维普资讯 http://www.cqvip.com 第１ ３卷第１期 ２ ０ ０ ３年１月 中 国 安 全 科 学 学 报 Ｃｈｉｎａ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ＶＯ１．１ ３ ＮＯ．１ Ｊａｎ．２ ０ ０ ３ 港口装卸作业的安全性分析 刘建军 杨 浩教授 魏玉光 （北方交通大学交通运输学院） 学科分类与代码：６２０．５０２０ 【摘 要】 港口装卸的安全性对物流的畅通和港口企业的经济效益都有着举足轻重的作用，因此，港口装卸 作业必须确保安全。而港口装卸作业涉及面广，研究港口装卸的安全性，仅仅考虑人一机系统是不够的。笔者在人 机工程的基础上，提出了港口装卸作业特定的人一机一货一环系统，并就其主要影响因素、安全信息在系统中的作 用以及系统的事故模型进行了理论分析。最后，利用事故树分析方法，对港口装卸事故产生的原因及其重要度进行 了分析，为港口进一步采取安全措施提供了理论依据。 【关键词】 港口 装卸 安全 事故树分析 Ｓａｆｅｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ Ｐｏｒｔ Ｌｉｕ Ｊｉａｎｊａｎ Ｙａｎｇ Ｈａｏ，Ｐｒｏｆ． Ｗｅｉ Ｙｕｇｕａｎｇ （ｃｈｏｏＩＳ ｏｆ Ｔｒａｆｆｉｃ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｅｍ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｐｏｒｔ ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ ｕｎｌｏａｄｉｎｇ ｉｓ ｃｒｕｃｉａｌ ｔｏ ｔｈｅ ｕｎｂｌｏｃｋｅｄ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒ— ｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｒｔ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ，ｓｏ ｉｔ ｍｕｓｔ ｂｅ ｅｎｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅ ｐｏｒｔ ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ ｕｎｌｏａｄｉｎｇ ｉｎｖｏｌｖｅｓ ｍａｎｙ ａｓｐｅｃｔｓ．Ｉｔ ｉｓ ｎｏｔ ｗｅｌｌ ｅ— ｎｏｕｇｈ ｏｎｌｙ ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｍａｎ—ｍａｃｈｉｎｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｔｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ．Ｂｅｓｉｄｅｓ ｔｈｅ ｅｒｇｏｎｏｍｉｃ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ，ａ ｍａｎ—ｍａｃｈｉｎｅ— ｃａｒｇｏ—ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｏｒｔ ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ ｕｎｌｏａｄｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌ ｆａｃ— ｔｏｒｓ ｏｆ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ａｎｄ ａｎ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｃａｕｓａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｏｆ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｆａｕｌｔ ｔｒｅｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ｒｅ— ｓｕｉｔ ｏｆ ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｃｒｉｔｅｒｉａ ｆｏｒ ｓａｆｅｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｎｅｅｄｅｄ ｔｏ ｂｅ ｔａｋｅｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐｏｒｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｏｒｔ Ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ ｕｎｌｏａｄｉｎｇ Ｓａｆｔｙ Ｆａｕｌｔ ｔｒｅｅ ａｎａｌｙｓｉｓ 分重要的意义。 １ 引 言 装卸作业是在从原材料到商品的整个流通过程中，伴随 包装、保管、输送所必须进行的活动。而港口装卸是指用以改 ２港口装卸作业的人一机一货一环 系统 港口装卸安全既包括人不受伤害，也包括货物不受损失。 因此，根据港口装卸安全的影响因素来研究港口装卸安全，不 应该只考虑人一机系统，而必须考虑人一机一货一环系统，即 由人员、装卸机械、货物和环境４个要素构成的装卸作业的整 体系统，其具体特定的功能。 变货物存放状态和空间位置的港口作业活动。随着综合物流 时代的到来，港口装卸成了整个物流过程的重要环节，港口装 卸安全也随之变得越来越重要。 首先，装卸安全对货物的质量和数量产生直接影响。很 多情况下，由于装卸不当，造成货物的损坏、变形、破碎、散失、 流溢等，使一些货物降低甚至丧失其使用价值，发生贬值或报 废。港口装卸的安全与否，很大程度影响着物流的成本大小。 其次，安全、高效的装卸是港口货物快速集散的关键。如 果装卸活动出现阻塞，不仅难以保证物流的畅通，还会大大降 低物流速度。因此，港口应该合理组织装卸，充分发挥装卸机 械的效能，尽量做到快装快卸、直装直卸。缩短装卸时问，就 ２．１ 人一机一货一环系统主要影响因素的分析 （１）人，即人员。人是港口生产活动中最活跃的要素，也 是装卸系统中最基本的要素。人员作用发挥的好坏，在很大程 度上影响装卸系统的正常运行。这里所指的人员是与装卸活 动有关的各方面人员，如主管装卸工作的领导人员、管理和技 能缩短车船、货物在港时间，也就缩短了全部物流时间，从而 提高物流效率。而造成港口装卸活动阻塞最主要的原因就是 发生了装卸事故，可见港口装卸安全对整个物流流程有着十 术人员、调度指挥人员、司机、司索工、装卸搬运工、机修工等。 （２）机，即装卸机械。各种装卸机械是完成港口装卸作 业的重要手段，它包括各种起重机械、叉车、输送机、堆垛机以 维普资讯 http://www.cqvip.com 第一期 刘建军等：港口装卸作业的安全性分析 ·２７ · 及与装卸机械配套使用的各种吊索具等。按其作业特点和作 个非常复杂的相互作用、相互依存的超巨系统。要想优质地 业对象的移动方向，装卸机械可作以下分类： 完成港口装卸工作，就必须实现人一机一货一环系统的最优 ｆ ｒ水平方向——人力、动力搬运车，轨道平车等 组合，解决整个机器系统与人体相适应的问题，搞好人与机器 ｉ间歇式＜垂直方向——载货电梯、升降台、升降机等 之间的合理分工和相互配合，使该系统满足“安全、高效、经 装卸机械｛ ： ：二 主 萎、平板式， 济”等综合效能。