本质安全理论在防范船碰桥工作中的应用

许岩松

一、前言

近年来，随着国民经济的不断发展，道路、铁路交通网不断完善，一座座桥梁相继问世，横跨江河两岸。与此同时，水路运输也迅猛发展，船舶大型化的趋势明显，海船进江日益频繁，水上交通更加复杂，水上交通与桥梁建设的矛盾凸显，船舶触碰桥梁事故增多。以珠海市莲溪大桥为例，在2017年至2021年不到4年时间内两次被船舶触碰，社会影响较大；2021年7月13日，一艘集装箱轮触碰广州番禺北斗大桥桥墩再次引发社会的高度关注。事实上，防船碰桥工作很早就被相关部门列为重点工作，如广东海事局2017年就将防船碰桥工作作为“三大战役”来部署；2020年12月交通运输部、国家铁路局、国铁集团联合印发了《船舶碰撞桥梁隐患治理三年行动实施方案》，按照“各负其责、科学评估、防治结合、综合施策”的原则，全面排查和治理船舶碰撞桥梁安全隐患，坚决防止重特大事故发生。这些方案和措施全面、系统，无疑可以减少事故发生的概率，但能否“坚决防止重特大事故发生”呢？7月13日的船碰桥事故给出了答案，若涉案集装箱轮吨位再大些，后果将不堪设想。如何才能真正“防止重特大事故发生”，这一难题再次摆在相关部门的面前。本文拟对防船碰桥工作现状进行梳理，运用本质安全理论，提出防船碰桥的工作建议，旨在找出一种方法彻底避免船碰桥事故的发生。

二、防范船碰桥事故工作现状

（一）交通运输部、国家铁路局、国铁集团的工作方案

2020年12月16日，交通运输部、国家铁路局、国铁集团联合印发了《船舶碰撞桥梁隐患治理三年行动实施方案》（以下简称《三年行动方案》），该方案部署了以下五项任务：

一是健全安全责任体系，责任体系分为三个层次，分别为强化航运企业、桥梁运行管理单位、航道养护单位的安全主体责任；严格落实海事管理机构、省级交通运输主管部门、地区铁路监督管理局、航道管理部门按职责分工的监管责任；强化属地政府责任落实。

二是开展桥区水域航道安全风险隐患排查治理。要求省级交通运输主管部门、长江航务管理局按职责分别组织开展航道安全风险隐患排查，重点整治航道维护尺度不足、航标缺失或功能失常等问题。

三是开展桥区水域水上交通安全风险隐患排查治理。要求各省级交通运输主管部门、长江航务管理局、相关直属海事局按职责分别组织开展水上交通安全风险隐患排查，重点整治桥区水域船舶淌航、掉头、横越、违规追越、不按规定航路航行、船舶超高航行等行为。督促航运企业完善安全生产制度，夯实安全生产主体责任，强化相关事故或险情等安全警示教育和船员培训，提升船员防范船舶碰撞桥梁的安全意识和驾引能力，规范桥区水域驾引行为；建立健全桥区水域水上交通安全管理制度，提升海事管理机构水上交通现场监管能力。加强汛期无动力船舶、锚地船舶监管，严防失控走锚。

四是开展桥梁安全风险隐患排查治理。各省级交通运输主管部门组织公路桥梁运行管理单位开展安全风险隐患自查和综合评估，地区铁路监督管理局、铁路局集团公司组织铁路桥梁运行管理单位开展安全风险隐患自查和综合评估。重点整治桥梁标志标识设置维护不到位、通航净空尺度不足、未按要求设置维护防撞设施、抗撞性能不足等问题。要建立健全安全风险隐患辨识排查治理制度，完善标志标识和设施设备，提升防撞能力，保障桥梁安全运行。

五是建立长效机制。各省级交通运输主管部门要牵头组织各相关单位建立防范化解船舶碰撞桥梁风险机制，定期通报信息，研究存在的问题和解决办法，采取有效措施，加强协同联动，实现风险隐患排查、防范化解的常态化、长效化。

