第1章绪论
水路交通是以船舶为主要运输工具，以港口或港站为运输基地，以水域包括海洋、河流和湖泊为运输活动范围的一种运输方式。船舶、货物、船员、船公司、海事主管机关、航道、港口等要素构成水上交通系统，各要素间既相互*立，又相互依赖，共同为水上交通功能的实现发挥作用，但是当某一要素失去控制时就有可能造成水上交通事故[1]。保障水上交通安全是实现水上交通正常运行的前提，至关重要。
1.1水路交通系统的重要性
水路交通是现代综合交通运输体系的重要组成部分，是我国国民经济的基础产业。随着经济社会的快速发展，水路交通在综合交通运输体系中的地位和作用愈发凸显，已成为支撑经济社会发展的战略性力量。据统计，2022年长江干线货物吞吐量达35.9亿吨，稳居世界内河**。长江水系完成水运货运量和货物周转量占全社会货运量和货物周转量的20%和60%左右。同时，水路交通系统也是对外贸易的基本支撑和国际合作的重要依托。港口接卸了95%的进口原油和99%的进口铁矿石。2020年，全国港口货物吞吐量完成145.5亿吨，港口集装箱吞吐量完成2.6亿标箱，居世界**位。水路交通的安全性越来越受到社会各界的广泛关注。
1.2水路交通安全概述
1.2.1水路交通安全定义
水路交通安全涉及险情、事故、危险、风险等相关概念。水路交通安全可归纳为绝对安全和相对安全。
绝对安全是船舶在水上航行中没有任何危险、不受任何威胁、不出任何交通事故，即消除导致人员伤亡、财产损失和环境污染的条件。这种安全观认为发生人员伤亡的概率为零，但现实的水上交通中是难以实现的。由于过分强调安全的绝对性，其应用范围受到很大限制。
相对安全是普遍接受的安全观，指船舶在水上航行中被判断为不超过允许极限的危险性，即生命、财产和环境损失没有受到损害的危险，或控制在可接受水平的状态。由此可知，安全是在一定风险条件下的状态，安全并非绝对无事故。
1.2.2水路交通安全研究的内涵
水路交通安全研究主要面对的是人类在水域生产作业过程中，为保障人员、货物、环境、载运工具和水工设施等要素处于正常运行状态，研究如何从风险源辨识防控、运输过程监管干预、事故应急救援等不同阶段采取一系列管理、控制措施，使航运各要素蒙受损失的可能性及后果均控制在可以接受的水平。
水路交通安全的事前研究主要是航行风险辨识，这是水路交通安全研究的重要方向。通过对各航行要素的分析、评估及各要素之间耦合关系的评价，基本掌握水路交通安全状态，并可以初步预测水路交通事故的发生与发展，从而指导水路交通监管、运营等各方*大限度地规避风险，从根本上提高水路交通的安全性。
水路交通安全的事中研究主要围绕水路交通系统的过程监管机制、内容、流程设计，以及监管设备的研发等方面展开，是水路交通安全研究的核心内容。通过加强对水路交通活动的过程监管，可以及时发现早期事故隐患、有效降低事故发生、减轻事故后果。
水路交通安全的事后研究是指水路交通的应急处置与救援。由于水路交通活动的特殊性，水路交通事故往往表现出人员财产的巨大损失，以及极端剧烈性、生态灾害性和社会影响性等特点。如何在事故发生后及时、高效地开展应急处置与救援一直是水路交通安全研究的重要内容。
1.2.3水路交通安全研究的特点
针对水路交通系统的特点，水路交通安全研究主要具有如下特点。
1)潜在脆弱性问题日益凸显
随着水路交通系统的日益复杂和国际社会对于航运效率提高的渴望，水路交通系统对空间、时间的利用日益紧密，导致航运安全管理形势日趋严峻。近年来的航行事故统计表明，世界各主要海域的航行安全事故均体现出事故范围分布越来越广泛和事故导致的损失增大的趋势。这对水路交通安全研究提出了新的挑战。
2)风险辨识难度大
