【《基于故障树理论的船舶搁浅事故问题研究》12000字】

基于故障树理论的船舶搁浅事故问题研究摘要随着我国的航运行业规模不断扩大，其运输量在整个世界海运市场中所占比例也在一直提升，而船舶的稳定航行对船舶安全经济运行显得非常重要。因此开展船舶搁浅事故分析诊断研究有着十分重要的现实意义。本文基于国内公布的船舶搁浅事故状况，通过故障树理论研究船舶搁浅事故的规律，通过定性定量分析引起搁浅事故产生的根本原因，最后算出基本事件发生概率，顶上事件发生概率，概率重要度，为预测船舶搁浅事故可能事故的原因和程度提供参考判断。本文的研究成果仅对指导船舶搁浅事故的预防，在航行技巧、运行维护、检修等方面提供了可靠的参考，为研究开发船舶搁浅事故故障诊断系统提供了事故分析理论及分析思路。关键词：故障树；搁浅事故；实例研究目录TOC\o"1-3"\u摘要 3第1章绪论 71.1研究背景及意义 71.1.1研究背景 71.1.2研究目的 81.1.3研究意义 81.2国内外研究现状 81.2.1国内研究现状 81.2.2国外研究现状 91.3研究可行性分析 91.4创新点 101.4.1建立基本故障树模型 101.4.2创新点 101.5研究方法和技术路线 101.5.1研究方法 101.5.2技术路线 10第2章故障树理论与船舶搁浅事故关联性分析 122.1故障树理论概述 122.1.1故障树理论基本原理 122.1.2故障树理论的应用 152.2基于故障树理论的船舶搁浅事故成因分析 152.2.1船舶搁浅事故的定义 152.2.2基于故障树理论的船舶搁浅事故模型 16第3章基于故障树理论的船舶搁浅事故案例分析 203.1案例概况 203.2故障树理论基础模型符合性分析 203.3基于故障树理论的船舶搁浅事故模型验证 213.4基于故障树理论的船舶搁浅事故模型验证以及定量分析 223.4.1基本事件发生概率qi 223.4.2顶上事件发生概率Q 233.4.3概率重要度I(qi) 233.4.4定量分析 233.5对于本次苏伊士运河船舶搁浅事故原因分析 263.5.1主观方面 22第4章研究结论 28第5章展望和总结 285.1展望 235.2总结 23参考文献 27

第1章绪论1.1研究背景及意义1.1.1研究背景无论当下是否发生疫情，国与国之间的贸易往来都主要以海上运输交通为主。因此，保证世界各国的船只在海上的交通安全，对于世界各国社会经济的发展有着极为重要的意义。目前，随着疫苗大规模推广接种，中国率先在世界范围内恢复疫情前水平，并且带动世界各国、各地区经济的发展。后疫情时代下的中国航运已经恢复至疫情前水平。前些年因全球经济一体化的繁荣发展而带来的国际贸易量的扩大，以中华人民共和国交通运输部统计的出口集装箱运价指数为例，仅2020年12月中国出口集装箱综合运价指数平均值为1446.08，相较于2019年同期的841.46，增长171.854%[18]。海上交通量的迅速增长，进而要求船舶的设计越来越大型化、快速化。随着我国近几年积极推进“海上丝绸之路经济带”战略，“一带一路”涉及到我国18个省区市和其他65个国家，参与的人口占全球的63%[17]，使得往返于国际间的船舶日益增多，海上交通繁忙。但这样的情况下也有不利的一面：因海上频繁交易而导致的海上交通事故发生事故上升。随着往来船舶交通量的增加，海上交通事故急剧增多。以中华人民共和国为例，据中华人民共和国交通部海事局官网公布的资料（以下简称官方数据）经本文统计，2015年发生4起事故，2016年发生8起事故，2017年发生11起事故，2018年发生31起事故，2019年发生266起事故，2020年发生396起事故，共计657起。由此可见，海上事故的发生近几年来呈上升趋势。其中搁浅事故共15起，占到了所有事故的2%，碰撞事故272起，占到了所有事故的69%。