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基于事故樹分析的海上交通事故的研究

文檔作者：姚杰1 2 任玉清2 李玉偉2 文檔來源： 1．大連海事大學(xué)航海學(xué)院 2．大連海洋大學(xué)海洋工程學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月19日
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第25卷第4期
2 0 1 0年8月
大連海洋大學(xué)學(xué)報
JOURNAL OF DALIAN OCEAN UNIVERSnY
V01．25 No．4
Aug．201 0
文章編號：1000-9957(2010)04一0348—05
基于事故樹分析的海上交通事故的研究
姚杰1、2，任玉清2，李玉偉2
(1．大連海事大學(xué)航海學(xué)院，遼寧大連116026；2．大連海洋大學(xué)海洋工程學(xué)院，遼寧大連116)023)
摘要：將系統(tǒng)安全分析方法中的事故樹分析(VIA)引入到海上交通事故研究中，以船舶碰撞事故為例，
根據(jù)影響碰撞事故的各個因素及其邏輯關(guān)系建立事故樹，并對該事故樹進(jìn)行定性分析，求出了各因素的重
要度系數(shù)及事故樹的最小徑集，并且提出了控制船舶碰撞事故的措施，以避免碰撞事故的再次發(fā)生。結(jié)果
表明：該方法能全面、客觀地反映事故的因果關(guān)系，便于找出導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因，便于制定出防控
事故的主要措施，在海上交通事故控制中可以起到良好的作用。
關(guān)鍵詞：水路運輸；海上交通事故；事故樹分析；預(yù)防和控制
中圖分類號：U675．85 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
海上交通運輸是現(xiàn)代交通運輸?shù)闹匾绞街?
一。據(jù)聯(lián)合國有關(guān)部門統(tǒng)計，90％的世界貿(mào)易量是
通過水路運輸實現(xiàn)的。然而，由于海運業(yè)具有高風(fēng)
險特點，很容易發(fā)生海上交通事故，過去如此，在
科技高度發(fā)展的今天同樣如此。海運業(yè)在給世界經(jīng)
濟(jì)帶來繁榮的同時，也給社會穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來
了嚴(yán)重的影響。因此，分析研究導(dǎo)致海上交通事故
的主要原因，防控事故的再次發(fā)生，是保障海上交
通運輸安全、科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)性工作。目前，為查
找海上交通事故的主要原因，制定出針對性的防控
措施，很多學(xué)者做了大量艱苦而卓越的工作H。6J。
事故樹分析(Fault tree analysis，VIA)也稱
故障樹分析，是安全系統(tǒng)工程中的重要方法之一，
主要用于系統(tǒng)危險性的辨識和評價，不僅能分析得
出事故的直接致因，而且能深入地揭示出事故的潛
在致因"J。目前，VIA方法作為定性和定量預(yù)測
與預(yù)防事故的主要方法在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)
用【8-11 J。在船舶交通事故分析方面，國內(nèi)的專家
學(xué)者進(jìn)行了一些研究。如翁躍宗等u20運用VIA方
法獲得了廈門港海上交通事故的航行環(huán)境原因及其
重要度；海軍等¨31運用FrA方法對水路軍事運輸
中的一些典型事故進(jìn)行了分析；李國定等¨叫運用
VIA方法分析某起海上事故，找出了導(dǎo)致事故的主
要原因。這些研究著重在事故原因分析方面，而對
事故防控措施的研究尚不夠深入和具體。為此，作
者繼續(xù)運用事故樹分析方法研究海上交通事故，以
制定出避免和控制海上交通事故的有效措施。
1 m的基本原理
事故樹分析是一種演繹推理分析方法，即從結(jié)
果分析原因的方法。該方法從一個可能發(fā)生的事故
(頂事件)開始，自上而下、層層深入地尋找頂事
件的直接原因事件和間接原因事件，直到基本原因
事件(基本事件)為止，并用邏輯門符號把這些
事件之間的邏輯關(guān)系表達(dá)出來，形成一倒掛的樹形
