水上交通安全预警信息发布方式的成本效益分析

张 帆 马全党

（武汉理工大学航运学院 武汉 430063）

0 引 言

2014年国务院颁发了《关于依托黄金水道推动长江经济带发展的指导意见》（国发2014［39］），标志着长江黄金水道建设正式上升到国家发展战略的高度，长江航运又将迎来新的发展高峰，船舶流量增加、船舶大型化趋势明显.但同时长江水上极端恶劣天气和地质灾害险情时有发生，影响水上交通安全的客观风险因素长期存在：2015年6月1日21时30分许，大型旅游客船“东方之星”载乘客及船员共454人行驶至长江中游湖北监利水域突遇龙卷风瞬间沉没，造成442人死亡；2015年6月24日18时40分许，重庆巫山大宁河江东寺北岸突发大面积滑坡并引发巨大涌浪，造成1名8岁男孩死亡，对岸靠泊的21艘渔船和农用船翻沉.这2起水上突发事件再次引起社会对长江安全预警的关注.因此建立高效科学的长江通航安全预警体系是保障长江航运科学发展的重要环节，其中的预警信息发布技术则是重中之重，如何选择最为合适的预警信息发布方式有待进一步研究.

1 预警信息发布方式

预警信息发布是将经识别出的预警类别、等级以及预控对策进行发布的过程，高效的预警信息发布机制能够及时准确的将信息传递到接受群体，而全面的信息反馈机制则能够确保接收者成功接收预警信息.

1.1 基于短信平台的信息发布技术

由于手机的普及，手机短信已成为一种可靠的预警信息发布方式.考虑到短信的长度限制和发布的成本，需对短信内容进行提取、凝练之后再进行发布.预警信息应该包括预警类别、预警级别、起始时间、可能影响范围、警示事项、管制措施和发布机关等［1］.这种信息发布方式成本偏高，需提前建立受众人群手机号数据库并保持数据库的实时更新.

1.2 基于AIS的信息发布技术

船舶自动识别系统（automatic identification system，AIS）由岸基设施和船载设备共同组成，结合卫星定位技术提供船位、船速、改变航向率及航向等船舶动态资料与船名、呼号、吃水及所载货物等船舶静态资料［2］.AIS可以向海事部门提供上述船舶的动、静态信息，同时海事部门也可以通过AIS标绘禁限航区域，向船舶发布航行通（警）告和其他各类安全预警信息，是实现船—岸即时通信的一种直接高效方式.

1.3 基于手机客户端的信息发布技术

随着智能手机的普及，通过手机客户端（APP）接收预警信息也成为了一种新的趋势.手机客户端安装方便，维护低廉，操作简单，信息更新及时，根据工信部统计数据，截止2014年底，中国的智能手机用户已超过5亿人，巨大的用户和潜在用户数量保障了预警信息发布的广泛性和全面性.

1.4 基于VHF广播的信息发布技术

VHF（very high frequency）是指频带从由30～300MHz的无线电波.船用VHF通信是指采用VHF专用频段进行船舶内部、船船之间、船岸之间的无线电通信.这种方式广泛应用于船舶航行联系、海事现场巡航监管、港口生产调度、遇险求救等方面，是实现水上交通现场通信的主要手段［3］.

1.5 基于WEB网页的信息发布技术

随着内河无线技术的发展，航行船舶上的船员、现场巡航的海事执法人员和其他涉水行业人员通过长江海事政府信息网站实时查询、快速接受水上交通安全预警服务将越来越方便.作为公众信息发布平台，在互联网＋技术日趋成熟的背景下，长江海事政府信息网在安全预警信息发布上将发挥着重要作用.

2 预警信息发布方式成本效益分析模型

成本效益分析（cost－benefit analysis，CBA）是通过比较项目的全部成本和效益评估项目价值的一种方法.这种方法在19世纪初期由法国经济学家朱乐斯·帕帕特首先提出，直到上世纪40年代，成本效益分析的理论基础才得以完善，并逐渐运用于政府、企业活动中［4］.由于信息发布模式多样，各有优劣，故针对前文提及的5种信息发布方式进行成本效益分析，为水上安全监管部门选择合适的预警信息发布方式提供依据.

2.1 评价流程与方法

进行信息发布方式成本效益分析就是选择适当的评价方法，建立科学的评价指标体系，对项目的成本和效益两部分进行定性与定量相结合的评估，分析投入带来的效益，以判定投资是否值得.

根据预警信息发布评价内涵，制定评估流程，见图1.

图1 评估流程

由于安全预警是对未发生的事件进行预测、评估和干预，因此无法单纯地对安全预警实施效果进行准确的定性或定量评估，因此选用能较好融合定性与定量的模糊综合评价法适合本研究评估.本研究在实施之前，首先要提取指标因素构建评价体系，利用对偶比较法对统计指标的权重进行计算，然后利用模糊综合评价法对信息发布方式的成本效益进行分析评价［5－6］.

2.2 评价指标体系

根据预警信息方式发布的特点，分“成本”和“效益”建立6个方面的评价指标：建造成本、使用成本、覆盖面、功能性、使用率、预警效果，并建立了3层结构的评价体系，见图2.