从历年公布的官方数据可以看出，搁浅事故在整个海上事故中虽然只占有2%，并不占有很大比重，同272起碰撞事故相比，可以忽略不计。然而，目前在各国各类海事统计报告中普遍地受重视的是碰撞事故[19]。其主要原因是由于碰撞事故多发，对于海上运输各方来说，一次碰撞事故的发生，至少会造成至少100万元以上的财产损失[13]。由于船舶碰撞事故因处理过程比较复杂，比如值班驾驶员是否按照规章制度航行，船舶是否适航，航行海域的环境是否对碰撞事故有影响等，涉及的面较广，因而受到各国海事部门的重视。而搁浅事故则不然，在一般情况下，搁浅事故是由事故船单方的失误和疏忽所导致的[2]。应承担的经济责任的对象也是明确的，因此，对事故过程，发生原因的调查和分析往往并没有像船舶碰撞事故一样细致划分，对搁浅事故造成的海洋污染，经济损失的教训也未给予重视[13]。1.1.2研究目的本文的研究目的主要是需要通过故障树理论解决发生船舶搁浅事故的整体结构，建立一般性的船舶搁浅事故原因分析系统，从而解决船舶搁浅事故中各方面因素的定性定量问题。1.1.3研究意义J1P(J2)P(J1J1P(J2)P(J1)J2J3J4P(J3|J1,J2)P(J4|J3,J2)图1.1贝叶斯网络图1.2国内外研究现状1.2.1国内研究现状目前国内对于故障树理论的研究主要保持在各类设备系统的故障研究，而且在研究过程中很少使用单一的故障树理论作为研究方法。例如对于汽车故障诊断系统的分析使用故障树理论和实例推演方法[5]，解决之前无法快速定位故障位置，缩短维修较长，工作效率的问题；对于电机系统故障进行基于复杂马尔科夫模糊模型的故障树理论[7]，解决汽车加油时溢油的问题；在船舶航运方面，故障树理论运用于解决船舶动力设备和辅助设备出现的问题，解决之前船舶系统和各个零部件间的不明的逻辑关系[20]。故障树理论的定性和定量分析进行系统的深度分析，对各个故障因素进行有效的概率分布展示。利用故障树分析方法的基础是针对要分析的对象构建完善的故障树模型。在船舶故障树构建方面，现在国内采取的基本方法是在深入理解船舶驾驶内容和事故发生情况的基础上，进行人工手动建模。但是这样的方法存在一定的不足，比如建模的效率比较低，而且有可能漏掉对船舶事故具有影响的底事件，使船舶事故故障树模型不完善。研究更加高效和完善的故障树建模方法成为必然选择，这需要进一步做深入研究。1.2.2国外研究现状国外学者研究船舶问题时，不仅运用故障树理论，还使用了多种方法。例如以模糊直观FMEA对油轮系统故障风险进行了估算[9]；利用海洋环流和油污运移的三维模型验证船舶泄油的扩散情况；运用概率方法分析船舶在发生纯失稳事件时的易损性；IMO认为当船员的能力不足以完成任务时，船舶的工作就会发生人为失误，尽管失误可能是缺乏能力造成，但是更常见的情况是因为现有能力受到了不利条件的限制。该指南列举出与人为有关的危险示例[16]，将船上工作的危险分为个人因素、组织和领导因素、任务特征、船上工作条件四类。研究证明在驾驶员经验丰富、熟悉当地水域信息、具备良好船艺的情况下，发生搁浅事故的概率明显降低；采用基于塑性-弹性变形机理的一系列分析方法计算浅滩搁浅事故后船体剩余极限强度并对底部结构的损伤程度进行了预测等等。目前设备故障诊断方法很多，为了提高故障诊断的可靠性，进行多种诊断方法的融合是设备故障诊断新方法研究的一个重要趋势。随着船舶驾驶内容的复杂程度提高，事故情况发生发展的规律不明确，如何将故障树分析方法与其他方法进行融合，形成更加智能的故障诊断方法是下一步研究的重点内容。1.3研究可行性分析中华人民共和国交通部海事局官网公布的资料公布的船舶事故调查报告中，都是人为因素（各类型操作失误以及技术故障所导致的）和环境因素和不可抗力因素的相互作用下造成。然而故障树理论可以将这些因素直观量化表示。但本文在采集有关船舶驾驶事故的故障树分析的相关资料时，遇到了很大的障碍。