安全生产_东营港通航安全评估研究论文

中国海洋大学 硕士学位论文 东营港通航安全评估研究 姓名：赵红红 申请学位级别：硕士 专业：水利工程 指导教师：史宏达 20090601 T h eS t u d yo fS a f e t yA s s e s s m e n t 0 nD o n g yin gP o r tN a v ig a tio n A b s t r a c t W i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to ft h ee c o n o m yi nC h i n aa n dt h e f o r e i g nr e l a t i o n s i n c r e a s i n gd a yb yd a y ，t h eh a r b o rs h i p p i n gi n d u s t r yd e v e l o p e dr a p i d ，a n dt h eh a r b o r t r a i n l o a d si n c r e a s e ds h a r p T h eh a r b o rt r a i n l o a db r o u g h tt h et u r n o v e ro ft h eh a r b o r s h i p s q u a n t i t y ，t h et y p ea n dt h et o n n a g e ，t h e nt h es h i p st r a f f i cf l o wi n c r e a s e dS Of a s t i 1 1t 1 1 ep a s s i n ga r e ao f j u r i s d i c t i o nt h a tt h e p r o b a b i l i t yb e t w e e nt h es h i p si n c r e a s e d ；O n t h eo t h e rh a n d ，a l o n gw i t ht h el a r g e s c a l eh a r b o rp r o j e c tc o n s t r u c t i o n ，t h e e n v i r o n m e n to ft h en a v i g a t i o nb e c a m ee v e nm o r e c o m p l e x I no r d e rt og u a r a n t e et h e s e c u r i t ya n dp r o t e c tt h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n ti nt h eh a r b o rp r o s p e r i t yd e v e l o p m e n t ， C h i n e s eM a r i t i m ea f f a i rD e p a r t m e n tr e q u e s t e d e v e r yp r o p o s e dh a r b o rp r o je c tt o e v a l u a t et h es e c u r i t yo ft h en a v i g a t i o n Se n v i r o n m e n t ，a sw e l la st h es a f eo p e r a t i o na n T h i sa r t i c l ed e p e n d so nt h ea n a l y s i so f t h en a v i g a t i o n s e n v i r o n m e n t a ls e c u r i t yi nt h e p o r te x t e n s i o np r o j e c ti nD o n g y i n gt oe v a l u a t et h en a v i g a t i o n s e n v i r o n m e n t a l s e c u r i t y T h ec o n c r e t ec o n t e n ti sa sf o l l o w s ： 1 、T h et h e o r yo fs e c u r i t ye v a l u a t i o ni nn a v i g a t i o n T h es a f e t ya n ds c i e n t i f i c t h e o r yi st h et h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h es e c u r i t ye v a lu a t i o n ，s e c u r i t ya n a l y s i sa n d e v a l u a t i o na r et w om a i np a r to ft h es e c u r i t ys y s t e m sw h i c hc o n s t i t u t et h es e c