方法数据处理的基本方法分为列表法和作图法两种。船舶交通调查数据的整理方法如下：1.离散变量的数据整理2.连续变量的数据整理用平均数、中位数，众数等来表示数据的集中性；用方差、标准差、极差等来表示数据的分散性；用变差系数、偏度系数等来表示数据分布的形态特点。二、船舶到达规律二、船舶到达规律交通量属于离散型随机变量，其概率分布通常可用泊松分布和二项分布来描述。38第七节 交通容量一、交通容量的概念一、交通容量的概念在海上交通工程学中，交通容量是指一个水道处理船舶交通的能力。以单位时间内能够通过的最大船舶数表示。二、交通容量的分类二、交通容量的分类（
21、1）基基本本交交通通容容量量：指的是水道条件和交通状况皆属理想状态时的单位时间内最大交通量。（2）可可能能交交通通容容量量：指在现实的航路条件和交通状态之下，单位时间内的最大交通量。可能交通容量在数值上要小于基本交通量。（3）实实用用交交通通容容量量：也称设计交通容量，它是实际采用或设计单位时间内的最大交通流量。实际交通容量在数值上小于可能交通容量。三、影响交通容量的因素三、影响交通容量的因素四、交叉路口与锚泊区的容量四、交叉路口与锚泊区的容量39第四章 船舶行为第一节 船舶行为研究概述第二节 船舶领域第三节 船舶领域模型的发展第四节 动界第五节 会遇第六节 避碰行为 40第一节 船舶行为研究
22、概述一、船舶行为的概念一、船舶行为的概念广义广义的船舶行为：船舶的正常航行行为和船舶的避碰行为。狭狭义义的船舶行为：船舶在驾驶人员操纵之下以船舶避让为主要目的的行动方式与规律。二、影响船舶行为的因素二、影响船舶行为的因素影响船舶行为的因素很多，见以下关系图41第一节 船舶行为研究概述42船舶行为影响因素驾驶人员特征知识、技能、经验、心理、生理船舶静态特征、动态特征、位置、他船动态交通环境交通状态船舶密度、交通量、船舶大小及种类等会遇交叉、对遇、追越航路可航宽度、交叉状态、弯曲程度、视野范围助航设施航标、信息服务管理状况法规、管理、管制水文、气象风、波浪、视程、流、照度、潮汐状态第一节 船舶行为
23、研究概述三、船舶行为研究方法三、船舶行为研究方法船舶行为研究的两大项工作：船舶行为数据调查收集工作和分析工作。船舶行为数据调查收集方法主要有实态观测、资料统计、模拟和征询。船舶行为数据的分析只要是利用数理统计和模糊数学的方法。四、船舶行为研究的意义四、船舶行为研究的意义（1）为制定有关法规提供了基础数据（2）向船舶驾驶员提供了船舶在航行、操纵方面的宏观规律或模式（3）为开发研制助航仪器设备提供了理论和数据（4）为规划整顿船舶交通提供了依据43第二节 船舶领域一、船舶领域概念的提出一、船舶领域概念的提出 日本开创海上交通工程学的著名学者藤井于1963年提出了船舶领域的概念，他将船舶领域定义为绝大
24、多数后继船舶的驾驶员避免进入的前一艘在航船舶周围的领域。二、开阔水域船舶领域模型的建立二、开阔水域船舶领域模型的建立443.2L3.2L1.6L1.6L8L8L6L6L0.850.850.70.70.450.45三、藤井和三、藤井和Goodwin建立的船舶领域模型的区别建立的船舶领域模型的区别从从定定义义上上看看，藤藤井井提提出出的的领领域域是是围围绕绕他他船船的的（被被让让路路船）；而船）；而Goodwin提出的领域是围绕本船的提出的领域是围绕本船的从从研研究究的的水水域域与与会会遇遇形形势势看看，藤藤井井提提出出的的模模型型是是水水道道中中船船舶舶追追越越局局面面下下的的模模型型；而而Go
25、odwin提提出出的的船船舶舶领领域是海上开阔水域船舶在各种会遇局面的模型域是海上开阔水域船舶在各种会遇局面的模型从确定领域的边界上看从确定领域的边界上看从建立船舶领域适用的船舶数据上看从建立船舶领域适用的船舶数据上看第三节 船舶领域模型的发展一、平滑不等扇形领域边界的圆形领域一、平滑不等扇形领域边界的圆形领域 英国学者英国学者Davis用计算机模拟研究船舶会遇和避碰时用计算机模拟研究船舶会遇和避碰时二、变更中心船位置和船首向的椭圆领域二、变更中心船位置和船首向的椭圆领域 荷兰学者荷兰学者Van Ddr Tak计算船舶会遇和会遇率时计算船舶会遇和会遇率时三、对遇与追越情况的船舶领域三、对遇与追
26、越情况的船舶领域 英国学者英国学者Goldwell在研究受限水域船舶行为时在研究受限水域船舶行为时四、其他形状的船舶领域四、其他形状的船舶领域五、船舶之间的标准间隔五、船舶之间的标准间隔46第四节 动界动界（Arena）是英国学者Davis等在应用船舶领域研究船舶避碰行为时提出的新概念。确定以驾驶人员开始采取行动以避免紧迫局面时与他船的距离为基础的超级领域（Super domain）。这一超级领域就成为动界。动界这一模型的逻辑是：只有当未来情况是本领域受到来船“侵犯”时本船才采取转向避让行动，而这种行为的结果要导致来船的最小会遇距离正好大于本船领域的范围，即正好使来船不“侵犯”本船领域。如果来
27、船“侵犯”本船的动界而未来情况是本船领域不会被来船“侵犯”则无需采取任何转向行动。47第五节 会遇一、会遇的概念一、会遇的概念会遇(Encounter)：海上航行船舶相遇而须采取行动的情况。二、会遇的定二、会遇的定义会遇的定义概括起来分为四种：是如果不采取避让行动，两船的会遇最近距离就小于某一给定距离的一种实际情况。（基于观测）会遇是当两船位于某一给定距离以内的一种实际情况。（观测）是如果不采取避让行动，两船的会遇最近距离就小于某一给定距离的一种情况。（基于交通流理论）会遇是导致一船或两船采取实际避碰行动一种情况三、研究会遇的三、研究会遇的实际意意义海上交通研究的主要目的是减少交通事故（主要是
28、碰撞事故），会遇是碰撞发生的必要条件之一。分道通航制是研究会遇的成果之一。48第六节 避碰行为一、避碰行为一、避碰行为用以下四个量来表征船舶避碰行为：（1）采取避碰行动时两船距离D（2）采取避碰行动时目标会遇最近距离CPA（3）转向避碰行动的幅度C（4）两船实际通过距离d二、海上避碰行为的统计研究二、海上避碰行为的统计研究1.采取避碰行动时两船距离 2.目标船会遇最近距离3.避碰行动的种类 4.转向避让行动的幅度5.两船实际通过距离 6.影响避碰行动的因素49第六节 避碰行为三、避碰决策时间和距离三、避碰决策时间和距离四、实际通过距离的统计分布四、实际通过距离的统计分布五、最小安全追越距离（五
29、、最小安全追越距离（MSOD）在通航分道中一船追越另一船时，被追越船突然转向时，追越船能够对这种出乎意料的行动作出反应并且紧急操纵避免碰撞所需保持的最初追越距离，就称为最小安全追越距离。六、避让操船措施六、避让操船措施作为避让操船措施，有转向（用舵）、变速（用车）、转向和变速兼用三种。在港口和水道中紧急避让时还会在用车用舵的同时配合以抛锚措施。50第五章 海上交通事故第一节 交通事故调查第二节 碰撞事故统计分析第三节 搁浅触礁事故统计分析第四节 海上碰撞危险51第一节 交通事故调查一、海上交通事故一、海上交通事故海海事事: 碰撞Collision 搁浅Grounding 触礁Striking
30、触碰Contact 风灾Heavy weather 火灾与爆炸Fire & Explosion 沉没Foundering 失踪Missing 机损Engine failure 其他Other海上交通事故：海上交通事故：碰撞、搁浅、触礁、触碰、浪损等海上交通事故实况一般包括三方面内容：（1）交通事故的规模；即交通事故的次数、卷入交通事故的船舶数目、交通事故的比率和交通事故的损失等（2）交通事故的发生规律与影响因素；即交通事故的时间趋势和地理分布、船舶大小、种类、能见度、昼夜、水域等因素对发生交通事故的影响等（3）交通事故的原因；即人的过失、船舶及其设备的性能与缺陷、交通环境和条件的不利或妨碍因素
31、三方面的具体问题52第一节 交通事故调查二、海上交通事故调查二、海上交通事故调查1.事故调查的分类：一种是海事调查；一种是事故统计分析。2.事故调查的目的：了解和掌握海上交通事故实况，查找事故原因，探求减少和避免事故的措施和途径，以便增进海上交通安全和减少经济损失。3.事故调查的范围4.交通事故数据的范围海上交通事故的基本数据如下：事故名称或种类事故发生时间（年、月、日、时）53事故发生地点（经纬度或相对于某一显著位置的方位、距离及水域种类）事故发生时的自然情况（能见度、风、浪、流等级）当事船舶基本资料（船名、船籍、种类、吨位、船长、吃水等）事故损失（人命、具体金额、沉船或全损等）5.交通事故
32、的数据来源三、研究海上交通事故的意义三、研究海上交通事故的意义从事故中吸取教训的情况比从成功中总结经验的情况多。54第二节 碰撞事故统计分析一、碰撞事故的规模一、碰撞事故的规模一般用碰撞事故次数、卷入碰撞事故的船舶数目、碰撞发生率、碰撞事故占各类海事的比例、碰撞损失和碰撞导致伤亡人数来表示。二、碰撞事故的规模和影响因素二、碰撞事故的规模和影响因素1.碰撞事故的时间趋向 2.碰撞事故的时间分布规律3.碰撞事故的地理分布 4.能见度对碰撞的影响5.昼夜对碰撞的影响 6.船舶大小与碰撞的关系7.船舶种类和碰撞的关系三、碰撞事故的原因三、碰撞事故的原因除了承认碰撞事故主要原因是人为失误这种观点以外，着
