摘要：为对船舶绕避热带气旋的航行方案进行效益评价，提出船舶绕避热带气旋方案的效益及其评估的概念，给出一种对船舶绕避热带气旋方案效益进行评估的方法.实例计算分析结果表明，应用该方法计算得到的船舶绕避热带气旋效益值和效益系数，可较为直观有效地对船舶绕避热带气旋方案的效益进行评估，可为航运企业绕避TC工作提供参考，提高企业的经济效益.

关键词：船舶；绕避热带气旋方案；效益评估

中图分类号：U698.91 文献标志码：A

Benefit evaluation for ship's avoidance routing of tropical cyclone

WU Jin-long，MA Ke-xin，FAN Zhong-zhou，LIU Da-gang，LIU Zheng-jiang

(1. Navigation College， Dalian Maritime University，

Dalian 116026，China; 2. Tianjin Marine Vocational Institute，Tianjin 300457，China)

Abstract: To give a benefit evaluation for ship's avoidance routing of tropical cyclone(TC)，the concepts of benefit and its evaluation for ship's avoidance routing of TC were put forward，and a method of benefit evaluation for ship's avoidance routing of TC was given. Calculation results show that the benefit value and benefit coefficient obtained by the proposed method can be used to intuitively evaluate the benefit of ship's avoidance routing of TC，which can provide references to ship's avoidance routing of TC，so as to improve the economic efficiency for shipping companies.

Key words: ship; avoidance routing of tropical cyclone; benefit evaluation

0 引 言

船舶在海上遭遇热带气旋（TC）时，一般采取海上机动绕避的方法，以避免船舶和货物损失.航运企业每年也都会因此而产生额外的航时损失[1].但从另一个角度来说，正是由于船舶采取了积极主动的绕避TC的措施，使得船舶和航运企业避免了被动地等到TC大风浪来袭时方采取措施，进而减少了船舶可能发生的更多的绕航或等待时间及燃油消耗，提高了企业的经营效益.

目前，各航运企业在年度总结时，都对绕避TC产生的航时损失进行计算，却没有对采取积极的绕避TC措施带来的经济效益进行评估.为弥补该方面的不足，本文提出船舶绕避TC方案效益的概念和评价方法，为航运企业提供分析和总结绕避TC工作时的参考.

1 船舶绕避热带气旋方案效益的概念

效益问题是指人们在从事生产性活动时，为了解预先投人的资源所产生的效果及资源优化配置的程度而进行的对资源耗费和所产生的效果之间关系的评价[2].

船舶绕避TC方案的效益是指航行过程中，船舶在可能受到TC影响时，根据气象部门提供的TC强度和路径预报，采取合理的、能够保证船舶安全的绕避方案所花费的费用与其所产生的效果之间的关系，用公式表示为

B=f(C，E) (1)

其中：B为船舶绕避TC方案的效益；C为船舶绕避TC所花费的费用；E为船舶绕避TC所获得的有效效果；f为效益与费用和效果之间的关系.船舶绕避TC方案效益可定义为船舶在绕避TC时通过执行某绕航方案使额外损失减小的效果或程度.

2 船舶绕避TC方案效益评估的基本原则

在对船舶绕避TC方案进行效益评价时应该注意，进行效益评估的方案均为能够确保航行安全的方案，因此在所讨论的额外损失中，不考虑生命、沉船、货品损坏等方面的损失，故这些损失也可称为非事故性损失[3].在绕避TC时，通常会采用绕航、滞航和锚泊等方法，这样就会造成比原航行方案在时间上的延长或油耗的增多.这些时间和油耗的损失，即是所要研究的额外损失.

若在同一次航行中，已知n个绕避TC的方案，行驶的时间和油耗已知，则可以将额外损失的时间和油耗统一换算成某种货币，货币金额的大小即代表各自方案的额外损失[4].对额外损失的金额大小进行比较，可以直观比较减损效益的大小.但若想进一步知道某两个绕避TC方案的减损效益金额所表示的其各自在其方案中减小额外损失的效果或程度，只用这些绝对的数值来代表效益，显得不够完整.为此，引入效益百分率的概念，用相对数的方法来研究和比较绕避TC方案的效益，并用百分比来进行衡量[5].

3 船舶绕避TC方案效益的评估方法

3.1 船舶绕避TC方案额外损失费用的计算

考虑船租金和油耗的损失，使用以下公式计算船舶绕避热带气旋的额外损失：

C=C′－C0=(D′－D0)·(F+p·f0) (2)

其中：F为船舶日租金；p为单位油价；f0为船舶日耗油量；D0~D′和D′—D分别为原计划方案、绕避TC方案及额外损失的航时；C0、C′和C分别为原计划方案、绕避TC方案及额外损失的费用.求出相应的C值，就可以直观地了解每个方案的额外损失费用，进而比较出不同方案额外损失的大小差异.