*先，水路交通系统风险影响因素(risk impact factor，RIF)繁多，各子系统间内在强耦合，导致航行事故船舶的路径不确定。其次，水路交通系统风险态势演化规律复杂，繁忙水域、闸区桥区等复杂水域和不同季节的复杂外界环境使航行事故的发展轨迹动态多变，并且受多种因素作用，导致各类因素间的作用关系不明确。这些问题成为水路交通系统安全研究的基础科学难题。水路交通的风险辨识困难如图1.1所示。
图1.1水路交通的风险辨识困难
3)过程监管复杂度高
水路交通监管具有时空范围大、监管要素多、层级尺度广的特征，因此需要解决信息智能提取和点-线-面智能预测、决策和干预的难题，从而为水路安全研究提供**手的研究数据。但是，复杂水域普遍具有要素复杂、数据复杂、环节复杂、对象复杂等特征，这些特征使水路交通安全研究的数据获取困难。
1.2.4水路交通安全的研究内容
水路交通安全管理对象的范围很广，直接管理对象包括人、船、环境。与人有关的管理内容是船员和管理者的技能和水平，保证技能的是证书，培养技能的是教育培训机构。证书和教育培训机构的质量保证来源于法律、法规和国际公约。与船有关的管理内容是船舶性能、船体强度和船舶设备可靠性等，取决于设计能力和设计标准，以及产品性能与质量，源于国际公约和技术规范与标准。与环境有关的管理对象范围更广，直接对象有人工疏浚的航道、港湾，间接对象包括交通、设施、情报、法规等与船舶航行安全有关的其他条件。
水路交通安全管理涉及船员、旅客、港区居民的生命安全，以及船舶、货物、港口和航道设施的安全，包括人命财产安全、船运公司的经济利益，以及海洋环境保护。
1.船舶安全管理
船舶安全管理是指对单船的“人、机、环境、管理”系统的安全管理，其效果主要取决于船员和公司的努力。当代世界经济的发展促使世界船舶的数量、吨位和种类不断变化，水域船舶交通密度持续增大，船舶交通事故和污染事故频繁发生，危及船运公司和海洋环境，引起国际社会的高度重视。
多年来，人们将船舶事故归于科技水平和产品质量，并不断进行技术改进。在国际海事组织(International Maritime Organization，IMO)的主导下，船舶按有关标准配备救生、消防设备；油船设置专用压载舱，采用双层船壳；客船采取结构防火，配备现代化电子助航、导航、通信设备，采用性能良好的材料和计算机信息技术，用质量标准控制船用产品等。这些措施可以大大提高船舶构造、设备质量及可靠性，提升船舶营运的安全性。
IMO的长期研究发现，船舶安全和污染事故的80%是人为因素造成的，防范重点在于公司和船员对船舶的管理和操作。1987年，国际标准化组织(International Organization for Standardization，ISO)推出ISO9000等现代管理理论。IMO将相关理论和方法引入船舶管理领域制定了《国际安全管理规则》(International Safety Management，ISM)。根据ISM建立科学合理的安全管理体系(safety management system，SMS)并予以有效运行，是航运公司进行系统全面的安全管理的基础。SMS建成后，须对体系作内部调试，外审取得ISM证书，然后进入SMS的正常运行。内部调试包括培训人员、预运行及修改、正式试运行、内部审核等。人员对体系的积极响应使SMS的安全管理潜能变成现实，使船舶管理的安全文化建设不断加强，提升航运参与者的安全观念。
2.水路运输安全管理
水上交通安全管理的目标是保护海上人命财产安全，保护海洋环境，使“航行更安全、海洋更清洁、航运更便捷”。水上交通安全管理包括船舶营运系统及其关系密切的外部环境。
我国是海洋和航运大国。在经济全球化趋势的大背景下，我国与世界的相互联系和影响日益加深，这种“互动”在海运业中的表现得尤为突出。我国也是船员大国，目前有50多万远洋船员和近100万内河船员。他们支撑着我国港口吞吐量长期稳居世界**，支撑着我国国际贸易运输量的86%和国内贸易运输量的54%。我国的水上交通安全管理由交通运输部负责，包括对水路运输行业的安全管理和对IMO、港口国政府等的协调。交通运输部主要通过海事局实施船舶水路运输管理。