比如数据样本较小，存在影响因素不足的情况。本文决定参考其他生产领域的故障树理论实践研究成果，并结合船舶驾驶和搁浅事故的特殊性来进行探索分析，因此研究成果存在一定的局限性。1.4创新点1.4.1建立基本故障树模型本文依据中华人民共和国交通部海事局官网公布的数据建立基础的船舶搁浅事故故障树模型，从而实现船舶搁浅基本事故的分析参考模型。在建立基本故障树模型之后，针对实际的事故案例中的可能导致发生的因素进行分析，从而建立一种有效的搁浅事故分析方法。1.4.2创新点在对各类船舶事故进行故障树理论的分析的时候，由于，并不能被有效的应用到船舶故障处理中去，因此本文在吴志新等[14]研究理论基础上，结合官方数据公布的搁浅事例进行定量分析，利用上行法表示最小割集，进而通过计算得出各类底事件的概率重要度，结构重要度，相对概率重要度，仿真顶事件发生概率。通过这些概率将模型中的影响因素进行排序进而得出对造成搁浅事故可能性最大的影响因素。1.5研究方法和技术路线1.5.1研究方法通过故障树理论，基于官方数据，对船舶搁浅事故建立模型。1.5.2技术路线先建立基本的故障树模型，然后根据不同的事故实例建立出特定的完善故障树，如下图所示。建立基本故障树模型完善故障树（找到此次事故发生的影响因素，具体归结为什么原因）进行定量分析得出结论提出研究问题图建立基本故障树模型完善故障树（找到此次事故发生的影响因素，具体归结为什么原因）进行定量分析得出结论提出研究问题第2章 故障树理论与船舶搁浅事故关联性分析2.1故障树理论概述故障树分析（FaultTreeAnalysis，FTA）最早是1962年的美国贝尔实验室提出[16]。故障树分析方法可以对故障事件进行定性和定量分析，并且能够准确、系统的对事件对象存在的可能的潜在危险进行准确的分析和预测，因此可以作为各种原因事故分析的可靠性分析的分析方法。2.1.1故障树理论基本原理1）故障树基础图形与符号

图2.1故障树关系图顶事件符号+逻辑符号与门+顶事件符号+逻辑符号与门+·逻辑符号且门+~逻辑符号非门转移门符号

底事件符号中间事件符号（顶事件+逻辑符号+底事件）

2）故障树理论分析步骤故障树理论的分析主要分为三个步骤。（1）建立顶事件把要分析的事件（也就是最严重最不希望发生的事件）放置在故障树的顶端，从形状上来看这部分就可以作为故障树的根节点，称之为顶事件（2）列出底事件把不需要进行深究的事件作为故障树系统的各个节点叶子，而此类事件仅代表可能造成顶事件发生的原因，称之为底事件（3）顶事件和底事件的连接处于顶事件与底事件之间的全部事件都被称为中间事件，这三种事件中每一种事件有着独特的符号加以表示，并且各个事件之间的逻辑关系可以用适当的逻辑门符号进行连接，从而形成一个树枝状的倒立图形，进而形成了故障树，这也可以很直接形象的表述出故障及故障原因之间存在的逻辑因果关系情况[5]。

顶事件

顶事件3）故障树的绘制在整个分析过程中，通过对可能造成系统故障的各种影响原因进行分析，从而按照总体至部分进行倒立逐级细化分析，从而绘制出如图2.4的基本故障树，进而通过对系统故障树进行定性和定量的分析，就可以确定会导致系统发生故障的各种可能的组合模式或者系统故障发生的概率情况[15]。