圖，稱為事故樹(Fault tree，F(xiàn)r)。根據(jù)該事故樹
結(jié)構(gòu)求解其最小割集或最小徑集，同時確定出各基
本事件的結(jié)構(gòu)重要度，可以制定預(yù)防事故的安全保
障措施；然后依據(jù)引發(fā)事故的各基本事件的概率，
確定頂事件的發(fā)生概率和各基本事件的概率重要度
及關(guān)鍵重要度，進(jìn)而對于事故可能造成的危害進(jìn)行
風(fēng)險分析，以確定安全投資方向，達(dá)到預(yù)測與預(yù)防
事故發(fā)生的目的。事故樹常用的符號、意義及事故
樹分析的具體原理詳見文獻(xiàn)[10]。
2海上交通事故樹的編制
海上交通事故包括碰撞、擱淺、觸礁、觸損、
浪損、火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)或其他事故等多種。事故的發(fā)生
原因也有很多種，往往都會涉及到“人一船一環(huán)
境”三個方面，需要運用安全系統(tǒng)工程的方法進(jìn)
行分析。作者僅以船舶碰撞事故為例，運用VIA
方法進(jìn)行分析。通常認(rèn)為，船舶碰撞是一個動態(tài)變
收稿日期：2010—06—17
基金項目：遼寧省海洋與漁業(yè)廳資助項目
作者簡介：姚杰(1964一)，男，博士研究生，教授。E—mail：yaojie@dloe．edtr cn
萬方數(shù)據(jù)
第4期姚杰，等：基于事故樹分析的海上交通事故的研究349
化的過程，其發(fā)生、發(fā)展過程必然經(jīng)歷了致有構(gòu)成
碰撞危險、存在碰撞危險、緊迫局面、緊迫危險和
碰撞5個階段¨5。161，如果雙方當(dāng)事船舶能在前三
個階段中嚴(yán)格按照《1972國際海上避碰規(guī)則》(以
下簡稱《規(guī)則》)中的有關(guān)規(guī)定，采取正確的避讓
行動，碰撞事故是不會發(fā)生的。然而，遺憾的是，
在航海實踐中，駕駛?cè)藛T時有違反《規(guī)則》的行
為(過失行為)。大量的分析表明，所有的碰撞事
故中必定都存在過失行為。
形成緊迫危險M
船舶碰撞事故r
目前，人為因素被公認(rèn)為是碰撞事故發(fā)生的主
要因素，考慮到在能見度不良時發(fā)生的船舶碰撞事
故約占所有碰撞事故的90％，作者就以能見度不
良水域中由于人的行為過失所造成的碰撞事故為
例，從存在碰撞危險、緊迫局面、緊迫危險和發(fā)生
碰撞這四個階段的相互關(guān)系分析人手，運用演繹推
理分析方法，逐層構(gòu)造影響船舶碰撞事故的各因素
之間的邏輯關(guān)系，編制出船舶碰撞事故樹，如圖l
所示。
能見度不良
形成緊迫局面^如I l最遲避讓時機(jī)的避讓行動階段的行為過失M3
協(xié)調(diào)不當(dāng)?shù)?
不適當(dāng)
或違章
轉(zhuǎn)向島
行動過遲M6
避讓不當(dāng)塢
未采取
大幅度
避讓恐
判斷失
誤咒
未使用
安全航
速局
存在碰撞危險％
未使用
安全航
速弱
無避讓行動鳩====丁===
發(fā)現(xiàn)目標(biāo)過遲M8
緊急避讓
的行為過
失墨
雷達(dá)故
障尥
早讓寬讓避讓行動階段的行為過失MIo
未正確
使用雷
達(dá)石
謹(jǐn)慎不足^以l
嘹望不
充分媧
無避讓行動^礬2 I l避讓不當(dāng)^以3
來發(fā)現(xiàn)來船^44 l I判斷局面錯誤M，
鄉(xiāng)龠國俺
未派專
人隙望
五。
未鳴放
霧號五1
不適當(dāng)
或違章
轉(zhuǎn)向Ⅸ
沒有早
讓寬讓
X3
囂)繁塑紂■鼉嚴(yán)
笙三人翌／)(黧。)(褥
未各、，會遇
車瑪J I墨1
自由避讓階
段無行動尥2
圖1船舶碰撞事故樹
№1 Fault tree of a collision accident
未對雷達(dá)
進(jìn)行連續(xù)
觀測‰
萬方數(shù)據(jù)
350 大連海洋大學(xué)學(xué)報第25卷
3事故樹的定性分析
3．1事故原因分析
3．1．1 求最小割集根據(jù)船舶碰撞事故樹中(圖
1)各事件之間的邏輯關(guān)系，可以得到事故樹的布
爾代數(shù)式：
T=M1 X1=M2M3X1=M9M10M4M5Xl=x9五l如
肘11M12肘13互(帆+鴆)X1=X9X2l恐2(墨
+墨+x10+x11+X12) (M14+肘15) (鼉+
五，)恐(眠+鳩)X。=X?？帜?。X2：(鼉
+x13)(墨+蜀+X10+五1+x12) (恐+墨
