基于ARERAC评价模型的水上交通安全风险源评估
张骞予 杨家其
【摘 要】 为有针对性地管控水上交通安全风险源，通过引入事故发生率、环境影响因素和事故后果等3大因素的综合风险评价方法，构建通航环境综合风险评估模型（ARERAC模型），选取相应的风险因子作为评估指标，以芜湖海事局管辖海域为例进行水上交通安全风险源评估。结果表明：运用ARERAC评价模型可以较好地评价芜湖海事局辖区水上交通安全存在的风险源，指导海事部门根据不同的风险源制定针对性的管理措施，提高事前防范风险的能力。
【关键词】 水上交通;安全风险源;事故发生率;环境风险;事故后果;风险评估
0 引 言
近年来，随着长江经济带的快速发展，长江航运迎来大发展的战略机遇期，长江干线船舶呈现“大型化”“专业化”“快速化”的发展趋势，船舶交通流量明显增加，通航条件受水文及气象影响变得日益复杂，各类水上交通及船舶污染事故時有发生。一旦发生水上交通事故，人民生命、财产以及环境都可能产生巨大损失。如何有针对性地管控水上交通安全风险源，强化事前管理，提升风险应对能力，已成为水上安全监管工作的重中之重。
国外以日本和西欧等国为代表较早地开始水上交通安全研究工作，并取得了不少成果。在早期的水上交通安全研究方面，英国海事安全局将综合安全评估（FSA）作为一个系统的研究平台，通过风险识别、风险评估、风险控制等对影响海上人命及环境安全的风险源进行了研究，取得了较好的评价结果。小林弘明[1]将船舶操纵难度风险评估指标划分为相应的等级，定量评估通航水域能见度、风、水流、航道弯曲度等安全因素对船舶操纵性能的影响，从而评价航行环境的安全状况;井上欣三[2]将固定水域内的航行船舶与他船会遇的几率及每次会遇的影响作为研究船舶航行的定量评价指标，并依此研究该水域潜在的安全风险源标准。
本文运用综合风险评估方法，构建基于事故发生率（accident rate）、环境风险 （environmental risk）、事故后果（accident consequences）等3大因素的通航环境综合风险评价模型（以下简称“ARERAC评价模型” ），以芜湖海事局为例选取相应的风险因子作为评估指标进行实证研究。根据安全风险评价结果，从重点水域、重点船舶、重点时段、重点事故类型等风险源提出具有针对性的管控措施，以期实现海事监管由传统的经验管理向现代化科学管理转变，由事故后处理向事故前控制转变，由形象安全向本质安全转变，构建与辖区水运经济相适应的综合治理监管体系。
1 风险评价方法选择
风险评价是以风险理论和方法为基础，合理选择评价方法，对影响系统安全的风险因素进行识别和分析，并提出可行的安全管理对策，将安全隐患消灭在萌芽状态。风险评价方法不是单一的、确定的分析方法，影响水上交通安全系统的因素繁多，对水上交通安全风险源进行评价时，并不存在“最佳”方法，每种方法都有其一定的局限性。按照评价结果的量化程度分为定性和定量两类。
长江水上交通运输系统的风险主要是指由于船舶在航行、停泊或作业过程中与他船发生碰撞、操作不当导致搁浅、受风浪或装载影响自沉、防污染措施不当造成水域污染等风险，这些风险会导致人员伤亡、船舶受损、水域污染等损失。另外，船舶在作业过程中还有机损、丢锚、船体断裂、舱室破损、人员意外落水等风险，这些风险都具有突发性，受外界环境因素影响很大。
长江水上交通运输系统结构复杂、风险源因素多、属性差异大，单一地采用定性或定量的评价方法来进行评价，缺乏针对性和可操作性。水域不同、环境不同、水位不同，长江水上交通的风险源也会不同，因此多数情况下采用ARERAC评价法对风险源进行评估和控制。ARERAC评价法借鉴了国内外现有的水上交通安全评价方法并进行了修正，结合了长江水上交通安全风险的实际，综合考虑了事故发生率、客观环境因素以及事故后果对长江水上交通安全的影响，具有经验性、可操作性和实用性的特点。采用ARERAC评价法可以准确分析导致水上交通安全事故的风险源因素，确定风险源因素存在的位置和方式，以及事故发生的部位、频次、严重程度及相关后果，有利于海事部门制定风险防控措施，提高水上安全监管工作的针对性。
