基于碰撞风险特征的海上平台保障体系研究
袁志涛++刘存龙
摘要：随着全球海洋油气勘探开发的迅速发展，海上油气平台不断涌现，为保障海上平台与船舶的安全，对海上平台通航安全保障体系的研究迫在眉睫。基于海上平台通航安全保障体系尚未有统一的国际或国内标准，且不同水域的海上平台对船舶安全航行构成的危险程度各异，本文基于海上平台事故数据，利用安全保障理论、船舶操纵理论分析船舶/平台碰撞的风险特征，进而分析相关保障设施建设需求，并在此基础上进一步提出船舶/平台通航安全保障体系架构，可为海上平台的通航安全保障提供参考。
关键词：海上平台 船舶 碰撞风险 保障体系
0 引言
随着世界经济的发展，各国对石油、天然气等能源的需求不断增加。全球范围内的油气勘探与开采由陆地逐渐转向海洋，并逐渐形成高投资、高风险、高科技的能源工业新领域。海上平台被誉为“流动的国土”，作为海洋资源开发的基础性设施，是海上生产和生活的基地，而船舶在航经或停靠平台过程中，由于船舶驾驶员操作失误或外界环境影响而引起的船舶与海上平台碰撞事故时有发生，近年来海上平台的安全性问题受到了极大的关注。
目前，国内外大都是对海上平台进行风险识别与碰撞概率计算，并没有真正意义上给出平台通航安全保障的具体方法或建议。孙彦杰[1]等对碰撞、爆炸灾害下海洋平台风险评估研究初探，指出了碰撞和爆炸灾害作用下海洋平台风险评估的研究热点和发展趋势。孙海涛[2]等运用船舶失控漂移模型分析了失控船舶对平台的影响，进而提出了相应的缓解措施。李奇[3]等提出了海上石油平台定量风险评估体系，并提出降低碰撞风险的建议。蒋鹏[4]阐述了平台通信的特殊性和功能要求，总结了平台无线电设备的配备和检验方法。何沙[5]采用改进的 AHP方法，建立了各项指标的标准和警限范围，得到钻井平台安全风险的警度。Haugen Stein[6]等提出一种计算过往船舶与海洋平台发生碰撞频率的模型，通过蒙特卡罗方法对模型和参数中的不确定性因素进行了研究，给出确定的概率分布，并对参数的灵敏度进行了研究。Olav Furnes [7]等运用数值模拟和数值积分，依据欧洲北海的实际海况结合NMI的推荐方法，研究了失控船舶与海上平台发生碰撞的概率及碰撞过程中的损伤程度。John Andrew [8]等并入模糊故障树分析（FFTA）来分析海上供应船舶（OSV）与平台的不确定性碰撞风险。
目前，我国海上油气作业及其相关设施的建设属快速发展时期，海上平台保障体系尚未建立。本文进行的海上平台通航安全保障体系研究对于海上平台碰撞风险控制与安全保障具有一定的学术及实践意义。
1 船舶/平台事故风险特征分析
挪威船级社（Det Norske Veritas， DNV）对1965-2015年全球海上平台的损伤情况进行了统计分析，由船舶碰撞引起的平台损伤约占25%。根据《全球海上事故数据库》[9]（WOAD）统计，1980-2013年间，全球范围内共发生船舶与海上平台碰撞事故约374起，其中，过往船舶引起的事故有90起，工作船引起的事故有284起。
1980年后，全球有约10起船舶碰撞引起的平台全损事故，事故主要发生在墨西哥湾和中东地区。另外，在欧洲北海也有相当一部分接近坍塌的损伤是由船舶与平台间的碰撞引起的。2009年6月8日，工作船舶Big Orange XVIII撞上了Ekofisk海上油气平台。2013年7月23日，在美国墨西哥湾作业的“Hercules 265”号自升钻井平台发生火灾事故。
根据英国海洋石油和天然气工业协会（The United Kingdom Offshore Oil and Gas Industry Association， Oil & Gas UK）为英国健康与安全执行局（Health and safety Executive， HSE）提供的研究报告[10]，1990-2007年间，英国大陆架发生的海上平台碰撞的事故中有51起是由过往船舶引起的，416起是由平台工作船引起的。
根据WOAD数据库以及HSE的相关数据，船舶与海上平台碰撞事故有如下特征：