+鼉+玩+昌+x8) (瓦+x14+x15+x16+
X】7+X18+X】9+x20)。(1)
將式(1)化簡可以得到480組最小割集。很顯
然，當(dāng)所有這些最小割集中任意一個發(fā)生時，頂事
件(碰撞事故)必然發(fā)生。
3．1．2基本事件結(jié)構(gòu)重要度分析各基本事件在
這480組最小割集中出現(xiàn)的頻率大小，反映了各基
本事件對碰撞事故發(fā)生的影響程度，也稱為結(jié)構(gòu)重
要度，其計算公式如下：
1
后
1
撕)2÷蚤而壺可， (2)
i=1，2，?，凡
式中：露為最小割集的總個數(shù)；鴨為基本事件x。在
最小割集E，中出現(xiàn)的頻數(shù)。
分析各基本事件出現(xiàn)的頻率，運用式(2)得出
各基本事件對事故發(fā)生的影響程度及排序見表1。
表1各基本事件的重要度系數(shù)
Tab．1 Importance coefficients of basis events
基本事件
basis events
重要度系數(shù)
importance coemcients
X1，x2，X9，X2l，如
Xl，
邑
瓦
Xlo，XII，X12
x3，x‘，X1，xs
X14，Xls，X16，工17’x18，X19，恐o
0．12211
0．05733
0．04048
0．03325
0．02368
0．02021
O．01522
3．1．3事故主要原因分析根據(jù)上述基本事件組
合及各基本事件的重要度系數(shù)，得到在能見度不良
情況下導(dǎo)致船舶碰撞的主要原因有：
1)能見度不良的情況下未采取備車航行
(蜀)；在自由行動階段未采取任何避讓行動
(如)，而放任兩船繼續(xù)逼近；目標(biāo)船進(jìn)入本船領(lǐng)
域范圍或兩船領(lǐng)域發(fā)生交叉時導(dǎo)致的會遇
(恐，)¨¨；在最遲避讓時機(jī)的避讓行動階段采取了
不適當(dāng)或違章的轉(zhuǎn)向(置)；在形成緊迫危險之
后，由于駕駛員的操船不熟練，或是粗心大意、緊
張等心理因素，導(dǎo)致緊急避讓過程中的行為過失
(X。)。
2)當(dāng)存在碰撞危險時，船舶駕駛員沒有認(rèn)真
遵守《規(guī)則》的有關(guān)規(guī)定，采取早讓寬讓(墨，)
的行動；未使用安全航速(墨)航行；雷達(dá)檢修、
保養(yǎng)不力而發(fā)生故障(X6)；遇到能見度不良情況
時，未遵照《規(guī)則》的要求鳴放霧號(五。)，未
派專人進(jìn)行嘹望(置，)，未使用VHF與目標(biāo)船聯(lián)
絡(luò)(x，：)。
3)能見度不良時未正確使用雷達(dá)(墨)，未
使用適合當(dāng)時環(huán)境和情況的一切有效手段保持正規(guī)
的嘹望(瓦)，以致于發(fā)現(xiàn)物標(biāo)過遲；未能及時判
斷出當(dāng)時的局面，對于目標(biāo)船動態(tài)判斷失誤
(置)；最遲避讓時機(jī)的避讓行動階段，未遵照
《規(guī)則》采取大幅度的避讓行動(x，)。
4)存在碰撞危險時，沒有及時采取避讓行
動，主要表現(xiàn)在：未裝備雷達(dá)(置，)或盡管裝有雷
達(dá)但雷達(dá)未開(五。)，以致于沒有發(fā)現(xiàn)來船；未使
用雷達(dá)大距離標(biāo)尺(置。)，未進(jìn)行雷達(dá)標(biāo)繪(x，，)或
未對雷達(dá)進(jìn)行連續(xù)觀測(如)，忽視最近會遇距離
(DCPA)(X，。)或最近會遇時間(TCPA)(x。，)太小，
導(dǎo)致對碰撞危險估計不足，最終導(dǎo)致對當(dāng)時局面的
判斷失誤，錯失了早期采取避讓行動的最佳時機(jī)。
3．2事故控制措施分析
3．2．1 求最小徑集由最小徑集構(gòu)成的樹可以認(rèn)
為是一棵成功樹。根據(jù)最小割集與最小徑集的對偶
關(guān)系可知，事故樹的對偶樹就是成功樹。將原事故
樹中所有的邏輯與門變成或門，將所有的或門變成
與門，并將各類事件發(fā)生變成不發(fā)生，此時事故樹
就轉(zhuǎn)換成為成功樹。顯然，求出成功樹的最小割
集，就是所求事故樹的最小徑集。
成功樹的布爾代數(shù)式為：
T1=Mtt+X、’=M2’+M3t+Xlf=Mqj+M101+M4l
+^毛’+X1’=M9’+肘11’+M12’+肘13’+眠7
+M6。M11+Xl‘=X9‘+xnl+x鹼f+x51 x9r
Xlo 7X11’X12’+X14’X15’瓦7X16 7X”’X18’X19’X20’
