船舶海上碰撞事故影响因素分析

涂敏 胡远程

[摘要]为了确保海上丝绸之路的通畅，海上运输安全问题亟待研究解决，确定和控制海上安全主要影响因素是防止碰撞事故发生的有效途径，采用二元逻辑回归方法进行单变量和多变量分析相关影响因素的内在规律。研究结果表明：（1）碰撞事故与发生时问、船速、载货情况、船龄、地点之问具有显著相关性；（2）时问在夜晚，船速较高，船龄较低，发生地点在受限水域时发生碰撞事故的概率较高。

[关键词]海上安全；海上丝绸之路；海上碰撞事故；影响因素；逻辑回归模型

[中图分类号]U698.6 [文献标识码]A [文章编号]1005-152X（2018）02-0053-04

1 引言

2013年9月，中国提出共建“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”两大倡议，被称为“一带一路”。“一带一路”战略是中国新一轮全方位对外开放的重大举措，是新时代中国周边战略的重要依据，也是实施经济外交的新平台。“一带一路”不仅推动中国经济的发展，也推动沿路国家经济的发展，是夯实世界经济长期稳定发展的基础，推动全球化再平衡。

21世纪海上丝绸之路提出之后，沿线国家之间的贸易往来更加频繁，货物运输量增加，船舶密度加大，发生海上事故风险加大。2015年沿线海域共发生810起海上事故，其中碰撞事故多达211起，占比26.0%，共计造成人员死亡92人，人员失踪78人，碰撞事故作为最重要的事故类型，造成严重的人员、财产和环境损失，可见该地区目前海上安全形势依然严峻。大型船舶的航行安全仍然是当前紧迫的问题，如果不采取措施加以控制会危害海上丝绸之路的建设，从地缘政治和地缘经济的角度来看，研究海上船舶碰撞事故影响因素也是至关重要的。

在过去的几十年里，国内外专家学者对船舶碰撞事故的调查、分析、控制做了大量的研究，主要集中在计算船舶碰撞的概率、风险的预测和管控。在碰撞事故致因分析中，最早出现的是单因素分析，如美国USCG（United States Coast Guard）对人为因素进行系统研究最早可以追溯到1992年。单因素分析能够抓住事故发生的主要原因，却忽视了其他次要因素的影响，具有一定的局限性。如今，众多学者认为碰撞事故是“人、船、环境、管理”多因素共同作用的结果，最早相关研究见于日本学者于1991年发表的《海上交通系统环境安全评价研究模拟》，我国相关研究最早见于陈伟炯教授在1998年提出的影响船舶航行安全的“人一机环境一管理”系统模型。在碰撞事故风险评估预测方法中，最常见的理论模型有故障树、贝叶斯网络、逻辑回归、神经网络等。Logistic回归模型是一种高效的数据处理方法，被广泛应用于生物学、统计学等多个领域，应用在海事研究中也较多，本文即采用该方法对船舶海上碰撞事故影响因素展开研究。

本文主要的数据和信息获取来源于IHS Mari-time Fairplay海事情报信息数据库，获取2015年在21世纪海上丝绸之路沿线82个国家所属海域发生海上事故共计810份调查报告。

2 海上碰撞事故影响因素分析

对于海上碰撞事故的影响因素，目前国内外大多数专家学者是基于“人一船一环境”系统进行的，研究其相互之间的作用关系。综合来看，可以将海上碰撞事故的影响因素从“人为因素”、“船舶因素”和“环境因素”三个方面来考虑。由于事故调查报告中关于“人为因素”记录较少，“人为因素”统计主观性较强，资料采集较为困难，而且，碰撞过程中人的行为往往通过船舶的运动状态表现出来，因此本文将“人为因素”通过“船舶动态因素”间接表达。

2.1 船舶动态因素

2.1.1 发生时间。研究表明，夜间发生碰撞次数要多于白天发生碰撞次数，因此，我们将事故发生时间以昼夜进行划分，6：00到18：00为白天时段，18：00到第二日的6：00为夜晚时段。发生时间=f白天，夜晚）={0，1）。

2.1.2 船速。船舶在碰到紧急情况一般会采取降速、停车、转向等紧急避让措施，船速过快会导致停车冲程过长，反应时间过短，引起事故发生。根据船舶发生事故时船速的不同，本文将其划分为O-10kn之间、lOkn及其以上两类。船速={0-10kn，10kn及其以上）_（0'1）。