（1）船舶类型特征
船舶与平台的碰撞事故，主要由平台工作船引起，过往船舶引起的事故较少但一般后果较为严重。对于工作船的威胁，平台方可以制定工作船安全操作规范，还可以通过有效的监控设施、通信手段及防护措施等来保障海上油气平台的安全。
（2）事故成因特征
船舶与海上平台发生碰撞的主要原因有人为因素、平台因素、船舶因素以及外界环境因素等。人为因素主要包括：值班驾驶员未按照值班规则履行瞭望责任、交接班驾驶员沟通不充分、驾驶员操作不当或过失以及未运用良好船艺等。从平台角度讲，主要是未能通过有效途径确保平台相关信息提前为船舶所获悉，或在过往船舶处于“后期避让”阶段时未能有效提醒或警告来船。从船舶角度来讲，主要由于船舶（特别是小型船舶）导助航仪器的局限，值班驾驶员发现平台不及时，导致船舶不能采取有效避让行动。此外，外部环境（能见度不良、台风等）影响也是导致船舶与海上平台生碰撞的一个重要原因。
（3）事故空间特征
船舶与平台的碰撞风险与二者间的距离密切相关。当船舶与平台相距小于12n mile，且船舶与平台之间的DCPA小于1n mile時，其碰撞风险值与平台之间的距离成反比，根据咨询船长经验，将4n mile距离作为船舶“后期避让”临界值，将平台周围1n mile水域作为安全区域。
2 通航安全保障建设需求
为避免过往船舶对海上平台的安全构成威胁，船舶与平台需保持1～2n mile的安全距离，并要求驾驶人员加强瞭望。根据《1972年国际海上避碰规则》，船舶在采取避碰行动时，如当时环境许可，应积极的，并应及早地注意和运用良好的船艺。这意味着船舶欲采取避让平台的行动，首先应及早地发现平台。从通航安全角度制定完备的海上平台安全管理体系，包括布置有效标识、助航标志管理与维护、安全管理联系人制度、应急预案、工作船以及守护船安全操作管理规定等。
基于前述船舶/平台碰撞统计数据分析结果及船舶/平台碰撞风险特征，本节主要根据船舶驶近海上平台的过程，分析不同阶段的海上平台的保障设施建设目标和需求。
（1）当过往船舶距离平台大于12 n mile時，一般要求船舶驾驶员能够通过航海图书资料、航海警（通）告、目测、望远镜、雷达等有效手段发现目标。从平台角度讲，平台主要通过向海事主管部门申报，通过海事和航标部门以航海警（通）告、航海图书资料、航路指南等形式发布信息，此外，平台也可设置雷达应答器、AIS等以便于过往船舶识别。
（2）当过往船舶距离平台8～12n mile时，平台需加强进行跟踪及识别，船舶需确定避让方案，一般要求过往船舶在平台2n mile之外通过。考虑到该阶段需船舶通过雷达、AIS、望远镜等准确获取平台信息。
（3）当过往船舶距离平台4～8n mile时，若船舶仍然处于碰撞航迹向上，船舶/平台之间的碰撞风险会大大增加，船舶需平台设置的导助航标志（声响、灯光信号、航标等）识别平台，从平台角度讲，海上平台可通过有效的通信手段（VHF、卫星电话等）与过往船舶进行沟通，提醒船舶注意避让平台。
（4）当过往船舶距离平台小于4n mile但尚未进入平台安全水域（1n mile）时，船舶应需根据航向规则，采取良好的船艺避让平台。若来船仍然处于某平台的碰撞航迹向上，这需平台一方高度重视，从平台角度讲，应及早地进行风险识别及概率计算（估算DCPA），必要时，平台守护船、直升机等应采取应急措施，做好应对险情的准备。
（5）当过往船舶闯入平台安全区水域且守护船无法及时解除碰撞危险时，可视为船舶与平台碰撞危险已经发生，平台方必须启动应急预案，停止生产作业，释放救助艇撤离人员。
3 通航安全保障体系架构
海上平台安全作业区水域通航安全保障由海事主管部门、业主单位（岸上）、海上平台现场安全监管以及守护船等几个主要部分组成。其中，海上平台现场安监以及守护船由业主单位统一管理，海上平台通航安全保障力量及形式关系如图3-1所示。