最不希望发生的事件可能造成事故的影响因素可能造成事故的影响因素底事件底事件底事件底事件图2.4细化图2.1.2故障树理论的应用故障树理论经过了几十年的发展、完善和衍生，已经成为了对现代复杂的设备及系统进行故障诊断分析的安全可靠的方法，这在航空航天、军事、化工、航运、电站等技术领域得到了普遍的推广应用。在船舶航运方面，由于船舶不同于其他生产制造业的特殊性，因此故障树理论的应用目前主要广泛应用于船舶轮机管理工作中[20]，比如对船舶动力设备及辅助设备的常见故障的分析处理。通过对各个船舶设备出现的各种问题进行汇总，对发生概率数据处理，通过建立故障树分析，最后进行总结。从而将船舶系统的结构和组成系统的各个部件之间的逻辑关系直观的表现出来，并且全面系统的展现出所可能引起设备故障发生的各个因素，从而能够帮助船舶轮机管理人员的维修工作提供参考和指导，并且指导系统的优化设计、对薄弱环节进行分析，从而使得更加清楚完善掌握船舶可能发生的故障概率。而对于船舶驾驶来说故障树理论的实践运用机会较少，主要是维持在船舶的驾驶设备的使用和轮机设备的管理上[20]。2.2基于故障树理论的船舶搁浅事故成因分析2.2.1船舶搁浅事故的定义由于对待搁浅事故的方式和角度不同，因此不同国家关于船舶搁浅的定义仍有较大差距。所以至今仍未形成一个统一意见。加拿大、日本等，开展海事事故统计时将船舶触礁和搁浅统一为“搁浅”，如日本在《海难审判的现状》中定义搁浅事故为“船舶触碰到或搁置在水下浅滩、礁石等，进而导致船体损伤的情况”。IMO在1986年的海安会第433号通告“海事报告标准格式”的分类中，将船舶搁浅的概念归类与日本、加拿大相同[16]。2014年9月18日经中华人民共和国交通运输部（以下简称交通运输部）第8次部务会议通过《水上交通事故统计办法》，该办法规定搁浅是指船舶搁置在水中浅滩，并造成船舶损害或停航的水上事故；触礁是指船舶搁置或触碰水中礁石，并造成船舶损害的水上事故[16]。由此可见，国内外对于搁浅事故产生分歧的点是在于是否将船舶搁浅和船舶触礁归于一起。因此本文认为，搁浅事故广义上的概念是指船舶因搁置在水下障碍物导致停航或损坏；而狭义上的概念指船舶搁置在浅滩而导致停航或损坏。两者都有一个必要条件，即因外力或其他因素导致船舶的停航或者损坏，但是不同之处在于水下障碍物对于航行的影响。狭义上的概念仅仅局限于浅滩，广义上的则指浅滩、礁石、沉船等一些碍航物[1]。为使得船舶航行安全更加有保障，让读者更加清晰认识造成船舶搁浅事故的因素，使得研究的成果应用更加广泛，本文中所提到的的船舶搁浅事故仅局限于广义上的船舶搁浅，即为我国《水上交通事故统计办法》中的搁浅与触礁。2.2.2基于故障树理论的事故基础模型正确构建事故基础模型是故障树分析法的重中之重，模型的完善与否将直接影响到故障树定性分析和定量分析结果的准确性。而故障树构建过程的实质是寻找出所研究的系统故障和导致系统故障的诸因素之间的逻辑关系，并将这种关系用故障树的图形符号表示，形成以顶事件为根，若干个二次事件和基本事件为干枝和分枝的倒装图形。该方法是先选定系统中最不希望发生的故障事件为顶端事件，其后是找出直接导致顶端事件发生的各种可能因素，再找出第一步中各因素的直接原因。循此方法逐级向下演绎，一直追溯到引起系统发生故障的全部原因[8]。然后把各级事件用相应的符号和适合于它们之间逻辑关系的逻辑门与顶端事件相连接，就建成了一棵以顶事件为根，中间事件为节，底事件为叶的具有若干级的倒置故障树。+顶事件中间事件1中间事件2底事件X1++底事件X4底事件X+顶事件中间事件1中间事件2底事件X1++底事件X4底事件X5底事件X3底事件X2图2.1故障树理论基础模型2.2.3基于故障树理论的船舶搁浅事故模型船舶搁浅事故与常规不同生产行业内的设备、系统的故障有相似之处但又有别于各独立的设备、系统。因此如果对各简单的造成操作事故因素的简单组合难以呈现船舶搁浅事故的特点。文中尝试从船舶搁浅的事故成因分类入手，从各分类的角度延伸建立故障树，由于船舶航行时需要甲板部轮机部的协同合作，操作规范内容复杂，且与航行相关的设备和辅助设备繁多，设备维护情况错综复杂，如舵机的维护保养是否良好；船舶是否装有侧推器；锅炉设备工况是否良好；船体结构是否满足航行要求；是否存在材料疲劳的情况等。如此构建的故障树结构庞大，会形成大规模的最小割集，并且存在相当数量的冗余信息，不利于船舶搁浅事故的分析。