舰船科学技术  2024, Vol. 46 Issue (17): 172-175    DOI: 10.3404/j.issn.1672-7649.2024.17.031   PDF    
基于决策实验分析法的船舶冰困预防研究
王璐璐     
渤海船舶职业学院,辽宁 葫芦岛 125000
摘要: 冰困是影响冬季船舶航行安全的重要因素。为避免冰困突发应急处置中,不合理操作引发的严重安全问题,本文采用决策实验分析法全面分析我国辽东湾2012-2022年冰困数据,确定各要素间的因果关系和系统中的地位,得出冰困的本质层因素,并根据本质层因素与过渡层的关系,提出船舶冰困预防的技术建议和管理建议,以期为相关部门提供技术支持和决策依据。
关键词: 决策实验分析法     冰困     预防    
Precaution advice for ice trapped ship based on DEMATEL
WANG Lulu     
Bohai Shipbuilding Vocational College, Huludao 125000, China
Abstract: The sea ice trap is an important factor affecting the safety of navigation and other productive activities in this water. The study used DEMATEL to inverse the sea ice trap in the northern waters of Liaodong Bay during the winter of 2012−2022, and analysed the sea ice trap and its variation characteristics, including channels and anchorages. The results show that: tides are most severe during the bloom period, while attention should be paid to the increase of tides. It can be seen that the ice trap characteristics of the northern waters of Liaodong Bay and navigable waters can provide an important decision basis for the traffic organization and risk prevention in the waters.
Key words: DEMATEL     ice trap     precaution    
0 引 言

查阅近10年辽东湾水文资料,数据表明在盛冰期,当流冰量和密度达到7级,流冰厚度达到15 cm以上,流冰对船舶的影响最大,此时船舶极易发生冰困。辽东湾海域地处季风气候区,流冰的运动方向同时受风和潮流的共同作用,其影响因素更为错综复杂,需要采用科学的方法厘清众多因果关系,筛选出本质要素,给出贴合实际的解决意见和防控措施。

薛彦卓等[1]为了提高确定风险因素重要度的准确性,提出一种基于决策与实验室评估的模糊层次分析方法,采用基于云模型的模糊综合评价法量化船舶冰困风险发现,船舶发生冰困的主要因素是人为失误和船舶故障, 事故发生的重要条件是海冰厚度和海冰密集度等环境因素。徐成国[2]对营口港船舶引航风险进行实地调研,统计分析发现,恶劣天气因素在应急工作中占比最大,在冬季冰况严重时对进出港船舶构成严重威胁。曹振彪[3]在论述冰区操控方法及注意问题时,主张无大块冰块时才使用倒车;在靠离码头时,应使用第3艘拖轮作为船舶制动,不能只利用倒车把船停住。金炳松[4]根据鲅鱼圈港区冬季水域特点,指出船舶在此期间航行的注意事项。以“CWU107”轮的真实案例指出小马力船舶必须有破冰船协助方可顺利通过此港,限于吃水的船舶也必须选择缓流时机进港。杨春喜[5]根据“M.V. DANIEL N”号成功靠泊鲅鱼圈港区18#泊位的真实案例,得出船舶在冰期靠泊时,出港时机应选择在高潮1.5 h的缓流期;为了防止被风流压向航道外面,船舶在进入航道确定好航向后,一般在不超过9 kn的前提下应以最大的船速航行。陈正华[6]根据上海港引航风险分析得出结论,应对目前风险较大的航段和水域必须采取相应的专项安全措施。钟宁[7]强调加快推进技术管理体系规范化进程,是当前引航管理机构的工作重点。

本文从船舶冰困因素的决策实验分析、研究结果分析、冰困技术预防以及冰困的管理预防等4个方面展开论述。

1 船舶冰困因素的决策实验分析 1.1 基本原理

决策实验分析法属于系统科学范畴,是运用图论和矩阵理论对影响因素进行综合评价的方法。根据影响因素间的逻辑联系计算因素间的影响程度和被影响程度,通过系统中各因素之间的关系构建直接影响因素,计算各因素对其他因素的影响程度和被其他因素影响程度,并对各因素的影响度、被影响度、中心度和原因度进行分析,最终建立要素间的因果关系模型,确定在系统中的地位。4种关系的计算方法和意义如表1所示。

