張鳳毛 郭三學(xué) 許慧嬌

1. 中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)工程大學(xué) 2. 呼和浩特職業(yè)學(xué)院

引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，各類(lèi)公共安全事故、自然災(zāi)害、突發(fā)事件呈迅猛上升趨勢(shì)。在應(yīng)急救援行動(dòng)中，突發(fā)事故（事件）安全設(shè)施建設(shè)不全、緊急逃生通道不暢、應(yīng)急救援效率不高而導(dǎo)致的群死群傷事件令人觸目驚心。

玻璃快速破拆是通過(guò)有效的技術(shù)手段對(duì)一定厚度的特種玻璃進(jìn)行快速破除，是應(yīng)急救援必備的技術(shù)手段。不同的玻璃破拆裝置作用機(jī)理不同，在不同任務(wù)背景下效率效果不同，對(duì)操作者自身安全的影響也不同，對(duì)指揮員臨機(jī)抉擇選擇破拆裝備是一種考驗(yàn)。

本文提出一種綜合運(yùn)用德?tīng)柗品ê湍：C合分析法，該方法能夠充分利用專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)智慧，在建立玻璃破拆裝備指標(biāo)評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上，基于德?tīng)柗品ù_定體系指標(biāo)的權(quán)重比例，運(yùn)用模糊層次分析法實(shí)現(xiàn)了3種常見(jiàn)玻璃破拆裝置的效能量化評(píng)估，提出了裝備運(yùn)用優(yōu)化方案，為公共場(chǎng)所和公交系統(tǒng)的玻璃破拆、應(yīng)急救援，反恐作戰(zhàn)中裝備選擇、性能優(yōu)化，以及裝備健康研究提供了參考借鑒。

一、評(píng)估方法步驟

（一）建立評(píng)估體系

評(píng)估體系分為三層，分別是目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。目標(biāo)層即是對(duì)常用的玻璃破拆裝置（特種玻璃破除裝置、破玻璃幕墻裝置、玻璃聚能切割裝置）效能的評(píng)估。準(zhǔn)則層由技術(shù)性能B1、戰(zhàn)術(shù)效能B2和實(shí)用性B3三個(gè)準(zhǔn)則組成，也就是從該三個(gè)方面構(gòu)建玻璃破拆裝置綜合效能評(píng)估指標(biāo)體系。

玻璃破拆裝置的綜合效能既與其結(jié)構(gòu)組成、作用機(jī)理、穩(wěn)定性相關(guān)，又與其破拆能力、作用效率、安全性等指標(biāo)有關(guān)，還應(yīng)考慮其便攜性、經(jīng)濟(jì)性、操作難易程度等。玻璃破拆裝置綜合效能評(píng)估指標(biāo)體系設(shè)計(jì)[1]，如圖1所示。

下面，針對(duì)近年來(lái)公共場(chǎng)所大量使用的鋼化玻璃與夾膠玻璃[2]，以常用的3種玻璃破拆裝置為例進(jìn)行效能評(píng)估。具體包括，特種玻璃破除裝置（圖2）、破玻璃幕墻裝置（圖3）、玻璃聚能切割裝置[3]（圖4）。

特種玻璃切割裝置和玻璃幕墻裝置都是采用手持操作，不同的是前者是利用電爆管產(chǎn)生的沖擊波進(jìn)行破拆，后者是實(shí)施爆轟對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行破孔。玻璃聚能切割裝置主要是針對(duì)大巴車(chē)型擋風(fēng)玻璃和側(cè)窗玻璃，它采用聚能裝藥加火藥裝藥復(fù)合結(jié)構(gòu)，利用聚能炸藥爆炸[4]產(chǎn)生的高溫射流及火藥燃燒的熱效應(yīng)對(duì)夾膠玻璃實(shí)施破拆、切割[5]。這些裝置在實(shí)踐中各有自身的特點(diǎn)及運(yùn)用規(guī)律，準(zhǔn)確分析這些裝備的性能特點(diǎn)、應(yīng)用范圍，采用科學(xué)的方法對(duì)其綜合效能進(jìn)行評(píng)價(jià)，這不僅為裝備的運(yùn)用提供了理論依據(jù)，也為裝備性能的改進(jìn)提高提供了有效的技術(shù)參考。

（二）技術(shù)性能

1.結(jié)構(gòu)組成

特種玻璃破除裝置主要由戰(zhàn)斗部合件、操作桿組件、控制器組成，玻璃幕墻裝置主要由擊發(fā)機(jī)構(gòu)、伸縮桿、威力架、保險(xiǎn)標(biāo)簽等組成，這兩種破拆裝置都是經(jīng)過(guò)人工簡(jiǎn)易組裝，操作員手持操作桿將戰(zhàn)斗部送至玻璃表面實(shí)施爆破[6]。玻璃聚能切割裝置主要由聚能切割索、起爆傳爆系統(tǒng)、防護(hù)裝置等組成[7]。吸能防護(hù)裝置是由多孔材料制作而成的長(zhǎng)方形框，方框中有矩形溝槽結(jié)構(gòu)，用來(lái)放置切割索；防護(hù)套外表面貼有雙面不干膠帶；起爆系統(tǒng)是由電雷管、起爆電線、伸縮拉桿式起爆器組成；利用它將切割裝置引爆，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)窗玻璃的“開(kāi)窗”作業(yè)；聚能切割索由高爆速高猛度炸藥黑索金、金屬殼組成[8]。

