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纳什均衡在船舶避让中的应用

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纳什均衡在船舶避让中的应用

摘 要:对于不同的利益主体,博弈客观存在,如果没有考虑纳什均衡,往往会得到一个并非利益最大化的结果;如果从利己目的出发,往往损人不利己。纳什均衡就是在非合作博弈中所有参与人的最优策略组合。本文介绍两个案例,并用纳什均衡分析其中原因,提出纳什均衡在船舶避让中应用的具体措施。

关键词:博弈论;纳什均衡;船舶避让;沟通;甚高频无线电话

0 引 言

纳什均衡,又称“非合作博弈均衡”,是博弈论的一个重要术语,以约翰·纳什(John Nash)命名。在一个博弈过程中,无论对方的策略选择如何,当事人一方都会选择某个确定的策略,则该策略被称作支配性策略。如果两个博弈的当事人的策略组合分别构成各自的支配性策略,那么这个组合就被定义为纳什均衡。一个被称为纳什均衡的策略组合,每个博弈者的均衡策略都是为了达到自己期望收益的最大值。纳什均衡的出现,彻底改变了人们对竞争和市场的看法[1]。纳什均衡在经济学和国家公共政策领域已经得到了充分的重视和应用,如果应用在船舶避碰中,人们可能会对船舶发生碰撞事故的原因有新的认识。

1 案例介绍和纳什均衡分析

将船舶的海上航行环境看作是一个博弈环境,航行在大海上的船舶就是博弈的对象,他们所采取的避让行动,则是博弈环境中博弈对象所采取的策略。

1.1 案例一

1.1.1 碰撞事故介绍

2018年1月6日 20:00左右,巴拿马籍油船“桑吉”(SANCHI)轮与中国香港籍散货船“长峰水晶”(CF CRYSTAL)轮在长江口东南约160 n mil处发生碰撞。事故导致“桑吉”轮全船失火,在持续闪爆燃烧8天后沉没,3名船员死亡、29名船员失踪。“长峰水晶”轮21名船员在碰撞后不久即登艇逃离,被附近目睹整个碰撞过程的“浙岱渔03187”轮船长郑磊等人救起;4天后,该轮在舟山引航站的引航员引领和救助拖船的护航下靠泊舟山港码头卸货。

图1是通过船舶黑匣子(VDR)等设备还原的“桑吉”轮和“长峰水晶”轮的航行轨迹[2]。图中左侧是两船不同时间的位置信息;右侧的D是两船之间的距离,CPA是最近会遇距离,TCPA是到达最近会遇点的时间。

“长峰水晶”轮开始出现在“桑吉”轮雷达屏幕上时,两船距离约9.8 n mile ,为什么到两船碰撞的27 min里,两船竟然都没有采取任何行动?

从事故调查报告中,我们可听到“桑吉”轮三副在事故发生前到事故发生时的所有对话。

19:39,“浙岱渔03187”轮一直在VHF16频道呼叫“桑吉”轮。“桑吉”轮三副说:“哦,他是在呼叫别的船,你知道,永远不要回答这些呼叫。因为你不回答,意味着你不采取行动。而如果你回答了,他好像……与你确认了他的行动。因此,他采取行动,无论他在VHF中说些什么,你都不理会他。但如果你没有回答,他将被迫采取行动以使得自己清爽,懂吗?”值班水手说:“这没有遵守我们应该强制遵守的规则……”三副说:“因为我们不懂他们的语言。”

19:42,“长峰水晶”轮航向转至225°,航速仍为13.2 kn,距“桑吉”轮约3.1 n mile、方位205°。值班驾驶员发现CPA变为0.4 n mile,认为这是一艘没有碰撞危险的小船。“桑吉”轮水手提醒三副,三副则说:“是的,如果我采取任何行动,会变得更糟,你知道,他们应该采取行动,他们是小船。”

19:45,“桑吉”轮三副开始评估和“长峰水晶”轮的态势,此时距离“长峰水晶”轮约2 n mile、方位025°。“桑吉”轮三副说:“好,用白昼信号灯发5短闪的警告灯光信号给这艘船,这艘船在我的右舷,我们应该采取行动,但是在这种情况下我能怎么做?右侧满是船,有5个目标。”

19:46,“桑吉”轮和“长峰水晶”轮的CPA是0、距离约1.6 n mile。“桑吉”轮三副说:“为什么他船采取这样的行动?”但作为让路船的“桑吉”轮依然没有采取任何的行动。

