内陆航道船闸预约调度动态社会风险评估：基于利益相关者参与的动力赋权与二维云模型方法

《Applied Sciences》：Dynamic Social Risk Assessment for Inland Waterway Lock Reservation Scheduling: A Stakeholder-Informed Dynamic Weighting and Two-Dimensional Cloud Model

　　

内陆航道船闸是水运系统中的关键通航设施，其运行可靠性直接关系到区域内陆航道网络的韧性（resilience）与服务能力。随着过闸需求持续增长，预约调度已成为优化交通组织、缓解拥堵并提升船闸运行自适应能力的重要制度与操作工具。然而，预约制度的实施可能重塑过闸资源配置、优先机制、船舶到港模式及利益相关者收益结构，从而产生无法通过传统工程安全评估方法充分捕捉的社会风险。???为解决这一问题，研究人员构建了面向内陆航道船闸预约调度的利益相关者参与式动态社会风险评估框架。首先，研究人员概念化了融合优先预约与申报排队（declaration-based queuing）的混合调度模式，并将其运行过程表征为过闸资源配置、船舶预约/申报、协调水域管控、锚泊与安全检查以及有序过闸五个阶段。其次，借鉴社会风险放大框架（Social Amplification of Risk Framework, SARF），从合法性、合理性、可行性及可控性四个维度构建社会风险评估指标体系。第三，引入动态赋权模型（Dynamic Weighting Model, DWM）以根据调度规则与运行状态的变化自适应更新指标权重，同时构建二维云模型（Two-Dimensional Cloud Model, 2DCM）在不确定性条件下联合表征风险概率与风险后果。研究采用三峡船闸预约调度场景对所提方法进行验证。结果表明，整体社会风险等级为2级，对应中等偏低风险水平，表明预约调度模式总体上与船闸运行及通航管理要求相兼容。四个维度中，可控性表现出最高的相对风险，表明需更加关注安全管理、预约合规性、舆论引导及应急响应。所提框架为内陆航道船闸预约调度中的风险识别、风险分级及方案优化提供了系统化且可视化的决策支持工具。

该研究发表于《Applied Sciences》，聚焦内陆航道船闸预约调度模式所引发的社会风险评估问题，旨在弥补传统工程安全评估方法在刻画制度性社会风险方面的不足，为船闸运行管理提供科学化、系统化的决策支持工具。

研究背景方面，内河航运在综合交通运输体系中占据重要地位，具有运量大、成本低等显著优势，可为流域大宗物资运输提供有效保障。内陆航道船闸作为航道综合控制枢纽，在一定程度上制约着运输效率，因此需根据航道条件与船闸运行管理实际设定相应调度规则。传统船闸调度组织通常采用先到先服务（First Come First Service, FCFS）排队模式，船舶等待时间是衡量通航效率的重要指标。然而，随着过闸需求增长，预约系统等优化规则被应用于船舶待闸时序的动态调控，安全性与公平性也被视为与效率同等重要的评价维度。在预约调度规则逐步推广的背景下，船闸运营管理已从常规的运营调度问题演变为涉及多方利益相关者参与和策略互动的制度安排。预约资源配置、时间窗口规则设计及优先机制调整均可能重塑不同船舶类型与运输经营者之间的机会结构与利益分配。此类制度性再分配不仅影响船舶运营效率，还可能通过认知偏差、信息扩散和集体行为响应演变为社会风险。与传统工程安全风险不同，预约调度场景下的风险更突出地表现为制度运行风险和社会响应风险，其来源并非单一事故或事件，而是规则调整过程中合法性认知、合理性判断、实施可行性及风险可控性的综合效应。当调度规则偏离利益相关者预期时，个体不满可能通过媒体传播和群体互动被放大，引发舆论波动甚至群体性事件。此类风险具有显著的放大性、耦合性和情境依赖性，难以用传统事故概率模型表征。