33、重探讨交通环境和船舶条件对碰撞事故的影响，以期从改善交通环境和船舶条件着手减少人为失误，从而减少碰撞事故的发生。55第三节 搁浅触礁事故统计分析搁浅触礁虽说也是一种海上交通事故，但人们对它的重视程度不及对碰撞事故，其原因也许在于这类事故的发生往往取决于单个船舶与航行障碍物之间的关系，而主要不是与交通流和船舶有关。由于搁浅触礁事故，统计分析的内容和方法基本上与碰撞事故统计分析相同，故本节只作简单介绍。一、搁浅触礁事故的规模二、搁浅触礁事故的规律和影响因素三、搁浅触礁事故的原因56第四节 海上碰撞危险海上碰撞危险是指某一海区发生船舶碰撞事故可能性的大小，一般以会遇率和碰撞概率来表示。各国海上交通工
34、程学者关于海上碰撞危险的主要研究成果可归纳如下：1.碰撞次数与碰撞率（Collision rate）2.会遇次数和会遇率（Encounter rate）3.碰撞概率（Collision probability）4.近距离错过(Near miss)和时间差(Time clearance)5.碰撞操纵次数(Number of CAMs)6.综合碰撞率57第六章 船舶交通模拟第一节 船舶交通模拟概述第二节 航海模拟器模拟第三节 船舶交通计算机模拟58第二节 航海模拟器模拟一、航海模拟器一、航海模拟器航海模拟器一般分为两类：第一类是雷达模拟器或雷达及ARPA操作模拟器；第二类是船舶操纵模拟器，亦称船舶
35、驾驶（台）模拟器等。二、航海模拟器模拟的作用二、航海模拟器模拟的作用1.船舶行为研究的数据收集2.航行环境改变的评价3.对新的避让操船方法进行研究4.对船舶交通事故（主要是对碰撞事故）进行研究5.船舶靠离泊操纵的研究59第二节 航海模拟器模拟三、模拟器模拟的实施三、模拟器模拟的实施模拟器模拟的工作过程一般是先提出问题，再确定模拟方案，然后实施模拟，最后进行数据分析。模拟实施过程中要注意的问题：1.在提出问题，确定方案阶段，要对模拟的全部工作进行全面的描述。为了避免模拟失败，可在正式模拟前进行预模拟。2.模拟环境要尽可能接近实际航行状态。3.模拟过程中所给出的船舶交通状态应尽可能接近考察水域中的
36、船舶交通实际。4.认真选定参加模拟的船舶驾驶员。60第三节 船舶交通计算机模拟一、概述一、概述计算机模拟的工作方式：计算机根据模拟程序产生船舶信号，控制船舶运动，形成各种船舶交通状态；根据会遇模型判定会遇状态，根据避让操船模型控制船舶避让操船；航路模型作为静态模型存于计算机，风、流数据作为约束条件在程序中给定或根据一定模型变化；模拟过程中的参数由计算机记录，并进行统计分析。二、计算机模拟模型二、计算机模拟模型三、船舶交通计算机模拟三、船舶交通计算机模拟61第七章 船舶交通安全评价第一节 安全评价概述第二节 船舶交通安全评价62第一节 安全评价概述一、安全和危险的含义一、安全和危险的含义何谓安全
37、？辞典上称安全是没有危险、不受威胁、不出事故；安全工程学上称安全是指不发生伤亡、设备或财产损害和环境破坏等事故或灾害及不存在发生事故或灾害等危险的状态。因此，人们往往用危险和事故的状况来描述安全。危险指数=事故危害度事故发生概率二、安全评价二、安全评价安全评价，也成为风险评估（Risk assessment），就是对系统的安全状况进行定量和定性的估计和评定。对一个系统进行安全评价所遵循的三条可以称之为公理的重要原则是：1.不可能完全根除一切危害和危险；2.可以努力减少来自现存危险的危险；3.应努力减少全面的危险而不是仅仅根除几种特定的危险。63三、海上交通风险分析与评价的主要工作安全评价危险性
38、确认危险性评价检查出危险观察：1.新的危险2.危险变化危险的定量鉴定1.发生概率2.受害程度危害排除鉴定1.危险减小2.危险消失允许范围社会上所允许的危险性四、安全评价的系统工程方法四、安全评价的系统工程方法就目前解决问题的方法而言，基本上有两种：1.是在事故发生后，总结经验教训，查看事故原因，采取防止事故重复发生的措施这种传统安全管理方法。2.是安全系统工程方法。五、安全评价的系统工程方法五、安全评价的系统工程方法安全系统工程的内容主要有以下三个方面：1.系统安全分析2.安全评价3.实施安全措施船舶交通安全系统评价的意义主要表现在：1.完善船舶交通安全测度方法，使之更合理、更科学2.建立船舶
39、交通安全比较方法3.为实施船舶交通安全措施提供依据4.科学地指导船舶交通安全管理工作65第二节 船舶交通安全评价一、船舶航行安全的综合评价一、船舶航行安全的综合评价船舶航行安全的综合评价是在分析我国用海事统计数字评价海上交通安全的传统做法的基础上提出的。其思路和观点如下：其一，安全不仅包括不出事故，而且包括没有危险和不受威胁。其二。我国的海事统计包括事故次数、直接经济损失、死亡人数、受伤人数和船舶全损数五项指标。其三，海事统计采用的是绝对数字，不考虑船舶数目和船舶活动量的实况及其变化，简单比较事故统计数字是不科学的，也是不合理的；应该采用相对数字（比率）评价船舶交通安全状况。66第二节 船舶交
40、通安全评价二、安全指数法二、安全指数法安全指数法采用一个港口或水域在某一期间内（如季度或年度）所发生的船舶交通事故数与该期间内的船舶活动量的比值作为衡量该港口或水域在该期间内的船舶交通安全状况的指标。67第3节 碰撞危险分析与评价方法3.1 船舶碰撞危险度的概念船舶碰撞危险度的概念 船舶碰撞危险度（船舶碰撞危险度（CRI）是一个模糊的概念，是船）是一个模糊的概念，是船舶之间发生碰撞可能性大小的度量舶之间发生碰撞可能性大小的度量3.2 船舶碰撞危险度的分类船舶碰撞危险度的分类 总结归纳研究船舶碰撞危险度的文献，对船舶碰撞总结归纳研究船舶碰撞危险度的文献，对船舶碰撞危险度的定义大致有四种方法：危险
41、度的定义大致有四种方法： 1）主观碰撞危险度和客观碰撞危险度；）主观碰撞危险度和客观碰撞危险度； 2）宏观碰撞危险度和微观碰撞危险度；）宏观碰撞危险度和微观碰撞危险度； 3）时间碰撞危险度和空间碰撞危险度；）时间碰撞危险度和空间碰撞危险度； 4）几何碰撞危险度和潜在碰撞危险度。）几何碰撞危险度和潜在碰撞危险度。3.3 碰撞危险分析指标碰撞危险分析指标3.3.1 碰撞次数与碰撞率（Collision rate）碰撞次数：用某一区域内单位时间内发生的碰撞事故次数来说明该区域的船舶碰撞危险。碰撞率（1）是指某一区域单位时间内卷入碰撞事故的船舶数与该区域单位时间内营运船舶数之比；（2）是指某一区域单位
42、时间卷入碰撞事故的次数与该区域单位时间内船舶航次数之比 美国对其水域内船舶碰撞率进行分析，从1969年的0.00097增加到1978年的0.0001663.3.2会遇次数和会遇率（Encounter rate）Goodwin:（1）将会遇率定义为：某一区域给定时间发生的会遇次数与该区域给定时间内面临会遇危险的船舶数目之比。在实际估算时，将会遇率定义转换为所有会遇持续的时间和与所有船舶面临会遇持续的时间和之比。 其最后提出的加权会遇率实际为海上秩序指数，其表达式为：式中：M-海上秩序指数；E-所有会遇持续的时间和；S-所有船舶面临会遇危险所持续的时间和（2）她还采用危险系数作为代替会遇率评估海上
43、碰撞危险。将会遇率定义为船舶实际进入另一船舶领域范围内的总数与船舶进入另一船周围更大范围内的总数之比，乘上两个区域半径之比，也称为危险系数。 为领域半径Lewison假设两个船舶交通流相遇，将会遇区域定义为半径为R的圆，提出了估算会遇次数的表达式：SA为交通A的单位交通流宽度上每小时通过的船舶数SC为交通C的单位交通流宽度上每小时通过的船舶数fA为交通流A的速度分布fC为交通流C的速度分布藤井将船舶视为不受操纵自由运动的分子，并利用气体分子理论的，研究了船舶的会遇，提出了会遇次数的计算公式。3.3.3 碰撞概率（Collision probability）Lewison（1）将碰撞概率定义为某
44、一区域单位时间内实际碰撞次数与估算的会遇次数之比。其表达式为：（2）还提出，可按不同能见度和不同会遇态势分别求得各个碰撞概率，然后求和得到整个碰撞概率。其表达式为：藤井将碰撞概率定义为某一区域单位时间内实际碰撞次数与估算的几何碰撞次数之比。其表达式为： Nc是某区域单位时间内实际发生的碰撞次数藤井的研究结果表明：几何碰撞概率约为万分之一；几何碰撞数约为会遇次数八分之一3.3.4 近距离错过(Near miss)和时间差(Time clearance) 英国Barratt的提出用非常接近实际碰撞的事件作为预报碰撞率的基础，即近距离错过；为估算近距离错过数目，又提出了时间差。3.3.5 碰撞操纵次
45、数(Number of CAMs) 荷兰Brok和Van der vet提出了避碰操纵次数和避碰操纵失败概率的评估方法。观点是：碰撞事故中人的因素无法公式化，故以交通流及会遇模型估算碰撞概率是不当的；同时每一船舶的碰撞概率应不同。为此，提出的碰撞概率为：3.3.6 综合碰撞率 原联邦德国KWIK博士提出的一种系统评估方法，如图所示。与目标船T构成会遇形势K的CAM次数；CAM失败的概率交通管理交通规则航行规则助航设施气象与地理条件船长的训练与经历船舶操纵能力交通密度、航向、速度、船型船舶分布船长在会遇中的行为必要的避碰操纵会遇率会遇能导致碰撞的概率碰撞率3.3.7 基于交通流分布的船舶会遇概率
46、分析 对于双向通航航道内自由运动船舶的航迹分布，服从正态分布，即：第4节 基于交通的搁浅事故分析4.1 井上模型 发生搁浅事故的船舶仅限于航迹位于航道外的船舶，则： 但位于航道外，只是发生搁浅事故的必要条件，而非充分条件。若在航道外发生搁浅事故的概率为G，则航道上搁浅概率PG为：0.5WPG第5节 对海事交通事故的总体分析5.1 基于统计方法的分析与评价 统计分析方法的特征：科学性。科学性。统计分析方法以数学为基础，具有严密的结构，需要遵循特定的程序和规范，从确立选题、提出假设、进行抽样、具体实施，一直到分析解释数据，得出结论，都须符合一定的逻辑和标准。 直观性。直观性。现实世界是复杂多样的，