装卸作业人员只有充分掌握来自装卸机械、 货物和环境三方面的装卸机械的性能状态、货物的性质特征 ｆ连续式＜垂直方向——多斗式升降机 以及装卸作业的工作环境等信息，才能产生安全行为，使机、 【 Ｌ混合方向——架空索道、气力输送机等 货处于安全状态并且最佳匹配，从而保证人一机一货一环系 选择吊货工具应满足下列条件： 统安全运行。可见，系统而可靠的安全信息才能确保安全生 ①有足够强度承载货重； 产的实现。人一机一货一环系统的结构关系图如图１所示。 ②能完全地承托货物，不致使货物脱落； ２．３人一机一货一环系统的事故模型 ③不会直接引起货物损坏； ④作业时脱钩与挂钩安全方便。 通过人一机一货一环系统的事故模型来阐明人身伤亡及 （３）货，即货物。货物是港口装卸作业的劳动对象。装 货物损失事故的成因、始末过程和后果。可以更好地对事故的 卸的货物多种多样，按其形态分为成件包装、长大笨重货物、 发生与发展的过程有一个明确的、动态的、因果关系清楚的分 散堆装货物、液体及压缩气体等。了解货物的特性才便于选 析，以便更深入地研究导致事故的原因和机理。所以，事故模 择适合于货物性质、包装、形状、重量的装卸机械和吊具。 型是事故分析和预测的依据，是实现安全生产的核心。 （４）环，即环境。环境是指影响系统中人的健康、工作能 在港口装卸作业中，人的不安全行为和物（包括装卸机械 力以及影响机械或某些部件正常运行和性能的所有天然的、 和货物）的不安全状态两个连锁系列的轨迹交叉点就会构成 人为的或其他环境因素的组合。港口装卸环境既包括港口自 事故，而交叉的时间和地点（时空）就是发生装卸事故的“时 然条件，也包括装卸机械和装卸货物所形成的特定工作环境。 空”。而港口的特定环境和管理条件也决定着“人的原因”和 港口会受海风、海浪作用，装卸机械的噪声会危害人体健康， “物的原因”能否构成事故后果。由此可以确定人一机一货一 装卸散堆装货物如煤炭等会扬起粉尘，因此，装卸工作环境因 环系统的轨迹交叉论事故模型，如图２所示。 素会给港口装卸安全带来一定的影响。 装卸作业组织的任务，就是从总体的角度，将人一机一货 作环蟑与管王单环墙 人 环的系统中的各要素加以处理和协调，充分发挥各要素的 作用，使各要素之间达到最佳的配合，从而使整个系统达到最 机、货不安全状态卜 —＿｝起Ｊ Ｈ施｛甜勿卜 』事故ｌ 墨螽 Ｉ十 １．．．．．．．．． 优的效果。 由ｌ ２．２安全信息在人一机一货一环系统中的作用 港口装卸安全信息是指导装卸作业正常进行的关键要 素，是保障装卸安全的必要条件。港口装卸安全信息主要包 图２轨迹交叉论事故模型 括为了计划、组织、指挥、协调、控制装卸作业所必须的数据、 在多数情况下，由于港口装卸环境恶劣，企业管理不善， 资料、文件、指令、规程等，也包括有关安全生产的方针、政策、 装卸工人缺乏教育和训练，或者由于装卸机械缺乏维护、检修 法令、标准以及各种工程技术和企业管理的文献及其中的数 以及安全装置不完备，都会导致人的不安全行为和物的不安 据，甚至包括安全教育的图书、杂志和事故的统计、分析、研究 全状态。值得注意的是，两者互为因果关系：物的不安全状态 报告等材料。 引起人的不安全行为，人的不安全行为又会导致机械或货物 在港口装卸作业中，人一机一货一环不是孤立的４个要 出现不安全状态。 若是排除了装卸机械或货物存在的隐患，防止了人为疏 忽，则丽个连锁系列进行的方向上受阻，事故系列的连锁中 断，两系列运动轨迹则不会相交，危险就不出现，即可达到港 口装卸的安全生产的目的。 ３ 港口装卸中人一机一货一环系统 的事故树分析 事故树分析是系统安全分析最常用的方法之一。事故树 是一种从结果到原因描述事故的有向逻辑树图，利用该图，既 可以找到引发事故的直接原因，又能揭示发生事故的潜在因 图１ 人一机一货一环的系统结构关系图 素，从而为安全决策提供有效途径。