船舶事故的特点与原因分析

王雪君，娄朝辉，袁成清

(1.武汉理工大学能源与动力工程学院可靠性工程研究所，湖北 武汉 430063;2.武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室，湖北 武汉 430063)

船舶作为水运主要的交通工具，其安全保障也受到越来越多的关注。2013年6月至9月底，我国水上交通运输系统在全国范围内开展安全生产大检查。运输船舶共发生水上交通事故158件、死亡失踪148人、沉船87艘、直接经济损失2.5亿元，水上交通安全工作任重道远。

1 船舶运行环境特点

船舶运输作为水上运输业的主体，其营运环境与陆上运输有着不同之处，形成了船舶事故发生的特殊背景。营运环境的特点主要表现在船员流动性及船舶航线变化等动态因素。船员的流动性影响了船舶正常保养和安全连续运行;船舶航线的不断变化使船舶面临不同的海洋环境，极大影响了船舶的安全营运。并且，船舶内部的工作环境也比较恶劣，对船舶机械的正常运转和船舶的安全航行具有重要影响。船舶处于温度变化大、湿度变化大、含有盐雾、油雾等腐蚀性气体的环境中，加速了船舶机械的腐蚀。船舶机械设备在正常运转时处于一种高温、高压及振动的运行工况中，容易产生不可避免的摩擦磨损而使性能降低，直至失效。

2 船舶事故特点

2.1 事故船舶种类

集装箱船、油船、干散货船以及LNG船是典型的船舶类型，并且各类船舶均有向大型化快速发展的趋势，因此船舶的安全运输变得尤为重要。各类船舶的用途不同，发生的船舶事故也具有不同特点:①集装箱船在运输危险货物方面得到普遍应用。然而对于运输有爆炸、易燃、毒害、腐蚀、放射性及海洋污染等特性的危险货物的集装箱船，在载运途中对船舶、货物、海洋环境和人员安全均构成了潜在的威胁［1］。②油船事故的形式主要有火灾、爆炸、溢油和碰撞、搁浅和倾覆等，给人们的生命财产安全造成极大的危害，也污染了海洋环境。③干散货船用途广泛，主要用来运输煤炭、矿石等散装物资，其数量仅次于油船。据有关资料统计，干散货船发生的事故主要有搁浅、碰撞、机械故障、结构损坏。④随着清洁能源LNG的广泛使用，LNG的运输安全也引起人们的重视。由于LNG具有易燃易爆性、快速相变性以及LNG船舶结构的独特性、航行安全性、特殊的低温保存要求等，决定了LNG船舶运输的安全风险较大［2］。

2.2 船舶事故类型

船舶事故的类型大致可分为:碰撞、搁浅、触损、火灾、风灾、沉船及其它事故。通过收集和整理一些国家和地区具有代表性的船舶事故，对船舶事故按其类型进行了分类统计，如图1［3］。

图1 1990年～2007年韩国主要船舶事故分类

从图1中可以看出，机损事故是组成船舶事故的最主要部分，其次是碰撞事故。另外5种类型的船舶事故中，发生的比例由高到低分别为操作失误、搁浅、火灾和爆炸、倾覆和沉没。通过对事故类型的分析，发现机损事故发生的数量较大，并且由图1中折线的趋势可以看出，机损事故发生的数量变化也较大，深入研究机损事故对于减少船舶事故十分重要。据统计，自2008年1月～2010年6月，宁波辖区内共计发生机械故障类事故95起，其中2008年19起，2009年45起，2010年上半年31起，发生的频次呈现增长趋势，足见机械故障类险情已成为威胁水上交通安全的重大隐患。以下依据中国远洋运输公司1993年～2003年发生的船舶机损事故案例从故障部位和故障模式方面分析船舶机损事故原因，为船舶安全管理提供重点。

2.2.1 船舶机械故障部位

随着时间的推移，船舶机械设备在外部因素(如工作负荷、运行时间和环境等)和内部因素(如设计、材料、制造和安装工艺)等各种条件的作用下会逐渐丧失其规定功能而造成重大的船舶事故。对船舶机械故障发生的部位进行统计，结果如图2所示。通过统计数据可以得出，主机事故58起，占43.3%;副机36起，占26.9%;另外发电机7起，锅炉7起，其它设备10起，润滑油和火灾事故分别为3起和6起，这些总共占29.8%。这说明在船舶机舱系统中，主机系统仍然是事故发生率最高的部位，其次发电柴油机、发电机、锅炉及起重机械事故也占有很高的比例。