47、其本质和规律难以直接把握，统计分析方法从现实情境中收集数据，通过次序、频数等直观、浅显的量化数字及简明的图表表现出来，这些数据的处理，将我们的研究与客观世界紧密相连，从而提示和洞悉现实世界的本质及其规律。 可重复性可重复性 。可重复性是衡量研究质量与水平高低的一个客观尺度，用统计分析方法进行的研究皆是可重复的。6节节 中、美海事与其因素灰色关系分析中、美海事与其因素灰色关系分析6.1 灰色关联分析概述灰色关联分析概述灰色关联分析能够定量分析结果序列与其影响因素灰色关联分析能够定量分析结果序列与其影响因素序列的关系，找到影响结果序列最大的因素；序列的关系，找到影响结果序列最大的因素；灰色关联分析
48、适用于知道因素对结果序列有影响，灰色关联分析适用于知道因素对结果序列有影响，但不知道是如何影响的，以及不知道影响程度有多但不知道是如何影响的，以及不知道影响程度有多的系统；的系统；灰色关联分析不同于模糊分析，关联分析适用于边灰色关联分析不同于模糊分析，关联分析适用于边界清晰但内涵不清的系统，而模糊分析则适用于内界清晰但内涵不清的系统，而模糊分析则适用于内涵清晰，但边界不清的系统。涵清晰，但边界不清的系统。6.2 6.2 中、美两国水上交通事故的关联分析中、美两国水上交通事故的关联分析6.2.1 6.2.1 中国水上交通事故的关联分析中国水上交通事故的关联分析1996-20051996-2005
49、年关联矩阵（年关联矩阵（1 1）为）为人均人均GDP货运量货运量运输船舶数运输船舶数货物运输周转量货物运输周转量0.63660.74610.92980.6247事故件数事故件数0.78270.83400.67830.7673沉船艘数沉船艘数0.69130.79050.90160.6761死亡失踪人数死亡失踪人数0.55350.73470.72080.5349经济损失经济损失1996-2005年我国水上交通事故灰色关联分析结论年我国水上交通事故灰色关联分析结论事故件数与各宏观因素的关联次序从大到小为：事故件数与各宏观因素的关联次序从大到小为：运输船舶数运输船舶数货运量货运量人均国内生产总值人均国
50、内生产总值货物运输周转量货物运输周转量沉船艘数与各宏观因素的关联次序从大到小为：沉船艘数与各宏观因素的关联次序从大到小为：货运量货运量人均国内生产总值人均国内生产总值货物运输周转量货物运输周转量运输船舶数运输船舶数死亡失踪人数与各宏观因素的关联次序从大到小为：死亡失踪人数与各宏观因素的关联次序从大到小为：运输船舶数运输船舶数货运量货运量人均国内生产总值人均国内生产总值货物运输周转量货物运输周转量经济损失与各宏观因素的关联次序从大到小为：经济损失与各宏观因素的关联次序从大到小为：货运量货运量运输船舶数运输船舶数人均国内生产总值人均国内生产总值货物运输周转量货物运输周转量1996-20001996
51、-2000年数据为对象得到的关联度矩阵（年数据为对象得到的关联度矩阵（2 2）为）为人均人均GDPGDP货运量货运量运输船舶数运输船舶数货物运输周转量货物运输周转量0.58260.58260.76130.76130.89780.89780.59070.5907事故件数事故件数0.72670.72670.71620.71620.54030.54030.68130.6813沉船艘数沉船艘数0.65700.65700.78800.78800.68290.68290.66170.6617死亡失踪人数死亡失踪人数0.60290.60290.73970.73970.77480.77480.60680.60
52、68经济损失经济损失1996-2000年我国水上交通事故关联分析结论年我国水上交通事故关联分析结论事故件数与各宏观因素的关联次序从大到小为：事故件数与各宏观因素的关联次序从大到小为：运输船舶数运输船舶数货运量货运量货物运输周转量货物运输周转量人均国内生产总值人均国内生产总值沉船艘数与各宏观因素的关联次序从大到小为：沉船艘数与各宏观因素的关联次序从大到小为：人均国内生产总值人均国内生产总值货运量货运量货物运输周转量货物运输周转量运输船舶数运输船舶数死亡失踪人数与各宏观因素的关联次序从大到小为：死亡失踪人数与各宏观因素的关联次序从大到小为：货运量货运量运输船舶数运输船舶数货物运输周转量货物运输周转
53、量人均国内生产总值人均国内生产总值经济损失与各宏观因素的关联次序从大到小为：经济损失与各宏观因素的关联次序从大到小为：运输船舶数运输船舶数货运量货运量货物运输周转量货物运输周转量人均国内生产总值人均国内生产总值1996-20051996-2005年数据为对象得到的关联度矩阵（年数据为对象得到的关联度矩阵（3 3）为）为人均人均GDP货运量货运量运输船舶数运输船舶数货物运输周转量货物运输周转量0.68840.70120.86240.6903事故件数事故件数0.70980.72630.76300.6561沉船艘数沉船艘数0.68080.69060.97140.6835死亡失踪人数死亡失踪人数0.5
54、8350.57490.55550.5957经济损失经济损失 事故件数与各宏观因素的关联次序从大到小为：事故件数与各宏观因素的关联次序从大到小为：运输船舶数运输船舶数货运量货运量货物运输周转量货物运输周转量人均国内生产总值人均国内生产总值沉船艘数与各宏观因素的关联次序从大到小为：沉船艘数与各宏观因素的关联次序从大到小为：运输船舶数运输船舶数货运量货运量人均国内生产总值人均国内生产总值货物运输周转量货物运输周转量 死亡失踪人数与各宏观因素的关联次序从大到小为：死亡失踪人数与各宏观因素的关联次序从大到小为：运输船舶数运输船舶数货运量货运量货物运输周转量货物运输周转量人均国内生产总值人均国内生产总值直
55、接经济损失与各宏观因素的关联次序从大到小为：直接经济损失与各宏观因素的关联次序从大到小为：货物运输周转量货物运输周转量人均国内生产总值人均国内生产总值货运量货运量运输船舶数运输船舶数6.2 6.2 我国十年水上交通事故灰色关联分析结论我国十年水上交通事故灰色关联分析结论关联分析得到的规律：关联分析得到的规律：1.1.在当前管理、通航水域等一定的前提下，船舶数量决定了在当前管理、通航水域等一定的前提下，船舶数量决定了水上交通事故的件数。水上交通事故的件数。2.2.在当前管理、通航水域等一定的前提下，货物运输量决定在当前管理、通航水域等一定的前提下，货物运输量决定了水上交通事故的沉船艘数。了水上交
56、通事故的沉船艘数。3.3.在当前管理、通航水域等一定的前提下，运输船舶数决定在当前管理、通航水域等一定的前提下，运输船舶数决定了水上交通事故死亡失踪人数。了水上交通事故死亡失踪人数。由关联分析预测今后水上交通安全形势：由关联分析预测今后水上交通安全形势：1.1.我国水上交通事故件数与我国水上交通事故件数与“运输船舶数运输船舶数”的关系最为密切，的关系最为密切，其次为其次为“货运量货运量”。表明在。表明在“十一五十一五”期间，水上安全形势期间，水上安全形势不容乐观。不容乐观。 因为据预计因为据预计“十一五十一五”期间，水路货物周转量将增长期间，水路货物周转量将增长38%38%，全国港口货物吞吐量
57、、沿海主要港口吞吐量将分别增长，全国港口货物吞吐量、沿海主要港口吞吐量将分别增长46%46%和和78%78%。“十一五十一五”末，全国港口吞吐量达到末，全国港口吞吐量达到7272亿吨以上，亿吨以上，水路货运量水路货运量3030亿吨左右。亿吨左右。2.2.今后水上交通安全形势将趋于平稳。今后水上交通安全形势将趋于平稳。6.3 6.3 近年来美国近年来美国GDPGDP及分析及分析 95950404年美国的年美国的GDPGDP情况统计表情况统计表年份年份GDP(十亿十亿$)$)人口数（万人）人口数（万人）人均人均GDPGDP货运量（百万吨）货运量（百万吨）1994707226344268452214
58、.81995739826656277542240.41996781726967289872284.11997830427291304282333.11998874727612316782339.51999926827930331832322.62000981728240347632424.620011010128533354012393.320021048128817363712340.320031098829103377562394.320041173429391399242549.76.3.1 6.3.1 美国水路运输的船舶数与载重量状况美国水路运输的船舶数与载重量状况年份年份运输船舶数运
59、输船舶数( (艘艘) )货物运输周转量货物运输周转量（亿吨英里（亿吨英里1-46b1-46b）旅客运输周转量旅客运输周转量（百万人英里）（百万人英里）199119913934239342848484842822821992199239313393138567856727127119931993393063930678977897260260199419943906439064814981492602601995199539641396418077807726026019961996411044110476477647265265199719974141941419707470742942941