2. 作用原理

特種玻璃破除裝置戰(zhàn)斗部組件有單點(diǎn)或多點(diǎn)分布式戰(zhàn)斗部裝藥，主要是利用電爆管爆炸后產(chǎn)生的空氣沖擊波[9]破除玻璃；破玻璃幕墻裝置是利用定向爆炸沖擊波及高能氣體擊穿、震碎玻璃幕墻，將玻璃幕墻破孔；玻璃聚能切割裝置利用炸藥爆炸產(chǎn)生的能量，使金屬合金形成金屬射流，并使其聚焦，利用高速運(yùn)動(dòng)的金屬射流和炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊波將車(chē)輛玻璃等切開(kāi)。

3. 可靠性

特種玻璃破除裝置的可靠作用率不低于95%，破玻璃幕墻裝置可靠作用率不低于97%，大巴車(chē)玻璃聚能切割裝置可靠作用率不低于97%。

（三）戰(zhàn)術(shù)效能

1. 破除能力

特種玻璃破除裝置工作溫度為-10℃～+50℃，可有效破除1500mm×960mm×12mm大小的鋼化玻璃或夾層玻璃等高強(qiáng)度特種玻璃，可靠破拆率大于95%；玻璃幕墻破除裝置可在-30℃～+50℃溫度下使用，可破除帶框架的1200mm×1800mm雙層中空鋼化玻璃（6mm鋼化玻璃+12mm空氣間隔+6mm鋼化玻璃），可靠破拆率大于97%；玻璃聚能切割裝置可在-20℃～+50℃溫度下使用，切割鋼化玻璃或夾膠玻璃面積不小于840mm×580mm×45mm，可靠破拆率大于97%。

2. 作用效率

特種玻璃破除裝置破除單層玻璃時(shí)，從操作人員完成戰(zhàn)斗部安裝到起爆耗時(shí)約0.5s；玻璃幕墻破除裝置從安裝完畢到擊發(fā)起爆約需2s；玻璃聚能切割裝置安裝完成后現(xiàn)場(chǎng)人員需撤離到安全區(qū)域并實(shí)施隱蔽，具體時(shí)長(zhǎng)視作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況而定。

3. 安全性

特種玻璃破除裝置前后上下左右安全距離不等，最大不超過(guò)2.5m；玻璃幕墻破除裝置玻璃后作用點(diǎn)左右各15°、2.5m距離理論上看作安全距離。操作這兩種裝置需手持桿進(jìn)行破拆，均要佩戴防護(hù)裝備，以防飛濺物可能造成的人身傷害，具有一定危險(xiǎn)性。玻璃聚能切割裝置操作人員在安裝完畢后可實(shí)施遠(yuǎn)距離遙控，起爆過(guò)程可視為安全性最高的，但安裝過(guò)程需接觸電雷管、黑索金等高速高爆炸藥，需佩戴防護(hù)裝置并嚴(yán)格遵守操作流程。

（四）實(shí)用性

1. 便攜性

特種玻璃破除裝置收縮狀態(tài)長(zhǎng)度約1.2m，重量1.2kg；玻璃幕墻破除裝置勤務(wù)狀態(tài)長(zhǎng)度不超過(guò)1.2m，重量約3kg；玻璃聚能切割裝置長(zhǎng)度約1m，重量不超過(guò)2.3kg。以上三種裝置在安裝、檢測(cè)和轉(zhuǎn)移時(shí)，均應(yīng)符合彈藥有關(guān)運(yùn)輸規(guī)定，輕拿輕放、避免撞擊、防火防潮、防雷防靜電等，特別是玻璃聚能切割裝置應(yīng)嚴(yán)格遵守火工品儲(chǔ)運(yùn)有關(guān)規(guī)定。

2. 操作性

以上三種玻璃破除裝置，均需要手動(dòng)連線或連桿，特種玻璃破除裝置接桿操作相對(duì)簡(jiǎn)單，玻璃幕墻破除裝置次之，玻璃聚能切割裝置既需要安裝雷管又需要敷設(shè)線路，操作相對(duì)復(fù)雜。前兩種裝備在操作中始終需要人員手持、近距離操作，其作業(yè)的距離受到限制，人員安全性也較難保證。

3. 經(jīng)濟(jì)性

特種玻璃破除裝置的價(jià)格最低；玻璃幕墻破除裝置最高，約為特種玻璃破除裝置的2倍；玻璃聚能切割裝置約為特種玻璃破除裝置的1.5倍。

二、層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重

（一）構(gòu)造判斷矩陣

由于玻璃破拆裝置效能評(píng)估[10]這一問(wèn)題較為復(fù)雜，上述各層級(jí)之間重要性無(wú)法直接定量，因此采用專(zhuān)家打分、兩兩比較方法確定權(quán)重。具體的，對(duì)于準(zhǔn)則BK，其下屬指標(biāo)BKI和 BKJ哪一個(gè)重要，重要程度如何，邀請(qǐng)專(zhuān)家按1～9比例標(biāo)度分別對(duì)其重要性程度進(jìn)行賦值，而后將賦值分?jǐn)?shù)兩兩相除可得判斷矩陣：