3.2 船舶绕避TC方案效益和效益系数的计算

定义船舶所实施的绕避TC方案的效益值与可能遭受最大额外损失的百分比为绕避TC方案的效益系数，即

其中：Mi为船舶绕避TC方案i的效益系数；Ci为因船舶被迫采取某一绕避TC方案i航行与无TC时正常航行相比所产生的额外损失；Bi为船舶绕避TC方案效益值，即采取某一绕避TC方案i后，与可能遭受的最大额外损失相比所减少的损失金额.

由式(3)可得到计算船舶绕避TC效益的公式

设G=Ci+Bi，则G即为船舶在绕避TC时可能的最大额外损失.若有几个方案为同一次航行不同决策因素下的方案，那么对任意的i，即任何一个方案i（i=1，2，…，n），其G值即最大额外损失是相同的.如此，式(3)又可表示为

式(5)表明，效益系数Mi实际上为采取绕避TC方案i所减少的损失值与最大可能损失值的百分比.

从对实际绕避TC决策过程和有关部门事后总结的调查中了解到，船舶绕避TC方案效益的百分率或效益系数与以下几个因素有关：绕避TC方案执行人(即船长)执行绕避航行方案态度的积极与否、船长经验的多少、TC路径预报的准确率，等等.据此，可建立以下确定船舶绕避TC方案效益系数的关系式：

其中，m为比例系数.对于同一次绕避TC过程，m值相同；以为必然损失率(0<d<1)；xi、yi、zi为决策影响因子，xi为船舶绕避TC方案决策人的态度，即船长是否积极地准备并采取绕航措施；yi为船舶绕避TC方案决策人能力，该处以船长任职时间(经验)长短来衡量；zi为TC路径预报的准确性，该处用24 h TC预报位置的误差来衡量，xi、yi、zi用模糊数表示，具体取值方法见表1~3.

表1 xi的取值范围及意义

表2 yi的取值范围及意义

表3 zi的取值范围及意义

决策影响因子xi、yi、zi取值被定义在(0，1]区间.同一影响因子取不同值时表示其影响程度不同.

d为必然损失率(0<d<1).d用来保证在决策影响因子xi=yi=zi=0情况下，额外损失Ci≠0；而1－d表示减小损失的最大程度.

可以看出，对于同一次绕避TC过程，即对于相同的m和d的值，只要知道两个不同绕航方案的额外损失值Ci和决策影响因子xi、yi、zi的值，就可以求出相应绕航方案的效益值Bi和效益系数Mi.

若已知对于同一次绕避TC过程，有方案I和方案II可供选择.设该两个方案的额外损失值和决策影响因子分别为：

方案I：C1、x1、y1、z1

方案II：C2、x2、y2、z2

由式(3)、(6)，且

G=C1＋B1=C2＋B2 (7)

所以

联立方程(7)、(8)可以解出B1和B2的值，进而可以求出M1和M2的值.

4 实例计算

4.1 船舶绕避TC过程

2009年10月2日1200UTC，强台风T0917芭玛(Parma)位于15.8° N、124.7° E，近中心最大风力80 kn(13级)，10级大风半径60 n mile，7级大风半径200~240 n mile，如图1所示.“鸿福”号为巴拿马型散货船，载重吨为7万余吨，船长230 m，航速13.5 kn.该船当时位于25.0°N、123.5°E，前往新加坡.此时，收到来自中国、日本和美国的TC路径预报，连同原计划航线绘于图2中.图2中，自0212 h TC位置伸向NW方向有3条不同的TC路径，分别为中国、日本、美国对T0917未来72 h的路径预报，在图2中分别以小方块、小圆点和大方块表示.

根据TC路径预报，考虑两个不同的航行方案，一个是主动及早采取对TC的绕避行动，改向290°航行，然后从台湾海峡里面南下；另一个则是不采取主动绕避，按计划航线继续航行，等到非要采取绕航措施时再定.

12 h后，即0300UTC，船舶若按照前述两个不同航行方案航行，可到达新的船位，同时，收到新的TC路径预报.具体情况如图3所示.

