（载运工具运用工程专业论文）港口通航环境安全综合评价系统及实现.pdf

中文摘要摘要近年来，随着国内经济和世界贸易的发展，交通运输日益繁忙，使得交通环境发生了变化，导致海上交通事故时有发生。目前，国内、外评价一个国家航运水平的重要标志就是看其在该领域安全评价水平的高低，这也是一个国家由航运大国向航运强国转变的一个重要指标。由此，交通部也加大了对安全评价项目的研究和投入，烟台海事局决定以此为契机，通过交通部立项建立一套以烟台港为主体，辐射全国各大港口的综合安全评价系统。烟台港是我国环渤海水路运输的主枢纽港和沿海重要的开放港口，在全国综合运输网中居于重要地位。本文以烟台港船舶交通安全为对象，研究安全分析和安全评价的方法及其应用。首先，以海上交通事故为基础，应用系统安全分析的方法来分析烟台港及附近水域船舶航行环境系统的安全性；其次，以港口水域航道环境的危险度为评价对象，在分析航道水域环境对船舶安全航行的影响因素时结合其他学者的相关研究成果来确定评价指标体系，并根据国内外有关航行环境模拟结果和其他相关资料以及对专家调查数据的统计和分析的基础上，设定各评价指标危险度的量化标准，以此为依据确定评价指标各因素的隶属函数；再次，借鉴确定工程设计参数的二级模糊综合评判方法，应用模糊数学理论建立港口通航环境安全综合评价模型；最后，运用v i s u a lc 抖6 0 编程软件和数据库技术开发了港口通航环境安全综合评价系统，该系统具有能针对某些特殊时问段( 例如烟台港在冬季和夏季多大风天气) 对各港口的通航环境安全等级进行评价，并能显示出各因素安全等级等功能，使得本系统实用性更强。为了验证本文所建立的模型和系统的正确性、适用性，将该模型和系统应用于烟台港进行检验，最终的评价结果比较符合实际情况。该项研究能够为海上交通安全管理部门改善海上交通环境提供了理论依据，使之能够采取相应的措施，避免或减少船舶交通事故的发生，具有一定的实用价值。关键词：船舶通航环境；安全分析；安全评价；模糊综合评价；计算机辅助系统英文摘要t h ei n t e g r a t i v ee v a l u a t i o na n di m p l e m e n to fh a r b o re n v i r o n m e n tf o rt h eo p e n i n go fn a v i g a t i o na b s t r a c ti nt h er e c e n ty e a r s ，w i t l lt h ed e v e l o p m e n to f n a t i o n a le c o n o m ya n dw o r l dt r a d e ，t h ei n c r e a s i n gb u s y n e s so ft r a f f i ct r a n s p o r t a t i o n ，a n dt h et r a f f i ce n v i r o n m e n ti sc h a n g i n g ，w h i c hr e s u l t so ft h eh a p p e n i n go fm a r i t i m et r a f f i ca c c i d e n t so c c a s i o n a l l y n o w a d a y s ，t h ei m p o r t a n ts y m b o lf o rh o m ea n do v e r s e a st oe s t i m a t eac o u n t r y ss h i p p i n gs t a n d a r di st ot e s tt h eh e i g h to fs a f e t ye v a l u a t i o ns t a n d a r di nt h i sf i e l d ，a n di ti sa l s oa l li m p o r t a n tt a r g e tf o rac o u n t r yt ob e c o m eag r e a t e rp o w e rf r o mag r e a tp o w e ri ns h i p p i n g t h e r e f o r e ，t h em i n i s t r yo fc o m m u n i c a t i o n sa l s oi n c r e a s e st h er e s e a r c ha n dd e v o t i o ni ns a f e t y e v a l u a t i o ni t e m s y a n t a im a r i t i m ea f f a i r sb u r e a ud e c i d e st oh e i dt h i so p p o r t u n i t y ，a n dt h r o u g ht h em i n i s t r yo fm a r i t i m ea f f a i r st oe s t a b l i s has e r i e so fi n t e g r a t i v es a f e t ye v a l u a t i o ns y s t e mw h i c ht a k e sy a n t a ih a r b o ra st h em a i nb e d ya n ds t r e n g t h st ot h eh a r b o r so f c h i n a y a n t a ih a r b o r , a st h em a i nh i n g eo fw a t e ra g ea r o u n db o h a ia n di m p o r t a n to p e nh a r b o ro fc o a s t ，p l a y sav e r yi m p o r t a n tr o l ei nc h i n e s ei n t e g r a t