大型船舶进出港引航风险评估

    郑伟+轩少永

    

    

    

    摘 要：本文介绍了IMO推荐的综合安全评估理论方法和风险评估技术，并将该方法应用于日照岚山港区大型船舶引航风险评估。实践证明，该方法是可行的且能够有效识别船舶引航风险原因并能据此制定出有针对性的风险控制方案。

    关键词：大型船舶 风险评估 船舶引航

    随着经济的发展，近年来货物海运量呈迅速增长态势，港口通航能力不足的矛盾也日趋突出，加上船舶的大型化，尤其是超大型船舶的出现，对港口及航道都提出了新的要求。加快港口建设，适应腹地经济发展，已成为当务之急。为了确保港口水域交通安全，应有针对性地进行评价。

    综合安全评估（FSA）

    1、综合安全评估的特点

    FSA是一种结构化和规范化的综合安全评估方法。通过采用规范化的五个步骤，全方位地对船舶设计、检验、营运、航行的相关项目进行综合评估。FSA综合目前实用的安全评估技术，将目前在安全评估领域有效的方法集成在一起，结合头脑风暴等定性和定量化的风险评价方法，全面分析和找出危险、原因及其产生的后果与影响。该评估技术要求采用适当的方法计算各种风险数值，包括常用的人命损失表示对人员的风险，事故死亡率表示个人风险，用于反映某类事故量化风险水平的FN曲线表示社会风险。然后，根据计算所得的各种风险数值，选用适当的风险标准表进行分析比较，并对比较的结果通过评估加以风险水平的归类。通过安全评估，可以识别出影响风险水平的主要因素和所属范围。

    2、FSA的基本内容

    在进行FSA之前，首先应确定所需评估的项目和范围，并充分考虑与这些被评估项目相关的限定条件，然后按照FSA的危险识别、风险评估、风险控制方案、费用与效益评估和提供决策建议五个步骤（参见图1“FSA方法流程图”）进行评估。

    船舶引航系统

    引航工作是一个系统工程，对于引航工作系统可以通过本体部分和客体部分来加以分析。其中本体部分是指引航员系统，客体部分则是引航员以外的其他系统，包括被引航船舶及其船员、环境、拖轮等因素。

    1、引航员系统

    引航员系统包括引航站的从事引航工作的引航员和引航管理人员。引航员系统中涉及技术、经验、能力、心理、生理等因素情况。

    2、被引航船舶及其辅助系统

    被引航船舶及其辅助系统包括被引航船舶相关的因素，具体包括被引航船舶及其设备，被引航船舶上的船员，辅助作业拖轮，码头辅助作业人员。

    3、环境系统

    环境因素相对更加复杂，按照可控环境系统和不可控环境系统划分为自然、航道与码头、交通、他船等。

    4、管理系统

    管理因素不仅涉及到引航人员的管理部门或机构，也包括引航单位的上级管理机构或者涉及航道水域等引航环境管理的VTS部门。

    危险识别

    1、引航员人因系统

    从事故的发生规律及影响因素来看，引航员人因因素的影响对事故的发生都起着非常重要的作用，而引航员人因又可以分成多个方面的二级原因，具体包括超规范操作、违规操作、引航计划过失、航行操作过失、避让行为过失、操纵航行戒备疏忽、操纵行为过失、操纵判断失误、应急处理过失和通信与合作过失等。

    2、被引船舶及其辅助系统

    船舶引航工作具有其特殊性，在此仅研究超大型船舶（VLCC）的引航风险问题。VLCC船舶不同于常规万吨级船舶，在操纵性能等方面有自己的特点。①静态操纵性能，主要表现为船舶的停船性能，操舵舵效。②动态操纵性能，主要表现为各种效应明显，船体下沉量较大，浅水、狭水道受限水域中航行所产生的各种效应更加明显。