业主单位应承担海上平台的相关安全主体责任，以下从业主单位角度分析平台通航安全保障架构。平台通航安全保障设施首先必须同步建设，综合考虑安全监控、通信、消防、救助等安全要素；其次必须统筹规划，可以一站多用、一船多用，避免重复建设。基于一般平台的实际情况，总结海上平台通航安全保障设施配备原则如下：
（1）通航安全保障设施配备须符合相关法律法规、行业标准的相关规定。
（2）通航安全保障设施包括导助航标志（雷达应答器、雷达反射器、AIS虚拟航标、灯光、声响信号及视觉标志等）、无线电通信设备（VHF、单边带、卫星电话等）、远程监管设施（CCTV等）、防撞设施（碰垫、防撞桩等）、现场保障设备（平台救助艇、守护船、直升机等）以及其他相关应急设施。
（3）通航安全保障设施应根据通航水域船舶流量以及风险程度进行配备，保障设施应标识清晰、作用明确、特征显著、便于识别。
（4）统筹考虑通航安全保障设施配备水域的自然条件、导助航标志的分布现状以及与新设标志设施间的相互影响，避免标识混淆或资源浪费。
为了从整体上构建海上平台安全保障系统，从系统安全理论出发，针对上述通航安全保障目标及需求，结合海上平台通航安全保障设施配备原则，可构建如图3-3所示的海上平台通航安全保障体系架构图。
本节提出的通航安全保障体系主要依据船舶由远及近接近平台过程中的碰撞风险特征变化进行构建。海上平台通航安全保障体系应包括设施设备配备、航道航路规划、安全管理制度、相关应急预案等，需特别说明的是，平台工作船的管理应主要通过管理制度予以保障。
4 结 语
本文通过分析世界范围内（主要是欧洲北海水域）船舶与平台的碰撞事故数据，对相关事故数据进行归类和分析，挖掘船舶/平台的碰撞风险特征。结合航海实践及习惯，从船舶避碰及操纵角度分析船舶/平台碰撞的风险，根据船舶距离平台不同阶段分析平台通航安全保障建设需求及相关通航安全保障设施配备原则，最后提出海上平台通航安全保障体系。本文研究对海上平台通航安全保障设施的配备具有一定的参考价值及实践指导意义。
参考文献：
[1]孙彦杰， 李良碧， 尹群. 碰撞、爆炸灾害下海洋平台风险评估研究初探[J]. 中国海洋平台， 2007， 22（5）：38-43.
[2]孙海涛， 李昌伟. 海上平台对通航安全的影响及应对措施[J]. 中国水运， 2009（9）：30-31.
[3]李奇， 牟善军， 姜巍巍等. 海上石油平台定量风险评估[J]. 中国海洋平台， 2007， 2（6）：38-42.
[4]蒋鹏. 钻井平台无线电设备配备及检验[J]. 学术研究， 2010（9）：73-75.
[5]何沙， 陈东升， 朱林， 姬荣斌. 海上钻井平台安全风险预警模型应用研究[J]. 中国安全生产科学技术， 2012， 8（04）： 148-154.
[6]Haugen Stein， Moan Torgeir. Frequency of collision between Ships and platforms[A]. Proceedings of 11th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering 1992[C]. 1992.
[7]Olav Furnes， Jurgen Amdahl. Ship collisions with offshore platforms [J]. Norway.
[8]John Andrew， Osue Umukoro Johnson. Collision Risk Modelling of Supply Vessels and Offshore Platforms Under Uncertainty[J]. JOURNAL OF NAVIGATION， 2017， 70 （4）： 870-886.
[9]DNV. WOAD - Worldwide Offshore Accident Databank [R]. 2014.
[10]Oil & Gas UK. Accident Statistics for Offshore Units on the UKCS 1990-2007 [R]. 2009.