u r i t y s y s t e m s 册纺s e c u r i t ym a n a g e m e n t B yi n t r o d u c i n gt h ec o n t e n ta n dm e t h o d so ft h e s e c u r i t ya n a l y s i sa n de v a l u a t i o n ，a n df u r t h e rc o m i n gt ot h es e c u r i t ya n a l y s i sa n d e v a l u a t i o nm e t h o d sf o r t h en a v i g a t i o ns y s t e m ，i no r d e rt ol a i dat h e o r e t i c a lf o u n d a t i o n f o ra s s e s s i n gt h es a f e t yo f n a v i g a t i o n 2 、T h ew a t e r so ft h es a f e t ya n a l y s i so ft h es i t u a t i o n E v a l u a t e dt h e s e c u r i t yo f t h ep i e rr o u n d a b o u tw a t e r s ，w a t e r w a y sa n d p l a n n i n ga n c h o r a g ea n da n a l y z e dt h e i n f l u e n c eo ft h ep r o p o s e dp r o j e c to nt h es u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t ，a n dt h ei n t e r a c t i o n o ft h es h i p s c o m ea n d g o ，a sw e l la sav a r i e t yo fn a t u r a lc o n d i t i o n so nt h ep r o j e c t , s u m m e du pt h el a wo fav a r i e t yo fe n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n so nn a v i g a t i o ns e c u r i t yt o p r o v i d eas c i e n t i f i cb a s i sf o r t h em a n a g e m e n to fn a v i g a t i o ni nt h ew a t e r s A tt h es a m e t i m e ，t h ec o n d i t i o n so fn a v i g a t i o na n dm a r i n ea c t i v i t i e si nt h ea m o u n to f a n a l y s i sc a n p r o v i d es i m u l a t i o na n dt e s tal a r g en u m b e ro fd a t ac o m p a r e dw i t ht h ea c t u a l e n v i r o n m e n t 3 、E n v i r o n m e n t a li m p a c ta n a l y s i s E v a l u a t e dt h es e c u r i t yo ft h ep i e r r o u n d a b o u tw a t e r s ，w a t e r w a y sa n d p l a n n i n ga n c h o r a g ea n da n a l y z e dt h ei n f l u e n c eo f t h ep r o p o s e dp r o j e c to nt h es u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t ，a n dt h ei n t e r a c t i o no ft h es h i p s c o m ea n d g o ，a sw e l la sav a r i e t yo f n a t u r a lc o n d i t i o n so nt h ep r o j e c t ，s u m m e du pt h e l a wo fa v a r i e t yo fe n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n s o nn a v i g a t i o ns e c u r i t yt op r o v i d ea s c i e n t i f i cb a s i sf o rt h em a n a g e m e n to fn a