港口装卸中使用较多的 索，它们通过相互之间安全信息的传递、加工和控制，组成一 是门座式起重机，所以用事故树分析方法对其可能发生的各 种事故进行分析，找出控制的办法，对港口装卸安全作业的控 维普资讯 http://www.cqvip.com 中 国 安 全 科学 学报 第１３卷 ２００３焦 ２８ · Ｃｈｉｎａ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｊｏｕｒｎａｌ 制有很重要的现实意义。 统计资料，并经分析整理后，可以绘制出港口门座式起重机装 卸作业过程中，由于吊物坠落而导致人员伤亡和货物损害的事 故树图，如图３所示，并将基本事件归并为２１个，其中Ｘ１４为 “设计问题”，Ｘ１６为“吊具选用问题”，Ｘ１７为“吊具维护问题”。 ３．１事故树编制 根据事故树编制的程序及原则，通过调查研究某港的安全 图３ 吊物坠浇事故树图 根据图３所示的事故树写出顶上事件结构函数并经布尔 代数整理化简后为： ③在基本事件少的最小割集中出现次数少的基本事件与 在基本事件多的最小割集中出现次数多的基本事件相比较， Ｔ＝Ａ１Ａ２＝（ １＋ ２＋ ３＋ ４＋Ｘ５）（ ６＋ ７＋Ｘ８）Ｉｘ９（ １０ ｌｌ ＋ １２＋ １３）＋ １４＋ １５＋ １６＋ １７＋ １８＋ １９＋ 加＋ ２１］ 般前者的结构重要度大于后者。 根据顶上事件结构函数可得最小割集个数为１６５个，结 ３．２事故树分析 ３．２．１ 结构重要度分析 合上面的基本原则，可以排出各基本事件的结构重要度顺序： Ｊ（６）：Ｊ（７）：Ｊ（８）＞Ｊ（１）：Ｊ（２）＝Ｊ（３）＝Ｊ（４）＝Ｊ（５）＞１（１４） ＝１（１５）＝１（１６）＝１（１７）＝１（１８）＝１（１９）＝１（２ｏ）＝１（２１）＞Ｊ（９）＞ １（１２）＝１（１３）＞１（１ｏ）＝１（１１、 结构重要度分析是一种定性分析，是从事故树结构上分 析各基本事件的重要程度。 由于基本事件较多，本文用最小割集进行结构重要度分 析。该方法的基本原则是： ３．２，２临界重要度分析 临界重要度分析是一种定量分析，用于分析各基本事件 的发生对顶上事件发生所产生的影响程度。它用基本事件发 生概率的变化率与顶上事件发生概率的变化率的比，即临界 重要系数来确定基本事件的重要度。 根据某港口１９８１～２０００年由于吊物坠落而导致８３起人 员伤亡和货物损害的安全统计资料（见下表），计算出该港各 基本事件的事故率： ①当最小割集中的基本事件不等时，基本事件少的割集 中的基本事件比基本事件多的割集中的基本事件的结构重要 度大。 ②当最小割集中基本事件的个数相等时，重复出现在各 最小割集中的基本事件，比只在一个最小割集中出现的基本 事件结构重要度大。 １９８１年～２０００年某港口吊物坠落事故统计表 基本事件 事件数 基本事件 事件数 Ｘ１ ５ ＸＩ２ ６ Ｘ２ ３ ＸＩ３ ４ Ｘ３ １ Ｘ１４ ２ Ｘ＾ ９ ＸＩ５ ３ Ｘ５ ２ Ｘｌ６ ８ Ｘ６ １ Ｘ１７ ３ Ｘ， ５ Ｘ１８ ７ Ｘ８ ４ Ｘ１９ ５ Ｘ９ ３ Ｘ２０ ２ Ｘ１０ ２ Ｘ２１ ３ ＸＩｌ ５ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第一期 ｇｌ＝０．０６０ ２ ｑ５＝０．０２４ １ ｇ２＝０．０３６ ２ ｇ６＝０．０１２ ０ 刘建军等ｇ３＝０．０１２ ０ ｇ７＝０．０６０ ２ ：港口装卸作业的安全性分析 · ２９ · ｇ４＝０．１０８ ４ ｇ８＝０．０４８ ２ 异，但大体上两者的排序是一致的，如ｘ，都排在最前而ｘ。， ｘｌ２，ｘｌ３，ｘｌ０，ｘｌｌ都排在较后。产生差异的原因是结构重要 ｇ９＝０．０３６ ２ ｇｌ０＝０．０２４ １ ｇ１１＝０．０６０ ２ ｇｌ２＝０．０７２ ３ ｇｌ３＝０．０４８ ２ ｇｌ４＝０．０２４ １ ｇｌ５＝０．０３６ ２ ｇｌ６＝０．