表 1 4种关系的计算方法和意义 Tab.1 Method and meaning of the four relations
1.2 基本步骤

船舶冰困因素的决策实验步骤如下:

步骤1 图论分析各要素间的逻辑关系;

步骤2 构建直接影响矩阵;

步骤3 多次迭代影响矩阵,得到各个要素;

步骤4 求影响度和被影响度;

步骤5 求原因度与中心度。

本文用DEMATEL模型研究人为因素,可将这11个因素分为L1L4四个层级(见表2)。其中L4为本质致因层,L3L2 为过度致因层,L1为表层致因层。L4本质致因层最接近事故发生的真相,是重点要求解的目标层。

表 2 因素分级表 Tab.2 Evels for all factors
1.3 计算结论

经过测算,本质致因是涨潮因素(涨潮导致冰压加大)。而影响这一因素的要素是螺旋桨功率不足、大型冰块堵塞航道和反向流带动浮冰。过渡致因包含应急处理能力、驾驶台资源控制能力、情景意识和业务技能水平,同时它们也受到船舶状态(驾驶设备和通讯设备)和心理状态因素制约。可见,涨潮导致冰压加大是冰困的最直接原因,这一观点可作为船舶操作应急与预防处理的重要决策支撑[2]

2 结果分析 2.1 L3L4的作用分析

重点分析L3层的因素如何通过L4层起作用,如表3所示。

表 3 主要因素分级表 Tab.3 Effects for all main factors

1)涨潮导致冰压加大

涨潮会导致浮冰随潮水向岸边聚集,单位面积内冰量剧增导致冰压剧增,这是冰困的最直接原因。

2)螺旋桨功率不足

船舶螺旋桨的功率越大,破冰能力越强,因此吨位小(主机功率小)的船舶发生冰困几率极大。

3)聚集形成的大型冰块堵塞航道

冬季清晨是一天中冰困事故多发的时期,主要原因有两方面:一是浮冰具有夜间快速冻结形成硬度较高整块的特性,对航行风险极大;二是夜间航道上长时间无船舶进出,大量浮冰即使没有冻结在一起,也会聚集导致口门处航道堵塞,很难清除。

4)反向流带动浮冰阻碍船舶进港

反向流的成因是水流受到防波堤的阻挡。当反向流很大时,冰困船舶只能在流冰的压迫下随流运动,无法进港。

2.2 直接因素和间接因素分析

1)直接(技术)原因

在冬季寒潮带来的大风和涨潮流的双重影响下,大量浮冰在港口口门处堆积致使船舶很快失速。船舶进港前,如果海域刚经历了寒潮大风天气,当堆积在综合港航道口门处的大量浮冰因为急涨潮的原因造成堆叠,堆积浮冰会在强风作用下快速移动,压迫船舶在失速情况下快速地漂向航道一侧,这也是冰困后易发生航道搁浅危险的主要原因。

2)间接(管理)原因

对航道的实时冰期资料掌握不充分,船舶进港前没有事先安排拖轮实地巡视航道并报告冰情,也没有安排拖轮护航是造成冰困发生的主要间接原因。此外,在夜间,船长、驾驶员和引航员不能清晰地观察附近的浮冰情况,是发生冰困的另一个间接原因。

3 冰困技术预防 3.1 航道内的技术预防

航道航行时,应用2艘拖轮分别带在大船的左右首楼,傍在大船上一起前进,迎流侧的拖轮马力可以小一些,背流侧的拖轮马力要大一些,这样就可以把组合体大船的首部形状变得更削进利于破冰。同时,背流侧的拖轮马力大可以更好地抵抗冰压。其他拖轮在回港的同时于大船前面破冰,当船速正常后很难再被冰困住或压出航道。

3.2 航道外的技术预防

被冰压出航道的船舶极其危险,必须采取有效的技术措施。在时间充裕时,首选拖轮在船首两舷破冰方式;时间不充裕或第1种方法无效时,可采用拖轮顶推船尾方式;第2种方法无效时,可指挥拖轮扭动船首以断裂船首冰层。以下为具体做法:

1)固定船身

为避免流冰压船,等待拖轮时必须采用抛锚固定船身。且一般情况下,为避免断链,采用先短锚后长锚并逐渐增加长度的抛双锚方式。为有效防止船首尾搁浅加深并给舵机和螺旋桨带来损害,用拖轮顶推船舶一侧舷的中后部,用另一侧锚和拖轮共同作用制衡流冰压力,这样可以基本做到维持船身姿态[8]