2.1.3 载货情况。载货情况主要针对货船而言，载货情况不同，船员的工作状态不同，船速和吃水不同，重载与轻载导致的碰撞结果也不同。根据货物载货情况不同可分为“重载”与“轻载”两类。本文研究碰撞结果与是否重载有关，将客船、渔船、拖船等非货船作“轻载”处理。载货情况=（轻载，重载）={0，1}。

2.2 船舶静态因素

2.2.1 船旗国。船舶所有人为了降低运营成本，在船舶登记开放或者宽松的国家进行登记，从而取得该国国籍，并悬挂该国国旗，根据船舶悬挂国旗是否为方便旗，将其划分为方便船旗国、非方便船旗国两类。船旗国=（非方便船旗国，方便船旗国）={0，1）。

2.2.2 船级社。国际船级社协会是促进和提高海上安全标准，加强各船级社之间联系的非政府组织。国际船级社协会目前共有12个正式会员，根据船舶是否为加入国际船级社成员，本文划分为国际船级社和非国际船级社两类。船级社=f非国际船级社，国际船级社）={0，1）。

2.2.3 船舶类型。船舶类型不同，船舶用途不同，船体结构也就不同，导致船舶碰撞结果也会不同。按照船舶类型的不同，本文将其划分为干散货船、液散货船、客船及滚装船、集装箱船、件杂货船、拖船渔船等其他类型船舶共6类。具体分为：（件杂货船）=0，（客船及滚装船）=1，（其他）=2，（液散货船）=3，（干散货船）=4，（集装箱船）=5。

2.2.4 船龄。本文船龄系指自船舶建造完成时起至船舶发生事故年份的差值。随着船龄的增长，船体强度易受到腐蚀，船体结构的可靠性会慢慢降低。根船龄的不同，本文将其划分为5年之内、5-10年之间、10年及其以上等三類。具体分为：{0-5年}=0，{5-10年}_1，{10年及其以上}=2。

2.3 环境因素

2.3.1 发生地点。事故发生地点可能在海上，可能在港口，也可能在水深较浅、宽度较窄的受限水域，如海峡、河口等，发生地点类型不同，航道条件不同，对船舶通航安全造成的影响也不同。具体分为：{海上}=0，（港口/码头）=1，{其他}=2，{受限水域}=3。

2.3.2 天气情况。船舶发生事故很大一部分原因是因为碰上恶劣天气，根据事故报告中出现“能见度低”、“大风”、“恶劣天气”、“浓雾”、“台风”、“大浪”、“冰冻天气”等类似描述，我们将其天气情况定义为“差”，其他则将天气情况定义为“好”。天气情况={好，差}={0，1}。

3 海上碰撞事故影响因素Logistic回归模型分析

3.1 Logistic回归模型介绍

Logistic回归是一种将概率作为因变量的回归分析方法。设P为事件发生的概率，P的取值范围为（0，1），则1-P表示事件不发生的概率。首先对P做Logit转换，即对P/1-P取自然对数InP/1-P作为因变量，即可建立线性回归方程：

In P/（1 - P）=β0+1x1+-…+βmβm

（1）

其中：xi表示第i个影响因素，iβ（i=1，2，…，m）表示第i个影响因素的偏回归系数，β0表示截距项。

优势比（ Odds Ratio，OR）表示同一组中事件发生与不发生概率之间的比值，即当其他白变量不变时，xi每增加变化一个单位所引起的发生概率的变化，影响量为eβi。

本文选取在21世纪海上丝绸之路沿线82个国家所属海域已发生的海上事故数量作为样本，而非所有海上交通量，研究发生碰撞事故的影响因素，因此因变量为是否发生碰撞事故，最终的结果只有两个，即“发生碰撞事故”和“发生其他类型事故”，是一个[0，1]-分类变量。对是否发生碰撞事故属于离散问题，采用概率模型比较理想，因此选取对被解释变量是二分类变量进行多元回归分析的二元Logistic模型。自变量选取为碰撞事故影响因素，包括发生时间、船速、载货情况、船旗国、船级社、船舶类型、船龄、发生地点、天气情况，即i=1，2，…，9。通过拟合出回归模型中的截距参数β0和偏回归系数βi，便可建立发生碰撞事故概率P与发生时间X1、船速X2、载货情况X3、船旗国X4、船级社X5、船舶类型X6、船龄X7、发生地点X8、天气情况X等影响因素之间的二元Logistic回归模型。具体初始变量赋值见表1。