i v et r a n s p o r t a t i o nn e t t h ep a p e rt a k e sy a n t a i sm a r i t i m et r a f f i cs a f e t ym a n a g e m e n ta si t ss u b j e c ta n dp r o b e si n t ot h ee x i s t i n gm e t h o d sr e g a r d i n gs a f e t ya n a l y s i sa n ds a f e t ya s s e s s m e n ta n dt h e i ra p p l i c a t i o n f i r s t l y ，b a s e do nm a r i t i m et r a f f i ca c c i d e n t s ，t h em e t h o do f t h es y s t e ms a f e t ya n a l y s i si sa p p l i e dt oa n a l y z et h es a f e t yo fn a v i g a t i o ne n v i r o n m e n ts y s t e mi nt h ep o r to fy a n t a ia n da d j o i n i n gw a t e r s s e c o n d l y ，t h em o d e li sd e s i g n e dt oa s s e s st h eh a r b o ra n di t sa d j o i n i n gw a t e r si nt e r mo fm a r i t i m et r a f f i cs a f e t yb ym e a n so fe x p e r ti n v e s t i g a t i o na n dr e f e r e n c et ot h em e t h o do ff u z z yc o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n t ，w h i c hh a sb e e na p p l i e dt od e t e r m i n et h ef a c t o r so ft h ee n g i n e e r i n gd e s i g n t h ep a p e ra p p l i e sas y s t e ma n a l y s i sm e t h o d ，w h i c hi sc o m b i n e dw i t hq u a n t i t a t i v ea n dq u a l i t a t i v em e t h o d s ，a n dt a k e st h ey a n t a ih a r b o ra st h ee v a l u a t i o ne l e m e n t b a s i n go nc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so fi n t e m a la n dn a t u r a le n v i r o n m e n t a lf a c t o r st h a ta f f e c tt h en a v i g a t i o ns a f e t yo fv e s s e l si nt h e s ec h a n n e l s ，r e f e r r i n gt om a n yr e f e r e n c eb o o k s ，c o m b i n i n gw i t ht h ep r a c t i c a lt h i n g s英文摘要a n dt h ec o r r e l a t e df i n d i n g so fo t h e rs c h o l a r s ，t h ea u t h o rh a se s t a b l i s h e da l le v a l u a t i o ns y s t e mo ff a c t o r s t h e n ，t h ea u t h o ra p p l i e dt h em a t h e m a t i c a lm e a l l so ff u z z yc o m p l _ e h e n s i v ea s s e s s m e n ta n dc o r r e l a t i v em a t e r i a l sa n a l y s i sa n ds t a t i s t i c sa b o u ts a f e l ye v f i l u a t i o na l lo v e rw o r l dt of o r m u l a t eaq u a n t i t a t i v ea s s e s s m e n ts t a n d a r do fe v a l u a t i o nf a c t o r s f u r t h e r l y ，b a s i n go nf u z z yt r a n s f o r mt h e o r ya n df u z z yi d e n t i f i c a t i o nm e a n si nf u z z ym a t h e m a t i c s ，t h ea u t h o rm a d es u r et h ew a y sa n ds t e p st oe s t a b l i s ham e m b e r s h i pf u n c t i o no fe v e r yf a c t o r f i n a l l y ，o nt h eb a s i so ft h ec o l l e c t e dd a t