基于證據理論的長江江蘇段引航安全評價研究

符建華 李進

摘 要：目前，長江江蘇段黃金水道功能得到充分發揮，船舶通航密度不斷增加，通航環境愈加復雜，船舶引航安全面臨越來越大的壓力與挑戰。因此，本文基于證據理論（D-S）構建安全評價模型，對長江江蘇段引航安全狀況進行評估分析，以減少引航事故，提高引航安全。

關鍵詞：長江江蘇段;船舶引航;證據理論;安全評價

1 引言

目前，隨著一帶一路、長江經濟帶、長三角區域一體化等戰略的實施，長江江蘇段黃金水道的能力得到充分發揮，進江海船越來越多，通航密度愈加增大，通航環境愈加復雜，同時船舶引航風險也越來越大。雖然在海事及引航等部門的努力下，引航事故呈逐年降低趨勢，但依然時有發生，帶來了嚴重的損失。鑒于此，為了減少引航事故，本文基于D-S證據理論建立引航安全評價模型，分析長江江蘇段引航安全狀況，提高長江江蘇段船舶引航安全。

2 構建評價指標體系

由于影響長江江蘇段船舶引航安全的因素較多，且存在一定的層次性，通過查閱文獻及咨詢相關專家，并結合引航實況，從引航員、船舶、環境和管理四個方向入手，前期歸納總結出許多長江江蘇段船舶引航安全的影響因素[1，2，3]，然后利用主成分分析法確定11個具有代表性和關鍵性的影響因子，最終建立的引航安全評價指標體系如圖1所示。

3 確定安全評價模型

證據理論最初是由Dempster提出以解決兩個信息融合的決策理論，經Shafer研究改進后發展為D-S證據理論[4]。D-S證據理論可以很好地描述決策問題的不確定性，由于長江江蘇段船舶引航安全評價問題具有不確定性，因此可運用D-S證據理論進行分析研究[5]。

3.1 基本概念

（1）識別框架：一個互不交容事件的完整的樣本集合? ，可表示為：

3.3 基于D-S的安全評估步驟

長江江蘇段船舶引航安全評價是一個由“引航員-船舶-環境-管理”組成的多層次系統問題。評估過程中，先通過專家獲取最底層指標元素關于評估目標的確信程度，然后計算出各指標的基本概率賦值，再重復運用合成規則由下而上融合各層數據，最終確定整個系統即長江江蘇段船舶引航安全狀況的評估量化值[6]。具體步驟如下：

（1）構建指標體系，計算權重向量。在建立了引航安全評價指標體系的基礎上，利用層次分析法（AHP）求取各層指標權重向量。

（2）建立評語集。借鑒相關文獻中關于劃分安全評價等級的科學方法，為本系統的評價結果設定了5個級別，評語集V={V1，V2，V3，V4，V5}={危險，較危險，一般，較安全，安全}。為量化最終的評估結果，需先量化評語集，即P（Vj）={P（V1），P（V2），P（V3），P（V4），P（V5）}={1，2，3，4，5}。

（3）計算各指標基本可信度函數值。向專家發放調查問卷以獲得各指標的可信度βvn（Uij）。考慮各個專家理論知識和經驗的不同以及在確信度賦值時的主觀影響，需要對專家們給出的可信度值進行量化修正處理。設?為專家對評價指標Uij的主觀系數，一般取值為0.9≤1，本文取0.9。設每個評價指標集里面指標權重最大的指標為關鍵指標，其指標權重記為Wmax，其他的則為非關鍵指標。由確信度βvn（Uij）建立各指標的基本信任分配函數值公式如下：

（4）對各底層指標的使用合成規則實現融合，計算其上層指標的可信度值，以此類推，直到計算出整個系統關于評價級別的可信度值。

（5）采用作為安全評價量化函數，計算長江江蘇段船舶引航安全的量化值，然后將此量化值與劃分的評價等級量化值對比分析，最終得出長江江蘇段的船舶引航安全狀況的評估結果。

4 實例分析

由于船舶引航安全評價具有不確定性，因此通過調查問卷法獲取評估的基礎數據，利用層次分析法（AHP）求得各層指標因素權重向量為：

根據證據理論安全評價模型的計算步驟，先求得各指標的mass函數值，再利用合成規則，求出各層的可信度值。以U1為例，求取引航員子系統可信度，如表2所示。

同理，可依次計算得出船舶、環境和管理三個子系統的可信度值，分別為m2、m3、m4，最后將4個子系統的可信度值進行合成，得到整個系統關于各個評價等級的總的可信度m，如表3所示。

由計算可知，長江江蘇段船舶引航安全性處于危險層面的可信度為0.0021，處于較危險層面的可信度為0.0190，處于一般層面的可信度為0.1476，處于較安全層面的可信度為0.6026，處于安全層面的可信度為0.1560。整個系統的安全狀態為：

計算結果表明長江江蘇段船舶引航安全狀態處于一般及較安全之間，且偏向于較安全狀態，表明了在采取一系列安全保障措施的基礎上，船舶引航風險處于可控范圍之內，符合實際情況。

5 結束語

長江江蘇段船舶引航面臨越來越大的風險挑戰，考慮到引航安全評估的不確定性特點，本文建立基于D-S證據理論的評價模型，通過計算客觀分析當前的長江江蘇段引航安全狀況，評估結果符合實際情況，有助于提高長江江蘇段船舶引航安全。

參考文獻：

[1]張文泉.基于AHP的船舶引航風險模糊評價研究[J].中國水運（下半月），2017，17（11）：17-18.

[2]陳海波.基于SPA的南京港船舶引航風險研究[J].中國水運（下半月），2018，18（11）：24-25.

[3]符建華.草鞋峽水道船舶引航風險評價研究[J].中國水運（下半月），2017，17（12）：23-24.

[4]楊嵐，王柏霖.基于證據理論的董家口港區北三突堤通用泊位安全評估[J].中國水運（下半月），2019，19（08）：45-46+49.

[5]楊春岳.基于證據理論的龍口港引航安全評價[J].中國水運，2011（12）：52-53.

[6]孫健.基于證據理論的集裝箱船大風浪航行安全評估[D].大連海事大學，2013.