    3、引航辅助系统

    船舶引航辅助系统主要包括协助船舶靠离码头的拖轮和码头作业辅助人员。

    4、环境系统

    船舶引航作业的环境包括引航水域的自然条件、气象水文条件、交通条件以及码头与泊位、拖轮和VTS管理等辅助条件，这些条件各具特点且不断发生实时变化，它们的综合表现构成了复杂的、动态的引航作业环境。对于日照港而言，影响VLCC油轮进出港和靠离泊引航安全的主要因素包括潮汐、风与雾、航道与码头条件等。

    4.1潮汐影响

    岚山港的潮汐类型属正规半日潮类型，潮汐性质指标值约为0.32。平均潮差为344cm，潮差较大。受南黄海潮流控制，为逆时针旋转流，涨潮主流向为西南向，落潮主流向为东北向，涨潮流历时略短于落潮流历时，平均涨潮历时为5小时38分；平均落潮历时为6小时47分，涨潮流速明显强于落潮流速。港区航道实测最大涨潮点流速为1.14m/s，流向216°，最大落潮点流速为0.74m/s，流向40°。最大垂线平均流速约1.07m/s，流向220°，该位置位于航道进入码头回旋水域处；30万吨级原油码头处实测最大涨潮点流速为1.42m/s，流向228°，最大落潮点流速为0.90m/s，流向60°。最大垂线平均流速约1.32m/s，流向224°。

    4.2风与雾

    日照港区属暖温带湿润季风大陆性气候，四季分明，冷热季和干湿季的区别都很明显，春季干旱少雨，回暖迟；夏季湿重，无酷热，雨水集中，易成涝；秋季凉爽，晚秋旱；冬季干燥无严寒，雨雪少。港区具有明显的季风特征，冬季盛行偏北风，夏季盛行偏东南风。全年各向风频率相对均匀，但仍以N～NNE～NE风向频率较大。累年各月10分钟平均最大风速以6月份最大，风速19.4m/s，风向ESE。瞬时最大风速出现在7月，风速27.5m/s，风向N。

    岚山港区一年四季都有雾出现，但多集中在春夏季的4～7月份，4～7月份平均有雾日之和为22.2天，占全年有雾日数的67%，其中6月份有雾日最多，多年平均为6.3天；5月份次之，为6.0天。多年平均全年有雾日数为33.6天。每年能见度≤1000m的天数为26.5天。

    4.3航道与码头条件

    日照岚山港区水域附近的航道由自然航道和人工疏浚航道组成。从港外至港内依次可分为：①锚地航段：从2号锚地（图中A点）中心到301号浮筒（图中B点），此航段距离约3海里，锚地自然水深23.5米。②第一转向段：301号浮筒到309浮筒之间（至图中C点），该航段长度约5.6海里。设有浮筒右侧标为301-309，且301-305仅设右侧标，从307/308号浮筒开始设有双侧标，航道宽度为600米，自然水深21.5米；该段走向为279.4°/099.4°。③第二转向段：309号浮筒到313浮筒之间（至图中D点），该航段长度约2.5海里，设有3对浮筒为309/310—313/314，浮筒间距约1.26海里，航道宽度为600米，自然水深21.5米以上；该段走向为238.2°/058.2°。

    图2 岚山港区30万吨级航道示意图

    此外，岚山港区实华航道、港池及附件附近目前建有45座浮标，3个雷达应答器，2个导航灯桩。

    VLCC油轮作业码头位于日照港岚山港区中作业区10万吨级油码头东南侧，地理坐标35°05′35″N，119°22′17″E。30万吨原油码头布置型式为蝶式，码头长500.7米，码头标高为13米，有四个靠船墩，6个系缆墩。码头和后方陆域间通过引桥和引堤相连，引桥垂直于码头布置，与码头轴线呈“L”形布置；引桥总长792m，桥面净宽11.9m；引堤在引桥西北侧延长线上，长150.8m，其西北端接10万吨油码头引堤与后方罐区相连，引堤与10万吨油码头引堤夹角约为137°。