图3中，3个不同的气象部门对T0917的路径预报都是先向NW然后转向台湾东面.这时，继续从台湾东面南下的方案II明显存在危险，必须采取绕避措施，因此，决定转向15°向回行驶，从台湾北部进入台湾海峡南下；而对从台湾海峡里面航行的方案I来说，也发现问题，即按照气象部门的TC路径预报，到0400UTC，其预计船位将与TC中心的相对距离只有180 n mile，会进入T0917的7级大风范围，存在一定的危险.因此，航行方案应做相应调整，即在台湾海峡里面沿225°航行时，还要再多航行一段，然后转向210°.

至0312UTC，各气象台仍预报T0917将转向NE，然后再向E.因此，按照方案I，船舶可以继续向225°航行，等经过T0917的正横后再转向210°；而这时，按照方案II航行，船舶还没有进入台湾海峡，但航行方案届时还要做相应调整.具体情况如图4所示.

至0400UTC，各家的预报突然发生了很大改变，均预报T0917将先向N，然后向SW方向移动.但这时，按照方案I航行，船舶已接近T0917的正横，可以转向210°航行，等T0917再转向W和SW时，船舶已摆脱其影响；但若按方案II航行，则因为到0500 h船舶才接近T0917正横，而这时T0917才开始转向W，因此，航行方案II要调整为再往W偏一些，然后再转向250°，具体情况如图5所示.

至0500h，无论按照方案I还是方案II进行绕航，船舶均已脱离了T0917的影响.至此，该船绕避TC过程基本结束.

4.2 船舶绕避TC的额外损失费用

原计划航行方案的航程为622.1 n mile，航时为46.1 h，合1.92 d.对方案I，航程为923.4 n mile，航时为68.4 h，合2.85 d；对方案II，航程为1221.5 n mile，航时为90.5 h，合3.77 d.已知“鸿福”船当时租金为2.4万美元/d，该轮油耗为31 t/d，当时油价为480美元/t.将其额外损失换算成美元，则

原计划航行方案：C0=7.47万美元；

方案I：C′1=11.08万美元，C1=3.61万美元；方案II：C′2=14.66万美元，C2=7.19万美元.

由此可知，方案I的额外损失为3.61万美元，方案II的额外损失为7.19万美元.显然方案I的额外损失相对较小.

4.3 船舶绕避TC的效益和效益系数

根据前面提出的效益和效益系数的计算方法来进行分析比较.

方案I为积极方案，令其相应参数为：M1、C1、B1、x1、y1、z1；方案II为不积极方案，令其相应参数符号为：M2、C2、B2、x2、y2、z2.

根据前面的计算，有

C1=3.61万美元、x1=1.0、y1=1.00、z1=0.75

C2=7.19万美元、x2=0.1、y2=0.55、z2=0.75

根据以上数据，有

解得

B1=3.79万美元，B2=0.21万美元

M1=51%，M2=3%

表4为实例计算结果.从表4可以看出，方案I和方案II的效益值分别为3.79、0.21万美元；方案I的效益系数或损失减小的程度为51%，而方案II损失减小的程度仅为3%.因此，绕避热带气旋方案I的效益非常大.从表4还可以看出，方案I与方案II的zi值，即气象台对该TC的预报准确率是相同的，效益值和效益系数出现差异的原因主要是决策人的态度和经验上的差异.由此可见，态度积极并且经验丰富的决策人做出的绕避TC方案的效益值或额外损失减小的程度和效益系数一般都会更大，这与实际情况相符.

表4 实例计算结果

5 结 论

(1)对船舶绕避TC方案进行效益评估，可以为航运企业在总结防抗、绕避TC经验时，对船舶所实施的绕避TC方案的有效性进行评价，从中总结船舶绕避TC方案的优劣性，达到提高绕避TC方案制定效益水平，进而提高企业经济效益的目的.

(2)在热带气旋路径预报准确率相同条件下，效益值和效益系数大小主要决定于决策人的态度和经验，态度积极并且经验丰富的决策人做出的绕避TC方案的效益值和效益系数都会更大些.

参考文献(References)：

[l]刘大刚，李志华.台风预报现状及其对船舶避台决策的影响[J].中国航海，2006，67(2)：64-67.

[2]马鹤年.气象服务学基础[M].北京：气象出版社，2001.

[3]刘大刚，王德强.大风浪中航行船舶非事故性损失的定量分析[J].大连海事大学学报，2004，30(3)：1-4.

[4]雷云.昭通市滑坡泥石流预警系统减灾效益分析[J].中国水利，2009(2l)：55-57.

[5]气象服务效益评估研究课题组.气象服务效益分析方法与评估[M].北京：气象出版社，1998.

作者：吴金龙，马轲馨，范中洲，刘大刚，刘正江  来源：大连海事大学学报