因此考虑到船舶搁浅事故的各项操作失误构成的共性与差异，本文最终从事故发生的根本成因分类入手，建立故障树，层层深入，以挖掘出形成船舶搁浅事故的根本原因。++船舶搁浅人为因素环境因素+++技术因素+疲劳驾驶瞭望不当饮酒或药背离规则恶劣天气强光水下障碍船体破损++船舶搁浅人为因素环境因素+++技术因素+疲劳驾驶瞭望不当饮酒或药背离规则恶劣天气强光水下障碍船体破损机械故障舵机故障稳性不足燃油不足电气故障++图2.2船舶搁浅事故发生原因的故障树理论的事故基础模型+通过统计整合事故数据建立故障树可以清晰地发现，人为因素、环境因素、船舶技术因素这三个方面都是可以直接或者间接的导致船舶搁浅事故的，因此对三类因素进行细化分析，确定其中的具体的导致搁浅事故的因素，对船舶的安全航行是非常有必要的。1）人为因素在过去的几年内，研究证明人为因素是导致船舶发生搁浅事故的主要因素，其中对港口航道、水域了解不充分，操作不当或沟通不畅占据人为因素的大部分[15]。此外，不能及时发现船舶航行水域的暗礁或珊瑚礁也是导致船舶搁浅的原因。从船艺和船旗国方面考虑，在美国沿岸水域内悬挂美国国旗的船舶搁浅概率明显高于其他国家的船舶，这是因为美国对于国内船舶非强制性要求使用引航员，使得部分国内船舶在对于港口水域不熟悉的情况下强行进港，导致船舶搁浅发生[1]。此外，船公司的管理在保证航行安全方面也有着重要的作用，尤其是提高船员责任心方面。IMO通过国际安全管理规则（ISMcode）促进并增强船舶安全管理理念，要求公司为船员提供安全管理实践，针对危险进行识别、评估，进而建立防范措施[14]。该规则还授权船东、经营者实施安全管理系统，确保航行安全和防污染的核心地位。国际安全管理规则强调的管理和组织因素有：组织文化、安全文化、组织性学习、正规化、协调工作、沟通、人员选拔和培训流程等。2）环境因素环境因素主要包括风、流、波浪、潮汐和能见度等，经常性（风力大于5级且大风天数多于152天）[16]的横风环境对港口航道的宽度提出更高的要求，（港口航道宽度大于等于250米）[16]，尤其是在船速低于5节的情况下[2]，横风还增加船舶横向倾斜的可能性；船舶在航道航行中，与航道平行的波浪会产生垂荡和纵摇，与航道交叉的波浪主要影响船舶的横摇和首摇；潮汐主要影响船舶保持航向的能力，这种影响在港口或航道区域主要体现在沿岸流上。经常性大风天气（风力大于5级且大风天数多于152天）[16]的海域或港口搁浅事故发生的概率会比较高，分析评估风速，风级的大小与搁浅事故发生概率的关系，确定有必要关闭港口时的风力等级，可以有效减少事故的发生。与风力因素相比，能见度不良（低于2km）极大的增加了搁浅事故发生的概率[16]，由于能见度不良致使港口关闭的情况显得更为必要。因此，在进港前充分了解航道和港口的风、流和潮汐等情况可以有效减少搁浅事故的发生。3）技术因素船舶操纵性是否良好与搁浅事故的发生有关，操纵性良好的船舶在面对上文2.2.3“环境因素”中的“横风环境”，“经常性大风天气”情况下能够及时将船舶姿态纠正，从而避免船舶不受控制而发生海难事故。尤其是在浅水区或富余水深较小的情况下。影响船舶操纵性的因素主要有舵设备、主机设备、机动速率、回转直径和冗氽系统。船舶在浅水区域航行时，如果因为富余水深不足致使海底阀吸口被泥土堵塞，主机冷却水供应不足，主机就会因水温过高被迫停机导致船舶失去动力，此时搁浅事故的发生就基本上不可避免。船舶的操纵性与搁浅事故发生的概率息息相关，操纵性较好的船舶发生搁浅的概率自然较小。从船舶类型和尺寸方面考虑，驳船发生搁浅的概率大于船舶，大型船舶发生搁浅的概率大于小船（<30英尺）[16]。此外，影响搁浅事故的另外一个重要的船舶因素是船上助航设备的可用情况，从日本海难审判厅公布的2000至2006年船舶搁浅事故原因统计情况来看，定位不正确和航线设定不当分别占据事故发生因素的22%和10%[16]。同时，合理使用ECDIS对于船舶的搁浅风险控制选项是卓有成效的。