2)保持进车

为避免浮冰聚集船尾造成螺旋桨和舵的损坏,船舶务必一直保持进车。倒车操作不可取。必须倒车时,首先进行左右满舵连续进车(长时操作),确定船尾冰体清理完毕后,回正舵,再进行倒车(短时操作)。

3)迎流侧破冰

迎流侧的冰压太大时,应使用一艘拖轮在迎流侧将厚的大块流冰破开,以减轻大块冰对船体的压力。如果一条拖轮在迎流侧破冰仍无效,及时调整,用2艘同大小、同马力的拖轮同时在迎流侧破冰,方式为沿着船体首尾向2艘拖轮头顶头平行于船体,在迎流侧外适当距离全速顶推。这样做的好处:一是可以利用拖轮的排出流将冰吹开,使流冰于船舶的首尾通过,而不作用在船体上;二是2艘拖轮头顶头在水上形成了一面墙,将冰压作用在拖轮的迎流面,拖轮可以利用其良好的操纵性横向力抵抗冰压力,最终使被挡住的流冰将从大船的船尾流过,而不会作用在大船的船体上。这样就大大地减轻了船体上的冰压,绞起迎流侧锚的同时,再用其他拖轮从大船的背流侧顶推就可以脱险,如图1所示。

图 1 2艘拖轮顶头破冰操作示意图 Fig. 1 Icebreak in head to head approach

脱险后在航道航行时,用2艘拖轮分别带在大船的左右首楼,傍在大船上一起前进,迎流侧的拖轮马力可以小一些,背流侧的拖轮马力要大一些(背流侧的拖轮马力大可以更好地抵抗冰压),船尾用一艘拖轮顶推,如图2所示。其他拖轮在回港的同时在大船的前面破冰,只要保持船速正常航行即可。

图 2 重冰区航行拖轮护航操作示意图 Fig. 2 The escort of towboats
4 冰困的管理预防 4.1 建立建全口岸协调机制

冰困后,第一时间发布航行警告,上报船舶状态报告;其次,将系统避碰软件计算数据将实际状况相结合,实时预测事态进展并进行应急处置;最后,必须通过建立健全口岸和海事系统的协调机制,运用上下联动交通管制和交通组织将可能出现的碰撞危险控制在最小范围[9]

4.2 规范技术培训和技术管理

1)与时俱进加强人员培训内容

培训内容应该具有实时性、创新性、专业性、全面性。有效果和有效率的人员培训首先体现在制度化上,制度化不是流于形式,不是应付检查,制度化是在内部形成终身学习的氛围,将培训作为日常的技术交流和讨论。其次,培训的形式应该多样化,培训内容应该是与时俱进,动态创新的。最后,人员培训专业性和全面性是培训的核心。通过查缺补漏不断完善培训系统。

2)加快推进技术管理体系规范化进程

技术管理不单单是静态的技术文件的管理,更应该包括动态的技术资料定期完善更新、动态风险识别与提示、引航前的技术研讨,以及调度指挥技术(人力资源调配合理性、引航员技术匹配性)的科学合理。新冠疫情的特殊时期,技术管理规范化还体现在劳动保护和卫生防护措施的到位。规范化的技术管理系统和与时俱进的技术管理内容是技术安全管理的关键。加快推进技术管理体系规范化进程是当前引航管理机构的工作重点。

4.3 增加情景意识等心理素质的培养

情景意识的本质是对危险的预知能力和应变能力。良好情景意识体现在判断快速和措施果断。良好情景意识下下达的指令往往会有效中断危险事态的继续发展,避免损失扩大化。情景意识来源于个体经验,是个体基于本船情况和影响环境安全因素的识别而做出的综合科学分析。具有良好情景意识的引航员通常精通各种引航技艺、熟悉各种紧迫局面,能做到有效避险和及时止损。

心理素质的培养尤其是情景意识的培养是一项长期工作。引航员和船员心理健康越来越受到相关部门的重视。将情景意识的培养纳入培训内容势在必行。运用AI 技术的情景模拟和实操训练,是加强危险感知能力培养、提高应变能力的有效途径。同时,借助专业心理咨询团队建立人事心理档案,根据实时跟踪的情况定期进行心理疏导,是保证心理健康的有效措施。

参考文献
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