60、998199842032420326728672829429419991999417664176665596559310310200020004135441354645864583303302001200141588415886217621732532520022002410024100261216121333333200320033998339983606260623943946.3.2 6.3.2 美国数据美国数据关联分析后关联矩阵关联分析后关联矩阵 美国水上事故四项指标与其宏观数据的关联度表美国水上事故四项指标与其宏观数据的关联度表人均人均GDP($)GDP($)货运量货运量( (百万吨
61、百万吨) )运输船舶数运输船舶数（万艘）（万艘）货物运输周转量货物运输周转量（亿吨英里）（亿吨英里）0.50110.60940.61240.8546事故件数事故件数0.54470.64510.64570.8995涉及船舶艘数涉及船舶艘数0.44020.48030.48160.5584死亡失踪人数死亡失踪人数0.56260.61360.61460.7396经济损失（百万经济损失（百万$）在在94940303年美国水上交通事故与相关因素关联度矩阵中按行进年美国水上交通事故与相关因素关联度矩阵中按行进行分析，比较各特征因素与子因素的关联度，容易得到：行分析，比较各特征因素与子因素的关联度，容易得到：
62、事故件数与各宏观因素的关联次序为：事故件数与各宏观因素的关联次序为：货物运输周转量货物运输周转量 运输船舶数运输船舶数 货运量货运量 人均国内生产总值人均国内生产总值 涉及船舶艘数与各宏观因素的关联次序为：涉及船舶艘数与各宏观因素的关联次序为：货物运输周转量货物运输周转量 运输船舶数运输船舶数 货运量货运量 人均国内生产总值人均国内生产总值 死亡失踪人数与各宏观因素的关联次序为：死亡失踪人数与各宏观因素的关联次序为：货物运输周转量货物运输周转量 运输船舶数货运输船舶数货 运量运量 人均国内生产总值人均国内生产总值 经济损失与各宏观因素的关联次序为：经济损失与各宏观因素的关联次序为：货物运输周转
63、量货物运输周转量 运输船舶数运输船舶数 货运量货运量 人均国内生产总值人均国内生产总值 6.3.3 6.3.3 美国水上事故关联分析结论美国水上事故关联分析结论 货物运输周转量货物运输周转量 运输船舶数运输船舶数 货运量货运量 人均国内生人均国内生产总值产总值从美国水上事故四项指标与其运输船舶、水运货物从美国水上事故四项指标与其运输船舶、水运货物周转量、水运货物量、人均国内生产总值情况看，周转量、水运货物量、人均国内生产总值情况看，四项事故指标都与其货物周转量关系最为密切，其四项事故指标都与其货物周转量关系最为密切，其次为运输船舶数。也就是说美国的水上事故是随着次为运输船舶数。也就是说美国的水
64、上事故是随着其水运货物周转量的变化而变化，而其运输船舶数其水运货物周转量的变化而变化，而其运输船舶数量对其水上事故也有较大影响。量对其水上事故也有较大影响。6.4 6.4 我国与美国关联分析的比较我国与美国关联分析的比较 我国水上交通事故四项指标与我国水上交通事故四项指标与“运输船舶数运输船舶数”的关系的关系最为密切，其次为最为密切，其次为“货运量货运量”，美国的水上事故四项，美国的水上事故四项指标是随着其指标是随着其“水运货物周转量水运货物周转量”的变化而变化，其的变化而变化，其次为次为“运输船舶数量运输船舶数量”，并且美国的水上事故四项指，并且美国的水上事故四项指标受宏观因素影响的排序完全
65、相同。标受宏观因素影响的排序完全相同。这可能预示着，我国水上交通事故的发展也会向着这这可能预示着，我国水上交通事故的发展也会向着这样的趋势变化，也就是说，我国水上交通事故在未来，样的趋势变化，也就是说，我国水上交通事故在未来，也会随着水运货物周转量的变化而变化，同时受运输也会随着水运货物周转量的变化而变化，同时受运输船舶数量的影响。也说明我国今后水上交通安全形势船舶数量的影响。也说明我国今后水上交通安全形势不容乐观。不容乐观。6.5 灰色关联分析在水上交通安全分析中的其它应用 6.5.1 船舶碰撞事故中人为失误的灰色识别 【摘要】 利用灰色关联分析方法，对从有条件随机选取的100个船舶碰撞事故
66、书面调查报告中的人为失误数据进行了分析，识别出碰撞事故中涉及的主要人的不安全行为，这些行为对事故发生的贡献排序依次为:望不当、雷达设备使用不当、判断失误、操纵时间不当、通信交流不当、操船不当、未使用安全航速、违反规则以及未运用良好船艺。结果表明，灰色关联分析方法在人为失误识别中是有效、可行的。 6.5.2灰色神经网络交通事故预测比较 【摘要】 针对BP神经网络多变量输入难以确定的缺点，提出了采用灰色关联分析法确定主要影响因子输入的多因子灰色关联分析神经网络预测模型，实例证明，该方法预测精度优于全输入BP神经网络预测。进一步提出了应用选优BP神经网络输入预测和GM(1，N)组合预测的模型，它结合
67、了灰预测利用少数据累加生成建模，容易找出数据变换规律的特点和神经网络能很好地非线性逼近，又需要较全数据的特点。实证研究结果表明，该组和网络模型获得了更准确的预测值，模型新颖，具有更好的预测精度，可广泛应用于各种预测研究，有较高的推广价值。 6.5.3 航标风险定量评估方法的研究 根据国内外的有关研究结果、统计数据及实验数据，通过专家咨询确定了航标技术风险指标体系；对灰色关联分析、模糊神经网络、模糊综合评判等三种定量分析方法进行了借鉴和研究，并结合航标技术投入实例，分别得到了航标技术风险的指标体系中各风险指标对航标技术风险影响程度的排序。通过三种方法排序的一致性，可以明确得出指标体系中各风险评估
68、指标对航标技术风险的影响程度。 根据本文对每种方法的研究和定量评估实例，对三种方法在实际应用中的优劣作了比较，灰色关联分析通过计算各个风险评估指标的关联度，比较精确地探讨出每个指标对航标风险评估的影响程度，清楚明确、一目了然且宜掌握。 6.5.4用改进的灰色关联度分析交通事故成因 【摘要】 改进的灰色关联模型与普通灰色关联模型相比，可以突出关联度的微小变化，且更加科学。通过实例，用改进的灰关联对道路交通事故成因进行了分析，并与普通灰色关联分析进行了比较，发现前者分析结果更具层次性、差异性，更容易识别事故主要、次要和潜在的成因。 6.5.5船舶引航风险成因灰色综合评价模型 【摘要】 为控制或降低
69、船舶引航风险，在利用时间序列数据对船舶引航风险成因重要性进行定量化分析的基础上，应用改进的灰色关联分析方法，提出船舶引航风险成因系统的灰色关联分析模型。运用模糊函数对相对风险的构成因子综合计算，得出引航风险成因的最优关联因数，进行船舶引航风险成因的关联度排序。该模型的计算结果表明灰色关联分析可以得出更符合实际情况的结论。 6.5.6 福建沿海船舶事故的灰色关联分析【摘要】 运用灰色系统理论中的关联分析原理，通过总结福建沿海最近10年的海事资料，计算出其关联度，由此分析福建沿海发生的海事与事故种类、事故船舶大小、事故发生时间和地理位置、事故发生原因等的关系，说明福建沿海海事特点、成因及规律，并提
70、出改善福建沿海海上交通环境的一些建议与措施。 更多还原更多还原6.5.7台湾海峡及附近水域海难事故的灰色关联分析 【摘要】 运用灰色关联系统分别分析了所有船舶和300 gt及以上的船舶在台湾海峡及附近水域中发生的海难事故，并对碰撞、触礁或搁浅、触碰、失火或爆炸、机械故障、倾斜或倾覆等六类海难事故，进行了灰色关联矩阵运算及分析。分析结果表明该水域海难事故以300 gt以下的小船所占比率较高，同时该水域海难事故类型以机械故障具较高关联性；当排除300 gt以下的船舶后，该水域海难事故类型则以碰撞具较高关联性。 6.5.8 港口船舶事故致因的灰色关联分析模型摘要：运用灰色关联分析方法，建立了港口因素
71、对港口水域船舶事故主要致因的关联分析模型。该模型既可为我国水上安全宏观管理提供依据，也可为特定港口的安全管理提供依据。6.5.9 灰色关联分析在海事分析中的应用摘要：通过对灰色关联分析方法在海事分析中应用的研究，探讨了如何应用灰色关联分析矩阵分析方法分析海事的原因并进行了定量分析，从而可为相关船公司和主管机关提供科学的依据。6.5.10 大风浪海损事故的灰色关联分析 摘要：针对大风浪天气发生的海损事故，运用灰色系统理论中的关联分析方法，建立了大风浪海损事故与其致因间的关联矩阵，进行了事故原因的灰色关联分析，从定量的角度得出造成海损事故的主国是船舶不适航和人为因素。6.6 系统工程中因子分析方法
72、的应用6.6.1因子分析方法的思路因子分析方法的思路 海上交通安全系统的人、船、环境三要素又各自海上交通安全系统的人、船、环境三要素又各自包括许多因素。在目前的统计中，由于变量的个包括许多因素。在目前的统计中，由于变量的个数太多，并且彼此之间存在着一定的相关性，使数太多，并且彼此之间存在着一定的相关性，使所观测的数据所反应的信息在一定程度上使信息所观测的数据所反应的信息在一定程度上使信息有所重复；另一方面，因素太多，所以能找出几有所重复；另一方面，因素太多，所以能找出几个综合的因素来代表原来为数众多的因素，同时个综合的因素来代表原来为数众多的因素，同时这些综合因素尽可能反映原来因素的信息而彼此