2 ARERAC评价模型的建立
2.1 事故发生概率
事故发生概率A的计算公式为
A=Z / T（1）
式中：Z为某一时段水上交通事故数，件;T为同一时段辖区的船舶交通流量，艘次。
2.2 环境风险综合值
通过对近10年水上交通安全事故资料的分析，结合相关航运主管部门专家、航运公司管理者、船员意见和问卷调查，得出了与水上交通安全密切相关的8种因素，赋予各因素相应的权重，并进行分类评定等级，计算得出水上交通安全环境风险综合值B。
2.2.1 不同环境因素的风险评价等级
与水上交通安全密切相关的8种环境因素的风险等级阈值划分及评分见表1。
（1）船舶交通流量。船舶交通流量是船舶交通流的一个指标，是指单位时间内通过水域中的某一地点的所有船舶艘数。船舶交通流量的大小能反映所在水域的交通是否有序和拥堵状况。
（2）能见度。长江干线影响水上交通安全能见度的主要因素是雾和霾。特别是秋冬季节，部分水域突发浓雾、团雾对船舶航行造成严重影响，极易造成船舶碰撞或搁浅。船舶在能见度不良时，应当按照要求与他船加强联系，按规定发出声响信号，积极采取减速、停车、备锚等安全措施，必要时报告相关海事部门选择安全水域停泊。
（3）风力。船舶在航行过程中受不同风力的影响采取不同的操纵措施，顶风减速，顺风增速。船舶遇强风即使低速行驶也可能会出现转舵力矩不足，造成转向困难、操纵进退两难的情况。《长江干线水上交通安全管理特别规定》中要求，船舶应当在不超过船舶检验证书载明的抗风等级的情况下航行，并根据风力变化情况采取相应的避风、抗风措施，必要时就近选择安全水域停泊，保证船舶自身安全。本文以风力级别或年标准风天数作为评价风力大小的指标。
（4）航道水深。本文以航道水深h与船舶设计吃水d的比值作为航道水深风险因素评价指标。
（5）航道弯曲度。航道弯曲使水流发生变化，特别是洪水期容易出现扫弯水、回流水、花水等，使船舶转舵受阻、力矩加大，对船舶的正常航行带来一定的影响，容易导致碰撞、搁浅、失控等险情。航道弯曲度是指船舶在通过弯曲航道水域时所需舵角的最大值。
（6）航道宽度。本文以航道宽度k0与船舶最大宽度k的比值作为评价航道宽度风险因素的指标。
（7）水流速度。指单位时间内水体的流动距离。在个别急滩、急弯及狭窄的航段，船舶受水流影响显著，容易发生碰撞、搁浅等事故。船舶在航行时，对水流速度有一定的要求。
（8）航标完备率。指某一航段实际航标覆盖的水域面积与该航段水域总面积的比值。
2.2.2 不同环境因素风险的权重确定
水上交通安全系统的复杂性及环境因素风险等级的不同，给水上交通安全造成的影响也不同，所以在考虑环境因素风险等级时需要加权计算，赋予不同的权重。水上交通安全环境风险因素的评估可以采用通过分析事故原因或向相关专家问卷调查的方式确定权重。根据调研意见确定不同环境风险因素权重，见表2。
2.2.3 环境风险综合值计算公式
第i种因素的风险值Bi可视为第i种环境因素风险等级评分Vi与第i种因素相应权重的乘积，即：
则辖区水上交通安全环境风险综合值B为各项单因素风险值之和，即：
2.3 事故后果综合值
《水上交通事故统计办法》中按照人员伤亡、直接经济损失或者水域环境污染情况等要素分为特别重大事故、重大事故、较大事故、一般事故和小事故等5个等级。
事故后果主要从人员死亡（含失踪）、人员重伤、经济损失、环境污染以及社会影响等5项指标来考虑。这5项指标的分类评定是按照水上交通事故的相关规定以及征求部分专家意见进行的。