v i g a t i o ni nt h ew a t e r s 4 、S i m u l a t i o nt e s t T h es t u d yt a k e sa ne x p e r i m e n tu s i n gl a r g e - s c a l es h i p s i m u l a t o r , a n ds i m u l a t e st h ep u l l i n gi na n do u to fD o n g y i n gp o r tu n d e r d i f f e r e n t c o n d i t i o n s T h e r ea r et h r e eo p t i o n sf r o mw h i c hw eg e tt h eo p e r a t i o nr u l e ，t h e p e r m e a b l ep o r t ，t h eh a l f - p e r m e a b l ep o r t , a n dt h en o n - p e r m e a b l ep o r t I ti su s e d t o g u i d et h ep r a c t i c a ln a v i g a t e S i m u l a t i o nr e s u l t so ft h ea n a l y s i sa n de v a l u a t i o n , t h es a f e n a v i g a t i o no fs h i p so nt h ed e s i g no f t h ew i d t ho ft h ef a i r w a ya n da w a yf r o mt h e t e r m i n a lo nt h ef o r e f r o n to f t h el i m i t so f m o o r i n gc o n d i t i o n so f t h ep r o j e c ta p p r a i s a l ， w h i c hp u tf o r w a r dt h er a t i o n a l i z a t i o no ft r a n s p o r ts e c u r i t ya s p e c t so ft h e r e c o m m e n d a t i o n st og u i d et h ea c t u a lc o n t r o lo ft h es h i p K e y w o r d s ：t h es a f e t yo fw a t e ra r e a ，t h et h e o r yo fs e c u r it y 。c o n s t r u c ti0 1 1 in f lu e n c e e n vir o n m e n t aI im p a c t ，Sim uIa tio nt e s t 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 洼! 垫遨查墓丝益塞挂型童明煎：奎拦亘窒或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：签字日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息 研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公 众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：赵垃 导师签字：表逸 签字日期： 年月日签字日期： 年 月 日 东营港通航安全评估研究 第一章绪论 2 1 研究的目的和意义 随着我国经济的快速发展及对外交往的日益增多，港口航运业发展迅速，港 口吞吐量剧增。根据中国运输协会统计的数字来看，从2 0 0 3 年以来，中国港口货 物吞吐量和集装箱吞吐量连续四年居世界第一，预t f 2 0 1 0 年中国港口吞吐量将达 N 8 0 亿吨。港口及其持续稳定的发展是沿海地区经济繁荣的基础保证，航运经济 和港口经济的快速发展，也给航运和港口带来了更大的发展空间。当前，各沿海 城市的港口建设规模正日益扩大，新建码头、进出港船舶数量和吨位也逐渐增加。 港口吞吐量的增加，进而带来了进出港口的船舶数量、种类增多，吨位增大，从 而使过往辖区的船舶交通流量增加，加大了船舶之间的会遇机率【“ ，使得水域的通 航环境变得更加复杂，增加了水域的通航风险；另一方面随着大规模港口工程的建 设，各类交通基础建设大量上马，都为通航管理工作带来更大的发展机遇。 港航风险主要有碰撞、触碰、搁浅、触礁、浪损、风灾、火灾、污染、保安 事件、港口管理混乱和调度失误、助导航设施异常等。这些风险直接威胁着人命 和水域环境的安全，给港口的安全、效率和发展带来了严重的影响，需要进行有 效控制。针对港口扩建及通航环境改善，需要考虑到安全管理对策的科学性、合 理性和有效性，对策方案的计划和实施必须建立在科学合理的论证分析基础之上。 