73、这些综合因素尽可能反映原来因素的信息而彼此之间不相关。因子分析就是用少数几个因子来描之间不相关。因子分析就是用少数几个因子来描述许多指标或因素之间的联系，以较少几个因子述许多指标或因素之间的联系，以较少几个因子反映原由资料的大部分信息的统计方法。反映原由资料的大部分信息的统计方法。 6.6.2 因子分析的特点因子分析的特点 1）因子变量的数量远少于原由的指标变量的数）因子变量的数量远少于原由的指标变量的数量，对因子变量的分析能够减少分析中的计算量。量，对因子变量的分析能够减少分析中的计算量。 2）因子变量不是对原有变量的取舍，而是根据）因子变量不是对原有变量的取舍，而是根据原始变量的信息进行重
74、新组构，它能够反映原有原始变量的信息进行重新组构，它能够反映原有变量大部分的信息。变量大部分的信息。 3）因子变量之间不存在线性相关关系，对变量）因子变量之间不存在线性相关关系，对变量的分析比较方便。的分析比较方便。 4）因子变量具有命名解释性，即该变量是对某）因子变量具有命名解释性，即该变量是对某些原始变量信息的综合和反映。些原始变量信息的综合和反映。 港口因素 通过定性分析和专家咨询得到事故的要素序列，它们是:能见度(X1)、大风(X2 )、最大流(X3)、主航道长度(X4)、交叉点和转向点数(X5)、船宽/航道宽度(X6)、船舶交通密度(X7)、船舶加权交通量( X8)、VTS管理程度(
75、X9)、分道通航程度(X10)和助航标志正常率(X11)。具体数据见下表所示。6.7.3 6.7.3 因子分析模型应用因子分析模型应用 根据表根据表1 1的数据，运用的数据，运用spssspss统计软件的因子分析功能，得出各影响因统计软件的因子分析功能，得出各影响因素与事故数（素与事故数（Y Y）之间的关系如下：）之间的关系如下： 由上述方程系数可知各个因素的影响程度：由上述方程系数可知各个因素的影响程度： 6.8 基于关联分析与因子分析的综合分析6.9 基于层次分析法安全分析6.9.1 层次分析法概述（1）基本的思路-先分解后综合的系统思想先分解后综合的系统思想整理和综合人们的主观判断，使定
76、性分析与定量分析有机结合，实现定量化决策。首先将所要分析的问题层次化，根据问题的性质和要达到的总目标，将问题分解成不同的组成因素，按照因素间的相互关系及隶属关系，将因素按不同层次聚类组合，形成一个多层分析结构模型，最终归结为最低层（方案、措施、指标等）相对于最高层（总目标）相对重要程度的权值或相对优劣次序的问题。（2）一般步骤建立问题的递阶层次结构；构造两两比较判断矩阵；判断矩阵计算比较元素相对权重；一致性检验，计算各层次元素的组合权重6.9.2层次分析法在船舶近海 安全航行中的应用影响因素层次结构如图所示构建两两比较矩阵如表所示第七节 船舶交通安全系统的分析评价7.1 船舶安全打分评价安全和
77、环境保护符合目标矩阵船舶管理船旗船级社历史船型5 点USCG网站所列船东、经营者或租家7 7 点USCG 网站所列的船旗Priority IPriority I滞留率高于25 5 点滞留率在12之间3 3 点滞留率在0.51之间0 0 点滞留率低于0.5 Priority Priority 首次到美国港口（5 5 点/ /次）前12 个月内滞留次数1 1 点/ /次前12 个月内有过其它操作控制次数1 1 点/ /次前12 个月内发生事故次数1 1 点/ /次前12 个月内发生违反次数1 1 点/ /次前6 个月内未登轮次数1 1 点油船或化学品船1 1 点气体运输船2 2 点10 年以上的散
78、货船1 1 点客船2 2 点散装低价值日用品7.2 模糊综合评价方法7.2.1 模糊综合评价原理7.2.2 步骤第一，确定模糊综合评判的对象，即所评判的系统；第一，确定模糊综合评判的对象，即所评判的系统；第二，根据所评判的系统，确定评判的指标体系。在建立第二，根据所评判的系统，确定评判的指标体系。在建立该评判指该评判指 标体系时，应建立合理的指标层次，避免不同标体系时，应建立合理的指标层次，避免不同指标内涵的重叠；指标内涵的重叠；第三，确定所评判的评语集，或评判的级别；第三，确定所评判的评语集，或评判的级别；第四，建立各指标属于各评语的隶属度函数；第四，建立各指标属于各评语的隶属度函数；第五，
79、确定或建立各指标权重；第五，确定或建立各指标权重；第六，确定评判所适用于的合成算子；第六，确定评判所适用于的合成算子；第七，确定反模糊化的方法。第七，确定反模糊化的方法。7.2.3 模糊综合评价所涉及的对象（1）船舶整体或某一子系统的安全性评价（2）船员适任性的综合评价船舶轮机系统安全运行人为因素的模糊综合评价 （3）通航环境的综合安全性评价港口通航环境安全综合评价系统及实现 分道通航制水域航行环境安全的集对综合评价研究 胶州湾适航资源分析及航道通航环境安全综合评价 港区水域通航环境综合评价模型研究 烟台港航道通航环境模糊综合评价 基于模糊综合评价法的连云港港主航道通航环境风险评价 马六甲和新
80、加坡海峡通航环境危险度综合评价 模糊综合评判模型在三峡库区通航环境安全评价中的应用（4）船舶航行安全评价基于模糊综合评判方法的船舶航行安全评价 深圳西部水域LNG船舶进出港通航安全风险评价研究 （5）海上交通安全模糊综合评价7.3基于突变理论的天津港通航安全综合评价 7.3.1 突变理论概述 突变理论研究的是从一种稳定组态跃迁到另一种稳定组态的现象和规律。非线性系统从某一个稳定态（平衡态）到另一个稳定态的转化，是以突变形式发生的。突变理论作为研究系统有序演化的有力数学工具，能较好地解说和预测自然界和社会上的突然现象，在数学、物理学、化学、生物学、工程技术、社会科学等方面有着广阔的应用前景。突变
81、理论是用形象的数学模型来描述连续性行动突然中断导致质变的过程。7.3.2 研究的思路7.3.3 采用突变理论分析评价步骤构建评价体系选取突变类型底层指标规格化归一运算指标体系建立（说明）7.4基于可拓学的航道水域通航环境安全评价研究可拓学是用形式化的模型研究事物拓展的可能性和开拓创新的规律与方法，并用于解决矛盾的科学。其研究对象是矛盾问题，理论基础是可拓论，方法体系是可拓方法；逻辑基础是可拓逻辑，应用技术是可拓工程可拓综合评价方法是重要的可拓方法之一，它是建立在可拓集合论的基础上，利用物元的可拓性，通过关联函数建立事物之间、因素之间的关联程度和数量关系，结合定性定量方法对一个或多个对象(包括事
82、物、决策、方法等)的优劣评价。7.5基于粗糙集的港口通航环境对航行安全的影响7.5.1 概述 粗糙集理论作为一种处理不精确(imprecise)、不一致(inconsistent)、不完整(incomplete)等各种不完备的信息有效的工具，一方面得益于他的数学基础成熟、不需要先验知识；另一方面在于它的易用性。由于粗糙集理论创建的目的和研究的出发点就是直接对数据进行分析和推理，从中发现隐含的知识，揭示潜在的规律，因此是一种天然的数据挖掘或者知识发现方法，它与基于概率论的数据挖掘方法、基于模糊理论的数据挖掘方法和基于证据理论的数据挖掘方法等其他处理不确定性问题理论的方法相比较，最显著的区别是它不
83、需要提供问题所需处理的数据集合之外的任何先验知识，而且与处理其他不确定性问题的理论有很强的互补性 粗糙集的特点(1) 它能处理各种数据， 包括不完整( incomp lete) 的数据以及拥有众多变量的数据；(2) 它能处理数据的不精确性和模棱两可(am b igu ity) ， 包括确定性和非确定性的情况；(3) 它能求得知识的最小表达( reduct) 和知识的各种不同颗粒(granu larity) 层次；(4) 它能从数据中揭示出概念简单， 易于操作的模式(pat tern) ；(5) 它能产生精确而又易于检查和证实的规则， 特别适于智能控制中规则的自动生成。7.5.2 粗糙理论的应用
84、选取33个港口数据进行分析，指标值如表27.6 信息熵对接近对遇局面船舶行动不确定性分析第一，当DCPA相同时，船舶采取避碰行动的种类随着距离的增加，不确定性增加，在两船相距24 n mile时达到最大值。其后随着距离的增加，不确定性逐渐减小。第二，对不同的DCPA，随着DCPA值的增加，在24 n mile内船舶避碰操纵的不确定性逐渐增加，当DCPA在0。3 0。5 n mile时达到最大值，其中最大值发生在DCPA为0。4 n mile时。然后随DCPA增加，船舶操纵的不确定性逐渐减小。第三，当DCPA较小时，在一船可能采取避碰行动各距离上，船舶向右转向的不确定性最大，而向左转向及保持航向
85、的不确定性最小。此时可知道，一般情况下船舶不会采取向左转向和保持航向，而是向右转向。第四，随着DCPA增加，向右转向的不确定性逐渐减小，而向左转向及保持航向的不确定性增加。也即会遇的船舶向左转向和保持航向的数量增加，向右转向的数量逐渐减少。当DCPA= 0.5 n mile时，向右转向、向左转向和保持航向的不确定性几乎相等，约为1；保持航向的不确定性达到最大值。当DCPA0.5 n mile时，向右转向的不确定性逐渐减小，而向左转向的不确定性继续增加。当DCPA= 0.8n mile时，达到最大值，其后向左转向的不确定性开始减小。第8节 事件树与故障树分析与评价8.1 基于事件树的安全分析与评