摘要：随着全球海洋油气勘探开发的迅速发展，海上油气平台不断涌现，为保障海上平台与船舶的安全，对海上平台通航安全保障体系的研究迫在眉睫。基于海上平台通航安全保障体系尚未有统一的国际或国内标准，且不同水域的海上平台对船舶安全航行构成的危险程度各异，本文基于海上平台事故数据，利用安全保障理论、船舶操纵理论分析船舶/平台碰撞的风险特征，进而分析相关保障设施建设需求，并在此基础上进一步提出船舶/平台通航安全保障体系架构，可为海上平台的通航安全保障提供参考。
关键词：海上平台 船舶 碰撞风险 保障体系
0 引言
随着世界经济的发展，各国对石油、天然气等能源的需求不断增加。全球范围内的油气勘探与开采由陆地逐渐转向海洋，并逐渐形成高投资、高风险、高科技的能源工业新领域。海上平台被誉为“流动的国土”，作为海洋资源开发的基础性设施，是海上生产和生活的基地，而船舶在航经或停靠平台过程中，由于船舶驾驶员操作失误或外界环境影响而引起的船舶与海上平台碰撞事故时有发生，近年来海上平台的安全性问题受到了极大的关注。
目前，国内外大都是对海上平台进行风险识别与碰撞概率计算，并没有真正意义上给出平台通航安全保障的具体方法或建议。孙彦杰[1]等对碰撞、爆炸灾害下海洋平台风险评估研究初探，指出了碰撞和爆炸灾害作用下海洋平台风险评估的研究热点和发展趋势。孙海涛[2]等运用船舶失控漂移模型分析了失控船舶对平台的影响，进而提出了相应的缓解措施。李奇[3]等提出了海上石油平台定量风险评估体系，并提出降低碰撞风险的建议。蒋鹏[4]阐述了平台通信的特殊性和功能要求，总结了平台无线电设备的配备和检验方法。何沙[5]采用改进的 AHP方法，建立了各项指标的标准和警限范围，得到钻井平台安全风险的警度。Haugen Stein[6]等提出一种计算过往船舶与海洋平台发生碰撞频率的模型，通过蒙特卡罗方法对模型和参数中的不确定性因素进行了研究，给出确定的概率分布，并对参数的灵敏度进行了研究。Olav Furnes [7]等运用数值模拟和数值积分，依据欧洲北海的实际海况结合NMI的推荐方法，研究了失控船舶与海上平台发生碰撞的概率及碰撞过程中的损伤程度。John Andrew [8]等并入模糊故障树分析（FFTA）来分析海上供应船舶（OSV）与平台的不确定性碰撞风险。
目前，我国海上油气作业及其相关设施的建设属快速发展时期，海上平台保障体系尚未建立。本文进行的海上平台通航安全保障体系研究对于海上平台碰撞风险控制与安全保障具有一定的学术及实践意义。
1 船舶/平台事故风险特征分析
挪威船级社（Det Norske Veritas， DNV）对1965-2015年全球海上平台的损伤情况进行了统计分析，由船舶碰撞引起的平台损伤约占25%。根据《全球海上事故数据库》[9]（WOAD）统计，1980-2013年间，全球范围内共发生船舶与海上平台碰撞事故约374起，其中，过往船舶引起的事故有90起，工作船引起的事故有284起。
1980年后，全球有约10起船舶碰撞引起的平台全损事故，事故主要发生在墨西哥湾和中东地区。另外，在欧洲北海也有相当一部分接近坍塌的损伤是由船舶与平台间的碰撞引起的。2009年6月8日，工作船舶Big Orange XVIII撞上了Ekofisk海上油气平台。2013年7月23日，在美国墨西哥湾作业的“Hercules 265”号自升钻井平台发生火灾事故。
根据英国海洋石油和天然气工业协会（The United Kingdom Offshore Oil and Gas Industry Association， Oil & Gas UK）为英国健康与安全执行局（Health and safety Executive， HSE）提供的研究报告[10]，1990-2007年间，英国大陆架发生的海上平台碰撞的事故中有51起是由过往船舶引起的，416起是由平台工作船引起的。
根据WOAD数据库以及HSE的相关数据，船舶与海上平台碰撞事故有如下特征：
（1）船舶类型特征