该方案层层落实相关单位的责任，全方位对航道、桥梁、水上交通秩序、船舶、航运企业开展风险隐患排查治理，相信通过为期三年的隐患治理，船碰桥事故数量一定会大幅减少。

（二）海事部门及相关单位的措施

船碰桥事故发生后，陆路、水上交通都将中断，社会影响较大。多年来，海事及相关部门对此类事故的防范极为重视，积极探索，形成了一些好的经验及做法。较为典型的有江苏海事局“特管”方法以及东莞海事局的“四性四防”工作方法。

1.江苏海事局的“特管”方法

江苏海事局“特管”方法具体举措有：

一是加强宣传警示教育，营造浓厚的安全氛围。收集整理历史桥梁碰撞典型事故案例，汇总桥梁通航尺度，编制桥区水域航行注意事项，形成专题宣传材料。开展事故警示教育，积极引导业主、施工单位、建设单位、船舶牢固树立桥区的安全意识。

二是落实两个责任，强化安全风险管控。制定发布《桥梁管理单位落实通航安全责任制工作指南》《江苏海事局桥梁安全监管指南》，进一步明晰桥梁企业的主体责任、行业的管理责任和部门的监管责任，形成企业自律、行业管理、海事监管、多元共治的桥梁安全生产格局。

三是建立三个平台，强化过程智能监控。推进已建桥梁运营管理单位建设“桥卫士”监控系统，对进入桥区的船舶异常行为智能识别，设置超高报警装置，感知流速流向，及时有效进行声光语音预警提示。拓展VTS中心监管平台功能，将桥区水域作为重点监控水域，根据通航环境和桥区特点，合理分区，对桥区水域实施专屏专人监控，设置相应预警、报警功能，确保桥区水域监视全覆盖、监控智能化。推广应用自主研发的船舶导助航系统“船E行”APP。系统终端对即将进入桥区的船舶发出航行注意事项提示，对船舶误入非通航桥孔、船位明显偏离等发出异常提示，提醒船舶驾引人员及时采取有效应对措施。

四是督促桥梁升级改造，强化桥区水域监管。督促桥梁运营管理单位以最高标准对桥梁升级改造，如提升通航桥孔辨识度、对航标调整及“同步闪”改造、安装雷达应答器等，制定船舶桥区安全航行导则，细化VTS监控、日常检查、突发事件处置等工作标准，严肃查处违法行为，提高违法成本，让“不能碰”的意识转化为船舶航行习惯。

2.东莞海事局的“四性四防”工作方法

东莞海事局在总结辖区船碰桥险情、事故规律的基础上提出了“四性四防”工作方法。

一是突出合法性，以联防为抓手，凝聚三方责任。主要是压实企业主体责任，要求桥梁业主单位定期排查整改安全隐患，加大防碰撞设施投入；要求辖区航运企业把防船碰桥措施列入公司管理制度，确保每一艘所属船舶驾驶台张贴《船舶通过桥梁水域安全须知》；推动砂船协会、港航协会加强行业管理，组织开展法律宣贯和警示教育。压实职能部门监管责任，与交通、航道部门联合印发《防范船碰桥专项治理工作方案》，定期联合执法和工作交流，形成共治合力。压实属地领导责任，推动市政府在重点桥梁建成智能预警系统。

二是突出客观性，以物防为重点，健全三道防线。主要是建设限高架、推进智能预警系统以及强化现场动态管控三道防线。

三是突出时效性，以技防为核心，实施三级盯防。根据风险评估，将现有桥梁按船碰桥风险等级分为三级，利用VTS、AIS等信息化手段对桥梁实施分级管控，如对风险最高的桥梁实施一级盯防。在桥梁外围船舶必经点设置5条电子检测报告线，将5条报告线围蔽的区域作为防船碰桥核心区域实施管控。专台值班人员对航行至检测报告线拟进入核心区域的船舶进行“一对一”提醒，要求其播发本船动态、协调避让措施、保留足够富裕高度，提醒其不要在桥梁上游500 m至下游500 m之间水域追越、并行、对遇。

