基于模糊综合评价法的嘉兴港船舶交通安全评价

李明娟 梅崇文

（1.上海海事大学商船学院 中国 上海 201306；2.嘉兴市规划设计研究院 浙江 嘉兴 314051）

0 引言

嘉兴港（乍浦港）于1986年开始建设，具有良好的深水岸线和建港条件。可建港岸线40公里，自西向东分为独山、乍浦、海盐三个港区，形成杭州湾北岸港口集群，是集港口装卸运输功能、工业功能、出口加工功能、现代物流服务功能、海运商务服务功能、港口信息功能于一体的中国沿海现代化、多功能、综合型的港口。

2012年，嘉兴港累计完成货物吞吐量6004万吨，同比增长14.2%，连续五年增幅超10%，增幅位居浙江沿海港口首位。2012年嘉兴港外海累计完成货物吞吐量4883万吨，同比增长12%，连续5年保持10%以上的增幅。

历年来，嘉兴辖区水域发生的船舶交通总事故数不多，但相对于船舶交通量来说，其事故发生概率还是不能轻视的。针对嘉兴港船舶交通安全现状存在的问题，本文用模糊综合评价法对其进行安全评价，得出嘉兴水域的安全等级，给船舶操纵者提供航行参考依据[1]。

1 嘉兴港及附近水域船舶交通安全评价指标体系的建立

船舶交通系统中，人-船-环境以链环式组成船舶交通系统，三者关系可用图1表示[2]。

图1 操船者－船舶－航行环境系统构成图

港口水域船舶航行环境系统的安全分析是采取安全措施的重要依据。依据嘉兴港历年的水上交通事故，得出嘉兴港及附近水域船舶航行坏境的主要潜在危险为：

1）因雾、风流、航道受限或船失控等因素产生的偏离航道，导致船舶触礁、搁浅或与港湾设施的碰撞；

2）因交通密集、交通流特殊导致船舶碰撞或触礁；

3）因流急，操纵水域受限等因素产生的靠离泊导致船舶碰撞或触损；

4）因风浪、急流及锚地条件影响产生的走锚，导致船舶触礁、搁浅或碰撞。

1.1 评价指标的确定

本文用模糊综合评价法对嘉兴港及附近水域进行船舶交通安全评价，模糊综合评判法是利用模糊集理论进行评价的一种方法，该方法可根据模糊评价集上的值按最大隶属度原则去评定对象所属的等级。

依据嘉兴港的实际情况，本文选取7个因素作为评价指标，如表1所示，评价指标值的选取借鉴于有关专家的研究成果。

表1 港口及附近水域船舶交通安全

1.2 评价指标权重的确定

评价指标的权重要能反映客观实际，本文通过专家调查，应用层次分析法（AHP法）中的层次单排序方法确定各评价指标的权重系数。利用该方法计算已确定的7个评价指标针对“港口及附近水域船舶交通安全”层次的权重值。层次单排序可通过计算判断矩阵的最大特征根λmax及它的特征向量W来得到，除最大特征根以外其余特征根的负平均值，作为衡量判断矩阵偏离一致性的指标CI：

为了度量不同阶判断矩阵是否具有满意的一致性，再引入判断矩阵的平均随机一致性指标RI值。RI值是用随机的方法分别对n=1-9阶各构造500个样本矩阵，计算其一致性指标CI值，然后平均即得RI，如表 2所示。

表2 平均随机一致性指标RI值

由于1，2阶判断矩阵总具有完全一致性，所以RI=0。当阶数大于2时，判断矩阵的一致性指标Cl与同阶平均随机一致性指标RI之比称为随机一致性比率，记为CR。当时，认为判断矩阵具有满意的一致性，否则就需要调整判断矩阵，并使之具有满意的一致性。

通过专家调查对7个评价指标逐个进行两两比较其重要程度，得到每对因素相对“港口及附近水域船舶交通安全”评判对象的重要程度。发放专家调查表32份，收回专家调查表30份。经统计整理，得判断矩阵A为

通过计算得到最大特征根：

其中

1.3 评价指标危险等级的划分

评价指标危险等级的划分有基于操船模拟结果的等级划分[3]和基于统计结果的相对比较方法的等级划分[4]两种方法，本文在综合应用国内外有关学者的研究成果的基础上，通过相关资料的收集和征询专家意见，将各评价指标的危险等级分为5级，并确定各等级的定值，从而获得7个评价指标危险等级的分级标准，如表3所示。

表3 评价指标危险度等级分级标准

2 交通安全评价模型构建

本文基本思想是：将影响港口及附近水域船舶交通安全的各个因素，按其程度分为低危险度、中低危险，中等危险，中高危险，高危险度五个等级；再按各个等级进行一级模糊综合评判，处理因素及其等级划分的模糊性；最后按所有因素进行二级模糊综合评判得出评判结果。该方法能充分考虑专家的知识和经验，实现定量的分析和计算[5]。

2.1 二级模糊综合评判模型

影响上海港及附近水域船舶交通安全的9个因素组成的因素集为

U={ul，u2，u3，u4，u5，u6，u7}

每一因素按其危险程度分为5个等级，并用集合

ui={uil，ui2，ui3，ui4，ui5}

={低危险，中低危险，中等危险，中高危险，高危险}

表示。此集合称为因素等级集，其中uij为第i个因素的第j个等级。

由于因素及其等级的模糊性，很难把某一因素具体地规定为它的某一等级，各等级之间很难有一个明确的界限。因此，根据每个等级uij，对因素uj的隶属程度来确定每个等级的权重aij，于是

Ai=ail，ai2，ai3，ai4，ai5

称为第i个因素的等级权重集，其中aij为第i个因素的第j个等级对该因素的隶属度。通过赋予某一因素各等级的权重，使反映该因素对评判对象取值的影响成为可能通过计算得到因素权重集为