事故后果5项指标分值判定标准见表3。
在计算事故后果综合值时，首先依据表3分别得到人员死亡（含失踪）、人员重伤、经济损失、环境污染和社会影响等5个指标的分值，然后取其平均值，得到事故后果综合值C，即：
C= （Ca + Cb + Ei + Ep + Si）（4）
3 芜湖海事局辖区水上安全风险源分析
建立水上交通安全风险源管理机制旨在客观认识存在的风险源，分析风险、衡量风险的程度，对风险进行预警，通过风险评估和控制，从而达到控制事故的目的。因此，必须通过人员、船舶、环境、管理等环节，确定辖区存在的水上交通安全风险源并分析判断风险源在何种条件下造成何种水上交通事故，并根据水上交通安全风险源在事故发生时、事故发展中的作用进行分类、细化、标明，完善相关的海事管理对策和措施，形成“闭环管理系统”。为此，运用ARERAC模型对2008―2017年芜湖海事局辖区的水上交通安全进行综合风险评估。
3.1 评估过程
3.1.1 事故发生概率A计算
分析整理2008―2017年芜湖海事局辖区船舶交通流量及水上交通事故统计数据，得出2008―2017年芜湖海事局辖区10年的事故发生率（见表4）。
3.1.2 环境风险综合值B计算
（1）船舶交通流量。2008―2017年芜湖海事局辖区船舶交通流量因素的风险值见表5。
从表5可以看出，在2008―2017年间，2010年船舶交通流量最高，为1 811艘次/天，其风险值最高，取值为4; 2008年和2011年船舶交通流量次之，风险值取值为3;其余年份船舶交通流量相差不多，风险值均为2。
（2）能见度不良。根据天气预报信息，结合芜湖海事局发布的安全预警信息，可得2008―2017年芜湖海事局辖区能见度因素的风险值（见表6）。
从表6可以看出，在2008―2017年间芜湖海事局辖区能见度不良天数最多的年份为2014年，视距在1.5 km以内的天数达27天，风险值取值为3。
（3）风力。根据天气预报信息，结合芜湖海事局发布的安全预警信息，可得2008―2017年芜湖海事局辖区风力因素的风险值（见表7）。
从表7可以看出，在2008―2017年间芜湖海事局辖区标准风天数变化不大，因此风力因素风险值相同，均为3。
（4）航道水深。根据2008―2017年皖河口至芜湖长江大桥和芜湖长江大桥到燕子矶的维护水深，取两者的平均值作为当年芜湖海事局辖区航道水深，另取芜湖海事局辖区一般标准船型的设计吃水，为5 m。2008―2017年芜湖海事局辖区航道水深因素风险值见表8。
从表8可知，2008―2017年间芜湖海事局辖区航道水深在2008年和2009年较大，风险值较高，取值为4;其余年份航道水深变化不大，取值均为3。
（5）航道弯曲度。航道弯曲度对船舶的航行有直接影响，航道顺直、水流平缓对船舶的操作要求不高;反之，航道弯曲、水流湍急会导致船舶频繁操舵、用车，特别是船舶流量高峰期，如频繁操纵会导致船舶失控、碰撞等险情发生。经调查，芜湖海事局辖区有一段弯曲河段“山西嘴”的弯曲度接近90啊S捎诟盟虻耐淝洗螅鄞λ魍募保矣写笃亓骰ㄋ沟煤叫写安僮堇选A硗猓糁匏酪彩峭淝降溃煤拥狼鄢伞胺碨”形，长江220号～222号红浮滩咀伸出易造成下行船舶落弯。由于水流冲刷，太阳洲岸严重崩塌，尤其是中段崩塌更为剧烈，沿岸一带有多处水下抛石護岸，枯水期、水位交替期易造成上行重载船舶搁浅;洪水期水流湍急对上行船舶航行有一定影响;西南风较大时，上行船舶行驶较困难。
综上所述，根据表1，2008―2017年芜湖海事局辖区航道弯曲度因素风险值均为5。