    图3 岚山港区VLCC码头位置与走向

    5、管理系统

    日照船舶交通管理系统（VTS系统）由日照船舶交通管理中心（VTS中心）、岚山海事处的浏览终端和两个雷达站组成。VTS系统的构成及主要性能包括：①雷达监控系统：16海里作用距离，具有自动跟踪与重放功能。②船舶数据处理系统：船舶数据处理能力5000艘次。③VHF通信系统：24海里作用距离，具有连续录音功能。④AIS系统：24海里作用距离，具有船舶识别和发送/接受AIS 信息功能。⑤气象自动观测系统：全天候实时气象数据监测。⑥CCTV监控系统：视频辅助监控港口作业和船舶动态。

    风险评估与风险控制

    1、航道航行

    由于VLCC油轮码头位于日照港岚山港区中港区，进出口航道水深不能满足需要，大型船舶必须乘潮进港且不易操纵，加上航道较长，该区流向较复杂，不确定因素较多，都对船舶的安全造成隐患。大型深吃水船舶进出日照岚山港的主要风险是发生搁浅或碰撞险情。形成航行风险的影响因素主要有以下几点。

    1.1能见度情况

    能见度不良对操纵能力受限的大型深吃水船舶进出港航行是致命的威胁。

    1.2风流条件

    风作用在船上使船首偏转的同时还使船舶向下风飘移。风动力引起的船舶飘移主要与风速、风舷角、航速、船舶受风面积和船型有关。港区水域全年各向风频率相对均匀。常风向为N，次常风向NNE，历年平均风速为4.3m/s。港区流速表层平均为1.80m/s，流向216°；垂线平均1.70m/s，流向220°。水流的作用使船舶速度产生变化，同时使船舶偏离计划航线或产生首摇、飘移等情况。人工航道的宽度不足6倍船宽，风流共同作用可能使航行船舶发生偏转、飘移，偏离航道，导致船舶搁浅或者与航标发生碰撞。

    1.3航道条件

    航道宽度、水深受限。内航道最窄处宽320 m，可使用水域仅320米。航道疏浚水深为-19.7米。超大型船舶通过这些水域时，其操纵性受到严重限制。30万吨级船舶需乘潮进港，为保证船舶安全，应准确计算潮时与潮高，恰当的选择靠泊时段，既能满足航道水深要求，又能尽可能的避开急流影响，船舶可选取平潮时段靠泊码头，保证船舶安全。

    1.4交通环境因素

    岚山锚地和航道两侧及其附近的养殖区成为影响船舶安全航行的主要因素之一。港口进出口水域交通密集，交通环境复杂，航道条件自身不足，在能见度不良、风浪、流、碍航物的自然条件下形成交通形势的复杂，易导致船舶碰撞。

    1.5船舶因素

    超大型船舶在通过操纵受限水域时，如因本船或它船发生机械故障，这将对航道中的其他船舶的安全产生严重威胁。

    1.6人为因素

    在制定航行计划时，没有充分了解日照港的水文气象信息，或对关键因素估计不足都可能导致险情或事故；航行过程中，驾驶人员疏忽瞭望、操纵不当、对流压估计不足、通信联络不畅等，都将影响船舶的通航安全；港口生产计划制定的不合理以及现有制度的不合理，也有可能导致险情和事故。

    综合以上因素，在该航道引领超大型船舶航行时吃水20米的VLCC船舶需在高潮前 1h 时到达一期航道东口门 D 点（入口），从而满足目前岚山港区深水人工航道船舶乘潮历时3h 的要求；而通过AC/CD 段所需要的时间为 0.8-1.0h，要求船舶在到达航段口门 D 点处时，对应的水位为高潮前 1.8-2.0h 的时刻，其水位满足最小4.22m。船舶应降速航行，使船舶下沉量减少以满足航行水深为 24.22m，满足船舶的航行富裕水深达到2.6米以上。