A=（0.436 0.031 0.032 0.096 0.116 0.153 0.136）

本文将总评判的可能结果定为7种，则评价集为

V={很安全，安全，较安全，临界，较危险，危险，很危险}={-3，-2，-1，0，+l，+2，+3}

（1）一级模糊综合评判

模糊综合评判，实际上是为了处理因素的模糊性。通过综合一个因素的各个等级对评判对象取值的贡献而做出的一种单因素评判。设评判对象按第i个因素的第j个等级uij评判，对评价集中第k个元素的隶属度为rjik，则第i个因素的各个等级评判集可表为

Rij=（rij1rij2… rij1）

其中 i=1，2， …，7；j=1，2， …，5；k=1，2， … ，7。

表4 各因素隶属度模糊子集表

若第i个因素的等级权重集为Ai，则按第j个因素的各个等级模糊子集进行综合评判便得一级模糊综合评判集如下

Bi＝Ai×Ri

其中

bik即为综合考虑第i个因素的各个等级的贡献时，评判对象对评价集中第k个元素的隶属度。

（2）二级模糊综合评判

以bik为元素组成的矩阵称为一级模糊综合评判矩阵，反映了一个因素对交通安全评价取值的影响。矩阵R为二级模糊综合评判的单因素评判矩阵。由于各因素影响对评判对象取值的重要程度不同，若反映各因素重要程度的因素权重集为A，则按所有影响因素进行综合评判，便得二级模糊综合评判集如下：

B=A×R

bk是综合考虑所有因素时评判对象对评价集中第k个因素的隶属度。

2.2 等级权重集合等级评判矩阵的确定

对每一评判对象来说，其不同的因素指标具备各自不同的优劣水平，不同的优劣水平隶属于五个危险程度等级也不同。因此，依据专家经验和概率分布的规律，可构造出隶属度模糊子集表表示各因素的等级权重集，如表4所示，表内的1，2，3，4，5分别表示因素的等级为低危险，中低危险，中等危险，中高危险，高危险。

设评判对象按第i个因素的第j个等级uij属度为rijk，（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n；k=1，2，… ，p）则第 i个因素的等级评判矩阵为 Ri，本文的7个因素均分为五个等级，危险度从1至5增高，评判对象的取值从-3至+3增大（即评价结果从很安全到很危险）。得到各因素通用的等级评判矩阵为

3 嘉兴港及附近水域船舶交通安全评价

表5 嘉兴港及附近水域船舶交通安全评价指标值[6]

本章在对嘉兴港及附近水域的自然条件、航道条件和交通条件的现状以及海上交通事故等资料的调查和收集的基础上，应用本文所阐述的评判模型和方法对嘉兴港及附近水域船舶交通安全的状况进行了具体的分析和评价。

由表5可得，7个评价指标构成的因素集为

U=（强，40.6，251，1.5，0.8，24.3，较好）

因素权重集为

A=（0.436，0.031，0.032，0.096，0.116，0.153，0.136）

评价集为

V={-3，-3，-1，0，1，2，3}

可得各因素的等级权重集为

A1=（0， 0， 0.2， 0.6， 0.2）

A2=（0， 0， 0.1， 0.6， 0.3）

A3=（0，0，0，0.2，0.8 ）

A4=（0， 0， 0， 0.2， 0.8）

A5=（0， 0， 0.2， 0.6， 0.2）

A6=（0.3， 0.6， 0.1， 0， 0）

A7=（0.2， 0.6， 0.2， 0， 0）

各因素通用的等级评判矩阵参见式（3-3），根据式（3-1），计算得出各因素一级模糊综合评判矩阵如下所示：

由式（3-2），按所有影响因素进行综合评判，得

B=A*R=（0.436 0.031 0.032 0.096 0.116

0.153 0.136）*R=（0.0932 0.1426 0.4006 0.4178 0.6814 0.4785 0.2528）

最后结合评价集，按加权平均法，得到二级模糊综合评判结果为

可得，评价等级介于“临界”与“较危险”状态之间，偏“较危险”。

4 结论

通过二级模糊综合评判结果，得出7个评价指标中，夜间背景光、能见度居于以“较危险”为中心的分布，风、流、航道宽度处于“较危险”与“危险”之间，交通密度、助航条件居于“较安全”为中心的分布。通过对嘉兴港及附近水域的船舶交通安全评价，得出该水域介于“临界状态与较危险状态”之中，这一结论与实际情况相符，基本正确。

因此，为了加强嘉兴港船舶交通安全，有以下三点建议供参考。首先，加快嘉兴水上运输安全立法步伐，建立和完善水上运输安全管理法律法规制度；同时，加快航道建设工程进度，完善进出港的航行条件，改善航行环境；最后，加强应急联动机制的建设，使安全管理反应更快速。

［1］上海海事大学.A305嘉兴港独山港区A区2_泊位配套千吨级码头工程通航安全评估报告[Z].上海：上海海事大学硕士学位论文，2011，10.

［2］雷汉洲.上海港及附近水域船舶交通安全[D].武汉：武汉理工大学，2006.

［3］井上欣三，等.基于操船者危险感的操船环境评价[C].日本航海学会论文集，1996（95）：147－152.

［4］马会.港口水域操船环境危险度的灰色分析[D].大连：大连海事，1998.

［5］T.Goldwell.Marine Traffic Behaviour in Restricted Waters[J].Journal of Navigation，Vol.36，1983.

［6］徐忠汉，肖英杰.嘉兴海事管辖水域发展规划安全保障和对策[Z].浙江嘉兴：嘉兴海事局，2005，08.