船舶与平台的碰撞事故，主要由平台工作船引起，过往船舶引起的事故较少但一般后果较为严重。对于工作船的威胁，平台方可以制定工作船安全操作规范，还可以通过有效的监控设施、通信手段及防护措施等来保障海上油气平台的安全。
（2）事故成因特征
船舶与海上平台发生碰撞的主要原因有人为因素、平台因素、船舶因素以及外界环境因素等。人为因素主要包括：值班驾驶员未按照值班规则履行瞭望责任、交接班驾驶员沟通不充分、驾驶员操作不当或过失以及未运用良好船艺等。从平台角度讲，主要是未能通过有效途径确保平台相关信息提前为船舶所获悉，或在过往船舶处于“后期避让”阶段时未能有效提醒或警告来船。从船舶角度来讲，主要由于船舶（特别是小型船舶）导助航仪器的局限，值班驾驶员发现平台不及时，导致船舶不能采取有效避让行动。此外，外部环境（能见度不良、台风等）影响也是导致船舶与海上平台生碰撞的一个重要原因。
（3）事故空间特征
船舶与平台的碰撞风险与二者间的距离密切相关。当船舶与平台相距小于12n mile，且船舶与平台之间的DCPA小于1n mile時，其碰撞风险值与平台之间的距离成反比，根据咨询船长经验，将4n mile距离作为船舶“后期避让”临界值，将平台周围1n mile水域作为安全区域。
2 通航安全保障建设需求
为避免过往船舶对海上平台的安全构成威胁，船舶与平台需保持1～2n mile的安全距离，并要求驾驶人员加强瞭望。根据《1972年国际海上避碰规则》，船舶在采取避碰行动时，如当时环境许可，应积极的，并应及早地注意和运用良好的船艺。这意味着船舶欲采取避让平台的行动，首先应及早地发现平台。从通航安全角度制定完备的海上平台安全管理体系，包括布置有效标识、助航标志管理与维护、安全管理联系人制度、应急预案、工作船以及守护船安全操作管理规定等。
基于前述船舶/平台碰撞统计数据分析结果及船舶/平台碰撞风险特征，本节主要根据船舶驶近海上平台的过程，分析不同阶段的海上平台的保障设施建设目标和需求。
（1）当过往船舶距离平台大于12 n mile時，一般要求船舶驾驶员能够通过航海图书资料、航海警（通）告、目测、望远镜、雷达等有效手段发现目标。从平台角度讲，平台主要通过向海事主管部门申报，通过海事和航标部门以航海警（通）告、航海图书资料、航路指南等形式发布信息，此外，平台也可设置雷达应答器、AIS等以便于过往船舶识别。
（2）当过往船舶距离平台8～12n mile时，平台需加强进行跟踪及识别，船舶需确定避让方案，一般要求过往船舶在平台2n mile之外通过。考虑到该阶段需船舶通过雷达、AIS、望远镜等准确获取平台信息。
（3）当过往船舶距离平台4～8n mile时，若船舶仍然处于碰撞航迹向上，船舶/平台之间的碰撞风险会大大增加，船舶需平台设置的导助航标志（声响、灯光信号、航标等）识别平台，从平台角度讲，海上平台可通过有效的通信手段（VHF、卫星电话等）与过往船舶进行沟通，提醒船舶注意避让平台。
（4）当过往船舶距离平台小于4n mile但尚未进入平台安全水域（1n mile）时，船舶应需根据航向规则，采取良好的船艺避让平台。若来船仍然处于某平台的碰撞航迹向上，这需平台一方高度重视，从平台角度讲，应及早地进行风险识别及概率计算（估算DCPA），必要时，平台守护船、直升机等应采取应急措施，做好应对险情的准备。
（5）当过往船舶闯入平台安全区水域且守护船无法及时解除碰撞危险时，可视为船舶与平台碰撞危险已经发生，平台方必须启动应急预案，停止生产作业，释放救助艇撤离人员。
3 通航安全保障体系架构
海上平台安全作业区水域通航安全保障由海事主管部门、业主单位（岸上）、海上平台现场安全监管以及守护船等几个主要部分组成。其中，海上平台现场安监以及守护船由业主单位统一管理，海上平台通航安全保障力量及形式关系如图3-1所示。
业主单位应承担海上平台的相关安全主体责任，以下从业主单位角度分析平台通航安全保障架构。平台通航安全保障设施首先必须同步建设，综合考虑安全监控、通信、消防、救助等安全要素；其次必须统筹规划，可以一站多用、一船多用，避免重复建设。基于一般平台的实际情况，总结海上平台通航安全保障设施配备原则如下：