86、价8.1.1 事件树分析与评价原理事件树分析（事件树分析（Event Tree Analysis，简称，简称ETA）起源于）起源于决策树分析（简称决策树分析（简称DTA），它是一种按事故发展的时间），它是一种按事故发展的时间顺序由初始事件开始推论可能的后果，从而进行危险源顺序由初始事件开始推论可能的后果，从而进行危险源辨识的方法。辨识的方法。在事件发生的顺序上，存在着因果的逻辑关系。事件树在事件发生的顺序上，存在着因果的逻辑关系。事件树分析法是一种时序逻辑的事故分析方法，它以一初始事分析法是一种时序逻辑的事故分析方法，它以一初始事件为起点，按照事故的发展顺序，分成阶段，一步一步件为起点，按照事
87、故的发展顺序，分成阶段，一步一步地进行分析，每一事件可能的后续事件只能取完全对立地进行分析，每一事件可能的后续事件只能取完全对立的两种状态（成功或失败，正常或故障，安全或危险等）的两种状态（成功或失败，正常或故障，安全或危险等）之一的原则，逐步向结果方面发展，直到达到系统故障之一的原则，逐步向结果方面发展，直到达到系统故障或事故为止。或事故为止。8.1.2 功能功能 ETA可以事前预测事故及不安全因素，估计事故的可能后果，寻求最经济的预防手段和方法。 事后用ETA分析事故原因，十分方便明确。 ETA的分析资料既可作为直观的安全教育资料，也有助于推测类似事故的预防对策。 当积累了大量事故资料时，
88、可采用计算机模拟，使ETA对事故的预测更为有效。 在安全管理上用ETA对重大问题进行决策，具有其他方法所不具备的优势。8.1.3 事件树分析步骤（1）确定或寻找可能导致系统严重后果的初因事件，并进行分类，对于那些可能导致相同事件树的初因事件可划分为一类； （2）构造事件树，先构造功能事件树，然后构造系统事件树；（3）进行事件树的简化； （4）进行事件序列的定量化。 在进行事件树分析时，应首先了解系统构成和功能，特别要注意以下几点： 1.在确定和寻找可能导致系统严重事故的初因事件和系统事件时，要有效地利在确定和寻找可能导致系统严重事故的初因事件和系统事件时，要有效地利用平时的安全检查表、巡视结果
89、、未遂事件和故障信息，以及相关领域、类用平时的安全检查表、巡视结果、未遂事件和故障信息，以及相关领域、类似系统和相似系统的数据资料。似系统和相似系统的数据资料。2.选择初因事件时，重点应放在对系统安全影响大、发生频率高的事件上。选择初因事件时，重点应放在对系统安全影响大、发生频率高的事件上。 3.对开始阶段选择的初因事件应进行分类整理，对于可能导致相同事件树的初对开始阶段选择的初因事件应进行分类整理，对于可能导致相同事件树的初因事件要划分为一类，然后分析各类初因事件对系统影响的严重性，应优先因事件要划分为一类，然后分析各类初因事件对系统影响的严重性，应优先做出严重性最大的初因事件的事件树。做出
90、严重性最大的初因事件的事件树。4.在根据事件树分析结果制定对策时，要优先考虑事故发生概率高、事故影响在根据事件树分析结果制定对策时，要优先考虑事故发生概率高、事故影响大的项目。大的项目。 5.当系统的事故发生概率是由组成系统的作业过程中各阶段安全措施的程序错当系统的事故发生概率是由组成系统的作业过程中各阶段安全措施的程序错误或失败概率的逻辑积表示时，其对应的措施是使发生事故的各阶段中任何误或失败概率的逻辑积表示时，其对应的措施是使发生事故的各阶段中任何一项安全措施成功即可，并且对策的时机越早越好。一项安全措施成功即可，并且对策的时机越早越好。6.系统中事故发生概率是由构成系统的作业过程中各事故
91、发生的逻辑和表示时，系统中事故发生概率是由构成系统的作业过程中各事故发生的逻辑和表示时，须采取的对策是使可能发生事故的所有阶段中的安全措施都成功。须采取的对策是使可能发生事故的所有阶段中的安全措施都成功。 7.事故防止对策的种类，包括体制方面、物的对策和人的对策事故防止对策的种类，包括体制方面、物的对策和人的对策.8.1.4 事件树分析方法的应用老铁山水道船进出长山水道船大型受限船一般船发现他船并识别发现他船未识别未发现他船有碰撞危险无碰撞危险驶过及时采取正确行动让清判断失误无行动紧迫局面措施有效让清他船未行动且本船措施无效碰撞未成紧迫局面他船警告，本船行动有效让清本船采取正确行动他船警告，本
92、船未发现，紧迫局面两船行动不协调，紧迫局面本船判断失误，紧迫局面协调行动行动不协调让清碰撞8.1.4.1海上航行（交叉）相遇船舶事件树海上航行8.1.4.2客滚船与在交叉相遇中发生碰撞事故的链（1）客滚船海上或进出港口航行大型船舶操纵受限发现并识别有碰撞危险判断失误无行动紧迫局面行动不协调碰撞（2）客滚船海上或进出港口航行大型船舶操纵受限发现并识别有碰撞危险判断失误无行动未成紧迫局面他船警告本船未发现成紧迫局面（或他船行动不协调成紧迫局面）两船行动不协调碰撞（3）客滚船海上或进出港口航行大型船舶操纵受限发现他船并未识别有碰撞危险认为交叉相遇本船为直航船保向保速，观察但未识别形成紧迫局面两船行动
93、不协调碰撞（4）客滚船海上或进出港口航行大型船舶操纵受限发现他船并未识别有碰撞危险认为交叉相遇本船为直航船保向保速，观察但未识别未成紧迫局面仍未识别，成紧迫局面两船行动不协调碰撞（5）客滚船海上或进出港口航行大型船舶操纵受限发现他船并未识别有碰撞危险认为交叉相遇本船为直航船保向保速，疏于观察形成紧迫局面两船行动不协调碰撞（6）客滚船海上或进出港口航行大型船舶操纵受限发现他船并未识别有碰撞危险认为交叉相遇本船为直航船保向保速，疏于观察未形成紧迫局面仍未识别未行动（或虽识别），成紧迫局面两船行动不协调碰撞（7）客滚船海上或进出港口航行大型船舶操纵受限发现他船并未识别有碰撞危险交叉相遇本船为让路船操
94、纵错误形成紧迫局面行动不协调碰撞（8）客滚船海上或进出港口航行大型船舶操纵受限发现他船并未识别有碰撞危险交叉相遇本船为让路船操纵错误未成紧迫局面未改正，成紧迫局面行动不协调碰撞（9）客滚船海上或进出港口航行大型船舶操纵受限未发现他船未在驾驶台交叉有碰撞危险仍未返回他船未行动形成紧迫局面两船行动不协调碰撞（10）客滚船海上或进出港口航行大型船舶操纵受限未发现他船未在驾驶台交叉有碰撞危险返回并发现形成紧迫局面行动不协调碰撞（11）客滚船海上或进出港口航行大型船舶操纵受限未发现他船未在驾驶台交叉有碰撞危险返回并发现未形成紧迫局面行动错或他船已减速未发现，形成紧迫局面行动不协调碰撞（12）客滚船海上或
95、进出港口航行大型船舶操纵受限疏忽了望突然（或被提醒）发现他船交叉有碰撞危险形成紧迫局面行动不协调碰撞（14）客滚船海上或进出港口航行大型船舶操纵受限疏忽了望突然（或被提醒）发现他船交叉有碰撞危险未形成紧迫局面两船行动不协调形成紧迫局面行动不协调碰撞（15）客滚船海上或进出港口航行大型船舶操纵受限疏忽了望未发现他船交叉有碰撞危险他船无行动紧迫局面行动不协调碰撞（16）客滚船海上或进出港口航行大型船舶操纵受限疏忽了望未发现他船交叉有碰撞危险他船无行动未形成紧迫局面仍未发现或他船也未行动形成紧迫局面行动不协调碰撞（17）客滚船海上或进出港口航行一般船舶交叉有碰撞危险本船直航船保向保速，观察他船他船未
96、行动，本船无行动形成紧迫局面行动不协调碰撞（18）客滚船海上或进出港口航行一般船舶交叉有碰撞危险本船直航船保向保速，观察他船他船未行动，本船无行动未形成紧迫局面两船行动不协调（或两船均未行动，或他船行动错误）形成紧迫局面行动不协调碰撞（19）客滚船海上或进出港口航行一般船舶交叉有碰撞危险本船直航船保向保速，疏于观察他船未行动，本船无行动形成紧迫局面行动不协调碰撞（20）客滚船海上或进出港口航行一般船舶交叉有碰撞危险本船直航船保向保速，疏于观察他船未行动，本船无行动未形成紧迫局面两船行动不协调（或两船均未行动，或他船未行动）形成紧迫局面行动不协调碰撞（21）客滚船海上或进出港口航行一般船舶交叉有
97、碰撞危险本船让路船未行动或行动错形成紧迫局面行动不协调碰撞（22）客滚船海上或进出港口航行一般船舶交叉有碰撞危险本船让路船未行动或行动错未形成紧迫局面行动不协调或两船未行动，形成紧迫局面行动不协调碰撞（23）客滚船海上或进出港口航行一般船舶交叉有碰撞危险未在驾驶台他船未行动，形成紧迫局面行动不协调碰撞（24）客滚船海上或进出港口航行一般船舶交叉有碰撞危险未在驾驶台他船未行动，未形成紧迫局面两船行动不协调或行动错形成紧迫局面行动不协调碰撞8.2 基于事故树海上交通安全分析与评价8.2.1 事故树分析概述 事故树分析法（Accident Tree Analysis，简称ATA）起源于故障树分析法（
98、简称FTA），是安全系统工程的重要分析方法之一，它是从要分析的特定事故或故障开始（顶上事件），层层分析其发生原因，直到找出事故的基本原因，即故障树的底事件为止。这些底事件又称为基本事件，它们的数据是已知的或者已经有过统计或实验的结果。它能对各种系统的危险性进行辨识和评价，不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潜在原因。 8.2.2 事故树分析步骤（1）熟悉系统。要求要确实了解系统情况，包括工作程序、各种重要参数、作业情况。必要时画出工艺流程图和布置图。（2）调查事故。要求在过去事故实例、有关事故统计基础上，尽量广泛地调查所能预想到的事故，即包括已发生的事故和可能发生的事故。（3）
99、确定顶上事件。所谓顶上事件，就是我们所要分析的对象事件。分析系统发生事故的损失和频率大小，从中找出后果严重，且较容易发生的事故，作为分析的顶上事件。（4）确定目标。根据以往的事故记录和同类系统的事故资料，进行统计分析，求出事故发生的概率（或频率），然后根据这一事故的严重程度，确定我们要控制的事故发生概率的目标值。（5）调查原因事件。调查与事故有关的所有原因事件和各种因素，包括设备故障、机械故障、操作者的失误、管理和指挥错误、环境因素等等，尽量详细查清原因和影响。（6）画出事故树。根据上述资料，从顶上事件起进行演绎分析，一级一级地找出所有直接原因事件，直到所要分析的深度，按照其逻辑关系，画出事故