ao fy a n t a ih a r b o r ,e s t a b l i s h i n gt h ea s s e s s m e n tm o d e lm e n t i o n e da b o v ew h i c hi su s e dt oa n a l y z ea n da s s e s st h em a r i t i m et r a f f i cs a f e t yo fy a n t a ih a r b o ra n di t sa d j o i n i n gw a t e r s a p p l y i n gv i s u a lc + + 6 0c o m p i l e dl a n g u a g ea n dd a t ab a s et e c h n o l o g y t h ea u t h o rh a sd e v e l o p e dac o m p u t e r a i d e ds y s t e mo ns a f e t ye v a l u a t i o no f n a v i g a t i o ne n v i r o n m e n t t h es y s t e mh a sp r i m a r i l ys o m ef u n c t i o n sa sf o l l o w s ：i tc a nc a l c u l a t et h en u m e r i c a lv a l u eo ft h em a r i t i m et r a f f i cs a f e t yb ym o n t ho ry e a ra n dd i s p l a yi t ；i tc a na l s od i s p l a yo f 1 e v 。e 。r yf a c t o r ；i ta l s oc a ne v a l u a t et h es a f e t yr a n ko ft h eh a r b o ri ns p e c i a lt e r m s ( f o re x a m p l e ，g a l ew e a t h e ro fs u m m e ra n dw i n t e ri ny a n t a ih a r b o r )i no r d e rt ot e s tt h er i g h ta n da p p l i c a t i o no f t h em o d e la n dt h es y s t e me s t a b l i s h e di nt h i sp a p e r , t h ea u t h o ra p p l i e dt h em o d e la n dt h es y s t e ms o f t w a r et oy a n t a ih a r b o ra n di t sc h a n n e l s t h et e s tr e s u l t sa c c o r dw i t l lf a c t s t h i sr e s e a r c hc a nb er e g a r d e da su s e f u lb a s i sa n dr e f e r e n c eb yt h eh a r b o r s s u p e r i n t e n d e n t s 。t h ec h a n n e l s m a n a g e m e n td e p a r t m e n tt om a k eas c i e n t i f i cd e c i s i o n h e r e b y ，i ti so fg r e a tp r a c t i c a lv a l u eo nn a v i g a t i o n k e yw o r d s ：e n v i r o n m e n to fm a r i t i m et r a f f i c ；s a f e t ya n a l y s i s ；s a f e t ya s s e s s m e n t ；f u z z yc o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n t ；c o m p u t e r - a i d e ds y s t e m大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成硕士学位论文! 渣旦逼氲坯撞塞全绽金置俭丕统拯塞丑：。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：纭夭厘哆序事月歹日学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。榉雠姗再篡以在，不保密( 请在以上方框内打“”)论文作者签名f寸一冬撕朔劣獗日港1 3 通航环境安全综合评价系统及实现第1 童绪论1 1 选题的目的和意义从9 0 年代至今，海上的船舶交通状况发生了巨大的变化，船舶正向巨型化、高速化方向发展，船舶数量不断增多，船舶交通同益繁忙，使得在有限的港口水域中，造成港口航道交通量巨增。据统计，日前从事远洋运输的商船总运量近7 亿吨，但是频繁发生的交通事故所带来的损失和所造成的危害令人触目惊心。而且，目前超大型油轮以及运输危险货物船舶的不断增多，若该类船舶发生事故，则可能导致大范围的环境灾难。人们从船舶交通事故中吸取了教i j i l ，逐渐以新的观念来认识变化着的水上交通环境。近年来，随着国家经济和交通事业的快速健康发展，对外交往的日益增多，物流行业发展前景乐观，这绘“物流业”中关键的环节航运和港口带来了更大的发展空阃，这也直接带动航运经济和港口经济的快速发展。一方面，港1 3 吞吐量的增加，进而带来了过往辖区的船舶交通流量的快速增加，增加了船舶之i 日的会遇机率l i t ，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。