图2 船舶机损事故发生部位

2.2.2 船舶机械故障模式

船舶机械的故障模式有磨损、腐蚀、疲劳破坏等。了解各部位的故障模式和故障比例可以逐步分析故障发生的原因，为设备部件的正确合理制造、使用和维修提供了科学的指导依据。对各部件故障模式的统计分析中，由于主机是船舶机械故障发生率最高的部位，着重对主机各部件的故障模式和比例进行了统计分析，如表1所示［3］。

由表1可以看出，在船舶机舱设备中，主机系统是事故发生概率最高的部位，根据其它资料的统计，主机各部件的损伤占机损事故的35% ～45%。活塞、活塞环、汽缸套、汽缸盖以及气阀这些燃烧室周围的部件发生故障的概率较高。通过统计各种故障模式，发现这些部件的故障主要表现为磨损、裂纹、断裂、烧蚀和变形。其中磨损故障32例，占40.5%;裂纹、断裂25例，占31.6%;烧伤、粘着4例，占5.1%;变形移位6例，占7.6%。这说明磨损是导致船机零件损坏或船舶机械失效的主要故障模式，是影响船舶机械正常运转和船舶安全航行的主要因素之一。另外松动或脱落、脏堵或脏污、锈蚀咬着及泄漏等故障也比较常见。

表1 主机部件故障模式

2.3 船舶事故原因

船舶事故原因由于船舶类型、事故类型的不同，具有不同的特点。

各类船舶由于在运输货物方面存在差异，事故发生的原因不同:①集装箱船。由于运输危险货物的爆炸、易燃、毒害、腐蚀等特殊性质，会有发生爆炸、火灾、人员伤亡及海洋污染的可能。②油船。由于油船承载的各种油都是低燃点，极容易爆炸，因此在油船的供油、运输及洗舱过程中，若不严格遵守操作规程，加强监督检查，会造成安全隐患。③干散货船。机械故障和结构损坏在干散货船海难事故中所占比例很高，并且多发生在船龄高的船舶中，这说明机械老化、机械动力不足、机械维护不足、结构老化、结构强度不足是引发事故的主要原因［4］。③LNG船。当LNG发生泄漏时，与空气形成的混合物中甲烷浓度达到其爆炸极限就会引发爆炸，从而引发船舶火灾;并且由于LNG具有低温危害性和快速相变性，会造成船体材料的低温脆性断裂，破坏船体结构的完整性;泄漏还会使空气中甲烷浓度急剧升高，造成人员的窒息死亡［2］。

各种类型的事故也是由不同原因引起的。机损事故发生的频率较高，根据相关资料对机损事故的原因统计，维修不善、部件异常损耗、操作失误是引起故障的主要原因。碰撞和搁浅事故很大程度上是由于人为失误造成的，包括船员应变能力差、疏忽大意、导航员的失误以及不遵守相关预测和回避规则等等。此外，推进系统的故障、舵机或其它机械设备的故障都有可能导致碰撞。另外，操作失误也是导致事故的重要因素，包括决策错误、操作不当等。在各类常见事故中，火灾和爆炸是油轮事故的主要形式。

3 船舶事故主要影响因素

通过以上对船舶事故发生的船舶种类、事故类型、以及事故原因特点的分析可以得出:人为因素和机械设备因素是引起事故的主要原因。根据系统安全工程学的理论，船舶事故发生的影响因素从宏观上可分为人 (船员、船公司、管理者)、船 (船舶自身机械设备和油品)以及环境因素。

3.1 人为因素

相关船舶事故的统计分析表明，人为因素造成的船舶事故比例达到80%甚至以上。对于船员主要表现在工作责任心不强、维护保养不到位、业务水平低和操作失误。对于船公司管理者，缺乏对船舶的日常监督管理，造成了安全隐患。人是船舶运行中的关键因素，船舶船况的好坏直接与人联系起来。如果能掌握充分的技术知识，通过对船舶良好的维修保养，选择适航的环境条件，船员工作谨慎，使人、船和环境三者处于良好的状态，就可以有效避免事故的发生。人为因素之所以成为船舶事故的主要原因，是因为人具有不稳定性，包括知识、技能、责任、经验、生理、心理、健康状况、行为特点等很多方面［5］。控制单纯的人为因素很难完全预防控制船舶事故，而由于管理失误、维护保养不良、操作失误、设计不合理、加工不良、安装不正确、材料性能差等可控制的人为因素引起的船舶事故占据了很大比例，因此，这些因素若通过规范人的行为来预防和消除，能很大程度上减少船舶事故的发生。