０９６ ４ 度分析只是一般性分析，具体到某一港口中各基本事件发生 的概率必然有所不同，如Ｘ６，Ｘ３发生的概率较小而Ｘ 发生 ｇ１７＝０．０３６ ２ ｇ１８＝０．０８４ ３ ｇｌ９＝０．０６０ ２ ｇ２０＝０．０２４ １ ｑ２ｌ＝０．０３６ ２ 的概率较大。总之，为防止装卸事故发生，港口企业首先要加 强安全方面的教育，培养工作人员的安全意识，要加强技术人 员的培训，提高其业务水平和技术素质；其次要选用合适的吊 利用概率近似计算公式可得顶上事件发生概率： ｇ＝０．０１７ ７， 再根据临界重要系数计算公式 具，并加强吊具的维护，使其经常处于良好运行状态。 ｃ‘（ｆ）＝ 。考求得各基本事件的临界重要系数分别为： ＣＩｇ（１） ０．２４９ １ Ｃｌｇ（２）＝０．１４９ ８ ＣＩｇ（５）＝０．０９９ ７ ＣＩｇ（８）＝０．３９７ ０ ＣＩｇ（３）＝０．０４９ ６ ＣＩｇ（６）＝０．０９９ ３ ＣＩｇ（９）＝０．０１９ ４ ＣＩｇ（４）＝０．４４８ ５ ＣＩｇ（７）＝０．４９８ ４ ＣＩｇ（１ｏ） ４ 结束语 港口是物流流程中一个非常重要的结合部，综合协调的集 散地。港口安全装卸是一项超巨系统工程，装卸的安全与否， 必然严重影响物流的畅通，导致港口吞吐量的下降，从而对港 口企业的经济效益产生极大的影响。由于港口装卸涉及面广， 所以研究港口装卸安全不能仅考虑人一机系统。 笔者利用人机工程原理，运用系统工程理论，提出了港口 装卸应是一个特定的人一机一货一环系统。该系统的四大主 ０．００１ ３ ＣＩｇ（ｍ＝０．００１ ３ Ｃｌｇ（１２）＝０．００６ ５ ＣＩｇ（１３）＝０．００４ ３ ＣＩｇ（ｚ４）＝０．０５９ ７ ＣＩｇ（ｚ５）＝０．０８９ ７ ＣＩｇ（１６）＝０．２３９ ０ ＣＩｇ（１７）＝０．０８９ ７ ＣＩｇ（１８）＝０．２０９ ０ ＣＩｇ（１９）＝０．１４９ ２ ＣＩｇ（２ｏ）＝０．０５９ ７ ＣＩｇ（２１）＝０．０８９ ７ 则按临界重要系数的大小排列的各基本事件的重要顺序为： ＣＩｇ（７）＞ＣＩｇ（４）＞ＣＩｇ（８）＞ＣＩｇ（１）＞ＣＩｇ（１６）＞Ｃｉｇ（１８）＞ ＣＩｇ（２）＞ＣＩｇ（１９）＞Ｃｉｇ（２１）＞ＣＩｇ（５）＞ＣＩｇ（６）＞ＣＩｇ（３）＞Ｃｌｇ（ｘｓ）＝ＣＩｇ（１７）＝ ＣＩｇ（９）＞ＣＩ￣（１２）＞ 要影响因素可以通过安全信息相互作用，由此可以确定系统的 事故模型。 笔者还在事故树分析的基础上，获得港口装卸事故发生的 原因及其重要度。这些有关港口装卸安全的理论分析和定量 Ｃｌｇ（１４）＝ＣＩｇ（２Ｏ）＞计算，对港口企业全面认识装卸事故和积极采取应对的安全措 施都具有一定的实用价值和指导意义。 ＣＩｇ（１３）＞ＣＩｇ（１ｏ）＝ＣＩｇ（ｕ 。 上述两种方法中各基本事件的重要度排序虽有一定的差 （收稿：２００２年４月；作者地址：北京市西￣ｌ－－Ｊ：园村；北方交通大学交通运输学院；邮编：１０００４４） 参考文献 石金涛，顾琴轩，韩蒙编著．安全人机工程．上海：上海交通大学出版社，１９９７．１２ 宾任祥，庾东府编．铁路安全系统工程及其应用．成都：西南交通大学出版社，１９９１．５ 李振主编．物资仓储管理学．北京：中国物资出版社，１９９３．６ 市来清也（日），邬跃主译．物流经营论．北京：中国物资出版社，１９９２．８ 翁跃宗，吴兆麟．厦门港船舶航行环境系统的安全分析．大连海事大学学报，２００１．２ 网 上 投 稿 充分利用信息通道，快速传递科技成果 感谢各界朋友对《中国安全科学学报》的大力支持和帮助，为更好地为大家服务，本刊从２０００年开始就开通 网上投稿业务，已从网上收到投至学报信箱的近百篇稿件，其中一些论文经专家评审，先后录用发表，实现了方 便、快捷、安全地传递信息，并能及时通信和反馈意见。 为了方便作者和读者，现将我编辑部的电子信箱再次公布，敬请各位作者投稿（来稿请注明联系电话、详细通 信地址、邮编等）！ 电子信箱：ｃｓｓｊ＠ｃｓｓｔｌｐ．ｏｒｇ．ｃｎ或ｃｓｓｔｌｐ＠２６３．ｎｅｔ
