陳興偉 胡甚平 方 誠

(上海海事大學海洋科學與工程學院1) 上海 201306) (浙江交通職業(yè)技術學院海運學院2) 杭州 311112)(上海海事大學商船學院3) 上海 201306)

0 引 言

海上貨物運輸一直是國際貿(mào)易的重要組成部分,大約80%的國際貿(mào)易貨物運輸是通過船舶和港口轉移到世界各地.隨著海上貨物運輸和船舶大型化的發(fā)展,提高船舶安全一直是整個行業(yè)最重要的研究主題[1].盡管海事主管部門通過實施一系列公約和規(guī)則來降低和防范海上交通事故的發(fā)生,但船舶事故仍時有發(fā)生,海上貨物運輸風險沒有降低到可以接受的水平[2].

近年來,國內(nèi)外學者運用不同的理論和實踐方法從不同角度對船舶事故進行了廣泛而深入的研究.鄭中義等[3-4]在完成對事故致因理論過程研究綜述的基礎上,分別運用灰色系統(tǒng)理論、Petri網(wǎng)和數(shù)據(jù)挖掘技術對船舶事故進行致因源辨識和定量分析.胡甚平等[5-6]運用云模型和貝葉斯網(wǎng)絡,針對海上交通系統(tǒng)進行風險成因耦合機理的分析.陳興偉等[7]利用關聯(lián)規(guī)則對船舶交通事故數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析,發(fā)現(xiàn)因素間的內(nèi)在聯(lián)系.席永濤等[8-9]利用人因可靠性分析、系統(tǒng)脆性理論和粗糙集等理論就船舶交通事故中人為因素進行深入的分析和研究.以上研究主要是從宏觀的角度對船舶事故成因和系統(tǒng)風險的角度去分析,特別是針對人為因素的分析對提高海上交通安全具有深遠的實踐意義.

船舶駕駛員在航行過程中所感知的風險包括環(huán)境、船舶、設備和引航員等多個因素,會影響其操縱決策和安全感知.劉紅等[10-12]利用粗糙集理論分別對船舶、航空和道路運輸事故進行了影響因素分析.馮忠祥等[15-16]將Logistic模型、結構方程和神經(jīng)網(wǎng)絡理論引入到道路交通事故嚴重程度影響因素或相關性的研究中,這些探索性的研究為海上交通事故影響因素分析提供了思路.

為了分析海上交通事故嚴重程度的主要影響因素,探索事故嚴重程度與影響因素間的影響關系模型,并以海上交通事故為數(shù)據(jù)基礎,文中采用結構方程(structural equation modeling,SEM)模型建立海上交通事故嚴重程度影響因素結構方程,揭示事故嚴重程度與影響因素之間的相關性和路徑關系,為降低事故嚴重程度和提高航行安全提供理論和實踐支持.

1 海上交通事故特點和分析

海上交通安全是一個由“人-機-環(huán)-管”四個方面因素共同作用的復雜系統(tǒng),某個因素或者多個因素都會對船舶航行安全帶來影響,甚至導致事故的發(fā)生[17].為了深入研究海上交通安全,多數(shù)國家通過建立船舶事故數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),收集并定期發(fā)布轄區(qū)內(nèi)事故統(tǒng)計數(shù)據(jù),是眾多海上交通安全研究的數(shù)據(jù)基礎.通過對船舶事故數(shù)據(jù)的分析可知,船舶事故具有如下特點.

1) 事故發(fā)生概率小 一般而言,船舶在設計、建造和營運過程中都是充分考慮安全問題,成熟的安全設備、高效的安全管理制度和國際公約都對船舶安全帶來深遠的影響；同時,從船舶航行水域的交通擁擠程度也遠低于道路運輸，因此，從概率角度來說船舶事故發(fā)生概率小.

2) 事故后果嚴重 隨著船舶大型化的發(fā)展,單船運輸量不斷增長,一旦發(fā)生事故就會造成人命傷亡、海洋生態(tài)破壞和財產(chǎn)損失等嚴重后果.同時船舶遠離陸地,發(fā)生事故后都需要船員自救或棄船,無法得到及時且有效救援,導致船舶事故后果一般都很嚴重.

3) 涉及人為因素 船舶、設備和貨物的操縱和營運的實際操作者都是海員,海員的失誤或過失都有可能導致事故的發(fā)生.歷史數(shù)據(jù)和研究表明,80%以上的海上交通事故直接或間接與人為因素有關.

從上述分析可知,對海上交通事故特征進行統(tǒng)計分析雖能反映事故發(fā)生的特點,但無法直觀且具體的解釋這些因素與事故特征，尤其是事故嚴重程度之間的內(nèi)在關系和影響程度.

2 海上交通事故嚴重程度影響模型

結構方程模型的核心是通過計算變量間的協(xié)方差來描述和分析變量之間存在的相互關系,一般而言，構建模型就是來探尋各變量之間的因果關系或相關性,并運用協(xié)方差和路徑圖等圖文方式來直觀表達這些關系.結構方程模型由測量模型和結構模型兩部分組成,其中測量模型反映的是潛變量與觀測變量之間的關系,也就是完成因子分析(factor analysis)；結構模型描述的是潛變量之間的關系,可理解為路徑分析(path analysis).

根據(jù)海上交通理論、影響因素和事故特征的關系,將事故嚴重程度影響因素分為非人為客觀因素和與人員活動有關因素,構建文中影響因素理論框架,見圖1.