四是突出敏感性，以人防为基础，整治四类隐患。主要是排查治理桥、桥区水域、桥梁上下游以及辖区码头调度的安全隐患。

（三）现有措施存在的不足

《三年行动方案》最终能否实现“坚决防止重特大事故的发生”这一目标，目前尚存在不确定性。假设各项治理已经完成，船舶在治理良好的桥区水域航行时突然失控或操舵水手听错舵令操了反舵，导致船舶撞向桥墩，这时仍有可能会发生重特大事故。可能有人会说，通过治理，设置了桥梁防撞设施，提升了桥梁抗撞性能，桥梁应无恙。理论上确实如此，但现实中基于建桥的成本考虑，抗撞性能不可能无限提高，且大多数桥梁是已建桥梁，改造难度大；而目前设置的防撞设施大多是在原有的桥墩上加固，未考虑到一些特殊船型的防撞，如皮带船以及船首前突的船舶，有可能桥墩加固部分尚未接触船身，船首先触碰桥墩。可能还有人说，只要将船舶隐患治理好了船舶就不会失控、水手就不会操错舵。对于船舶失控，其原因很多，有些是船舶维护保养差引起的，这些可以通过隐患排查来消除，但也有一些是检查不到的内在缺陷，如设计方面、材料方面，很难通过隐患治理来消除。对于水手操错舵，属于人为因素范畴，而人为因素涉及的方面更为复杂，让人永远不犯错几乎不可能。可能这个水手平时业务很优秀，已经通过船公司、海事部门的严格考核或检查，但在过桥时突然紧张或其他事情分心则仍有可能操错舵。

江苏海事局与东莞海事局防碰桥工作方法看似不同，但其核心措施基本一致。一是压实各方责任，二是督促桥梁升级改造，三是强化智能监控，四是强化现场管控。这些措施均符合《三年行动方案》的要求，可以看成方案结合各地实际情况的具体实施。海事部门以及相关单位的防碰桥措施和《三年行动方案》一样，可以减少船碰桥事故的发生，但也不能达到“坚决防止重特大事故的发生”的目标。

从目前防船碰桥事故工作现状看，即便系统、全面地对涉及桥、船、环境的安全隐患进行排查，但由于隐患的潜在性以及人为因素的不可控性，仍有可能发生船碰桥事故，也就有可能造成重特大事故的发生。那么是否无论如何也不可能达到“坚决防止重特大事故的发生”目标呢？当然不是。本质安全理论给我们提供了全新的解决问题的思路，按照本质安全理论，完全可以避免船碰桥事故，达到防止重特大事故发生的目标。

三、本质安全理论及其发展

（一）本质安全的概念

1974年6月1日， 英国傅立克斯镇Nypro 公司发生燃爆事故，伤亡惨重。这起事故引起了社会的广泛重视。1976年，英国化工安全专家 Trevor Kletz首次提出，“预防事故的最佳方法不是依靠更加可靠的附加安全设施，而是通过消除危险或降低危险程度以取代那些不安全装置，从而降低事故发生的可能性和严重性”，并称该理念为本质安全（Inherent Safety）。这是世上首次提出将风险控制的重点转移到风险出现的源头前端，为风险控制提出了全新思路。本质安全概念的提出引起了学术界和企业界的强烈关注，此后，美国、英国、加拿大、荷兰等当时工业发达国家对其展开了大量研究。2010年，A.M.Heikkil在前人研究基础上对本质安全的概念进行了总结和提炼，该学者指出，本质安全是指在化工和制造业中，通过设计等手段使生产设备或生产系统本身具有安全性，即使在误操作或发生故障的情况下也不会造成事故的功能[1]。

（二）本质安全的方法

2002年，美国化工过程安全研究中心开展本质安全专题研究，旨在寻找消除危险源、降低事故后果、降低事故发生频率的方法和工作原理，最后提炼了实现本质安全的四种方法：（1）最小化，即减少系统中的有害物质数量。（2）替代，即使用安全性或危险性较小的物质或过程代替危险物质或过程。（3）缓和，即采用危害最小的有害物质形式或危害最小的工艺条件。（4）简化，即简化设计和操作过程，减少安全保护装置的使用，从而减少人为失误的机会。[2]