第3章 基于故障树理论的船舶搁浅事故案例分析3.1案例概况2021年3月23日，长荣海运旗下大型集装箱船“EVERGIVEN”轮，在驶入苏伊士运河后不久搁浅，致使苏伊士运河双方向交通阻塞。对于搁浅原因，长荣海运发布的媒体声明称，“长赐号”轮于埃及时间3月23日上午8时左右从红海北向进入苏伊士运河时，在河口南端6海里处疑似遭受瞬间强风吹袭，最终造成船身偏离航道，意外触底搁浅[22]。根据气象技术公司ClimaCell的分析，“长赐号”搁浅时遭遇了时速超过35到40英里每小时的强风。首席科学家丹尼尔·罗森伯格在一封电子邮件中说，这一情况可能使船员操控船只时面临困难，而强风扬起的风沙进一步降低了能见度[21]。3.2故障树理论基础模型符合性分析船舶事故并非由单一因素所造成，实质是由于复杂的各类型操作失误以及技术故障所导致[1]。2.2.3节中所介绍的船舶搁浅事故的基本模型中影响因素分为人为因素以及技术因素，结合本次苏伊士运河搁浅事故，截止至2021年5月6日，事故各方仍未对该事件承担主要责任，本文可以分析此次船舶故障的产生是由于人为因素、环境因素、技术因素三者结合所导致。但是目前对于现有资料中事故各方均站在自己的角度给出的事故初步结论大多是将事故归咎于某一方面的因素，如3.1节中气象公司认为强风导致船舶偏离航道触底搁浅，可以将其看作是为了推脱自身责任的自说自话。因此，需要一个整体性，系统性，直观性的研究方法对此次事件进行分析。故障树建立的过程就是对船舶搁浅事故的整体过程进行逐层分解的过程，在对事件结构分析的基础上找出引起搁浅事故的根本原因，理清事故整体的各个单位事件之间的逻辑关系，最终建立系统故障树。若要建立一个合理有效的故障树，就需要对搁浅事故的发生经过和驾驶原理进行深入分析了解。船舶驾驶相关技术系统庞大、结构复杂，对各操作部分的变化引起的船舶航行状况异常进行分析是十分不易的，这时可以将一些模块作为底事件进行实际分析，本文前一章节对故障树应用到分析船舶驾驶事故的具体可能的原因内容进行了详细的介绍，在此基础上以“船舶搁浅事故"为顶事件，按一定的逻辑门关系对船舶驾驶内容建立相应的故障树。3.3基于故障树理论的船舶搁浅事故模型验证船舶搁浅技术因素人为因素沙尘暴疲劳驾驶舵机故障操纵不当未遵守船舶航行规则环境因素航行过失+采用故障树的层次化建模方法，通过前文2.1.1节提到的建立顶事件、列出底事件、顶事件和底事件的连接的方法，船舶搁浅技术因素人为因素沙尘暴疲劳驾驶舵机故障操纵不当未遵守船舶航行规则环境因素航行过失+疲劳驾驶图3.1基于故障树模型的苏伊士运河搁浅事故故障树分析疲劳驾驶通过对苏伊士运河搁浅事故分析得出，可能导致事故发生的原因有6种危险因素：X1为“操纵不当”，表示值班驾驶员因为过分自信，疏忽等一系列原因对船舶当下状况进行误判；X2为“判断，瞭望不当”，表示船舶在进行航行时，值班驾驶员没有保持正规的瞭望；X3为“疲劳驾驶”，表示值班驾驶员由于心理或者生理不能保持在一定正常水平的情况驾驭船舶；X4为“未遵守船舶航行规则”，表示船舶在航行过程中，值班驾驶员忽视相关法律法规对船舶安全航行的要求；X5为“沙尘暴”，表示恶劣天气影响；X6为“舵机故障”，表示船舶操舵系统受损，不能完成常规操作。1）人为因素根据现有的事故报告分析[21]，人为因素包括了操作不当、瞭望不当、未遵守驾驶规则、疲劳驾驶这几项主要原因。船舶操作不正确的主要表现方式是船舶驾驶员船艺不佳，导致船舶航行状况不佳，从而埋下安全隐患。瞭望不当的主要结果是导致船舶与岸边没有留下足够的安全空间，如果船舶与岸边的空间预留较少的话，在遇到紧急情况的时候则失去了适当避让的机会。未遵守驾驶规则与疲劳驾驶这几项可以视为船舶驾驶员的基本安全意识缺乏，也是导致船舶搁浅事故发生的重要隐患原因之一。