为了预防和减少海难事故的发生，实现安全、高效的海上运输，在提高操船者的素质和船舶性能、加强交通管理的基础上，更需要根据变化的海上交通形势而建设和改善船舶航行的周围环境，尤其是改善港口航道环境。针对航道环境改善，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镱以及为船舶安全通航提供科学的决策信息。同时，为了加快我国由航运大国向航运强国转变的步伐，交通部也加大了对安全评价项目的研究和投入，烟台海事局决定发挥自身的优势，建立一套以烟台港为主体，辐射全国各大港口的海上交通环境综合安全评价系统。第1 章绪论本文仅就烟台港航道水域航行环境危险度进行分析与评价，确定其危险度来实现对港口航道水域环境危险程度的定量划分，为港口规划和采取改善航行环境条件的措簏提供科学的决策依据。1 2 国内外对海上交通环境安全评价的现状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【2 j 。安全评价是港口水域船舶交通安全研究的重要课题之一。因此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。1 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1 3 】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【4 】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 5 1 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问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一1 1 6 1 _ _ 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 的海事港口通航环境安全综合评价系统及实现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 i 商蠹翘h t r b o j e v i c & b a r r y j c a n ，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 nd e rv e t 则提出考虑人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1 7 1 。直到八十年代末、九十年代初，概率风险评估的方法一p r a ( p r o b a b i l i s t i cr i s ka s s e s s m e n t ) 。逐濒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 ls a f e t ya s s e s s m e n t ) 应用于船舶安全领域的议案。1 ，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，可划分为以下四个研究领域【8 , 9 1 ：( 1 ) 交通实态与交通流：主要通过研究某一水域的船舶密度、船舶密度分布与航迹密度分布情况l ，它通常采用系统仿真的方法来描述广阔水域中众多船船的运动状态。例如，邵哲平在海上交通安全评价模型及仿真应用的研究【8 l 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，而是指其总体的分丰斤【1 1 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”【12 1 ，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问内船舶活动量的比值作为衡量该港口或水域在该期阈内的船船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t 1 3 l 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一文第1 章绪论中，应用灰色聚类和灰色统计评估的方法，对港1 3 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1 3 船舶航行环境危险度的灰色评估数学模型 1 5 】文中，应用灰色系统理论指标定权聚类方法，分斩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口操船环境危险度的评判方法的研究【1 6 】，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v i 船舶交通管理系统等级划分 1 7 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；( 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，所以考虑将人的因素j 3 n * n 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掘很难获得，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【1 8 】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。1 3 本文研究的主要内容以烟台港为参照，结合港1 3 船舶通航安全评估特殊性以及充分利用数学理论基础比较完备的模糊综合评判的特点，借用定性及定量的评价方法来弥补综合安全评价的缺点，修正指标体系的建立方式，具体研究内容如下：港口通航环境安全综合评价系统及实现( 1 ) 分析烟台港有关资料，统计近年来烟台港事故并分类( 2 ) 利用预先危险性分析法分析烟台港存在的危险因素( 定性分析)( 3 ) 利用上面的定性分析构造出事故树，进一步确定潜在危险的主要决定因素。