（三）本质安全理论的演变

本质安全理论引入我国后，国内学者对本质安全的研究从最初的设备、技术方面的本质安全，逐步向生产系统和企业管理方面的本质安全发展。如2010年高晓旭博士提出的“煤矿本质安全”定义[3]：在相对可靠的技术、设备及环境下，通过不断提高“人-机-环境-管理”各个要素的安全程度，追求人、设备、环境、管理等要素优化匹配，消除导致煤矿事故发生的因素即人的不安全行为和物的不安全状态，从而使影响煤矿安全的各因素处于被约束与控制状态，最大化提升系统的可靠性，通过建立完善的安全管理体系和先进的企业安全文化，使煤矿灾害与事故发生率降至极低的、可接受的限度，从而实现系统的本质安全。

国内对本质安全理论的发展主要是从系统论的观点要求全方面地提升安全水平，包括建立企业安全文化，提升员工的安全意识和安全技能，表面上看确实比原来的本质安全理论更加先进。但随着该理论的发展以及宣传，从事安全生产工作的人逐渐认为本质安全就是系统安全，只要系统地、全方位地做好安全工作，特别是提高了人的安全意识，就达到了本质安全，而不再从源头设计方面去努力，做到即便误操作也不会发生事故。作为本质安全理论，虽然不如系统安全理论先进，但该理论有其独特的方法，完全被取代也意味着这些独特方法的消失。本文认为本质安全理论的发展方向是将本质安全理论融入系统安全理论之中，在系统安全设计阶段主要考虑本质安全理论，而非自以为是地认为系统安全就是本质安全，而不再考虑本质安全的独特方法。

四、防船碰桥事故工作中本质安全理论的应用

本质安全理论的核心在于通过设计等手段使生产设备或生产系统本身具有安全性，即使在误操作或发生故障的情况下也不会造成事故的功能。其主要方法为最小化、替代、缓和以及简化。做好防范船碰桥事故不仅要从人、船、桥、航道、通航秩序、企业管理、政府监管系统地消除人的不安全行为和物的不安全状态，最大化地提高系统可靠性，而且要尽可能地运用本质安全理论进行设计，做到即便误操作或发生故障的情况下也不会造成事故，从而达到“坚决防止重特大事故的发生”的目标。

（一）桥梁

目前对桥梁的安全隐患排查主要是检查桥梁标志标识、通航净空尺度、防撞设施、抗撞性能等方面，若符合一定标准则不认为存在隐患。然而，桥梁不存在隐患只不过满足了一定的安全性能要求，并不能确保不发生事故。以本质安全理论的视角来重新审视桥梁问题，则应首先考虑人一旦误操作，船撞向桥，则能否确保不发生事故？这时桥梁标志标识、通航净空尺度的完善并不能阻止事故的发生。另外，如前文所述，抗撞性能出于建桥、修桥成本考虑，也不可能无限提高。因此，要满足不发生事故的要求只有考虑防撞设施的设置。但目前桥梁单位设置防撞设施并未充分考虑船舶运动的特性，有的在桥墩周围加装了水泥基座，有的在桥墩的上下游各设置一座防撞墩等。如珠海莲溪大桥在2017年因船舶超高被撞后，桥梁单位在距通航孔桥墩航行方向上下游5 m各设置一座分离式防撞墩，如图1所示。2021年同样因船舶超高被船舶触碰通航孔上部T梁，防撞墩未起到防撞作用。当然，从设计的目的来看防撞墩只起到保护桥墩的作用，并不能防超高船舶触碰桥面。但即便从保护桥墩的作用来看，该防撞墩的设置也仅能避免顺着通航孔航行方向正对着桥墩航行的船舶碰撞，不能避免斜向航行的船舶碰撞，也不能避免船舶碰上防撞墩后因惯性而冲向桥墩。