尤其是我国目前的财力还不是十分充足的情况下，为了使有限的投入换取更大的 安全效益，针对危险性较大的水域，重点实施安全管理对策是十分必要的。这就 需要对水域的通航环境状况进行科学系统的深入研究，确立影响水域的船舶通航 环境安全的各种因素，以便对不同水域的通航环境状况进行比较分析，发现影响 船舶航行安全的重要潜在危险因素，从而采取有针对性的安全管理对策以及为船 舶安全通航提供科学的决策信息。 近年来，大量事故统计分析表明，港口及其附近水域已成为海上交通事故的 多发区，给港口安全、港口生态环境和港口繁荣发展带来了较大的负面影响为此， 中国海事主管部门要求各港口拟建港口工程水域必须做港口航道通航环境安全评 估，以确保拟建港口工程水域的通航安全以及船舶靠离泊安全操纵和项目工程的 安全运作。根据交通部2 0 0 6 年第1 号令中华人民共和国海事行政许可条件规定 脚的要求，申请人向海事管理机构申请通航水域水上或水下施工行政许可前，应通 过通航和环境影响技术评估。通航安全评估是水上水下工程审批的重要环节，通 过综合分析水域地形地貌底质、水文气象条件、通航环境、安全现状、通航尺度、 船型尺度、航道与航法等相互关联的通航条件，提出通航安全保障措施及建议 2 2 国内外对海上交通环境安全评价的现状 航运是高风险的产业，港口航道通航环境的好坏直接影响到船舶航行安全。 港口航道是海上交通运输系统的一个子系统，该系统究竟存在多大的危险性，可 1 东营港通航安全评估研冗 能对社会造成多大的损失，人们可接受的风险值究竟是多大，需要多大的安全投 资才能将系统的危险程度降低到安全指标内，这些都依赖于安全评价。1 9 8 9 年 E X X O NV A L D E Z 号巨型油轮严重海损事故后，船舶通航的风险分析和风险管理引起 了人们的广泛注意。安全评价是港口水域船舶交通安全研究的重要课题之。近 几十年来国内外有关专家学者，从不同侧面对港口水域船舶交通安全评价的研究 作了大量的工作。最近几年I M O 正在研究和推广一种系统性和规划化的综合评估 方法一F S A ( 综合安全评价：F o m r a s a f t yA s s e s s m e n t ) D 】。 2 2 1 国外对海上交通环境安全评价的研究 国外在海上交通环境安全评价方面做了大量的工作，尤其是日本海上交通工 程专家他们使用海上交通流模拟、操船模拟器模拟的方法，在海上交通环境安全 评价方面取得令人关注的成果。如，小林弘明在船舶操纵特性对航行环境安全 评价的影响【4 】一文中，提出了以操船困难度为指标的海上交通环境安全性评价方 法，该方法将船舶操纵特性随船型、船长、水深和风等条件变化对操船能力的影 响来定量分析、评价整个海域的操船困难度：新井康夫在航行安全评价中的自 然环境条件的影响【5 】一文中，对影响操船能力的自然环境要素运用指标值进行量 化，并验证这些指标与操船者的主观操船感觉之间的关系，为客观判断各要素对 航行安全的影响和改善航行环境提供了依据；井上欣三在操船负担的定量评价 【6 】一文中，从两个方面定量处理了某水域潜在的危险度，一方面是船舶航行于该水 域期间与他船会遇的机率是多少，另一方面是操船者在每次会遇后自身增加了多 少负担，并以此作为定量来表示该交通环境下影响船舶航行的潜在危险水平指标； 井上欣三还在海上交通安全评价技术准则的研究【刀一文中，通过操船环境压力 值和航行环境压力值的定量计算，提出了基于环境压力模型的操船困难度的评价 方法等。西方国家在该领域的研究有：荷兰T N O 的海上交通模拟器、I N S C 的 海事模拟其中最具代表性是：提出了基于危险度的港口航行安全管理系统的 英国学者v d i m i e r m T r b o j e v i c E B a r r y j C a r r ，其思想是通过对船舶交通安全进行 分析、评估，然后提出管理的改进方案；荷兰的B r o k 和V a n d e ：v e t 则提出考虑入 的行为方式后再评估的方法，其思想认为估算碰撞概率应该将实际碰撞数目与这 些碰撞发生有关的避碰操纵次数联系起来 8 1 。丹麦理工大学P T P e d e r s e n 的研究 小组对船舶碰撞进行了深入的研究，其中M a r e i L u t e z n 专门针对船舶碰撞进行了 详细的统计分析。 国外风险评价( R i s kA s s e s s m e n t ) 研究主要集中在以下三方面：一是概率风险评 价，它是在事故发生前、预测某设施( 项目) 可能发生什么事故及其可能带来的风险： 二是实时的后果评价，其主要研究对象是在事故发生期间给出实时的污染物质的 迁移轨迹及实时浓度分布，以便作出正确的防护措施决策，减少事故的危害；三 是事故后对后果的评价，主要研究事故停止后对社会、环境等的影响【9 】。第一类问 2 东营港通航安全评估研究 题一直是学术界讨论的热点问题，前苏联的沙廖列夫运用数理统计理论分析了内 河航运情况，建立了航道尺度对应的事故回归模型。1 9 8 9 年，荷兰政府启动了“内 河航运安全”工程，旨在建立包括运输危险货物的影响在内的新安全措施的评估模 型，用于费效分析。D R o e l e v e n 等人采用二项分布理论分析建立了事故概率预测 的模型并考虑能见度、风速、可航宽度、弯曲半径与每个交通状况因子( E T S ) 等因 素的影响【1 们。