( 4 ) 综合评判。利用上面两种分析方法的得出的危险因素集进行专家调查得出最终因素机集，利用专家调查法和层次分析法以确定权重，最后利用模糊综合评判方法建立评判模型，力求使本模型达到评价客观、实用、合理，并应用于各港口及其附近水域船舶交通安全管理的实践中。( 5 ) 应用上述基于模糊综合评判的评价模型和数据库技术、v c + + 编程技术，开发出港口通航环境安全综合评价系统软件，力求能为交通安全管理部门提供决策依据。( 6 ) 在搜集和调查烟台港自然条件、航道条件、交通条件和管理条件的现状以及海上交通事故等资料的基础上，利用上述软件对烟台港及附近水域船舶交通环境进行安全评定。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，符合海上专业实践需要，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。由于研究的方法和构造的模型不可能做到面面俱到，可能还存在一些不完善的地方。但值得一提的是，本选题已在烟台海事局通过交通部的立项并得到了该海事局有关领导的大力支持，为本学位论文的撰写工作提供良好的条件，也为进一步解决本文存在的问题，提供了优良的环境。第2 章安全分析和安全评价第2 章安全分析和安全评价安全分析、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型1 9 j 。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束控制危险。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 】：( 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 ) 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 0 之6 1 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，港口通航环境安全综合评价系统及实现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 ) 。是一葶申定量分析方法，适用于对系统发生事故情况进行统计分析，便于找出事敌发生舰律。( 2 ) 因果分析图( c a u s e - - c o n s e q u e n c ea 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 c kl i s t ，s c l ) 。按照定方式( 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 la n de f f e c 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予系统以至系统的影豌。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1 1 日j 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i t 日j 的状念参数的偏差开始，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 t t r e e a n a l y s i s ，e t a ) 。由初始( 希望或不希望) 的事件出发，按照逻辑推理挺论其发展过程及结果，印由此弓f 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。( 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) 开始，找出第2 章安全分析和安全评价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【1 9 引，2 5 】也称危险性评价或风险评价，是以实现系统安全为目的，应用安全系统工程原理和工程技术方法，对系统中固有或潜在的危险因素进行定性和定量分析，得出系统发生危险的可能性及其后果严重程度的评价，通过与评价标准的比较得出系统的危险程度，提出改进措施，以寻求最低事故率、最少的损失和最优的安全投资。上述安全评价的定义中，包含有三层意思：第一，对系统存在的不安全因素进行定性和定量分析，这是安全评价的基础，包括安全测定、安全检查和安全分析等；第二，通过与评价标准的比较得出系统发生危险的可能性或程度的评价；第三，提出改进措施，以寻求最低的事故率，达到安全评价的最终目的。2 ，2 1 安全评价内容龌】髅l( 检查)( 确丛2jf 錾瞿磊鐾化lf 黎鳇磊嬖化ll 危险的变化ll 危险的变化li 危险排除1 i 允许界限li( 措施) ll ( 评价标准) lf 使危险亥小f 陋会对危险陛lj 消除危险li 的允计界限lu剖2 1 安全评价内容港口通航环境安全综合评价系统及实现安全评价包括危险期辨识和危险性评价两部分。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迸行定量化处理，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，并同既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。