图1 莲溪大桥安装分离式防撞墩前后对比

那么，是否有办法在船舶撞向桥时阻止船舶触碰桥梁呢？澳门嘉乐庇大桥护桥栏给我们很好的启示，澳门水域多次发生船碰嘉乐庇大桥护桥栏事故，但每次桥梁都安然无恙。中国新闻网2011年3月23日《澳门发生一起货船撞桥事故，大桥未受影响》报道，“据了解，澳门特区政府成立以来，有关部门对护桥栏的设计不断作出改良，在多次的船舶碰撞意外事故中，护桥栏都不同程度发挥了作用，保护了桥梁的安全” 。澳门嘉乐庇大桥的护桥栏如同两张弯弓一样保护着两侧桥墩，如图2所示。船舶若直接冲向桥墩，无论哪个方向均会被护桥栏所阻挡；若船舶由于超高或其他原因不能通过桥梁，船长发现后也可通过转向触碰护桥栏而避免触碰桥梁。这样设计是本质安全理论“替代”方法的运用，用护桥栏替代桥梁被撞，从而实现了本质安全。

图2 澳门嘉乐庇大桥护桥栏

当然，若超高船舶船长在过桥时未发现本船不能通过桥梁而继续朝通航孔航行，仍不能避免碰桥事故。澳门海事及水务局利用VTS中心在进入桥区水域前核查超高船舶，并派巡逻船现场值守，一旦发现超高船舶则禁止该船继续前往桥区水域，这是本质安全理论“最小化”方法的运用，减少了系统中危险的因素。对于没有条件实施VTS核查的内河桥区水域，可以在桥梁上下游设置限高架，超高船舶在过桥前将触碰限高架而停止前进，以限高架替代桥梁实现了本质安全。

对于通航桥孔开阔的桥梁，也可采用日本明门大桥的桥墩的防碰撞设计以实现本质安全，其结构为在桥墩最下边的水泥圆基座，直径达40 m，高出平均海平面5 m，在水泥基座外，是一层框架设计的钢结构，厚度近1 m，钢架再外是一圈80 cm的防撞橡胶碰垫。多重保护如同在桥墩上穿了好几层厚厚的铠甲，将可能发生的船舶碰撞所造成的损害降至最小[4]。

护桥栏、限高架、桥墩基座虽然可在船员误操作的情况下确保桥梁安全，但毕竟造成护桥栏、限高架、桥墩基座的损坏，造成水上交通的中断，因此，仍应采取措施防止船舶的误操作，如桥梁标志标识要符合规范；在大桥上下游500 m处设置警示标志以及同步倒水尺标志；在桥上设置防撞雷达，对超高船舶发出警报等。

（二）航道

航道对于防止船碰桥的功能在于减少船舶的误操作，让船舶顺利地通过桥区水域。从船碰桥事故中可以发现，航标缺失、航标错位是事故的原因之一，因此，首先要核查航标缺失或功能失常的问题，消除事故隐患；其次，江苏海事局对航标的调整及“同步闪”的改造也是减少船舶误操作更进一步的做法，可以使航道走向一目了然，减少了船舶认错航道造成船碰桥事故的可能。

（三）船舶

在船碰桥事故中，船舶是主动的，桥是被动的，若实现了船舶的本质安全，则不会发生船碰桥事故。按照本质安全理论，本文从两个方面来设计，一是船员发生误操作或船舶机器、设备故障，采取防范措施不发生事故；二是减少船员误操作行为，减少船舶机器、设备故障。

1.对船员误操作或机器、设备故障后的防范

船舶在桥区水域航行，引起船碰桥事故最常见的误操作是偏离航道、走错通航桥孔、为避让他船不慎撞向桥墩、未及时发现船舶超高而驶近桥梁、船舶舵机突然失灵而失控、操舵人员操反舵等。这可从以下两个层次来防范：第一个层次是这些误操作一旦发生，可以被及时发现和制止。如在桥区水域航行时驾驶台安排不少于两名驾引人员，其中一名驾引人员负责监控船舶的安全航行，一旦操作人员操错舵、偏离航道或走错通航桥孔等，负责监控的驾引人员及时纠正，避免事故的发生。第二层次是因为误操作船舶已经冲向桥墩或有触碰桥梁的危险，这时若及时减速停车、倒车并立即抛下锚，也可避免事故的发生，因此，在桥区水域应备车航行，并在船首安排人员瞭头、备锚，一旦发生危险就及时抛锚而实现不发生事故的目标。

