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基于关联规则挖掘的船员不安全行为致因网络分析

马晓雪 张瑞文 乔卫亮 韩冰 杨杰

马晓雪, 张瑞文, 乔卫亮, 韩冰, 杨杰. 基于关联规则挖掘的船员不安全行为致因网络分析[J]. 交通信息与安全, 2025, 43(2): 1-10. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.02.001
引用本文: 马晓雪, 张瑞文, 乔卫亮, 韩冰, 杨杰. 基于关联规则挖掘的船员不安全行为致因网络分析[J]. 交通信息与安全, 2025, 43(2): 1-10. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.02.001
MA Xiaoxue, ZHANG Ruiwen, QIAO Weiliang, HAN Bing, YANG Jie. An Analysis of the Seafarers' Unsafe Actions Causality Network Based on Association Rule Mining[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2025, 43(2): 1-10. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.02.001
Citation: MA Xiaoxue, ZHANG Ruiwen, QIAO Weiliang, HAN Bing, YANG Jie. An Analysis of the Seafarers' Unsafe Actions Causality Network Based on Association Rule Mining[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2025, 43(2): 1-10. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.02.001

基于关联规则挖掘的船员不安全行为致因网络分析

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.02.001
基金项目: 

中央高校基本科研业务费项目 3132024627

详细信息
    作者简介:

    马晓雪(1974—),博士,教授. 研究方向:交通运输公共安全管理. E-mail:xiaoqiao_fang@dlmu.edu.cn

    通讯作者:

    乔卫亮(1986—),博士,副教授. 研究方向:水上交通运输安全风险管控技术. E-mail:maxx1020@dlmu.edu.cn

  • 中图分类号: X928.03

An Analysis of the Seafarers' Unsafe Actions Causality Network Based on Association Rule Mining

  • 摘要: 船员不安全行为是水上交通事故频发的关键诱因,但现有研究多集中于单一因素分析,缺乏对其多因素耦合致因机制的挖掘剖析。基于886份水上交通事故调查报告,运用扎根理论对事故调查报告的文本内容进行处理,归纳提炼得出船员不安全行为及其致因;依据人为因素分析分类模型,建立起包含5个层面、76个因素的船员不安全行为及其致因分析框架;采用关联规则挖掘算法,探究船员不安全行为及其致因间的耦合关系,揭示其如何协同作用于船员不安全行为的发生机制;运用复杂网络理论,将关联规则挖掘的结果映射到有向加权网络中,建立船员不安全行为致因网络模型,通过对模型的拓扑特征进行深入分析,识别出在事故过程中发挥关键作用的节点。结果表明:船员不安全行为致因网络呈现出典型的小世界网络特性,平均聚类系数为0.63,平均路径长度为2.095 2,表明影响因素间关联紧密,易引发连锁反应;置信度大于0.5的关联规则中,“值班船员严重瞭望疏忽”有55%的概率与其他因素协同作用引发其他船员不安全行为,致因网络中其介数中心性值约为0.262 7,在致因路径发展中发挥关键中介作用;“未采取安全航速”与“未充分、正确利用导助航设施,或导助航设施不可用”在搁浅事故中存在高度关联关系,与其他因素耦合时的相互诱发概率达70%。此外,“未能及早发现并采取有效的风险化解措施”“船长应急处置能力差”等在多个事故类型的关联规则中频繁出现,表明这些不安全行为在船员应对风险过程中属于重要环节。

     

  • 图  1  关联规则映射到有向加权网络示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of associating rules to a directed weighted network

    图  2  致因到不安全行为关联规则散点图

    Figure  2.  Scatter plot of association rules from causal factors to unsafe actions

    图  3  致因与不安全行为间关联规则分组矩阵图

    Figure  3.  Grouping matrix plot of association rules between causal factors and unsafe actions

    图  4  船员不安全行为致因复杂网络模型

    Figure  4.  Complex network model of the causal factors of seafarers' unsafe actions