1.1.2 用纳什均衡分析

从“桑吉”轮三副和水手的对话中,可以看到因为“长峰水晶”轮没有保持正规的瞭望,所以既没有发现“桑吉”轮,也没有发现“桑吉”轮五短闪灯光的警告信号。因为“长峰水晶”轮根本没有发现“桑吉”轮;同时,2艘船也没有通过VHF进行沟通协调,他们是非合作博弈。“桑吉”轮在双方没有VHF沟通协调的在非合作状态中,选择了对自己最有利的策略,那就是保速保向,期待“长峰水晶”轮采取行动。他不主动转向避让,即使到最后,“桑吉”轮水手一再提醒三副,他依然没有采取任何行动,直至碰撞。

船舶避让中,如果各方按《1972年国际海上避碰规则》(简称《避碰规则》)采取行动,肯定安全。但是,问题就在于,现在好多驾驶员在使用《避碰规则》时比较模糊,一些概念不是很清晰,尤其是在中国沿海航行,船舶种类繁多,通航密度大,环境复杂,船舶驾驶员素质参差不齐,在这个情况,如果教条地按《避碰规则》进行避让,则可能会存在一定的安全隐患。VHF的使用,弥补了一些对《避碰规则》掌握不是十分熟练的驾驶员在进行船舶避让时存在的缺陷,然而,“桑吉”轮和“长航水晶”驾驶员自始至终都没有通过VHF进行沟通和协调。“桑吉”轮三副虽然后来意识到自己是让路船,但是盲目自信,认为他船应該采取行动;而此时的“长峰水晶”轮三副没有保持正规瞭望,没有发现“桑吉”轮。如果他们保持正规瞭望或用VHF进行联系和协调,打破非合作状态,局面不会发展至碰撞。

1.2 案例二

1.2.1 险情经过介绍

2018年6月22日,农历初九。天气情况:中雨,能见度1 n mile左右,笔者引领30万t油船“大力士”(HERCULES VOYAGER)轮,吃水14.3 m,半载从册子油库离泊,经虾峙门出口。航经洋小猫东面时,航速11.5 kn。当时各相关船舶的位置关系如图2所示,“大力士”轮距前面E船0.8 n mile;从佛渡水道过来2艘船,准备穿越航道去马峙锚地,A船也是30万t油船,B轮是2万t的散货船;“大力士”轮船尾还跟着2艘船出口,最近的C轮是10万t油船,距离0.8 n mile左右。

由于能见度不是太好,小货轮尺寸小和没有安装船舶自动识别系统(AIS),加上笔者存在的瞭望疏忽,从雷達上发现小货轮时,距离只有1.5 n mile、最小会遇距离(CPA)为0。小货轮从马峙锚地穿过来,立即用VHF联系多次,无回应。“大力士”轮开始减速、保向,当时心里想着小货轮肯定会主动避让,因为“大力士”轮是超大型油船,而且沿航道正常行驶;小货轮作为穿越船,是让路船。

可是距离越来越近,当只有0.8 n mile时,小货轮还没有转向的意思,CPA仍然还是0,紧迫局面形成。这时,笔者心里很纠结,向右转向让他船是不可能的,因为右边有挖沙船和另外2艘穿越船。左满舵转向避让他船,万一在船舶向左转起来的时候,小货轮采取右满舵转向避让怎么办?而且《避碰规则》里有规定允许直航船采取操纵行动以避免碰撞时,要求是如当时环境许可,不应用向左转向来避让;当能见度不良时,除对被追越船外,对正横前的船舶采取向左转向。万一“大力士”轮不转向避让,小货轮也不转向避让,怎么办?另外,用减速来避让,效果不太明显,超大型油船因为惯性的原因速度没那么容易降下来。

经过慎重考虑,当两船相距约0.7 n mile时,当即决定左满舵转向避让小货轮。小货轮竟然熟视无睹,依然保速保向、径直穿越,最终是进入盲区后通过,感觉非常危险。

1.2.2 用纳什均衡分析

这个会遇局面有点像案例一的情况,小货轮和“长峰水晶”轮一样,既没有保持正规瞭望、没有发现他船,又任性开船。如果让紧迫局面继续下去,则很快将是紧迫危险,甚至发生碰撞。在这种情况下,因为VHF无法联系到这艘小货轮,“大力士”轮只是了解自己相关的信息,完全不知道小货轮会采取什么行动,如此就很难作出最优的决策。也正是基于这种认识,在避让小型船舶时,一定要早做决定,早采取行动。能VHF沟通协调是最好的,如果实在取得无法联系,一定要当机立断,不能延误最佳避让时机。