现有船闸安全评价研究多聚焦于设备故障、环境扰动或人为操作失误等物理风险识别与风险分级，强调事故发生概率与后果严重程度的定量分析。尽管此类方法在工程安全管理中适用性较强，但在应用于制度变革引发的社会风险时存在明显局限：一是未能充分纳入制度信任、程序公平感知等主观因素；二是无法捕捉信息扩散和社会放大过程中风险的动态演化；三是指标权重通常以静态方式设定，难以反映运行状态变化引发的风险敏感性调整。此外，预约调度规则具有显著的阶段性和情境依赖性特征，在正常运营条件下规则实施可能相对稳定，但在高峰拥堵、设备维护或应急等场景下，规则执行压力和利益冲突强度可能大幅增加，导致风险结构相应变化。

为此，该研究旨在提供一套面向内陆航道船闸预约调度社会风险识别、测度与解释的问题导向框架，核心内容包括：厘清预约调度规则诱发的潜在社会风险，将利益相关者感知纳入风险指标构建与评价，以及表征社会风险在不同调度规则和运行条件下的状态依赖演化与不确定性。在此基础上，该研究提出融合利益相关者参与式指标构建、动态赋权模型与二维云模型的综合评估框架，并以三峡船闸为案例进行应用，识别关键风险维度并得出实践管理启示。

在技术方法层面，研究人员综合运用了三项核心技术路径。其一为利益相关者网络分析与指标系统构建，基于社会风险放大框架，从合法性、合理性、可行性、可控性四个维度筛选提取影响社会风险的因素，构建包含17项三级指标的评价体系，数据来源为面向航运管理领域7位专家及173份有效问卷的利益相关者调查。其二为动态赋权机制，引入状态偏差驱动的动态权重调整方法，通过权重乘数反映不同调度规则下各指标重要性的变化，标准权重表征船闸调度模式的基本风险信息，权重乘数则反映不同规则下各指标因过程差异导致的变动，从而实现指标权重的自适应更新。其三为二维云模型评估方法，将风险概率与风险后果作为两个基准变量，构建二维基变量进行社会风险评估，通过生成整体云滴分布模式，直观捕捉社会风险的模糊性和随机性，并实现不确定性条件下复杂系统综合风险的动态估计，最终通过贴近度（proximity）计算判定综合风险等级。

研究结果部分，该研究按照"指标风险云特征值—准则层风险云评估—指标层关键风险识别—综合风险评估—贴近度验证"的逻辑展开分析。

在准则层风险云评估方面，合法性维度风险云非常接近1级标准风险云，投影形状主要从顶视图重叠，表明与合法性相关的社会风险较低，这得益于三峡船闸在项目实施前开展了广泛调研和咨询，获得了船运企业的基本认可。合理性维度风险云处于1~2级标准风险云之间，需进一步基于贴近度值进行分类评估，研究发现部分优先船舶预约方案与普通船舶通航调度规则优化未完全同步，导致不享受预约政策的船型对政策好感度下降，也影响了航运企业的生产经营策略。可行性维度风险云与1级标准风险云高度重叠，初步确定可行性准则风险等级为1级，属低风险水平，但需及时更新预约、安检、锚泊等作业流程，加强新规则实施下不同功能单元的协同。可控性维度是四个准则维度中风险最高的，处于2~3级标准风险云之间且更接近2级，研究人员指出应遵循市场客观规律，理顺重点船舶预约资源比例，在保持公信力的同时科学引导舆论方向，提高抵御社会稳定风险的能力。

在指标层关键风险识别方面，基于17项指标的动态权重、利益相关者评价得分及准则层风险云结果，关键风险主要集中在合理性、可行性和可控性维度。合理性维度中，预约资源比例（C₅）和优先船舶竞争性（C₄）尤为重要，反映有限过闸资源在预约船舶与普通排队船舶之间的分配是否被感知为公平，以及合格优先船舶之间的竞争是否可能诱发不满或策略性行为。可行性维度中，预约成功率（C₁₀）和操作便捷性（C₉）是影响利益相关者接受度的关键指标，低成功率可能削弱利益相关者对预约系统的信心，而繁琐的申请、修改或取消程序可能降低航运企业和船舶经营者遵守新规则的意愿。可控性维度中，舆情负向易发性（C₁₄）、群体性事件易发性（C₁₃）、安全管理策略覆盖率（C₁₅）和船舶冒险航行行为倾向（C₁₆）代表最需关注的管理敏感性风险，直接关乎规则调整引发的不满能否有效预防、沟通和管控。