    2、船舶靠离泊作业

    靠离码头操纵时，由于船舶处于低速、大漂角、浅水水域和舵效差的运动状态，而且受外界风流和周围环境的影响也较大，船舶操纵比较困难。

    2.1风浪流条件

    由于实华码头泊位走向040/220 度，基本东北-西南走向，正与涨潮流落潮流的方向一致。常风向为N，次常风向NNE，强风向为WSW。冬春多北到东北风，其他季节多南风，风向基本与泊位走向平行。泊位东南向开阔，东北/西南向都没有防浪设施。因此引航作业通常情况风力小于7级，浪高不高于2.5米，且要在缓流时靠泊，减小流压力。

    2.2能见度条件

    该航道通航环境复杂，航道两侧都有大片养殖区，且有几处紧贴航道边线；大量渔船随意航行、下网捕鱼有时占用航道。这些情况迫使引航员在操船时必须做到早观察、早判断、早采取措施，给自己留出更大的安全余量。

    2.3辅助操纵条件

    靠泊时协助拖轮的总功率及数量。根据通常情况下采取简易的算法：每10000载重吨所需拖轮功率1000匹。一般情况300米以上者配6条。

    2.4船舶的富余水深控制

    进出港船舶通过航道时富余水深不得小于船舶实际吃谁的10%；在波高大于1米时还需考虑波荡效应，适当增加富余水深；吃水小于或等于-18米的船舶低平潮靠泊时通过航道的富余水深应不小于2.5米；吃水大于-18 米的船舶靠泊时通过航道的富余水深应不小于2.5米。

    决策建议

    船舶引航是一项复杂且系统的工作，在接受任务前一定要认真分析锚地、航道、港池的水深情况，根据海图的水深情况、潮汐表理论潮高、船舶实际吃水计算出船舶在不同时段航行的富余水深，制定周密的引航计划，其中包括安全合理的安排人员，掌握好船舶进港和靠离泊时机，控制好船舶位置与速度，充分发挥引航员、船员、拖轮船长和码头作业人员的团队合作。同时，针对30万吨级深吃水的船舶，一旦在港区出现紧急情况且出港航道不满足乘潮时，船舶则无法抵达锚地的情况，建议制定泄漏、火灾、爆炸、碰撞、搁浅、台风等情况应急计划。

    FSA作为一种新的有效的安全评估方法，是对传统的安全评估技术的综合与升华。其主要优点是对风险水平确定了量化的依据以及首次把安全经济学的理论引入到安全平价领域。FSA作为一种指导方法，具体应用到实际问题时，所采用的安全分析技术也不尽相同，研究者可以针对所研究的领域与对象不同，采用最合适的安全分析技术，确定其风险水平并提出有针对性的风险控制措施。

    参考文献：

    [1] 方泉根，WANG Jin. FSA及其船舶安全中的应用[J]. 中国航海，2004（1）

    [2] 中国船级社综合安全评估应用指南[M]. 北京：人民交通出版社，北京，1999.

    [3] 胡甚平. 规范化安全评估（FSA）及其在预防船舶事故中的应用. 航海技术，2004（Z1）

    [4] 夏海波，胡甚平.海事中人为因素的调查与分析[J].交通部上海船舶运输科学研究所学报，2004，27（1）：61—64.

    [5] 方诚，胡甚平，方泉根.港口船舶引航系统预测口].中国航海，2008，31（4）：388-391.

    [6] 席永涛. 船舶航行风险形成原因重要度分析与计算. 中国航海，2005（2）

    [7] 轩少永. 广州港水域船舶航行风险评估[J]. 中国航海，2013，36（4）：96-99

    [8] 陈宏，刘必胜，翁国玲. 罗源湾船舶通航环境危险度综合评价[J].中国航海，2013，36（4）：86-91

    （第一作者单位：日照港引航站）