随着水上运输业的发展，船舶数量不断增多，致使航行密度不断增大，航行环境不断恶化；船舶日益趋向大型化、专业化，船速不断提高，增大了船舶发生事故的风险。由于水上运输业具有高风险的特点，船舶在水上容易发生事故，一旦发生事故，不但可能造成人身伤亡，而且可能给社会、经济和环境造成巨大的危害。船舶安全管理按时间可分为事前、事中、事后性管理。对事后性管理，除了社会性的伤亡人员抚恤、民事赔偿、处理事故现场等事务，重点在于技术性的分析和纠正措施。一般需要通过事故调查过程，查明事故原因。从管理角度进行事故学习，则能较好地控制和防止同类事故复发，降低事故产生的影响。事中性安全管理是对突发危险和事故的应急反应，强调人员的应急意识、知识和技能，应急程序的有效性，以及人员、部门、船岸间的良好协同。事前性安全管理是对事件的安全性分析，预测和辨识可能的风险，布置和落实防范措施，并予以监控，要求从安全科学基本结构的四大要素综合考虑并进行决策、计划、组织和控制。
1.2.5水路交通安全的研究方法
水路交通安全研究广泛采用安全评价方法。安全评价方法是进行定性、定量安全评价的工具。安全评价方法的分类方法很多，例如按评价结果的量化程度分类法、按评价的推理过程分类法、按针对的系统性质分类法、按安全评价要达到的目的分类法等[2]。
(1)综合安全评估
(formal safety assessment，FSA)。FSA是一种从定性和定量两个方面衡量风险水平的决策支持工具，可以使船舶制造、操作和安全规范的决策过程更加科学化。
(2)事故树分析
(fault tree analysis，FTA)。FTA是美国国际电话电报公司Watson等于1962年开发的一种由上至下的演绎推理方法。该方法思路清晰、逻辑性强，可以形象地进行定性或定量风险分析，体现以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性，是安全系统工程的一种主要分析方法。
(3)事件树分析
(event tree analysis，ETA)。ETA是一种从原因到结果的自下而上的归纳推理方法，即从一个初始事件开始，交替考虑成功与失败的两种可能性，然后以这两种可能性作为新的初始事件继续分析，直至找到*后的结果。一种能够直观体现事故发生发展全过程的归纳逻辑树图通过对整个事件动态变化过程的定性和定量分析，在事件隐患发展的不同阶段采取恰当措施阻断其向前发展，从而达到预防事故的目的。
(4)失效模式和影响分析(failure model and effect analysis，FMEA)。FMEA是一种事前预防的分析方法。它从元件各种失效模式的角度进行危害性分析，从而采取具有针对性的相关措施提高系统的安全性。同时，FMEA也是一种能够灵活运用定性或定量数据的评价方法，但是在分析复杂大系统时面临子系统及其失效模式过多的问题。
(5)人因可靠性分析(human reliability analysis，HRA)。HRA既可以从回顾的角度也可以从前瞻的角度描述人为失误。根据对人为失误理解的不同，HRA目前经历了三代的发展[3]。
(6)贝叶斯网络(Bayesian network，BN)。BN是一种*为有效、应用*为广泛的风险评估方法。BN是伴随着人们认识复杂事物的过程产生的。对于一个多因素耦合导致的复杂事件，用全概率公式表达各因素与事件的相互关系过于复杂，因此通过定义各影响因素之间的相互*立性，可以减少定义全概率公式的概率条目。
(7)证据推理(evidential reasoning，ER)。ER是一种信
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