八十年代末、九十年代初，概率风险评估的方法P R A ( P r o b a b i t i s t i c 形s k A s s e s s m e n t ) ，开始逐渐被海上交通工程的专家、学者应用到船舶的风险分析 之中。为了促进海上安全与防污工作的开展，英国海事安全局( M s c ) 在1 9 9 3 年国 际海事组织( I M O ) 海上安全委员会( M s c ) 第6 2 届会议提出了将综合安全评价 F s A ( F o r m a s a f e t y A s s e s s m e n t ) 应用于船舶安全领域的议案1 1 1 1 。 另外，在研究方法方面，事故树和故障树分析法、模糊数学【1 2 】、灰色理论【”l 以及人工神经网络理论等方法逐渐被广泛应用于对事故的分析与评估工作，并有 效地对船舶事故模式进行了识别。美国的B t n a c 采用神经网络方法对比统计方法对 7 8 年到1 9 8 7 年期间的密西西比河下游的9 3 6 起事故进行了分类分析。其研事故 样本的信息包括美国海岸警卫队新奥尔良 广r S 参加者、事故的位置、气状况、事 故的时间等，分类效果比较令人满意【14 1 。 2 2 2 我国对海上交通环境安全评价的研究 尽管我国的海上交通安全研究起步较晚，与欧、美、日之间存在不少的差距， 但是我国有关专家和学者在船舶交通安全评价领域也作了大量的工作，具体可划 分为以下四个研究领域【1 5 J 6 】： ( 1 ) 交通实态与交通流：主要通过研究某水域的船舶密度、船舶密度分布 与航迹密度分布睛况( 1 7 1 ，它通常采用系统仿真的方法来描述广阔水域中众多船舶 的运动状态。例如，邵哲平在海上交通安全评价模型及仿真应用的研究【1 5 】中 就利用了该思想进行动态仿真海上交通流来发现海域中存在的问题，做到有的放 矢。 ( 2 ) 交通事故统计分析：它主要研究交通事故的规模、发生的规律与影响的 因素、事故的原因等，它不是指交通事故个例分析，而是指其总体的分析【1 0 1 。如 大连海事大学的吴兆麟教授领导的船舶交通调查与安全评价小组，在对我国船舶 交通安全评价方法研究后提出了“安全指数法”f 1 8 】，即采用一个港口或水域在某 一期间内所发生的船舶交通事故属与该期间内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，该方法与仅凭海损事故统计中的 四项指标评价船舶交通安全的现行做法相比是一种飞跃和进步，已在我国船舶交 通安全管理部门推广运用；赵仁余教授在水域交通危险度的模糊综合评判法u g 一文中，提出了基于事故统计数据的水域交通危险度的多层次模糊综合评判法； 马会在港口航道水域操船环境危险度的综合评价 2 0 】一文中，应用灰色聚类和 3 查堕鲞望堕塞全登笪竺堑 灰色统计评估的方法，对港口各航道及整个港口航道水域操船环境的危险程度以 及各评价指标对航道内船舶航行安全的影响程度进行了定量的分析和评价；郑中义 教授在港口船舶航行环境危险度的灰色评估数学模型【2 1 1 一文中，应用灰色系 统理论指标定权聚类方法，分析选取影响港口船舶航行安全的八种环境因素，并 对我国沿海十个港口船舶航行环境的危险度进行了评估；武汉理工大学的谭志荣 在硕士论文港E l 操船环境危险度的评判方法的研究f 2 2 1 ，提出了使用灰色理论 对港口船舶交通事故主致因灰色关联的分析。 ( 3 ) 交通管理：大连海事大学航海科学技术研究所研究人员在我国沿海港 口船舶交通管理系统等级划分1 2 3 1 项目研究中，应用层次分析法研究船舶交通管 理系统的需要程度，确定了适合我国国情的v T S 等级划分。 1 4 ) 考虑人的行为方式：因大多数的碰撞是由于人的失误引起的，所以考虑 将入的因素加入到分析中。然而人的行为无法用数学公式表达，且目前为止，操 船者的避碰行为数据很难获得，所以该领域的研究极少。大连海事大学的张春来 在文献船舶安全管理中的人为因素 z 4 1 中，通过事故树分析做了人为因素研究。 然而，虽然港口水域船舶交通的研究已取得了相当成绩，但需要看到在进行定量 分析时，若评价对象多变，很难保证各位专家对评判对象能充分了解，这样就会 导致评价结果失真。况且随国际贸易的发展，各港口过往辖区的船舶交通流量的 快速增加，以及大规模港口工程的建设，各类交通基础建设大量上马，使得港口 水域交通环境较之以往发生了显著变化，同时带来各评价对象的部分指标的变化， 很难保证专家能适应他们的变化，这就需要我们再次对以往的指标重新进行的分 析和评价。可见我们还有相当长的路要走，尤其对开发出具有综合性的港口通航 环境安全评价系统来说任重而道远。 2 3 本文主要内容及研究方法 舰舶是港口的服务的主体，港口的所有活动必须建立在船舶安全的基础上。 港口及航道水域作为水上交通运输系统的线路终端和场站，交通密度大，船舶种 类多，交通态势较为复杂，干扰因素众多。可航水域尺度、水深受径流、潮汐和 风流的共同影响，冲淤不定；航道开阔的深水航道，受风、浪、流影响大：潮汐、 雾、大风天气对其影响显著；由于浅水效应的影响及可航水域的限制，船舶操纵 能力受限；已建工程也会对新建工程造成一定影响。