100、树。（7）定性分析。根据事故树结构进行化简，求出最小割集和最小径集，确定各基本事件的结构重要度排序。（8）计算顶上事件发生概率。首先根据所调查的情况和资料，确定所有原因事件的发生概率，并标在事故树上。根据这些基本数据，求出顶上事件（事故）发生概率。（9）进行比较。要根据可维修系统和不可维修系统分别考虑。对可维修系统，把求出的概率与通过统计分析得出的概率进行比较，如果二者不符，则必须重新研究，看原因事件是否齐全，事故树逻辑关系是否清楚，基本原因事件的数值是否设定得过高或过低等等。对不可维修系统，求出顶上事件发生概率即可。（10）定量分析。定量分析包括下列三个方面的内容：当事故发生概率超过预定的目
101、标值时，要研究降低事故发生概率的所有可能途径，可从最小割集着手，从中选出最佳方案。利用最小径集，找出根除事故的可能性，从中选出最佳方案。求各基本原因事件的临界重要度系数，从而对需要治理的原因事件按临界重要度系数大小进行排队，或编出安全检查表，以求加强人为控制。8.2.4 事故树分析法在海上事故分析中的应用海难后果船体钢材不适应海水低温环境，造成船体裂纹观察员、驾驶员失误，造成船体与冰山相撞船上的救生设备不足，使大多数落水者被冻死距其仅20海里的California号无线电通讯设备处于关闭状态，无法收到求救信号，不能及时救援顶事件逻辑门 中间事件底事件例二：某水域船舶搁事故分析搁浅故障树的建立过
102、程如下：（1）基于某水域20052007年船舶搁浅事故调查报告，深入分析船舶搁浅的原因，并尽可能反映出在该水域船舶搁浅原因的全部及其内在的逻辑关系；（2）在第一步的基础上，建立船舶搁浅故障树的草图，在结合原始搁浅事故调查报告资料的基础上，征求了部分专家的意思 ，进一步完善的搁浅故障树；（3）对经完善的故障树，征求了营口海事局的部分海事调查官、部分经常航经该水域的船长及引航员，又进一步修订了船舶搁浅故障树。经修改后，最终的大辽河水域船舶搁浅故障树。 （1）最小割集求解）最小割集求解 简化布尔表达式得到故障树的8组最小割集分别为：当这些最小割集的任何一个发生基本事件时，顶上事件必然发生。 （2）结
103、构重要度分析重要度是反映系统中各单元重要程度的一个数量 各基本事件结构重要度基本事件出现频数重要度系数Ik(i)基本事件出现频数重要度系数Ik(i)X130.375X510.125X240.500X620.250X310.125X720.250X430.375X810.125（3）基于故障树的船舶搁浅事故原因分析通过对故障树最小割集的分析及各基本事件的重要度分析，可知该水域内船舶搁浅事故发生的主要原因有：（1）驾驶员瞭望不当（X1）看错航标，瞭望不当（X1）和超速（X2）导致躲避渔船不及时，使船舶偏离航道；（2）船长未履行责任（X4），在船舶进出港时，未制定详细的进出港计划和应急计划，或船长（
104、X4）与引航员沟通不够（X6），导致在进出港过程中操船不当，使船舶搁浅；（3）驾驶员对通航水域情况估计不足（X8），不遵守航行规则超速（X2），驾驶技能差（X7），操船不当，使船舶搁浅；（4）船舶开航前有故障，船员交接班不认真（X3）船长没有认真检查（X4）船公司也没有对船舶进行检查（X5），导致船舶在航行中出现故障，船舶失控偏离航道，在风和流的作用下搁浅。 第第9节节 海事安全综合评价体系方法（海事安全综合评价体系方法（FSA） 9.1 FSA起源1988年7月6日，英国海上石油与油气平台Piper Alpha发生爆炸事故 所谓安全案例(safety case)是指由平台经营人准备包含已经识
105、别的能够引发事故的潜在危险和将其风险降低到合理可行程度(ALARP)的措施的文件，文件中应包括平台的技术数据、管理文件和程序以及应急预案。英国提出了一种称之为“基于行为的规则法”。以此为基础，英国海事局于1993年在第62次海事安全委员会(MSC62)上向IMO提出了采用综合安全评估方法(FSA)提高安全水平和保护海洋环境的建议。1996年在MSC第66会议上，IMO成立了FSA工作组，负责起草应用FSA的导则。经过67、68次两次会议，工作组正式提出了“IMO规则制定过程中应用综合安全评估方法的临时导则”，并得到1997年第68次海安会和第40次海上环境保护委员会(MEPC)的批准，以海安会
106、通函MSC Cir829文件的形式发布。 1999年，国际船级社协会(IACS)根据他们的经验，向IMO提交了一份文件，提出了通过人的可靠性分析(HRA)技术将人的因素分析结合进FSA分析过程的建议，IMO在2000年召开的第72次海安会上接受了该提案，将HRA列为FSA临时导则的附件。 在2001年第74次MSC和2002年第47次MEPC会议上，以“在IMO规则制定过程中使用FSA的导则”的形式获得通过，并用MSC和MEPC联合通函(MSCCir1023，MEPC Cir392)发表。FsA(Formal safety Assessment)即综合安全评估，是一种通过风险分析与费用效益评估
107、，提高海上安全和海洋环境保护程度的规范化、结构化、系统化的分析方法。它包含危险识别、风险分析、提出风险控制方案、费用效益评估与提出决策建议等五个环节9.2 FSA 5个组成步骤以及相互关系和流程 （1 1）危险识别）危险识别（2 2）风险评估）风险评估（5 5）提出决策建议）提出决策建议（3 3）风险控制方案）风险控制方案（4 4）成本与效益评估）成本与效益评估9.3 应用实列基于综合安全评估的渔船安全风险分析，大连海事大学学报Vol.37No.2第八章 船舶交通安全管理第一节 交通管理的基本概念第二节 交通管理的功能第三节 交通规则第四节 交通信息与决策第五节 船舶报告系统第六节 航行警告与
108、航行通告第七节 交通管理程度与交通管理分级第八节 交通管理的效益151第一节 交通管理的基本概念船舶交通管理（vessel traffic management）又称海上交通管理（marine traffic management）,是指对指定区域内船舶运动的组合与船舶行为的总体实施的管理。英国学者Greenfield将交通管理定义为“为便利指定区域内海上交通行动而采取的步骤”。船舶交通管理的目的：增进安全、提高效率、保护环境。增进安全、提高效率、保护环境。152第一节 交通管理的基本概念船舶交通管理与道路交通管理的不同之处：（1）道路交通管理的主要目的是保持车辆畅通，预防交通阻塞，提高道路营
109、运效果等；而船舶交通管理的主要目的是保证船舶航行安全，防止交通事故。（2）道路交通管制的实施基本上是强制性的，而船舶交通管理的实施是非强制性的，属于船舶在自愿基础上享用的服务性质的。（3）实施道路交通管制使车辆及其驾驶员承担较多的明确的义务；而实施船舶交通管理并不使船舶及其驾驶员承担过多的义务，船长对于本船安全航行的负责权基本上不受侵占。153第一节 交通管理的基本概念船舶交通管理是19世纪逐步发展起来的，迄今为止已经实施的三代船舶交通管理系统（Vessel Traffic Management System，VTMS)为标志。采用VTS而不是采用VTMS的原因：（1）所谓船舶交通管理中的“管
110、理”二字，总包含有强制的意思，因而，人们就要追究实施船舶管理的机构有无法律上赋予的权力来实施这种管理。显然，一个国家是无权在其内海和领海以外的水域即公海上实施含有强制性的船舶交通管理的（2）即使一个国家或地方当局有权在其管辖范围以内实施船舶交通管理，但不能不考虑被强制接受这种管理的船舶的权利和义务的适当统一。一旦船舶发生交通事故，交通管理机构不肯承担由于其信息、建议或指示构成事故原因之一的责任，那么船舶是不愿意接受这种管理的154第二节 交通管理的功能一、交通管理的主要功能一、交通管理的主要功能主要功能是指交通管理中与船舶航行过程的常规操作相关的部分。它又包括总的规则、空间分配、船舶的常规控制
111、和避碰操纵四部分。总的规则总的规则 是用于管理一般或特殊的交通行为的准则。空间分配空间分配 是分隔空间并控制其不同部分的使用。船船舶舶的的常常规规控控制制和和避避碰碰行行动动 是船舶航行过程中本身的管理。155第二节 交通管理的功能二、交通管理的辅助功能二、交通管理的辅助功能如果说交通管理的主要功能是力求使船舶交通不出现危险情况的话，则交通管理的辅助功能是，一旦船舶交通出现危险情况时消除和减少事故的影响和后果。具体地说，交通管理的辅助功能包括以下各方面：航行航行：向航行在事故发生地附近的船舶提供信息等。搜救搜救：提供事故信息。海上救助海上救助：提供信息，提供拖轮和消防设备等。污染测量污染测量：
112、控制搜救源与防污染措施。潜在灾难潜在灾难：向有关机关提供海上环境的危险信号。船舶维修船舶维修：提供修理信息及修理人员。无线电医疗无线电医疗：提供诊断和处理的信息，为船舶提供医疗人员。156第三节 交通规则一、航行规则一、航行规则航行规则，在此是指所有涉及船舶常规运动的交通规则。为了保证船舶交通安全流畅地运行，交通规则涉及到以下方面：1.交通空间2.交通路线3.行驶方向4.航行速度5.进出港许可157第三节 交通规则二、停泊规则二、停泊规则各港口规定了锚地范围和码头（泊位）水域的范围，船舶泊位必须由港方指定，有些锚地规定必须由港方指定船舶锚泊。三、避碰规则三、避碰规则避碰规则是船舶避免碰撞事故的
