水上交通安全預警信息發布方式的成本效益分析

張 帆 馬全黨

（武漢理工大學航運學院 武漢 430063）

0 引 言

2014年國務院頒發了《關于依托黃金水道推動長江經濟帶發展的指導意見》（國發2014［39］），標志著長江黃金水道建設正式上升到國家發展戰略的高度，長江航運又將迎來新的發展高峰，船舶流量增加、船舶大型化趨勢明顯.但同時長江水上極端惡劣天氣和地質災害險情時有發生，影響水上交通安全的客觀風險因素長期存在：2015年6月1日21時30分許，大型旅游客船“東方之星”載乘客及船員共454人行駛至長江中游湖北監利水域突遇龍卷風瞬間沉沒，造成442人死亡；2015年6月24日18時40分許，重慶巫山大寧河江東寺北岸突發大面積滑坡并引發巨大涌浪，造成1名8歲男孩死亡，對岸靠泊的21艘漁船和農用船翻沉.這2起水上突發事件再次引起社會對長江安全預警的關注.因此建立高效科學的長江通航安全預警體系是保障長江航運科學發展的重要環節，其中的預警信息發布技術則是重中之重，如何選擇最為合適的預警信息發布方式有待進一步研究.

1 預警信息發布方式

預警信息發布是將經識別出的預警類別、等級以及預控對策進行發布的過程，高效的預警信息發布機制能夠及時準確的將信息傳遞到接受群體，而全面的信息反饋機制則能夠確保接收者成功接收預警信息.

1.1 基于短信平臺的信息發布技術

由于手機的普及，手機短信已成為一種可靠的預警信息發布方式.考慮到短信的長度限制和發布的成本，需對短信內容進行提取、凝練之后再進行發布.預警信息應該包括預警類別、預警級別、起始時間、可能影響范圍、警示事項、管制措施和發布機關等［1］.這種信息發布方式成本偏高，需提前建立受眾人群手機號數據庫并保持數據庫的實時更新.

1.2 基于AIS的信息發布技術

船舶自動識別系統（automatic identification system，AIS）由岸基設施和船載設備共同組成，結合衛星定位技術提供船位、船速、改變航向率及航向等船舶動態資料與船名、呼號、吃水及所載貨物等船舶靜態資料［2］.AIS可以向海事部門提供上述船舶的動、靜態信息，同時海事部門也可以通過AIS標繪禁限航區域，向船舶發布航行通（警）告和其他各類安全預警信息，是實現船—岸即時通信的一種直接高效方式.

1.3 基于手機客戶端的信息發布技術

隨著智能手機的普及，通過手機客戶端（APP）接收預警信息也成為了一種新的趨勢.手機客戶端安裝方便，維護低廉，操作簡單，信息更新及時，根據工信部統計數據，截止2014年底，中國的智能手機用戶已超過5億人，巨大的用戶和潛在用戶數量保障了預警信息發布的廣泛性和全面性.

1.4 基于VHF廣播的信息發布技術

VHF（very high frequency）是指頻帶從由30～300MHz的無線電波.船用VHF通信是指采用VHF專用頻段進行船舶內部、船船之間、船岸之間的無線電通信.這種方式廣泛應用于船舶航行聯系、海事現場巡航監管、港口生產調度、遇險求救等方面，是實現水上交通現場通信的主要手段［3］.

1.5 基于WEB網頁的信息發布技術

隨著內河無線技術的發展，航行船舶上的船員、現場巡航的海事執法人員和其他涉水行業人員通過長江海事政府信息網站實時查詢、快速接受水上交通安全預警服務將越來越方便.作為公眾信息發布平臺，在互聯網＋技術日趨成熟的背景下，長江海事政府信息網在安全預警信息發布上將發揮著重要作用.

2 預警信息發布方式成本效益分析模型

成本效益分析（cost－benefit analysis，CBA）是通過比較項目的全部成本和效益評估項目價值的一種方法.這種方法在19世紀初期由法國經濟學家朱樂斯·帕帕特首先提出，直到上世紀40年代，成本效益分析的理論基礎才得以完善，并逐漸運用于政府、企業活動中［4］.由于信息發布模式多樣，各有優劣，故針對前文提及的5種信息發布方式進行成本效益分析，為水上安全監管部門選擇合適的預警信息發布方式提供依據.

2.1 評價流程與方法

進行信息發布方式成本效益分析就是選擇適當的評價方法，建立科學的評價指標體系，對項目的成本和效益兩部分進行定性與定量相結合的評估，分析投入帶來的效益，以判定投資是否值得.

根據預警信息發布評價內涵，制定評估流程，見圖1.

圖1 評估流程

由于安全預警是對未發生的事件進行預測、評估和干預，因此無法單純地對安全預警實施效果進行準確的定性或定量評估，因此選用能較好融合定性與定量的模糊綜合評價法適合本研究評估.本研究在實施之前，首先要提取指標因素構建評價體系，利用對偶比較法對統計指標的權重進行計算，然后利用模糊綜合評價法對信息發布方式的成本效益進行分析評價［5－6］.

2.2 評價指標體系

根據預警信息方式發布的特點，分“成本”和“效益”建立6個方面的評價指標：建造成本、使用成本、覆蓋面、功能性、使用率、預警效果，并建立了3層結構的評價體系，見圖2.