3.2 单因素变量分析

考虑发生碰撞事故与单因素单独之间是否具有相关性，即对各影响因素进行独立性检验，需对各影响因素进行单因素分析，为了尽可能不遗漏与碰撞结果相关的单因素，故显著度水平取为0.1。碰撞事故单因素的二元Logistic回归分析结果见表2。

注：***表示显著性水平在0.001，**表示显著性水平在0.05，*表示显著性水平在0.1。

由表2可知，发生时间、船速、载货情况、船级社、船舶类型、船龄、发生地点通过检验，船旗国和天气情况未通过检验，即与碰撞事故是否发生的有关因素包括发生时间、船速、载货情况、船级社、船舶类型、船龄、发生地点共7个因素。

3.3 多因素变量分析

在多因素二元Logistic回归分析中，依次进入方程的总计有7项白变量：发生时间、船速、载货情况、船级社、船舶类型、船龄、发生地点。从模型输出结果来看，回归方程总共接受了5项白变量，分别是发生时间、船速、载货情况、船龄、发生地点，淘汰了船级社与船舶类型2项白变量，因此，发生碰撞类事故与发生时间、船速、载货情况、船龄、发生地点具有显著相关性。具体见表3。

碰撞事故多因素的二元Logistic回归分析结果见表3，回归模型中的截距参数β0=0.842，在表3中，优势比即在发生某个影响因素在两个不同水平下的P/1-P的比值，P为发生碰撞事故的概率，Wald值和显著度Sig.是对偏回归系数βi检验的结果。

由表3的相关性分析可知，就发生时间而言，当发生时间在白天时，发生碰撞事故的概率最小（OR=1），当发生时间在夜晚时该概率提高了约43%（OR=1.427）。就船速而言，船速在O-10Kn时发生碰撞事故的概率最小（0R=1），当船速在lOKn及其以上时该概率提高了约75%（OR=1.748）。就载货情况而言，未满载时船舶发生碰撞事故的概率较小（0R=1），满载时该概率提高了约65%（ OR=1.649），就船龄而言，船龄在0-5年的新船发生碰撞事故的概率最大（0R=1），船龄在5-10年之间的船舶发生碰撞事故的概率降低了约55%（OR=0.454），船龄在10年及其以上的老旧船舶发生碰撞事故的概率降低了约40%（ OR=0.575）。就发生地点而言，在海上航行时该概率最低（0R=1），在港口或码头时该概率提高了约1倍（ OR=2.071），在其他地区该概率又在港口或码头的基础上提高了约60%（ OR=1.629）.在受限水域时该概率又比其他地区提高了约70%（ OR=1.663）。

4 结论

本文主要探索在21世纪海上丝绸之路沿线船舶海上碰撞事故发生的相关影响因素的内在规律，通过二元logistic回归分析得出如下结论：

（1）21世纪海上丝绸之路沿线发生船舶海上碰撞类事故与发生时间、船速、载货情况、船龄、发生地点5个影响因素之间具有显著相关性。

（2）碰撞事故发生在夜晚的概率相对于白天要高约42%，主要因为夜晚能见度几乎为零，操作困难，而且夜晚船员更容易产生驾驶疲劳。

（3）船速越快，碰撞事故发生的概率越高，船速过快会导致停航冲程过长，反应时间太短，船速过快是导致碰撞事故发生的～个重要因素。

（4）满载时船舶发生碰撞事故的概率比轻载要高约65%，满载时会影响船舶性能，因此，载货情况是影响碰撞事故发生的一个重要因素。

（5）船龄与碰撞事故发生概率负相关，船龄越大发生碰撞事故概率越低，该结果与预期的结果相反。

（6）在受限水域发生碰撞事故概率最大，在海上发生事故概率最小，受限水域水深較浅、宽度较窄，通航条件差，因此发生地点是影响碰撞事故发生的一个重要因素。