为了达到港口运行安全的目 的，满足海事局关于对重大港工项目必须进行通航安全论证的行政审批要求【4 8 】， 现以东营港扩建工程项目为例，进行港口通航环境安全评估。本研究依托于东营 港的扩建工程进行通航安全环境影响评价研究，采用先进的船舶操纵模拟器技术， 以实际工程为对象，符合海上专业实践需要，具有较为明显的实用价值。具体内 容如下： 4 查箜鲞望塾窒全堡堡竺塑 l 、海上通航安全评价中的安全理论。安全科学理论是安全评价的理论基础， 安全分析、安全评价是安全系统工程的两个主要部分，他们和安全管理一起构成 了安全系统工程。通过介绍安全分析及安全评价的内容和方法，进一步得出了航 行系统安全分析与评价方法，为通航安全评估奠定了理论基础。 2 、水域安全状况分析。通过对工程所在水域通航条件、水上设施及船舶活动 量状况研究，了解拟建工程水域的交通安全状况及管理情况，为环境条件影响分 析提供科学依据。同时，对通航条件和船舶活动量的现状分析可以为模拟试验提 供大量参考数据及试验与实际环境对比。 3 、环境影响分析。对码头、回旋水域、航道和规划锚地进行安全评估，并分 析拟建工程对周围环境的影响、与过往船舶的相互影响、以及各种自然条件对工 程的影响，总结各种环境条件对通航安全的影响规律，为水域通航管理提供科学 依据。 4 、模拟试验研究。运用大型船舶操纵模拟器和船舶航迹带生成系统进行模拟 试验。对船舶航行安全问题进行了模拟仿真，通过设定各种典型船舶和外界环境 条件，采用三个方案：全透空式码头方案、半透空式码头方案和不透空式码头方 案，对指定船型进出东营港和靠离泊扩建码头进行模拟试验，对模拟仿真结果进 行分析评价，就船舶安全航行的航道设计宽度和码头前沿靠离泊的极限条件进行 了工程论证，进而提出通航安方面的合理化建议，以指导实际船舶操纵。 本研究课题的选题涉及安全科学在港口水域船舶交通系统的应用，选题面向 实际，研究方法具有一定的新意，且具有进一步研究、开发和应用的前景。由于 研究的方法和模拟实验不可能做到面面俱到，可能还存在一些不完善的地方。 乐霄港通航安全评估研究 第二章海上通航安全评价中的安全理论 安全科学理论是安全评价的理论基础。安全科学理论经历了事故学理论、危 险分析与风险控制理论和安全科学原理三个发展阶段，从事后型的“亡羊补牢” 到预防型的本质安全：从单因素的就事论事到安全系统工程，安全科学的理论体系 在不断完善。什么是安全? 如何进行安全评价? 尽管目前人们对这些问题的认识 还存在少许的分歧，但随着安全科学理论的不断发展和完善，人们对安全的认识 也逐步提高，安全评价的问题也在不断探索中获得深化。但是，在海运界，实际 的安全评价工作仍停留在以事故学理论为指导的阶段，收集的安全数据以事故数 据为主，确立的安全评价指标多为事故指标，评价方法也多为事故指标的对比分 析评价。根据安全科学原理，在海运安全评价研究中，人们逐渐意识到安全评价 的基础是数据，安全评价的核心是对系统危险因素及其相互关系及重要程度的评 价，安全评价的关键是正确理解事故、系统危险因素与系统安全的关系。 安全分析、安全评价是安全系统工程的两个主要部分，他们和安全管理一起 构成了安全系统工程f 2 5 l 。安全分析主要通过分析研究系统的安全和危险因素，了 解系统的安全和危险程度，为安全评价和安全管理提供依据：安全评价是按照一定 的评价指标体系和方法对安全保障系统防范效果所进行的总结性评价，以揭示安 全质量水平和系统薄弱环节，为加强安全管理进一步指明努力方向并提出具体要 求。 2 1 安全分析 ， 交通安全分析是使用系统工程的原理和方法，辨别、分析交通系统中存在的 危险因素，并根据实际需要对其进行定性、定量描述的技术方法。其目的是为了 保证系统安全运行，查明系统中的危险因素，以便采取相应的措施来控制危险。 2 1 1 安全分析的内容 安全分析是从安全角度对交通系统中的危险因素进行分析，主要分析导致系 统故障或事故的各种因素及其相关关系，通常包括以下内容 2 6 - 3 1 1 ： ( 1 ) 对可能出现的初始的、诱发的直接引起事故的各种危险因素及其相关关 系进行调查和分析。 ( 2 ) 对与系统有关的环境条件、设备、人员及其他有关因素进行调查和分析。 ( 3 ) 对能够利用适当的设备、规程、工艺或材料控制或根除某种特殊危险因 素的措施进行分析。 ( 4 ) 对可能出现的危险因素的控制措施及实施这些措施的方法进行调查和分 析。 ( 5 ) 对不能根除的危险因素失去控制或减少控制可能出现的后果进行调查和 分析。 6 东营港通航安全评估彤f 究 ( 6 ) 对危险因素一旦失去控制，为防止伤害和损害的安全防护措施进行调查 和分析。 2 1 2 安全分析方法 安全分析方法【2 6 _ 3 l J 有许多种，在危险因素辨识中得到广泛应用的有下面几种， 由于各种安全分析方法都是根据危险性的分析预测以及特定的评价需要而研究开 发的，因此，拟建工程概况及水域安全状况分析它们都有各自的特点和一定的适 用范围。 。 ( 1 ) 统计图表分析( S t a t i s t i cF i g u r eA n a l y s i s ，S F A ) 。是一种定量分析方法，适 用于对系统发生事故情况进行统计分析，便于找出事故发生规律。 ( 2 ) 因果分析图( C a u s e C o n s e q u e n e e A n a l y s i s ，C C A ) 。