圖2 評價指標體系

基于評價指標體系，設計了“長江干線預警信息發布方式成本效益分析調查問卷”（略），通過對長江航務管理局、長江海事局的相關專家進行問卷調查，利用對偶比較法，從而確定各項指標的權重W＝｛w1，w2，w3，w4，w5，w6｝，見表1.

表1 評價指標體系

2.3 評價等級的劃分

由于涉及長江干線水上交通安全的因素復雜，因此將長江干線水上交通安全預警信息發布方式效果評估的標準分為好、中、差3個等級，構成一個評價集合：B＝ ｛高，中，低｝.為便于定量計算，將3個等級所對應的分數設定，見表2.

表2 評語等級及分數

依據表2劃分標準，通過問卷調查對各級指標進行評分并計算出的綜合評價指數，于是將預警信息發布效果等級模糊化，劃分為4個等級，見表3.

表3 評價等級和指數

綜合評價指數結果X＝3時，評價等級為很好；當3＞X≥2時，評價等級為較好；當2＞X＞1時，評價等級為一般；當X＝1時，評價為差.

3 案例分析

以長江海事局當前預警信息發布的各種方式為例，根據上述的模型，綜合評價預警信息發布的效果.

3.1 隸屬度采集

指標隸屬度的表達方式有2種：一種根據計算公式計算得到或者由經驗公式表示；另一種是利用專家打分的方式，對各層指標進行評判打分，從而確定隸屬度.由于長江水上交通風險因素的復雜性，故本研究采用專家調查法來確定隸屬度并形成隸屬矩陣，然后通過歸一化處理，得出具有可比性的綜合結果.本次共發放問卷35份，回收33份，其中有效問卷32份，占發放問卷量的91.4%.

假設回收有效的問卷中，某項指標的評分結果為70%的好，20%的一般，10%的差，則這個結果可用模糊集合b＝［0.7，0.2，0.1］來描述，稱為評價結果模糊行向量.多個同級指標的評價結果模糊行向量組合，可得到對應上層指標的隸屬度矩陣，即R（Bi）

3.2 評價指標合成

根據調查問卷的評分，對5種預警信息發布方式進行整理，分別計算得出5種方式其各自的成本、效益隸屬度矩陣Ri（B1），Ri（B2）.根據各發布方式的隸屬度矩陣，結合表2進行平均分計算，可得計算結果見表4.其中，平均分計算公式為

表4 評價表

根據上述表格，可分別獲得各種方式成本與效益2部分的評價結果.但由于在進行成本分析時，一般以低成本為目的，故需要對評價結果進行逆向修正：以4減去評價分數，得到成本評價的修正分數.結果見表5.

表5 修正后評價表

對修正后的結果進行加權計算，即可得到成本和效益的評分.計算公式為

經計算，結果見表6.

表6 成本效益評價結果

由表6可知，網頁發布方式在成本上優勢最為明顯，而AIS的預警效益最好.

3.3 結果分析和比較

根據專家意見，目前對信息發布方式的成本與效益同樣看重，故各取50%的權重，因此，最終評價結果見表7.

表7 評價結果（成本∶效益＝0.5∶0.5）

由表7可知，VHF與AIS可更好的達到預警效果，手機APP有發展潛力十分巨大，手機短信發布方式的成本效益評價排名最后.但隨著今后資金投入的增加，為保證預警質量，效益比重增大，成本比重減少，分析結果將發生變化.見表8，如果將成本∶效益的比值調整為0.25∶0.75.

表8 評價結果（成本∶效益＝0.25∶0.75）

雖然成本效益比重發生變化，但是VHF與AIS的評價結果依然最好，短信發布上升到第三位.

4 結束語

長江干線水上交通環境復雜，影響水上交通安全的風險眾多，在不同時間段、不同通航環境下，選取正確的預警信息發布方式直接決定預警效果.本文就預警信息發布方式進行了研究，對目前的5種發布方式進行了成本效益分析.結果顯示，網頁發布方式的成本最小，而VHF和AIS的發布方式效益最突出.綜合評價，VHF與AIS將在相當長的一段時間內作為預警信息發布的主要方式，而手機短信與手機APP則有一定的發展空間，可作為輔助手段強化預警效果.目前長江干線水上VHF、AIS信號未實現全覆蓋，船舶AIS實際上線率未滿足要求，長江水上無線寬帶尚未建設.因此，建議長江海事部門一是繼續加強沿江VHF和AIS基站建設，進一步提高VHF、AIS信號覆蓋率；二是持續強化船舶AIS上線率的檢查力度，嚴厲打擊蓄意關閉AIS船用終端行為，切實提升船舶AIS上線率；三是迅速啟動長江水上無線寬帶的建設，盡快實現在航船舶的無線寬帶連接.

［1］劉 威，馮金巧，盧國棟.交通信息短信發布系統研發［J］.交通信息與安全，2010（1）：43－46.

［2］趙學俊，董曉永，趙麗寧.AIS與船舶航行安全［J］.世界海運，2003（2）：24－26.

［3］蘇作靖，關 巍，丁相濤.長江下游水道大型海船的通信［J］.航海技術，2014（6）：40－43.

［4］李曉冬，唐文勇.效用模型在船舶綜合安全評估中的應用研究［J］.安全與環境學報，2014（5）：30－33.

［5］王 濤，陳 峻.基于模糊綜合評價法的城市道路交通安全評價研究［J］.交通信息與安全，2011（4）：99－103.

［6］沈繼紅，付肖燕，趙玉新.模糊綜合評估模型的改進［J］.模糊系統與數學，2011（3）：127－132.