+x2rXl3‘+x2’+X3’x4’xs’x6lxl|Xsf+XIt=
Xlf+x2f+x9‘+xn’+x毪‘+x3|x4’xslx6Ixl‘
墨’+瓦7X14 7X15’x16’X17’X18 7X19’k’。(3)
根據(jù)式(3)得到該成功樹的7組最小割集，亦即
事故樹的7組最小徑集，分別為：
萬方數(shù)據(jù)
第4期姚杰，等：基于事故樹分析的海上交通事故的研究35l
P，={X，}，P2={X：}，P，={墨}，
P4={恐，}，P5={X22}，
P6={X3，X4，X5，X6，X7，X8}，
P7={X6，X?X15，X16，X17'X18，X19，k}。
只要這些最小徑集中所包含的基本事件都不發(fā)生，
就可防止碰撞事故發(fā)生。根據(jù)最小徑集的定義，可
得到用最小徑集表示的圖1的等效圖，如圖2所
示。
圖2用最小徑集表示的圖1的等效圖
Fig．2 Equivalent figure of figure 1
3．2．2船舶碰撞事故的控制措施分析從上述7 水域中，船舶問的DCPA一般應(yīng)保持在2 n mile以
組最小徑集可以分析得出船舶碰撞事故的控制措施上。
及要求，進(jìn)而最大限度地控制船舶碰撞事故的發(fā)
生。具體控制措施如下：
1)從成功路徑P。中的基本事件X，可知，船舶
駕駛員必須始終確保對安全的警覺性，同時要具備
良好的心理素質(zhì)，面對緊迫危險能夠做到I臨危不
亂、膽大心細(xì)，能夠正確運用過硬的操船水平，按
照“良好船藝”的要求采取避讓行動，以挽救船
舶碰撞的危局。
2)從成功路徑P：中的基本事件恐可知，能見
度不良時，在充分了解及有充分理由判定來船動態(tài)
之前應(yīng)避免盲目轉(zhuǎn)向，絕對不能單憑霧號就進(jìn)行轉(zhuǎn)
向，尤其是對航向作一連串的小變動。盲目的轉(zhuǎn)向
只能導(dǎo)致碰撞的發(fā)生，當(dāng)事者也必將為此而承擔(dān)重
大責(zé)任。
3)從成功路徑P，中的基本事件墨可知，在能
見度不良時，機(jī)動船應(yīng)將機(jī)器作好隨時操縱的準(zhǔn)
備，即備車航行。備車是能夠隨時操縱船舶的準(zhǔn)備
工作，也是隨時減速、停車或倒車的基礎(chǔ)。一般認(rèn)
為，能見度小于5 n mile時就應(yīng)備車。即使在寬廣
的大洋中，也應(yīng)該做到這樣。由于備車需花數(shù)分鐘
時間，因此，當(dāng)意識到能見度有變壞的可能時，應(yīng)
及早通知輪機(jī)員備車航行。
4)從成功路徑尸4中的基本事件五?？芍?，在
能見度不良的水域中應(yīng)避免船舶“會遇”，特別是
近距離“會遇”。一旦出現(xiàn)“會遇”局面，很有可
能存在碰撞危險。為確保安全，兩船問的安全會遇
距離應(yīng)比能見度良好時為大。在能見度不良的開闊
5)從成功路徑尸，中的基本事件如可知，駕
駛?cè)藛T應(yīng)充分認(rèn)識到在能見度不良時，無論是交叉
態(tài)勢還是追越態(tài)勢，雙方均負(fù)有避讓責(zé)任和義務(wù)，
任何船舶都應(yīng)密切注意來船動態(tài)及早判斷，及早避
讓。所謂“及早”是指在時間和距離兩個方面都
留有充分的余地，避碰行動完成后，兩船能在安全
距離上駛過，而且還應(yīng)當(dāng)保證一旦雙方所采取的行
動不協(xié)調(diào)或者有第三船介入時，還有彌補(bǔ)的余地。
6)從成功路徑馬中的基本事件x，一五可知，
任何船舶在任何時候都要使用適合當(dāng)時環(huán)境和情況
的有效手段，保持正規(guī)的嘹望，包括在能見度不良
時增派嘹望人員；嚴(yán)格采用安全航速行駛，以便有
充分的時間去估計局面，又有足夠的余地采取適當(dāng)
而有效的避讓行動；正確地判斷所發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)船與
本船之間是否存在碰撞危險；如需采取避讓措施，
應(yīng)當(dāng)采取大幅度的行動，以使他船用雷達(dá)觀測時容
易察覺到；經(jīng)常對雷達(dá)進(jìn)行檢修并保持其能夠正常
工作，同時必須正確使用雷達(dá)，特別是當(dāng)預(yù)計到能
見度不良時。
7)從成功路徑P。中的基本事件瓦、置。一如
可知，船舶應(yīng)裝配雷達(dá)并始終保持可用狀態(tài)，在避
讓時使用雷達(dá)上的大距離標(biāo)尺，以便及早發(fā)現(xiàn)來