2 纳什均衡在船舶避让中的应用

纳什均衡广泛适用于分析经济制度和社会生活,对船舶避让也有一定的启示意义。

2.1在船舶避让中,应尽早用VHF和其他通信设备进行沟通协调。在一般的船舶避让中,单船的决定一般不会优于双方的共同决策。完全从个人的立场看问题,从个人的角度做出相关决定,使得单方自身囿于狭窄的视野仅能做出次优甚至是最糟糕的决定。在船舶避让中,其实也是如此,完全从本船的立场和角度看问题,就难以实现最佳的避让效果。如何克服避让中可能存在的非合作博弈困境,一个非常有效的途径就是用VHF多沟通和协调。由于同一水域中,每艘船的每一位驾驶员或引航员对局面的理解不同、采取的行动方式不同、专业水平不同,对同一局面的避让行动也就不同。在用VHF联系沟通时,可以统一不同的意见,达成最终对各方都接受的最优避让行动。

2.2在采取避让行动时,应充分考虑他船的具体处境并懂得与他船合作。人们为了自己的利益而不愿意合作,最后的结果只能是损人不利己。有些船舶,尤其是小型船舶,无视他船的尺度、船舶类型、通航情况、航道水流等,想让他船采取一些行动,往往特别难,一意孤行、特别任性。他们常常从利己的角度出发考虑问题,最后的结果也是损人不利己。因此船舶避让中,应当保持清醒的头脑;当对方态度强硬时,应妥善处理,友好沟通,分析利弊,化解危机,避免陷入非合作博弈困境,将自己置于被动的境地,害人又害己。

2.3 如果遇到VHF无法联系到的船舶,要提高警惕,可提前采取最有助于避碰的行动,尽量做到“早”“大”“宽”“清”。与纳什均衡相对的是不均衡,在避让中,假如无法用VHF联系到他船,不了解他船的动态,在这种情况下所采取的行动往往是单方面的行动,远不是最优的行动,运气好也许安全避让通过,运气不好也许就存在危险,甚至发生事故。仅仅是了解自己相关的信息,就很难做出最优的决策。这个时候,我们应该牢记三句话:一是把对方船舶想象是无人值班驾驶状态,或者对方是不称职的驾驶员;二是把来船始终放在紧迫位置,同时为来船留足交会空间;三是与人方便,与己方便,为自己留出足够的可操控水域,驶过让清他船。

2.4 纳什均衡有好坏之分,船舶避让当中应追求的是一种好的纳什均衡。纳什均衡只是一种分析工具,本身不含价值判断,没有好坏之分;达到均衡了,就是一种纳什均衡状态了。船舶避让中,会有好的纳什均衡,也会有坏的纳什均衡。每艘船舶都按《避碰规则》进行避让,使用一切可以使用的工具进行沟通和协调,不意气用事,充分理解他船处境,这时,避让行动所形成的平衡是一种好的纳什均衡。相反,如果避让的双方不遵守《避碰规则》、VHF不守听、任性开船,结果只能是彼此伤害,这时的避让行动就是一种坏的纳什均衡。我们应该规避这种坏的纳什均衡,走出非合作博弈的困境,达成好的纳什均衡。

3 结 语

近年来,船舶海损事故一直是造成船舶灭失、人员伤亡、货物损失以及海洋环境污染的重要元凶。随着船舶日趋大型化和通航密度的日益增大,船舶碰撞事故也随之增加。每当发生事故时,我们习惯性地从《避碰规则》里查找原因和分析责任,却忘记了很多事故的发生并不是单单查清事故的原因、制定有针对性的防范措施,就能避免事故重复发生。我们应该更多从驾引人员的心理出发,从事故的背后找到事故发生之时驾引人员的心理动机,跳出技术的范畴,引导并提高驾引人员的心理素质,使驾引人员在船舶避让行动中,时刻保持警醒,走出非合作博弈困境;懂得沟通和合作,从而做出最佳的避让决定,避免船舶之间碰撞事故的发生。

参考文献

[1] 郭鹏,杨晓琴.博弈论与纳什均衡[J].哈尔滨师范大学自然科学学报,2006(04):25-28.

[2] 朱金善,孔祥生,薛满福.“桑吉”轮与“长峰水晶”轮碰撞事故原因与责任分析[J].世界海运,2018,41(06):1-8.

作者简介

邵正帅,一级引航员,(E—mail)44788740@qq.com,13587069867

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