（6）航道宽度。根据长江航道局公布的航道尺度数据，安庆皖河口至芜湖高安圩段航道宽度为200 m，芜湖高安圩至南京燕子矶段航道宽度为500 m;目前，长江干线航段通行船舶最大宽度基本不超过25 m。依据表1，航道宽度的风险评估指标B0/B均不小于8，因此2008―2017年芜湖海事局辖区航道宽度因素风险分值均为1。
（7）水流速度。长江水流速度受航道条件、水位涨落等影响而发生变化。一般来说，洪水期水流湍急、流速较大，枯水期水流平缓、流速较小。根据芜湖海事局内网公布的相关数据，估算2008―2017年芜湖海事局辖区最大流速均小于3 m/s。由表1可得2008―2017年水流速度因素的风险值均为2。
（8）航标完备率。航标的合理布设及正常工作直接影响船舶的航行安全，特别是夜间航行，船舶驾驶员通过航标的发光及闪烁的频次来控制航向。长江水位分为枯水期和洪水期，随着水位的变化需要及时调整航标的位置及配置。若发生水上交通事故，特别是当航道中有沉船或其他碍航物时，更需要及时地在其周围布设航标，以避免发生二次水上交通事故。根据现场初步评估，2008―2017年芜湖海事局辖区航标完备率为90%～95%。依据表1，2008―2017年芜湖海事局辖区航标完备率因素风险值均为2。
综上所述，根据表2及式（3），可计算出2008―2017年芜湖海事局辖区的环境风险综合值（见表9）。
3.1.3 事故后果综合值C计算
根据表4和式（4），计算出2008―2017年芜湖海事局辖区水上交通安全事故后果评估值（见表10）。
水上交通安全事故后果评估值
3.2 评估结果分析
根据上述A、B及C值计算结果可得芜湖海事局辖区2008―2017年水上交通综合风险值D及综合风险指数I （见表11）。
从表11中可以看出，芜湖海事局辖区2017年水上交通安全状况最好，2015年次之，2009年最差。
从模型评估结果（见表11）可以看出：
（1）事故发生率A计算结果显示：2017年事故发生率最低，2011年次之，2009年最高;2017年发生事故总数最少，2011年次之，2009年最多，且2009年交通流量明显高于2007年和2011年，为3年最高，所以事故发生率较高。
（2）环境风险综合值B计算结果显示，2012年环境风险综合值最低，2010年最高。分值差異主要体现在“交通流量”和“能见度”两项指标，说明船舶交通流量和能见度不良对水上交通安全影响较大。
（3）事故后果综合值C计算结果显示，2017年事故后果综合值最低，2016年次之，2009年最高。
4 结 语
本文引入基于事故发生率、环境影响因素和事故后果的综合风险评价方法，构建ARERAC评价模型，以芜湖海事局辖区段2008―2017年水上交通安全状况为例进行评价和分析，得出船舶流量、能见度等因素对辖区水上交通安全影响较大的结论。
运用ARERAC评价模型可以较好地评价芜湖海事局辖区水上交通安全存在的风险源，指导海事部门根据不同的风险源制定有针对性的管理措施，提高事前防范风险的能力。
本文仅对2008―2017年芜湖海事局辖区发生的水上交通事故进行了统计分析，事故样本偏少，且统计的事故不包含一些未上报、事故双方自行协商处理的小事故。全面统计辖区近几十年发生的所有水上交通事故，然后再选取相应的风险评价方法对辖区的安全风险源进行评估，才能得出更为准确的结论。影响水上交通风险的因素繁多、类型广泛，仅基于ARERAC评价法及模型是不够的，要形成全面的风险评价体系，还需要针对不同的航段，结合事故案例数据，建立完善的风险评价模型。
参考文献：
[1] 小林弘明.船舶操纵特性对航行环境安全评价的影响[C]//日本航海学会论文集. 东京：日本航海学会，1994：8-12.
[2] 井上欣三. 操船负担的定量评价[C]// 日本航海学会论文集. 东京：日本航海学会，1994：21-26.