圖1 海上交通事故嚴重程度影響因素理論框架

2.1 影響因素選取

選取時間、海洋環(huán)境、船舶、人員特征，以及船舶動態(tài)這五大類因素作為客觀因素,同時根據(jù)是否有人員活動參與作為分類依據(jù),將這五大類因素分為非人為客觀因素和與人員活動有關的客觀因素，并選取事故等級因子來表征事故嚴重程度.具體各個變量的描述見表1.

表1 海上交通事故嚴重程度影響因素

2.2 數(shù)據(jù)處理

選用國內(nèi)某沿海省份近幾年發(fā)生894起海上交通事故數(shù)據(jù),作為海上交通事故嚴重程度影響因素分析的數(shù)據(jù)基礎,從樣本數(shù)量上而言能滿足結構方程分析的樣本要求.在收集和處理數(shù)據(jù)過程中,便于結構方程分析的需要將數(shù)據(jù)按照李克特(Likert)量表進行度量,見表2.

表2 數(shù)據(jù)度量描述

3 結構方程模型分析

3.1 因子分析

因子分析的核心目的是利用較少的互相獨立的公共因子來反映原有變量絕大部分信息,并使因子具有一定的命名解釋性.通過旋轉后的因子負荷矩陣,將月份和時間段作為時間因子；將位置、能見度和海浪作為海洋環(huán)境因子；將船長和船舶噸位作為船舶因子；船長是否在駕駛臺和引航員操作作為人員因子;事故后果、人員傷亡、財產(chǎn)損失和事故等級作為嚴重程度因子,見表3.

表3 驗證性因子分析結果

驗證性分析主要通過因子載荷計算平均方差抽取量(average variance extracted,AVE)、組間最大相關系數(shù)的平方(R2)這兩個參數(shù)來檢驗先前理論假設模型是否與理論模型一致.從數(shù)據(jù)可知各潛變量對應的AVE值均大于R2,說明本次滯留數(shù)據(jù)因子分析能夠滿足要求.

3.2 影響因素結構模型分析

3.2.1初始模型

表4為初始和最終模型的擬合指數(shù)，由表4可知,除TLI指標未達到標準外,其余指標均達到擬合標準,說明初始模型整體擬合度較好,需要做進一步的調整和修正內(nèi)容較少.

3.2.2模型修正

初始模型的擬合指數(shù)沒有完全達到評價標準的,就需要對初始模型進行修正.模型的修正的目的就是通過添加相關性路徑或刪除不顯著關系來調整擬合指數(shù),一般可以結合研究理論和實踐經(jīng)驗,參考模型修正指數(shù)(modification index,MI)實施修正.修正過程中應按照逐步修改的原則,選取修正指數(shù)最大的路徑進行調整,實現(xiàn)每次調整都降低模型卡方值的方式來實現(xiàn)模型修正的目的.通過數(shù)次模型調整得到最終模型,擬合指數(shù)見表4.

表4 初始模型、最終模型擬合指數(shù)

3.2.3事故嚴重程度影響因素分析

通過結構方程模型分析,計算得到各個因素對事故嚴重程度的影響值和路徑關系，見圖2.總共獲得21條影響路徑,連線上所標注的數(shù)據(jù)為兩個變量之間的影響值,按照邏輯關系將影響值疊加可得到該路徑的總影響值，見表5.

3.3 結構模型結果分析

經(jīng)過結構模型分析得到海上交通事故嚴重程

圖2 修正后影響因素模型

表5 事故嚴重程度總影響值分析

度影響因素之間的相互關系和影響路徑,標準化后的路徑系數(shù)可判斷各影響因素對事故嚴重程度的影響水平.每一條影響路徑一方面揭示了各個因素對事故嚴重程度的影響,同時也能獲得因素之間相互關系.由分析結果可知：

1) 從事故嚴重程度總影響值中可知，3類非人為客觀影響因素對嚴重程度影響程度最大,分別是海洋環(huán)境因素、船舶因素和時間因素.

2) “人員”“海洋環(huán)境”和“船舶動態(tài)”這三個因素對事故嚴重程度的影響均為負值,說明船長或引航員在駕駛臺、船舶在海上通航環(huán)境較好過程中所發(fā)生的事故嚴重程度反而較大；“時間”和“船舶”這兩個客觀因素對事故嚴重程度的影響為正值,說明發(fā)生在夜間或大型船舶所發(fā)生的事故嚴重程度較大.

4 結 束 語

海上交通安全是由“人-機-環(huán)-管”這四大類因素相互作用的復雜系統(tǒng),其中人為因素對海上交通事故的發(fā)生起到了主要作用,但人為因素也在很大程度上受到客觀因素的影響.選取非人為和與人員活動有關的5大類客觀因素(潛變量)和10個影響因子(觀測變量),分析客觀因素與事故等級之間的影響關系和影響路徑,結構方程在分析因素之間相關關系具有較大的優(yōu)勢.

通過潛變量(影響因素)與事故等級之間的結構方程模型,可辨別影響因素與事故結果之間的影響路徑.通過影響路徑能反映因素與結果之間存在相關影響,有助于解釋不同影響因素對事故等級的演化路徑和缺陷路徑.

分析結果表明,海洋環(huán)境對海上交通事故的嚴重程度影響最大,其次分別是船舶和時間因素.當船長或引航員在駕駛臺及通航環(huán)境較好情況下所發(fā)生事故的嚴重程度較大.

文中分析數(shù)據(jù)為我國某一沿海省份海上交通事故數(shù)據(jù),下一步可針對我國沿海的海上交通事故進行分析和建模,驗證結論是否具有普適性.同時,在后續(xù)工作中可添加更加詳細的觀測變量,更加綜合的表征影響因素與事故嚴重程度的關系.