由于船员的业务素质、专业技能和工作责任心不同，在船舶遭遇大风浪天气航行或突发险情时，会因船员因素引发不同情况。因此，决策模型将大风浪等外界自然因素和船员因素同时列入影响因素集 ^[1-3]。

根据船员工作能力水平，将船员配员情况分为A、B、C三类，见表1。船员工作能力水平由公司和船舶管理人员综合评定。

表1 船员配员水平Table 1 staffing level of crew

小型船舶排水量小、吃水小、主机马力小。当航行的小型船舶遭遇恶劣天气时，大风浪的冲击对船体和主机带来损害。同时，大风浪引发的船舶剧烈摇摆，使船员疲劳和情景意识变差，反应灵敏度减弱。由于船员职责具有独立性，因此船舶剧烈摇摆引发的船员身体不适，将导致船员工作能力下降。

在考虑了大风浪天气对船舶损害的基础上，设定本模型的船舶航行风险等级标准，见表2。

表2 恶劣海况下航行船舶风险等级表Table 2 risk rating table for ships sailing under adverse sea conditions

由船公司和船长、船舶职务船员共同组成团队实施专家评估。

1.3.1对大风浪影响的初级评估

考虑了船首向与风浪向及船舶航行时大风浪对船舶影响时间的模型 ^[4-6]。模型将影响航行船舶的作用时间分为4个阶段，0~4h，4~8h， 8~12h和12~24h。

在恶劣天气，海上浪向与风向趋于一致，将浪向和风向统一称为风浪向。船首向与风浪向夹角称风浪舷角。风浪舷角分为：船首向顶风浪，舷角0~20°；船首偏顶，舷角20°~70°；船首横向，舷角70°~110°；船首偏顺，舷角110°~160°；船首顺向，舷角170°~220°。

依据专家评估方法，可得出恶劣天气情况下航行船舶发生危险等级的分布情况。尽管天气预报的准确率越来越高，但还不能做到预报准确率100%，因此模型必须考虑恶劣天气的预报准确率。设恶劣天气情况为

式（1）中b_1m表示预报恶劣天气等级出现概率。

假设风险事故隶属度值对应关系为：不可能0，几乎不可能0.1，太小0.2，很小0.3，小0.4，界线点0.5，大0.6，特大0.7，超大0.8，巨大0.9，一定1.0。运用专家评估法，得到恶劣天气情况下不同船舶发生风险的概率，从而得到恶劣天气船舶航行风险等级和大风浪因素之间模糊关联 ^[7-9]。在K类风浪舷角作用下，影响船舶的不同等级风浪作用矩阵为

式（2）中，，ݒ_݆݅⁽¹⁾(݇)(j=1,2,⋯, 6; i=1,2,3,4) 为在某类风舷角作用下，k（顶风浪、偏顶、横风浪、偏顺、顺风浪）条件下大风浪状况bj时，出现i等级风险的概率。

当收到海岸电台发布的航行海域大风浪预报时，确定了船舶航行计划后，大风浪对该船舶的影响导致的危险度可按式（3）求得。

式（3）中，y_j(j=1,2,3,4)为恶劣天气大风浪引发的船舶出现等级风险的风险度。

1.3.2对船员的初级评估

通过专家分析法，得到船员因素与航行船舶风险间的风险矩阵

式（4）中， (j=1,2,为某船在K(K=B,A,D)，ݒ_݆݅⁽¹⁾(船员因素条件下，航行船舶发生i级风险的概率。

由于船长和船公司对本船人员配置评价并非一致，风险模型按照船舶航行决策人员选择比例获得3类情况的船员因素隶属度

依据主要因素评估模型N( ),得到船员因素评估为

式（6）中，x_j(j=1,2,3,4)为船员因素条件下发生船舶等级风险的风险度。

1.3.3对航行船舶状态的总体评估

在模糊评估中，选定评估权重系数直接影响着评估结果。为了真实反映实际情况，模型对指标权重运用熵权法求解结果，以修正权重偏差[10-13]，得到航行船舶船员因素和恶劣天气环境的权重为