3.2 船舶机械设备因素

机损事故是构成船舶事故的重要组成部分，这是由于船舶机械设备故障而引起的，船舶机械设备故障主要由以下几个方面引起:①材料。各种零部件的材料质量有缺陷或者各种油品含有杂质，这样在使用时会直接或间接地引起相关部件的失效而造成故障。因此要在源头上保证各种部件材料和使用油品的质量，这是预防事故发生的基础。②设备工作异常。包括了燃烧不良、润滑不良、泄漏、温度过高、过载以及运行时间过长等。一般是由于材料缺陷或船机人员的不规范行为等因素而导致了设备工作的异常，引起故障的发生。③操作管理。包括加工不良、安装不良、密封不良、燃油净化不良、滑油净化不良以及操作失误和管理不当等。这种行为失误会间接地导致故障的发生，但往往是导致机械故障发生的重要影响因素。很多因素表面上是机械设备方面的原因，但都与人为因素联系在了一起。因此，加强船机人员的安全操作是保障船舶机械设备良好运行的一个基本保证［6］。

3.3 环境因素

环境因素直接关系到船舶运行的安全，所以要保证船舶处在良好的作业环境和航行条件下。自然环境包括了水文、气象及地形等因素，对船舶事故的影响体现在:①视距的降低。由于气象条件的影响，如雾、雨雪和夜间引起的视距降低，给船舶的操纵带来了困难，导致船舶事故的概率加大。②气象恶劣。风浪给船舶海上航行造成了不可抗拒的自然灾害。③海上礁石、浅滩及水中障碍物给船舶带来影响明显。航行环境包括交通条件和助航设施2方面。交通条件指水域内船舶交通的密集程度和交通量的大小。在狭窄航道和交通密集水域情况下，船舶导航的难度增加。港口、海区、航道与海峡，沿海及交通密集水域是海事多发处。因此要加强这些区域的整治，创造良好的航行环境，保障船舶的安全营运。助航设施导致船舶发生事故主要表现在海上灯塔、航路标志的故障、海上航行资料的失效。然而根据大量事故案例表明，纯粹由环境因素导致的船舶事故所占比例很小，因为不良的环境因素可以通过人为的分析和操作进行规避。

4 船舶事故研究展望

根据船舶事故的特点和原因分析，未来的研究需要在以下方面重点加强:①做好船舶事故数据的统计分析工作，为事故模型的建立与运用奠定基础。积累船舶事故发生的数据，进行原因分析并总结经验，才能更好的建立船舶设备的可靠性评价模型，预防船舶事故的发生。②不断将新的数学方法和理论用于船舶事故原因分析中。针对船舶事故发生的特点，弥补已有研究方法的缺陷，不断优化数学方法和理论在船舶事故原因方面的研究，使理论模型具有实用性和可操作性。③运用新的技术手段对人的身体疲劳状态加以监控和警示。针对面部特征尤其是眼睛状态来识别驾驶员的疲劳已有广泛的研究应用。如何根据船舶操作者的行为特点，结合身体的疲劳状态特点加以实时监测，开发可实用的疲劳监测系统以减少人为的失误将是一个很好的研究方向。④融合船岸信息一体化技术，研制船舶动力系统监测诊断与故障缓解的综合保障技术。通过构建船岸一体化的船舶安全监督管理系统信息网络，可以掌握船舶机械设备的工作状态。特别是对于船舶动力系统，选择重要部件的合适监测参数，通过实时数据进行诊断并及时反馈，从而采取有效措施预防故障的发生。这种综合保障技术有利于加强船舶管理者和操作者之间的信息融合，通过共同的管理和决策实现船舶安全运行。

［1］夏平凤.浅析集装箱船危险货物运输的安全管理［C］.2010年全国气象海洋环境与船舶航行安全学术研讨会论文集，2010.

［2］孙国庆.LNG船舶航运安全体系研究 ［J］.交通企业管理，2013，28(1):28－30.

［3］Zhan Jun Long，Seung Keon Lee1.Analysis of marine Accident and Its Current Status in South Korea［C］.29th lnternational Conference on Ocean，Offshore and Arctic Engineering，2010.

［4］於健，张猛，包法伟.干散货船海难事故统计分析［C］.2008年船舶安全管理研讨会论文集，2008.

［5］杨玉峰.克服不良的人为因素进行有效的船舶事故预防［C］.航海技术实践研究论文集，2009.

［6］臧彦友.船舶安全管理研究 ［J］.中国水运，2008，8(3):1－2.