113、行为规范。它具有技术规范和法律规范双重性质。避碰规则包括国际海上避碰规则、内河（内陆水域）避碰规则、各港章及水道航行规定中涉及船舶避碰的具体条款三个方面。避碰规则是历史最悠久、国际性最强、世界各国海员最熟悉的海上交通规则。158第四节 交通信息与决策决策是人的行为，可直接由有关人员作出或间接地由计算机软件作出。船舶的行为是受人根据各种交通信息而作出的决策支配的。因而交通信息和决策就成为船舶交通管理的一个重要课题。决策可看做是选择一种方案或行动方式的结果，以满足一系列目标。大多数决策是分级进行的，船员凭借信息进行三级决策：战战略略级级决决策策：作出关于所应遵循的航线、班期。特别预防措施和一般航行
114、方法的决策。战术级决策战术级决策：作出达到战略级决策结果目标所需行动的决策。船船舶舶级级决决策策：作出实现战术级决策所需的行动决策。这些行动包括车、舵的作用。159第五节 船舶报告系统要求船舶在适当地点以适当时间间隔向岸基组织VTS报告自己动态有关资料的制度，被称为船舶动态报告制度（Vessel Movement Reporting System）。一、船舶动态报告制度的沿革一、船舶动态报告制度的沿革二、船舶报告系统的一般原则二、船舶报告系统的一般原则船舶报告系统通过无线电报告提供、搜集或交换信息。这些信息用于为搜救、交通服务、天气预报和防止海上污染等各种目的提供数据。三、标准报告格式和程序三
115、、标准报告格式和程序船舶报告的种类：1.航行计划 2.船位报告 3.偏航报告 4.最终报告 5.任何其他报告160第六节 航行警告与航行通告一、航行警告与航行通告概述一、航行警告与航行通告概述航行警告和航行通告是根据国家规定而发布的一种公告。其目的是将有关海区和水域内发生的或将要发生的可能影响航行和作业安全的任何情况变化，用无线电或书面形式，及时和准确地通知所有船舶，使之采取适当措施或保持戒备，以确保航行和作业安全。航行警告与航行通告统一由港务监督机构负责发布。二、世界性无线电航行警告系统二、世界性无线电航行警告系统世界性无线电航行警告系统是一个全球性合作体系。天津、上海、广州海监局各设航行警
116、告分台，负责发布我国沿海分区的沿海航行警告和本港辖区的地方航行警告。161第七节 交通管理程度和交通管理分级一、管理程度概念一、管理程度概念管制程度（degree of control），亦称管理程度，是指对船舶交通实施管理的深度、广度、细度和强度。二、交通管理的级别二、交通管理的级别我国学者按照交通管制程度将交通管理划分为以下五级：0级：交通法规管理1级：交通信息管理2级：交通监测和危险警告服务3级：交通咨询服务4级：交通组织管理162第九章 船舶定线第一节 船舶定线的历史沿革第二节 船舶定线制第三节 船舶定线制的规划与设计第四节 分道通航制的设计163第一节 船舶定线的历史沿革船船舶舶定定
117、线线（Ships Routeing）的含义是由岸基部门用法律规定或推荐形式指定船舶在海上某些区域航行时所遵循或采用的航线、航路或通航分道等。第一次海上船舶定线的尝试是气象航线，1847年；第一个关于海上分道航行即通航分隔的建议是美国的Jones于1854年提出的；一战期间，躲避水雷的定线制由英国和德国制定并获得成功；船舶定线是海上船舶交通管理的一个组成部分，对于减少和避免海上交通事故，保证船舶航行安全有很大作用。现代化的船舶交通管理系统中都包括船舶定线制，特别是分道通航制。164第二节 船舶定线制一、船舶定线制的目的一、船舶定线制的目的分隔相反的交通流以减少对遇情况的发生减少穿越船与航行在已建
118、立的通航分道内的船舶之间发生碰撞的危险简化会聚区域内交通流的形式在沿海开发或勘探集中的区域内组织安全的交通流在对所有船舶或对某些等级船舶的航行是危险或不佳的区域中或其周围组织交通流在水深不定或临界的区域为船舶提供指导以减少搁浅的危险指导船舶避开渔场或组织船舶通过渔场165第二节 船舶定线制二、船舶定线制的种类与定义二、船舶定线制的种类与定义船舶定线制(Routeing System)：由以减少海难事故为目的的单航路或多航路系统或航路指定方式构成的任何航路体系。它包括分道通航制、双向航路、推荐航线、推荐航路、避航区、沿岸通航带、环行道、警戒区、深水航路和禁锚区。分道通航制分道通航制 Traffi
119、c separation scheme通过适当方法和建立通航分道，以分隔相反方向交通流的一种定线措施。双向航路双向航路 Two-way route在规定的界限内建立双向通航，旨在为通过航行困难或危险水域内的船舶提供安全通道的一种航路。166第二节 船舶定线制二、船舶定线制的种类与定义二、船舶定线制的种类与定义推荐航线推荐航线 Recommended track经过特别调查以尽可能保证无危险存在并建议船舶沿其航行的一种航路。推荐航路推荐航路 Recommended route为方便船舶通过而设立的未规定宽度的一种航路，通常以中央浮标作为标志。避航区避航区 Area to be avoided由一
120、个具有规定界限的区域所组成的定线措施，在该区域内，或是特别危险，或是对于避免海难事故特别重要，因而所有船舶或某些种类的船舶应该避开。167第二节 船舶定线制二、船舶定线制的种类与定义二、船舶定线制的种类与定义沿岸通航带沿岸通航带Inshore traffic zone由位于分道通航制的向岸一侧边界与其邻近海岸之间指定的水域构成的一种定线措施，并根据修改后的1972年国际海上避碰规则第10条第4款的规定使用。环形道环形道 Roundabout由一个分隔点或圆形分隔带和一个规定了界限的环行通航分道组成的一种定线措施。环行道内的交通流按逆时针方向围绕分隔点或分隔带环行实行分隔。警戒区警戒区 Prec
121、autionary area由一个具有规定界限的区域所组成的定线措施。在该区域内，船舶必须谨慎地驾驶，在警戒区内还可能推荐交通流方向。168第二节 船舶定线制二、船舶定线制的种类与定义二、船舶定线制的种类与定义深水航路深水航路 Deep-water route在规定的界限内，海底及海图上所标志的水下障碍物已经精确测量并已清爽的一种航路。禁锚区禁锚区 No anchoring area由一个具有规定界限的区域所组成的定线措施，在该区域内，锚泊或是危险，或是可能对海洋环境造成无法接受的损害。除非是在对船舶或船上人员面临紧迫危险的情况下，否则所有船舶或特定类型船舶应避免在该禁锚区内锚泊。169第二节
122、 船舶定线制二、船舶定线制的种类与定义二、船舶定线制的种类与定义定线制的构成部分或交通流型式说明的定义如下：（1）分隔带或分隔线分隔带或分隔线(Separation Zone Or Line)将相反方向或接近相反方向行驶的交通流的通航分道分隔开，或将通航分道与相邻海区分隔开，或将同向行驶的特殊类型的船舶的指定通航分道分隔开的带或线。（2）通航分道通航分道(Traffic Lane)在规定界限内建立单向通航的一种区域。天然碍航物，包括那些组成分隔带的天然碍航物，均可组成该区域的边界。（3）确立的交通流方向确立的交通流方向指示分道通航制中确定的交通运行方向的一种交通流图式。（4）推荐的交通流方向推
123、荐的交通流方向在采用确定的交通流方向不可行或不必要的地方，指示推荐的交通运行方向的一种交通流图式。在图上用空心实线箭矢表示其方向。170第十章 船舶交通管理系统第一节 船舶交通管理系统的发展与现状第二节 船舶交通管理系统的管理者和管理对象第三节 船舶交通管理系统的功能第四节 船舶交通管理系统程序第五节 船舶交通管理系统的规划171第一节 船舶交通管理系统的发展与现状建立船舶交管系统的目的VTS指南提出：建立VTS的原因在于：（1）协助适当区域的航行（2）组织船舶运行以提高VTS区域的交通流的效率（3）处理当事船舶的数据（4）在一旦发生海事时参与行动（5）支持联合行动VTS（船舶交管系统）按管理
124、水域可分为以下五种：1.港口VTS 2.航路VTS 3.区域VTS4.综合VTS 5.保护性VTS172第二节 系统的管理者和管理对象一、船舶交通管理系统的管理者一、船舶交通管理系统的管理者根据VTS指南的表述，船舶交管系统的管理者包括VTS主管机关、VTS机构、VTS中心和VTS操作员这四个层次。二、船舶交通管理系统的管理对象二、船舶交通管理系统的管理对象根据VTS指南的表述，船舶交管系统的管理对象是“使用（参加）VTS的船舶”。同时，参加VTS的船舶或是“自愿”参加的，或是“强制”参加的。因此，并不是所有在VTS区域内活动的船舶都是VTS的管理对象。173第三节 船舶交通管理系统的功能VTS指南将船舶交管系统的功能概括为以下六项：一、数据收集数据收集 Data Collection 二、数据评估数据评估 Data Evaluation 三、信息服务信息服务 Information Service 四、航行协助服务航行协助服务 Navigational Assistance Service 五、交通组织服务交通组织服务 Traffic Organization Service 六、支持联合行动支持联合行动 Support of Allied Activities 174我的联系方式 ：0411-84728381 13332209588EMAIL:谢谢！