    图  5  节点的度

    Figure  5.  Degree of nodes

    图  6  节点的加权聚类系数

    Figure  6.  Weighted clustering coefficient of nodes

    图  7  节点的介数中心性

    Figure  7.  Betweeness centrality of nodes

    表  1  改进的HFACS模型

    Table  1.   Improved HFACS model

    类别 编码 描述 类别 编码 描述
    船员不安全行为 U1 值班船员严重瞭望疏忽、未保持正规瞭望 不安全行为前提 P1 沟通交流与通信不畅
    U2 未能充分估计可能存在的碰撞、搁浅、沉没等危险 P2 船舶离港航行前未制订相关工作计划或工作计划存在风险
    U3 未遵守船上航行或相关作业操作规程 P3 船上部分结构不符合规范、改装存在安全隐患
    U4 未采取安全航速 P4 船舶未配备,或配备不足救生设备
    U5 对环境影响估计不足,风险管控决策失误 P5 酒后驾驶
    U6 引航员未谨慎引航 P6 船舶技术状态不良、维护保养不到位
    U7 船员操作不当 P7 渔船违规作业、违法经营
    U8 船长的应急处置能力差,应急处置措施不当 P8 渔业生产设施、渔排非法布设
    U9 对环境风险估计不足,冒险离港航行 P9 大风浪天气,海况恶劣
    U10 航行途中未谨慎驾驶,保持应有的戒备 P10 航行(通航)环境复杂
    U11 船舶装卸货操作不当,货物重心不平衡 P11 能见度不良
    U12 未能运用良好的船艺操纵船舶 P12 缺少对不熟悉水域(能见度不良水域)应有的谨慎
    U13 违反船舶航行相关规则、法规 P13 船舶机械设备问题未及时修复、机械设备故障
    U14 未做好船舶离港航行前的货舱及货物相关准备工作 P14 潮流流速较大
    U15 值班船员责任心不强 P15 船舶载货超重,或有超重嫌疑
    U16 船员违规操作、船员习惯性违规 P16 船员不适任
    U17 未能及早发现、并采取有效的风险化解措施 P17 对通航环境不熟悉,未掌握通航环境信息
    U18 未充分、正确利用导助航设施,或导助航设施不可用 P18 船员疲劳
    U19 值班船员未掌握并严格执行计划航线 P19 船舶动力或电气故障,甚至失去动力
    U20 船长选择锚位、抢滩位置不当 P20 未及时掌握准确的气象水文信息
    U21 临近碍航物、岸边、他船,未保持足够的安全距离 不安全监督 S1 船上管理松散,船长未严格落实日常管理制度
    U22 未遵守避碰规则 S2 船长日常船舶管理风险意识较差
    U23 未核实风险应对措施的有效性(避让) S3 船舶违法、违规营运,船舶证书、资质存在问题
    U24 船员应急操作不熟练、应急行为不当、未采取应急行动 S4 公司未能配备足够、适任的船员
    U25 未按规定进行交接班 S5 公司实际营运人指挥船舶违章运输
    U26 船舶发生险情、事故后未向海事机关报告 S6 船舶故意关闭AIS,使用虚假AIS、AIS故障
    U27 船上特殊作业人员不具备资质或相关技能 S7 船长的船上指挥权受限
    U28 值班船员数量不足、或没人值班 S8 公司未办理船舶进出港手续等,逃避监管
    U29 船员不熟悉船上相关设备的操作 S9 公司未能掌握船舶航行动态及技术状态
    U30 离港航行前货物适运性未核实,或者不适运 组织因素 O1 公司未有效落实安全管理责任
    U31 船舶载货航行期间,货物管理不善 O2 公司船舶所有人、经营人疏于安全管理
    外部因素 E1 涉海施工单位雇佣三无船舶参与施工活动 O3 公司未提供有效、充分的岸基支持
    E2 码头非法经营,不具备安全靠泊条件 O4 公司未制订或未严格落实教育培训计划
    E3 装卸货码头安全生产作业条件较差 O5 公司安全管理体系文件内容不完善
    E4 导助航基础设施不足 O6 公司未给船舶配备足够的纸质海图资料
    E5 码头安全管理制度缺失,或未严格落实规章制度 O7 公司管理人员不具备相关资质,未能正确履职
    E6 货物托运人谎报、瞒报货物 O8 公司长时间未组织应急演练演习
    E7 非法铺设海底管道、海底光缆保护措施不当 O9 公司对船员安全意识和责任感强调不到位
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    表  2  提升度排名前3位的关联规则

    Table  2.   Top three association rules ranked by lift value

    事故类型 序号 关联规则 支持度 置信度 提升度
    1 {P12,U1} →{U28} 0.07 0.67 6
    触礁事故 2 {P2,U1,U2} →{U17} 0.07 0.33 2.25
    3 {P2,U1,U19}→{U15} 0.04 0.4 2.4
    1 {S3,U1}→{U17} 0.04 1 8.67
    触碰事故 2 {P16,S3,U1} →{U17} 0.04 1 8.67
    3 {E3,U9,U12}→{U12} 0.07 1 6.5
    1 {O3,U5}→{U8} 0.12 0.57 2.69
    风灾事故 2 {O3,P9,U5}→{U8} 0.12 0.57 2.69
    3 {O3,P2,P9,U8}→{U5} 0.12 1 1.65
    1 {E4,U4}→{U18} 0.12 1 8.5
    搁浅事故 2 {O4,U4}→{U18} 0.12 1 8.5
    3 {O5,U4}→{U18} 0.12 1 8.5
    1 {S1,U3} →{U27} 0.08 0.38 3.47
      火灾/爆炸事故 2 {P6,U3}→{U17} 0.05 0.25 2.31
    3 {E3,E5,O2,P6,U17}→{U3} 0.05 1 1.85
    1 {P1,U13}→{U4} 0.04 0.72 1.85
    碰撞事故 2 {S4,U1}→{U17} 0.06 0.53 1.79
    3 {P11,U1}→{U4} 0.07 0.68 1.73
    1 {P9,P16,S3,U8}→{U9} 0.03 0.43 2.74
    自沉事故 2 {P9,U14}→{U5} 0.02 0.27 2.02
    3 {P9,U9}→{U8} 0.03 0.28 1.79
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  • 收稿日期:  2024-09-02

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