2）环境因素根据船公司方面的报告[22]，当时的环境是有着沙尘暴的。沙尘暴会直接影响驾驶员视野，并且风力也导致了船舶失控的时候更难有效掌控船舶方向。3）技术因素根据保险方的报告，船舶的舵机系统存在故障可能。如果被证实存在船舶舵机失控，那么这个事故的较大责任会降落到舵机部分上。3.4基于故障树理论的船舶搁浅事故模型验证以及定量分析进行故障树分析前，本文将故障树中底端事件用上行法来表示最小割集，即为各个底端事件积之和的形式。T＝A1+A2+A3＝B1+B2+B3＝X1·X2·X3+X4+X5+X6[14]（1）整理得顶上事件对应的最小割集：｛X1,X2,X3｝、｛X4｝、｛X5｝。3.4.1基本事件发生概率qi从对历年来船舶搁浅事故的调查以及相应统计结果可以看到，搁浅风险主要受四大类因素影响较大，其中，船舶航行设备不良因素占23.8%，开行前准备不充分因素占20.2%，船舶航行操作不当因素占25.5%，应对恶劣天气措施不当因素占30.5%。[11]同时，本文根据中华人民共和国交通部海事局官网公布的2015-2020年各类事故调查报告整理后得出如下所示的饼图。据统计，2015至2020年，我国一共发生657起事故，搁浅事故共15起，占到了所有事故的2%。因疲劳驾驶而发生的事故件数达到391起，其中有165件的直接原因由于值班驾驶员的疲劳引起，占总体事故的42%。我国作为航运大国，官方记录的案例多，发生事故的概率具有普遍性，因此，本文将“船舶航行设备不良”船舶航行设备不良因素归为本次分析中“舵机故障”；“开行前准备不充分”归于本次分析中“未遵守船舶航行规则”，“船舶航行操作不当因素”归为本次分析中“不正当操作”；“应对恶劣天气措施不当”归为“沙尘暴”影响因素。将以上数据带入到下文中列各式中进行运算。图3.2因疲劳驾驶引发的事故概率3.4.2顶上事件发生概率Q根据布尔代数式，顶上事件发生的概率公式：Q＝1-(1-qA1)(1-qA2)(1-qA3)[14]（2）其中，qA1，qA2，qA3代表直接原因事件人为因素，环境因素，技术因素发生的概率。3.4.3概率重要度I(qi)利用顶上事件发生概率Q是一个多重线性函数这一性质,对自变量qi求一次偏导数,得出该基本事件的概率重要度系数:I(qi)＝∂Q/∂qi[14]（3）3.4.4定量分析根据以上分析，我们可以通过计算出本次事故中各事件的概率重要度，结构重要度，相对概率重要度，以及仿真顶事件发生概率。1）概率重要度衡量每个底事件的发生概率产生变化时，每个底事件的发生概率会对顶上事件发生概率会产生多大的改变，概率重要度数值越大，则该底事件对顶上事件越重要。2）结构重要度衡量每个底事件对顶上事件的重要程度的大小，结构重要度数值越大，则越重要。3）相对概率重要度横向比较各个底事件的重要程度，该数值越大，则在各个底事件的重要度中占比越大。4）仿真顶事件发生概率基于各个重要度综合考量顶上事件的真实发生情况。图3.3结构重要度图3.4概率重要度图3.5相对概率重要度图3.6仿真顶事件发生概率具体数据如下表所示：表3.1结构重要度数值要素名称结构重要度未遵守船舶航行的规则0.0625不正当操作0.0625疲劳驾驶0.0625沙尘暴0.4375舵机故障0.4375表3.2概率重要度数值要素名称概率重要度未遵守船舶航行的规则0.56719不正当操作0.071844疲劳驾驶0.04362沙尘暴0.73564舵机故障0.670958表3.3相对概率重要度数值要素名称结构重要度未遵守船舶航行的规则0.37485不正当操作0.37485疲劳驾驶0.37485沙尘暴0.459088舵机故障0.32674表3.4仿真顶事件发生概率数值影响因素名称结构重要度船舶搁浅0.48873人为因素0.034593航行过失0.034593环境因素0.305技术因素0.2383.5对于本次苏伊士运河船舶搁浅事故原因分析如上图所示，按概率重要度大小排列各个底端事件的重要度排序为：X4＞X5＞X2＞X1＞X3，即，各个底端事件的重要度排序为：沙尘暴，舵机故障，不正当操作，未遵守交通规则，疲劳驾驶。