将引发事故的重要因素 分层( 枝) 加以分析，分层( 枝) 的多少取决于安全分析的广度和深度要求，分析结果 可供编制安全检查表和事故树用。此方法简单、用途广泛，但难以揭示各因素之 间的组合关系。 ( 3 ) 安全检查表( S a f e t yC h e e k L i s t ，S C L ) 。按照一定方式( 检查表) 检查设计、 系统和工艺过程，查出危险性所在。此方法简单、用途广泛，没有任何限制。 ( 4 ) 预先危险性分析( P r e l i m i n a r yH a z a r dA n a l y s i s ，P H A ) 。确定系统的危险性， 尽量防止采用不安全的技术路线，危险性的物质、工艺和设备。其特点是把分析 工作做在行动之前，避免由于考虑不周而造成损失，当然在系统运转周期的其他 阶段，如检测后开车、制定操作规程、技术改造之后、使用新工艺等情况，都可 以采用这种方法。 ( 5 ) 故障模式及影响分析( F a i l u r eM o d e l a n dE f f e e t sA n a l y s i s ，H A Z o p ) 。以硬 件为对象，对系统中的元件进行逐个研究，查明每个元件的故障模式，然后再进 一步查明每个故障模式对子系统以至系统的影响。本方法易于理解，是广泛采用 的标准化方法。但一般用于考虑非危险性失效，费时较多，而且一般不能考虑人、 环境和部件之间相互关系等因素，主要用于设计阶段的安全分析。 ( 6 ) 危险性和可操作性研究( H a z a r da n do p e r a b i l i t yA n a l y s i s ，H A Z O p ) 。，研究 工艺状态参数的变动，以及操作控制中偏差的影响及其发生的原因。其特点是由 中间的状态参数的偏差开始，分别向下找原因，向上判明其后果，是故障模式及 影响分析和事故树分析方法的延伸，具有二者的优点，适用于流体或能量的流动 情况分析，特别是大型化工企业。 ( 7 ) 事件树分析( E v e n tT r e eA n a l y s i s ，E T A ) 。由初始( 希望或不希望) 的事件 出发，按照逻辑推理推论其发展过程及结果，即由此引起的不同事件链。本法广 泛用于各种系统，能够分析出各种事件发展的可能结果，是一种动态的宏观分析 方法。 7 东营港通航安全评估研冗 ( 8 ) 事故树分析( F a u l tT r e eA n a l y s i s ，F T A ) 。由不希望事件( 顶事件) 丌始，找 出引起顶事件的各种失效的事件及其组合，最适用于找出各种失效事件之间的关 系，即寻找系统失效的可能方式。本法可包含人、环境和部件之间相互作用等因 素，加上简明、形象化的特点，己成为安全系统工程的主要分析方法。 2 2 安全评价 安全评价【2 5 7 _ 1 1 ，又称危险性评价或风险评估，是指在对系统辨识和安全分 析的基础上，对系统的安全性或危险性，按有关的标准、规范、安全指标予以衡 量，对危险的程度进行分级，以便据此结合现有科学技术水平和经济条件，提出 控制系统危险性的安全措施。安全评价是安全系统工程的一个重要组成部分，也 是实施安全管理的一种重要的技术手段，它的最终目的是提出控制或消除危险， 防止事故发生的对策，为确定系统安全目标，制定系统安全规划，实现最优化的 系统安全奠定基础。 2 2 1 安全评价内容 图2 1 安全评价的程序 安全评价包括危险期辨识和危险性评价两部分( 如图2 1 所示) 。危险性辨识 是指利用安全系统工程的理论和方法，分析系统及其各要素所固有的安全隐患， 提示系统的各种危险性，亦即通过一定的手段测定、分析和判明危险，包括固有 的和潜在的危险，可能出现的新危险以及在一定条件下转化生成的危险，并且对 系统中已查明的危险进行定量化处理，从而为评价提供数量依据。 危险性评价是指根据危险性辨识的结果，采取各种措施减少或消除危险，并 同定的安全指标或目标相比较，判明所具有的安全水平，直到达到社会所允许的 危险水平或规定的安全水平为止。 8 东营港通航安全评估研究 2 2 2 安全评价方法 就目前解决问题的方法而言，基本上有两种情况： 1 、是在事故发生后，总结经验教训，查探事故的原因，采取防止事故重发措 施这种传统安全管理方法。它是问题出发型方法。这种方法对防止事故发生，减 少危险有着一定的作用，但是也有很多的不足。它是一种被动的工作方法，很难 防事故于未然。其原因是：传统的安全管理方法多是凭经验和直觉了解来处理系 统活动中存在的危险和隐患，系统的“安全和“不安全“ 概念多，缺少安全的 定量表述；考虑安全措施是以已发生的系统状态为基础的，当系统状态有较大改变 的时候，已有的经验和方法就会有应用的局限性，只是零碎地，片面地解决安全 问题，缺乏对系统安全的整体分析与把握，所以无法系统地、全面地解决安全问 题。例如：港口船舶交通系统是个复杂的系统，它的发展很快，出现了很多新的 问题，仅凭以往的经验和方法很难解决的，在以前船舶交通密度不大，船型简单， 船舶相遇绝大多数是两船会遇，可以适用于避碰规则 3 2 1 这一基于经验的法规； 但是目前，在港口水域这种船舶密度较大的水域，两船以上的多船会遇局面并不 少见，这时难以适用避碰规则，而必须采取其他的船舶交通安全管理方法。 