在综合风险评估方面，将表5中复合风险云特征值与表6中标准风险云特征值输入MATLAB前向云发生器，得到复合风险云与标准云对比云图。复合风险云位于1~2级标准风险云之间，根据云滴投影顶视图判断更接近2级标准风险云，初步表明三峡船闸预约调度模式的社会风险等级为2级，对应中等偏低风险水平，预约调度规则能够满足三峡船闸调度管理和船舶航行需求。该结果与项目前期走访调研及三峡船闸预约模式试运行反馈一致，受访者对优化规则在修订、审批、发布和实施阶段的公平透明管理Wide管理有一定接受度。值得注意的是，尽管综合评估结果良好，但可控性维度相对风险较高，预约调度规则实施后，通航管理部门现有组织体系和航行安全管理方法未能及时与新规则匹配，可能出现恶意抢占预约资源或因时间紧迫采取冒险操作行为等不可控安全情形，甚至社会矛盾激化引发群体性事件，同时存在申报预约管理系统更新以及船东理念和业务习惯改变的顾虑。

在贴近度验证方面，由于复合风险云与标准风险云形态相似，三维图形可能造成视觉误差，研究人员引入贴近度指标进行精确判定。计算结果显示贴近度大小关系为：D₂＞D₁＞D₃＞D₄＞D₅，因此确定三峡船闸预约调度模式的社会风险等级为2级，中等偏低风险水平。三峡船闸案例验证了所提框架在复杂内陆航道船闸调度情境中的适用性，其核心流程包括利益相关者识别、风险指标构建、动态权重调整及二维风险云评估，也可推广至其他内陆航道船闸、运河通航系统、港口调度系统以及涉及稀缺资源配置和多方利益的基础设施系统。

讨论与研究结论部分，研究人员将主要工作归纳为三个方面：一是考察利益相关者视角如何影响船闸系统，运用社会风险放大框架识别预约调度规则下影响因素的关联性与作用路径，将其划分为合法性、合理性、可行性和可控性四个维度，构建内陆航道船闸预约调度模式社会风险指标体系；二是提出内陆航道船闸预约调度模式社会风险评估模型，以风险概率和风险后果为关键变量，融合数据驱动与知识驱动方法构建评价数据集，引入权重乘数反映调度规则变化下风险指标影响方向和强度的变化，计算二维动态权重，继而运用二维云模型映射复合风险云，提供初始风险等级区间，通过云滴分布分析理解社会风险程度、典型区域及边界过渡特性，再比较贴近度值得出整体风险等级；三是以三峡船闸调度运营为案例验证模型，结果表明三峡船闸预约调度模式整体社会风险等级为2级，中等偏低风险水平，基本保障了三峡船闸船舶航行调度政策的顺利实施和管理，验证了评估模型的科学性与有效性。

研究人员同时指出模型存在的两项主要局限：一是尽管动态赋权模型改进了传统静态赋权方案，但专家评分、风险等级阈值及云参数的确定仍部分依赖专家判断，可能引入主观偏差，未来研究将通过纳入历史船闸运行记录、船舶轨迹数据、预约合规信息及基于机器学习的参数校准等数据驱动方法，降低主观依赖，提高框架的客观性、稳健性和泛化能力；二是二维云模型在表征双变量风险方面表现良好，但向高维扩展时面临"维度灾难"导致的高维云滴采样困难、多维联合分布计算复杂度指数增长以及高维可视化难度损害可解释性等挑战，未来研究将着重克服这些技术瓶颈，同时增强模型对动态风险演化和复杂语义表达的捕捉能力。