2.减少船员的误操作以及机器、设备故障

在理想的情况下上述防范措施可以做到不发生事故，但现实中也有可能抛锚后发生断链或航道底质致使锚链抓力不牢，船舶未被制动而发生事故，因此，要做到不发生船碰桥事故，必须减少船员的误操作以及机器设备故障。误操作主要体现了船员安全意识及技能的不足，机器设备故障则反映出船员疏于维修保养以及航运企业安全投入不足。有鉴于此，航运企业要切实落实安全主体责任，加强船员安全警示教育与培训；加强对船舶安全的投入，保持船舶适航并性能良好；提高船员防范船舶碰撞桥梁的安全意识和驾引能力；规范桥区水域航行行为。船长在开航前要认真制订航行计划，对所经桥梁保留足够的富裕高度；严格执行开航前检查制度；在桥区水域上驾驶台亲自指挥航行；严格遵守桥区的特殊规定；在恶劣天气下暂缓过桥。

针对内河航道复杂的情况，船舶安装类似江苏海事局的“船E行”APP也可以大幅减少船员误入非通航桥孔、船位明显偏离等的误操作。

值得一提的是，桥区水域航行时，驾引人员对于是否碰撞桥墩都能作出很好的判断，但对于船舶富裕高度是否足够则不能作出正确判断。笔者曾调查两宗因船舶超高而触碰桥梁的事故，涉事的两名船长均具有多年的航行资历，但均不能及时判断船舶超高而触碰桥梁。查看现行的航海书籍，也未有判断桥梁高度方法的介绍。为此笔者做了一些航行实验并得出简易判定方法，笔者发现多数船舶驾驶台上驾引人员离水面的高度大约是船舶高度的一半，船舶要通过通航孔，则意味着驾引人员平视的位置应低于通航桥孔的一半高度位置。驾引人员可以一支笔或手指对准桥梁一半高度的位置，若船舶接近桥梁时笔或手指有往下的趋势，则说明本船超高不能通过。

（四）海事部门及有关部门监管

海事部门及有关部门监管的主要作用是督促航运公司、桥梁企业落实安全主体责任，维护桥区水域通航秩序。同样可以按本质安全理论从船舶发生误操作后采取措施不发生事故以及减少误操作两方面来设计。

1.船舶误操作后的事故防范

若桥区水域在VTS覆盖区，海事部门可以通过核查船舶报告的高度，及时制止船舶进入桥区水域；可以设置船舶偏离航道的报警，及时发现并提醒偏离航道的船舶；可以关注操纵困难的船舶，提醒其他船舶及时避让；可以制止船舶在桥区水域追越、掉头、试航或并排航行等可能造成船碰桥的行为；对重点船舶，如初次过桥的船舶、一些船况较差的船舶密切关注，一旦发现航行存在异常立即制止。

若桥区水域不在VTS覆盖区，海事部门可以通过船舶报告制、辖区码头调度船舶资料等核查船舶的高度，避免超高船舶进入桥区水域；使用监管指挥系统对桥梁分级管控；对重点船舶必要时实行现场管控，维护好桥区水域通航秩序，制止船舶偏离航道、富裕高度不够等威胁桥梁安全的行为；在台风期、汛期加强对桥区水域附近船舶的核查，及时清理无动力船舶、低标准船舶等。

2.减少船舶的误操作

桥梁、航道主管部门要组织对桥梁、航道的核查，督促桥梁企业落实主体责任，确保桥梁标识、航标符合要求，减少船舶误操作，协同海事部门共同做好防船碰桥工作。

海事部门要督促航运企业落实主体责任，将防船碰桥工作纳入航运公司安全管理体系审核内容；制定桥区航行规定，规范船舶在桥区航行的行为；加大对船舶的检查力度，防止低标准船进入桥区水域；加大对典型案例的宣贯，制作桥区水域航行指引，提醒驾引人员谨慎驾驶等，减少船舶在桥区水域的误操作行为。

五、结语

防范船碰桥工作涉及多个部门，是一项系统性安全工程。要达到不发生事故的目标，仅靠面面俱到地排查安全隐患仍然不够。本文利用本质安全理论对防范船碰桥工作进行重新梳理，为防范船碰桥工作提供一种全新的思路，相信通过桥梁、船舶方面的专家继续深入研究，一定可以找出不发生船碰桥事故的方法，真正实现桥梁的本质安全。