B₃=(b₃₁,b₃₂)……（7）

上述可知，风险模型总体评估矩阵为

恶劣天气条件下，航行船舶危险度评估为

ܣ₁=ܤ₃⁰ܸ=(ݖ₁,ݖ₂,ݖ₃,ݖ₄) ⋯⋯ (9)

式（9）中，Z_j(j=1,2,3,4)为恶劣天气大风浪作用下航行船舶出现等级风险隶属度。

结合航行船舶可能失速的情况，计算各航线不同航行风险度前提下，求出完成航程计划所需要的大概航时，确立航行决策依据标准 ^[14-15]，见表3。表3中所列航线一级风险度隶属于最大航段的风险度。

表3 航行船舶决策表Table 3 decision table of sailing ships

通过对拖轮工作的多名驾驶人员问卷调查获知，该轮受恶劣天气影响，在海上风力达6级及以上或2~3米浪高时可能引发海上事故。所以，本研究模型将恶劣天气时大风浪分为风力≤5级或浪高＜2米，风力6级或浪高2~3米，风力7级或浪高3~4米，风力8级或浪高4~5米，风力9级或浪高5~6米，风力＞9级或浪高大于6米。

在不同航时和不同风力条件下，可得到多个不同条件下的航行风险矩阵。因篇幅限制，本研究选取偏风流航行条件下拖轮8~12h航行风险等级矩阵，见表4。

表4 风浪引发风险等级表Table 4 risk rating table caused by wind and waves

通过比较近年来气象预报记录和驾驶人员对天气海况记录分析，可知风力达9级或浪高5~6米时，本研究风险模型分析出的6种恶劣天气出现概率为：

B₁=(0,0,0.1,0.1,0.6,0.1)

以航线3的前段为例，从式（3）可知该轮受恶劣天气影响而引发的危险度：

V₁=（0.1,0.4,0.3,0.1）

通过船长调查问卷方法，可得出该轮船员因素对航行船舶影响的风险情况，见表5。

表5 船员因素对航行船舶影响的风险等级表Table 5 risk rating table of the impact of crew factors on sailing ships

通过对该轮船长和驾驶人员的调查问卷，可知该轮在本航次中船员因素隶属度为

B₂=（0.7,0.2,0）

由式（6）可知船员因素影响所致危险度为

V₂=（0.7,02,0.1,0）

通过对该轮船长和驾驶人员的调查问卷，运用熵权法，取得该轮船员因素权重为

B₃=(0.5,0.4)

由风险模型得到，该轮本航次任务总评估矩阵

恶劣天气环境中，航行船舶所致危险度评估值为

A₁=(0.3,0.4,0.2,0.1)

由评估结果可知，该轮在风力9级，海面浪高5~6米时，船舶在偏顶风浪航行8~12小时可能引发一级、二级、三级和四级风险分别为几乎不可能、很小、界限点和小。

根据风险模型得到决策表，见表6。

表6 航行船舶决策表Table 6 decision table of navigational ships

从表6可知，航线1所需航行时间最短，但经受9级大风6米大浪且横风浪航行18.5小时，引发一级和二级风险可能性为巨大和界限点，所以，船舶航行风险极大。航线2，因为避开横风浪航行，虽然航行风险降低了，但饶航所致航程太大，因此作为备选航线。航线3在初始阶段偏向顶风浪航行，可能出现0.5~1节的失速，且航时大于航线1，但避免了9级风和6米浪的横风浪影响，航行船舶风险大幅减小，引发三级和四级风险的可能为界限点和小，并且提前4小时到达指定地点。

从上述分析可得出，选择航线3是最佳航线。权衡利弊，船长批准执行航线3设计的航路航行。船舶航行约9个小时后（1900时），海面风力开始减小，2200时海面风力减小到7级，海浪浪高减小到3~3.5米，船长命令改变航线直航B点。10月13日0712时拖轮到达指定的B点。此航程船体没有受损，2名值班人员有比较严重的身体不适，但没有影响工作，这些情况均在允许范围内。