2 2 2 安全评价方法表2 i 典犁安全评价方法提供的评价结果评价方法事故情况事故频率事故后果危险等级安全捡夯表不能不能不能不能危险指数法提供不能提供事故后果分级预先危险性分析不能不能提供提供危险性和可操作性研究提供提供提供事故后果分级故障模式及影响分析提供提供提供事故后果分级事故树分析提供提供不能事故频率分级事佴树分析提供提供提供提供概率评价法提供提供提供提供作业条件危险性评价提供提供提供提供安全综合评价法不能不能不能提供安全评价方法很多，几乎每种方法都有较强的针对性。综合分析这些方法，可以分成两类：一种是按评价指标的量化程度分为定性方法、定量方法，以及定性与定量相结合的方法；另种是按评价对象进行整合，如物质产品、设备安全评价( 如指数法等) ，安全管理评价法，系统安全综合评价法等。对具体的评价对象，必须选用合适的方法才能取得良好的评价效果，在选用评价方法之前，除考虑评价的目的、需要的评价结果表现形式、进行评价的可用信息资料等因素外，还要对评价方法可提供的评价结果及其适应范围做迸一步分析。实践表明，不同第2 章安全分析和安全评价的评价方法适用于对系统寿命期内的不同阶段进行危险评价。表2 1 t 19 2 7 】列出了几种常用的评价方法所能提供的评价结果。2 3 航行系统安全分析与评价网旧标ii 一图2 2 人一船环境构成的航 i 系统【2 s 】人一机一环境系统工程 2 9 - 31 1 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。由于海上交通是由人一船一环境构成的航行系统，所以本文中所指的安全评价就是对该航行系统的安全状况进行定量和定性的评价。其目的是判别系统是否达到规定的安全目标或是否符合安全要求，并根据评价结果，对系统进行调整或采取某些完善和加强安全的措施。2 3 1 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问与条件，包括港口通航环境安全综合评价系统及实现航行水域，该水域的自然条件和交通条件三方面1 1 , 8 , 3 2 1 。( 1 ) 航行水域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，其船昭密度较大、交通拥挤、操纵水域受限、容易出现交通事故，且该都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都置和设施、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。环境在对客体的影响以及客体对主体的影确过程有其独特的位置。它们三者之b j 组成了船舶航行系统。实际上，航行环境是在对其深入研究的过程中不断提出来，并逐步提高的，而新的航行环境下又会出现这样或那样新的问题，引导人们迸一步进行第2 章安全分析和安全评价研究和解决。根据图2 2 、有关海事资料以及海事致因的综合分析【3 3 】，影响港口及附近水域船舶航行环境可由以下部分组成：( 1 ) 自然条件：风、流、波浪、能见度等水文、气象条件；( 2 ) 航道条件：航道的长度、宽度、水深、弯曲度、地形、锚地等与航道有关的自然或人为航道环境条件；( 3 ) 交通条件：助航设施、交通密集程度，港内水域施工、港内渔船活动情况等；( 4 ) 管理条件：v t s 管理，交通法规、航行支持之类的信息【8 】等；船舶航行所处的航行环境时刻对船舶的运动状态产生着影响，不断向操船者反馈当前航行状态，使操船者采取证确的避碰措施保证航行安全。不同的航行环境对船舶的航行安全度也不同。本文中所指的航行环境危险度是指船舶所在的环境影响船舶航行安全及造成的船舶航行事故的可能性。不包括船舶发生事故后，后果好坏和损失的大小【3 4 】。经过对航行系统的安全分析后，再选取适当的评价因素来，才能确立出科学的、合理航行环境因素体系。2 3 2 航行系统安全评价航行系统安全评价就是应用系统工程学的原理和方法，对人船环境系统的安全性和危险程度进行定性和定量的分析、评价及预测，并采取综合安全措施来控制，使系统的危险程度减少到最低限度，从而达到最佳安全状杰【”】。在此，安全状态是指在人一船。航行系统中，驾驶员在驾船航行时没有感觉到不安的状态。在具体进行安全评价时，应注意以下三点 9 , 2 8 1 ：j l( 1 ) 评价指标的开发与确定。明确想要测定的问题及所处的状态，并针对每个评价对象适当地选择并丌发出来作为其评价尺度的指标。( 2 ) 评价值输出模型的规划与丌发。设计出相应的评价模型，在其指标输出之中能够良好的反映出预定条件的变化和对策方案可能带来的效益。( 3 ) 评价标准的设定。明确评价目标并设立妥当的评价标准。2 3 3 航行系统安全评价方法对船舶的航行系统安全评价常用的方法有三种：一是对某水域所发生的事故进行统港口通航环境安全综合评价系统及实现计和分析的方法。虽然某水域的船舶的事故数在一定程度上反映该水域的船舶航行的危险程度，但对于人一船一环境所构成的复杂的船舶航行系统，因其只能反映一个或几个影响水域航行环境安全状况的因素，所以其评价具有明显的相对性和不完整性：二是采用航海模拟器进行实操的方法。虽然在对某一或几个特定因素的评价时，其评价结果较准确、可靠，但因人的行为是与当时的环境因素密切相关而不能完全体现操船者的实际行为。同时该方法难于对多因素影响的复杂系统进行评价；三是采用综合评价的方法。该方法王歪盱多因素综合作用的复杂系统的综合评价。本文是在对船舶航行安全影响因素分析的基础上，建立港口航道水域危险度评价指标体系，并根据各评价指标和分析、研究得出的航道水域危险度评价标准，应用模糊数学综合评价方法实现对港口水域、航道水域船舶航行危险度的综合评价，从而掌握航道环境的安全状况，为高效经济地改善航道环境提供了科学的依据。第3 章港口及附近水域船舶航行环境系统的安全分析第3 章港口及附近水域船舶航行环境系统的安全分析本章在上一章航行安全分析理论的基础上，从分析船舶交通系统入手，研究航行环境在系统中的独特地位及其构成，并以事故资料为基础分析该水域中主要潜在危险的存在机制和危险程度，分析该危险显现为事故的引发事件的种类及其出现的程度，进而确定潜在危险的主要决定因素。由航行系统的安全分析中我们可以了解，环境在人一船舶一环境构成的系统中对航行安全性起到了主要的作用f 9 】。从航行环