又如，以往多是将事故原因归于人的失误，而很少对造成人的失误的根本原因进 行系统的分析。虽然在人员的培养、证书考试等方面采取了一定的措施，但是效 果不是很明显。另外，就是对潜在的事故没有做出考虑，对预防事故的发生有很 大缺陷。 2 、安全系统工程是在最近3 0 年迅速发展起来的新兴学科。它有普遍合理性 的知识体系，也是系统化的学科，是一跨知识门类、跨学科的综合工程技术学。 它在船舶交通安全研究方面方兴未艾。安全系统工程现在己形成安全系统工程和 安全系统管理的两个分支，其应用范畴归纳起来有六个方面，即：预测又不安全 行为引起的危险；设计和选用安全措施的方案；组织实施安全措施；对措施效果做出 评价；不断改善安全管理工作。安全系统工程研究安全问题的方法是：应用科学技 术知识、系统工程的理论和方法去鉴别、预测、消除或控制系统中存在地不安全 因素和可能发生的事故的各种现象，从而使系统在一定的损失、效率等因素的约 束下所发生的事故减少到最低限度，即达到该条件下的最佳安全状态。安全系统 工程师从传统的基础上发展起来的。它是针对传统的安全管理方法的缺陷，利用 系统工程的原理和方法，从系统内部出发，研究各构成实体之间存在联系，检查 可能发生事故的危险性及其发生的途径，进行全面的安全管理，使孤立、被动的 传统安全管理方法得以更新。另外，相对于传统安全管理方法而言，安全系统工 程方法能够预测到发生事故的可能性，掌握事故发生的规律，做出定性和定量的 评价，能够预示危险性并提出相应的安全措施。 2 3 航行系统安全分析与评价 9 东营蟮通航安全评估研罗乏 2 3 1 港口船舶系统的定义 综合各国海上工程学者的研究内容和成果，船舶航行或海上交通定义为指定 区域内个别船舶运动的组合或所有船舶行为的总体。它反映了船舶、操船者、海 上交通环境的相互作用。海上交通在交通方式和交通空间上与道路交通等交通方 式有很大的区别，相对来讲要更复杂。因此，在研究某一给定区域的海上交通的 时候，要将整个海上交通划分为不同的类型进行研究。由于不同的类型区域的海 上交通都有其各自的特点，需要在研究中区别对待。从水域区域分：有港口船舶 交通，水道船舶交通和沿海船舶交通。根据系统工程学来分析，港口船舶交通交 通系统是船舶交通的一个子系统，它具有自己特有的属性。港口是船舶航行的出 发点、目的地、中转地，是海陆运输的连接点和海上交通的枢纽。因此，港口船 舶交通比其他水域的船舶交通优先考虑，即在研究上更为重视。 图2 2 船舶航行系统 人一机一环境系统工程是我国科学家钱学森教授首先提出的，系统评价是根 据系统工程的理论与方法，为了系统希望的目的，对系统属性的测定所进行的客 观的定量计值与主观效用的过程。从图2 - 2 可以看出，操船者是行为的主体，船舶 是操船的客体，环境作为对该行为和结果的影响占有其独特的位置。它们三者之 间以链环式组成了船舶航行系统。 2 3 2 航行系统安全分析 要对航行系统进行安全评价，首先要从船舶航行系统的安全分析入手。船舶 航行系统是指人一船一环境构成的有机整体，即该系统由作为移动对象的船舶、 海上交通环境、以及操船者三个要素组成。其中，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，该水域的自然条件和交通条件三方面【幅一3 引。 ( 1 ) 航行水域 ， 1 0 东雷港通航安全评估研冗 航行水域是船舶运动的场所或空间，由港口和航路组成。因港口是船舶航行 出发地、目的地、中转地，其船舶密度较大、交通拥挤、操纵水域受限、容易出 现交通事故，且该部分符合本文研究的范围，所以本文中航行水域安全是从港口 及其附近水域中航行船舶的交通安全来考虑。 ( 2 ) 自然条件 航行水域的自然条件是指水域的气象、水文与地形条件等。气象条件是指能 见度、大风和台风等条件。能见度不良对交通效率和交通安全影响较大，它会使 船舶速度下降甚至停航，严重影响港口交通。能见度不良时，最易发生船舶碰撞 和搁浅、触礁事故。在大风或台风天气，船舶交通效率和交通安全也同样受到不 利影响。水文条件指水深、水流、潮汐、波浪、冰冻等对船舶交通有影响的各种 因素。水深较浅会发生浅水效应而造成船舶速度下降，舵力减小，旋回性变差。 水流速度越大，发生船舶交通事故的可能性越大。冰冻严重时会封闭港口与航道， 堵塞以至中止船舶交通。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。这种限制一般表现为水域宽度狭窄、水底不平、水道弯曲大、浅滩礁石 等碍航物较多等。水道狭窄出现岸推、岸吸和浪损现象，从而导致船舶碰撞、触 岸、搁浅等事故，还易出现交通拥挤甚至于交通阻塞现象。 ( 3 ) 交通条件 交通条件是指港口以及航道的布置和设施、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件环境和 软件环境。港池、码头、防波堤、进出口水道是否按规定维护，助航标志是否齐 全有效，通讯手段是否完善便利，交通管理规章制度是否健全，交通秩序是否维 持良好等等，对能否保持船舶交通顺利畅通和安全高效是至关重要的。图2 2 表示 船舶航行时人一船一环境的相互关系。其中操船者是行为主体、船舶是操船者的 客体，环境在对客体