图2 评价指标体系

基于评价指标体系，设计了“长江干线预警信息发布方式成本效益分析调查问卷”（略），通过对长江航务管理局、长江海事局的相关专家进行问卷调查，利用对偶比较法，从而确定各项指标的权重W＝｛w1，w2，w3，w4，w5，w6｝，见表1.

表1 评价指标体系

2.3 评价等级的划分

由于涉及长江干线水上交通安全的因素复杂，因此将长江干线水上交通安全预警信息发布方式效果评估的标准分为好、中、差3个等级，构成一个评价集合：B＝ ｛高，中，低｝.为便于定量计算，将3个等级所对应的分数设定，见表2.

表2 评语等级及分数

依据表2划分标准，通过问卷调查对各级指标进行评分并计算出的综合评价指数，于是将预警信息发布效果等级模糊化，划分为4个等级，见表3.

表3 评价等级和指数

综合评价指数结果X＝3时，评价等级为很好；当3＞X≥2时，评价等级为较好；当2＞X＞1时，评价等级为一般；当X＝1时，评价为差.

3 案例分析

以长江海事局当前预警信息发布的各种方式为例，根据上述的模型，综合评价预警信息发布的效果.

3.1 隶属度采集

指标隶属度的表达方式有2种：一种根据计算公式计算得到或者由经验公式表示；另一种是利用专家打分的方式，对各层指标进行评判打分，从而确定隶属度.由于长江水上交通风险因素的复杂性，故本研究采用专家调查法来确定隶属度并形成隶属矩阵，然后通过归一化处理，得出具有可比性的综合结果.本次共发放问卷35份，回收33份，其中有效问卷32份，占发放问卷量的91.4%.

假设回收有效的问卷中，某项指标的评分结果为70%的好，20%的一般，10%的差，则这个结果可用模糊集合b＝［0.7，0.2，0.1］来描述，称为评价结果模糊行向量.多个同级指标的评价结果模糊行向量组合，可得到对应上层指标的隶属度矩阵，即R（Bi）

3.2 评价指标合成

根据调查问卷的评分，对5种预警信息发布方式进行整理，分别计算得出5种方式其各自的成本、效益隶属度矩阵Ri（B1），Ri（B2）.根据各发布方式的隶属度矩阵，结合表2进行平均分计算，可得计算结果见表4.其中，平均分计算公式为

表4 评价表

根据上述表格，可分别获得各种方式成本与效益2部分的评价结果.但由于在进行成本分析时，一般以低成本为目的，故需要对评价结果进行逆向修正：以4减去评价分数，得到成本评价的修正分数.结果见表5.

表5 修正后评价表

对修正后的结果进行加权计算，即可得到成本和效益的评分.计算公式为

经计算，结果见表6.

表6 成本效益评价结果

由表6可知，网页发布方式在成本上优势最为明显，而AIS的预警效益最好.

3.3 结果分析和比较

根据专家意见，目前对信息发布方式的成本与效益同样看重，故各取50%的权重，因此，最终评价结果见表7.

表7 评价结果（成本∶效益＝0.5∶0.5）

由表7可知，VHF与AIS可更好的达到预警效果，手机APP有发展潜力十分巨大，手机短信发布方式的成本效益评价排名最后.但随着今后资金投入的增加，为保证预警质量，效益比重增大，成本比重减少，分析结果将发生变化.见表8，如果将成本∶效益的比值调整为0.25∶0.75.

表8 评价结果（成本∶效益＝0.25∶0.75）

虽然成本效益比重发生变化，但是VHF与AIS的评价结果依然最好，短信发布上升到第三位.

4 结束语

长江干线水上交通环境复杂，影响水上交通安全的风险众多，在不同时间段、不同通航环境下，选取正确的预警信息发布方式直接决定预警效果.本文就预警信息发布方式进行了研究，对目前的5种发布方式进行了成本效益分析.结果显示，网页发布方式的成本最小，而VHF和AIS的发布方式效益最突出.综合评价，VHF与AIS将在相当长的一段时间内作为预警信息发布的主要方式，而手机短信与手机APP则有一定的发展空间，可作为辅助手段强化预警效果.目前长江干线水上VHF、AIS信号未实现全覆盖，船舶AIS实际上线率未满足要求，长江水上无线宽带尚未建设.因此，建议长江海事部门一是继续加强沿江VHF和AIS基站建设，进一步提高VHF、AIS信号覆盖率；二是持续强化船舶AIS上线率的检查力度，严厉打击蓄意关闭AIS船用终端行为，切实提升船舶AIS上线率；三是迅速启动长江水上无线宽带的建设，尽快实现在航船舶的无线宽带连接.

［1］刘 威，冯金巧，卢国栋.交通信息短信发布系统研发［J］.交通信息与安全，2010（1）：43－46.

［2］赵学俊，董晓永，赵丽宁.AIS与船舶航行安全［J］.世界海运，2003（2）：24－26.

［3］苏作靖，关 巍，丁相涛.长江下游水道大型海船的通信［J］.航海技术，2014（6）：40－43.

［4］李晓冬，唐文勇.效用模型在船舶综合安全评估中的应用研究［J］.安全与环境学报，2014（5）：30－33.

［5］王 涛，陈 峻.基于模糊综合评价法的城市道路交通安全评价研究［J］.交通信息与安全，2011（4）：99－103.

［6］沈继红，付肖燕，赵玉新.模糊综合评估模型的改进［J］.模糊系统与数学，2011（3）：127－132.