（1）通航安全保障设施配备须符合相关法律法规、行业标准的相关规定。
（2）通航安全保障设施包括导助航标志（雷达应答器、雷达反射器、AIS虚拟航标、灯光、声响信号及视觉标志等）、无线电通信设备（VHF、单边带、卫星电话等）、远程监管设施（CCTV等）、防撞设施（碰垫、防撞桩等）、现场保障设备（平台救助艇、守护船、直升机等）以及其他相关应急设施。
（3）通航安全保障设施应根据通航水域船舶流量以及风险程度进行配备，保障设施应标识清晰、作用明确、特征显著、便于识别。
（4）统筹考虑通航安全保障设施配备水域的自然条件、导助航标志的分布现状以及与新设标志设施间的相互影响，避免标识混淆或资源浪费。
为了从整体上构建海上平台安全保障系统，从系统安全理论出发，针对上述通航安全保障目标及需求，结合海上平台通航安全保障设施配备原则，可构建如图3-3所示的海上平台通航安全保障体系架构图。
本节提出的通航安全保障体系主要依据船舶由远及近接近平台过程中的碰撞风险特征变化进行构建。海上平台通航安全保障体系应包括设施设备配备、航道航路规划、安全管理制度、相关应急预案等，需特别说明的是，平台工作船的管理应主要通过管理制度予以保障。
4 结 语
本文通过分析世界范围内（主要是欧洲北海水域）船舶与平台的碰撞事故数据，对相关事故数据进行归类和分析，挖掘船舶/平台的碰撞风险特征。结合航海实践及习惯，从船舶避碰及操纵角度分析船舶/平台碰撞的风险，根据船舶距离平台不同阶段分析平台通航安全保障建设需求及相关通航安全保障设施配备原则，最后提出海上平台通航安全保障体系。本文研究对海上平台通航安全保障设施的配备具有一定的参考价值及实践指导意义。
参考文献：
[1]孙彦杰， 李良碧， 尹群. 碰撞、爆炸灾害下海洋平台风险评估研究初探[J]. 中国海洋平台， 2007， 22（5）：38-43.
[2]孙海涛， 李昌伟. 海上平台对通航安全的影响及应对措施[J]. 中国水运， 2009（9）：30-31.
[3]李奇， 牟善军， 姜巍巍等. 海上石油平台定量风险评估[J]. 中国海洋平台， 2007， 2（6）：38-42.
[4]蒋鹏. 钻井平台无线电设备配备及检验[J]. 学术研究， 2010（9）：73-75.
[5]何沙， 陈东升， 朱林， 姬荣斌. 海上钻井平台安全风险预警模型应用研究[J]. 中国安全生产科学技术， 2012， 8（04）： 148-154.
[6]Haugen Stein， Moan Torgeir. Frequency of collision between Ships and platforms[A]. Proceedings of 11th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering 1992[C]. 1992.
[7]Olav Furnes， Jurgen Amdahl. Ship collisions with offshore platforms [J]. Norway.
[8]John Andrew， Osue Umukoro Johnson. Collision Risk Modelling of Supply Vessels and Offshore Platforms Under Uncertainty[J]. JOURNAL OF NAVIGATION， 2017， 70 （4）： 870-886.
[9]DNV. WOAD - Worldwide Offshore Accident Databank [R]. 2014.
[10]Oil & Gas UK. Accident Statistics for Offshore Units on the UKCS 1990-2007 [R]. 2009.