3.5.1主观方面根据上图3.3结构重要度和图3.4概率重要度所示，不难看出虽然造成此次事件的主要原因是沙尘暴侵袭，但是船舶舵设备故障造成的影响也不能忽略。舵设备的在此次事故中的结构重要度和沙尘暴相同都达到了0.4375，都远超疲劳驾驶（0.0625）等；概率重要度（0.6709568）虽然略低于沙尘暴（0.73564），但是这说明平时船舶进行坞修时，负责船舶设备的修造人员未对舵设备进行有效的保养和维护。此外，虽然值班驾驶员的不正当操船的行为，以及未遵守交通规则，甚至存在疲劳驾驶，这些情况不容小觑。这次事故可以将责任推卸给恶劣天气影响，但是只要有人的因素存在，就会犯错。因此，本文认为，在可预见的未来，航运应该减少人为因素对航行影响，这就需要加快无人船舶的研究，使得海运事故发生概率降低。3.5.2客观方面根据上图3.3结构重要度和图3.4的概率重要度所示，不难看出造成此次苏伊士运河堵塞的主要原因是因为恶劣天气影响，同时结合苏伊士运河的地理位置和气候条件：苏伊士运河的东岸是沙漠盘踞的西奈半岛，而运河所在的地区属于亚热带地中海气候，夏季炎热干燥，冬季温和少雨。极易造成沙尘暴的侵袭，而苏伊士运河航道宽度虽每年都在拓宽，但是来往航行船舶的尺度也越来越大，如何加速拓宽航道是目前面临的问题。

第4章研究结论在全球逐步恢复疫情前水平的时间节点上，航运业也逐步恢复疫情前水平。船舶行业成为我国事故多发的行业之一，各种大小船舶事故屡次发生，不仅造成了重大的财产损失和人员伤亡，同时整个航运的可持续发展也受阻。在这些船舶事故中，在很多情况下是由人为因素、环境因素和技术因素等造成。因此，对船舶搁浅事故的诊断与分析成了安全航行工作迫切需要解决的课题。采用故障树分析法对搁浅事故进行诊断、预测是有效的方法之一。鉴于此，本文主要做了以下方面的工作：1）提出故障树的层次化故障诊断模型根据船舶搁浅事故的层次性，本文提出了一种基于故障树的层次化故障诊断模型。通过分层的方法对可能发生船舶搁浅的原因进行总结，并绘制出船舶搁浅事故的故障树，然后根据故障树分析理论分析船舶事故的原因。这个思路便于使用者找出驾驶系统的薄弱环节,并对可能出现故障和异常的环境进行重点监控或提出合理化的措施。2）解决故障征兆与故障原因之间的映射关系船舶异常情况具有不确定性与模糊性，故障征兆与故障原因之间的映射关系不明确，存在着一对多、多对一，甚至是多对多的复杂关系。为了对船舶航行事故进行分析，本文在故障树分析的基础上，结合船舶航行事故的故障树分析方法，完成实现了船舶搁浅故障树分析系统，以验证文中所述方法的合理有效性。

第5章总结与展望5.1展望故障树分析方法在设备故障分析研究中有重要的理论意义和实际应用价值，本文将故障树分析方法运用在船舶搁浅事故的分析中，提出了一点普遍性的模型。目的是希望未来有更多的学者能够使用故障树理论来研究船舶事故。5.2总结本论文所做的主要工作是对故障树技术和实例推理的理论基础进行了研究，详细介绍了故障树的图形表示，故障树建立的步骤和方法，在理解故障树技术的概念、原理和技术的基础上，结合船舶搁浅事故的基本原理完成本文的船舶搁浅事故诊断系统。并且通过故障树分析技术建立了船舶搁浅事故的分析实例。进行定性分析，找到本次船舶搁浅事故的影响因素，接着通过定量分析，计算出概率重要度等相关数值，最终找到本文研究的船舶搁浅事故中影响最大的因素。参考文献[1]王德全.船舶搁浅、触礁的原因分析及预防措施[J].珠江水运,2020(07):74-75.[2]梅雄.浅论船舶搁浅的应急处理[J].科技创新导报,201