船，同時對觀測到的目標(biāo)進(jìn)行雷達(dá)標(biāo)繪或與其相當(dāng)
的系統(tǒng)觀察，以獲得充分的雷達(dá)資料，正確地判斷
目標(biāo)船動態(tài)。再者，及時對碰撞危險作出充分的估
計，應(yīng)特別重視DCPA或TCPA偏小的會遇局面，
及早采取大幅度的避讓行動。
萬方數(shù)據(jù)
352 大連海洋大學(xué)學(xué)報第25卷
4 結(jié)束語
海上交通事故致因是多種多樣且錯綜復(fù)雜的。
目前，對船舶海上交通事故的分析研究已成為國內(nèi)
外專家、學(xué)者的重要課題之一，這對于保證海上交
通運輸安全、保護(hù)海洋環(huán)境以及保障船舶公司的經(jīng)
濟(jì)利益都將起著至關(guān)重要的作用。運用事故樹分析
方法研究海上交通事故是一種行之有效的方法，能
夠全面地分析影響事故的各種主要因素及其邏輯關(guān)
系，可以方便地制定出預(yù)防和控制事故的措施，能
夠最大限度地避免事故的發(fā)生。
事故樹分析包括定性分析和定量分析兩大類。
由于目前無法統(tǒng)計到設(shè)備的故障率和人為失誤率的
實際資料，在實際應(yīng)用時，～般只能進(jìn)行定性分
析。實踐表明，定性分析也能取得好的效果，對航
海人員、航行安全管理人員以及海事調(diào)查人員都有
一定的指導(dǎo)作用。
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[16]Coekeroft A N，Lameijer J N F．A Guide to the Collision Avoid-
蛐∞Rules(6山edition)[M]．Publisher：Butterworth—Heinen
埔m．2003．
[17]吳兆膦，朱軍．海上交通工程[M]．2版．大連：大連海事大學(xué)
出版社。2004．
Research of marine accidents based on FTA method
YAO Jiel”，REN Yu．qin92，LI Yu．wei2
(1．Navigation College，Dalian Maritime University，Dalian 1 16026，China；
2．Ocean Engineering College，Dalian Ocean University，Dallan 116023，China)
Abstract：The fault tree analysis(FTA)method in system safety analysis is applied to analyze the marine acci—
dents．As all example，the fault tree is built up according to the influence of various factors of ship collision acci—
dent and their logical relationship，and analyzed qualitatively to find out important degree coefficient of each factor
and minimal path—sets．Then control measures of accidents are put forward to avoid the ship collision accidents．
The results show that this method call reflect the fact systemically and objectively，find out the direct reasons for the
accidents，summarize the experiences and lessons，and put forward the precautionary measures．It may play an important
role in the control of marine traffic accidents．
Key words：waterway transportation；marine tra伍c accident；fault tree analysis；prevention and control

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