（二）層次單排序及一致性檢驗(yàn)

層次分析法使用求解判斷矩陣的特征向量方法，計(jì)算備選方案的排序。特征向量是因素相對(duì)重要性向量，也就是因素相對(duì)權(quán)重向量[11]。這一步就是計(jì)算在準(zhǔn)則BK下BK1、BK2、BK3的排序權(quán)重問(wèn)題，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，就是計(jì)算判斷矩陣BK的 最大特征根λmax對(duì)應(yīng)的特征向量W，形式為：

利用幾何平均法計(jì)算特征根：

1. 一致性檢驗(yàn)

對(duì)比較判斷矩陣的一致性進(jìn)行檢驗(yàn)：CR=CI/RI

RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，3階矩陣RI為0.58

當(dāng)CR <0.1時(shí)，比較矩陣的一致性可以接受[12]。

2. 判斷矩陣及權(quán)重計(jì)算

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?

?

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三、模糊綜合評(píng)價(jià)法判斷綜合效能

（一）建立評(píng)價(jià)對(duì)象的指標(biāo)集和評(píng)語(yǔ)集

玻璃破除裝置效能評(píng)估指標(biāo)集如下：

將評(píng)語(yǔ)集定為V={V1,V2,V3,V4}={很好，較好，一般，較差}，評(píng)語(yǔ)對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)區(qū)間：很好（85～100）、較好（70～85）、一般（55～70）、較差（0～55）4級(jí)評(píng)語(yǔ)集。

由于上述指標(biāo)集，難以得到具體的模糊分布函數(shù)，故采用專(zhuān)家打分法確定其隸屬度。設(shè)單因素Bi的模糊向量為R=（r1,r2,r3,r4） ，則rj=xij/X。其中，X為專(zhuān)家人數(shù)，xij為因素Bi被 評(píng)為Vj的次數(shù)[13,14]。

邀請(qǐng)10位裝備專(zhuān)家分別給每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行打分[15]，確定隸屬度如表5。

?

（二）建立模糊評(píng)判矩陣

根據(jù)上表所得隸屬度數(shù)據(jù)，分別建立三種裝置的隸屬度矩陣R=(rij)mxn，rij=xijp/X，則特種玻璃破除裝置綜合隸屬度向量B11=W1R11=[0.5054,0.3243,0.1703,0]

綜合判斷矩陣為：

特種玻璃破除裝置模糊判斷向量為：

同理，B2=(0.6317, 0.2157, 0.1526, 0)

（三）計(jì)算綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

引入分?jǐn)?shù)集C=（C1, C2, C3, C4），Cj表示第j級(jí)的評(píng)語(yǔ)分?jǐn)?shù)，是該等級(jí)分?jǐn)?shù)區(qū)間的中間值[14]，則分?jǐn)?shù)集C=（92.5, 77.5,62.5, 22.5）

則其量化效能值計(jì)算結(jié)果為：

同理可計(jì)算得出其他兩種裝置的模糊綜合結(jié)果：

由計(jì)算可知：特種玻璃破除裝置、破玻璃幕墻裝置、玻璃聚能切割裝置綜合效能分值分別為83.659、84.688、89.308。根據(jù)各評(píng)語(yǔ)對(duì)應(yīng)的量化數(shù)值，前兩種裝置達(dá)到了“較好”的標(biāo)準(zhǔn)，玻璃聚能切割裝置達(dá)到了“很好”的標(biāo)準(zhǔn)。

四、結(jié)論

從評(píng)估結(jié)果看，前2種玻璃破拆裝置綜合效能達(dá)到了較好的水平，能夠滿足任務(wù)需要，因其需要人員近距離手工操作，在操作性、定向起爆等方面還有待進(jìn)一步提高，評(píng)價(jià)結(jié)果比較符合實(shí)際。玻璃聚能切割裝置綜合效能評(píng)價(jià)雖然達(dá)到了“很好”的層次，但操作過(guò)程還比較復(fù)雜，應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)操作程序，強(qiáng)化防靜電措施。

對(duì)于裝備改進(jìn)的建議：一是可以將戰(zhàn)斗部改進(jìn)為膠粘式；二是可以考慮加裝遙控起爆裝置；三是提高戰(zhàn)斗部爆破方向性。搶險(xiǎn)救援行動(dòng)中，任務(wù)部隊(duì)?wèi)?yīng)根據(jù)行動(dòng)特點(diǎn)、客觀因素有針對(duì)性地進(jìn)行裝備選擇，同時(shí)加強(qiáng)操作人員自身防護(hù)，以達(dá)到最優(yōu)效果。

綜上所述，對(duì)于一些難以用數(shù)據(jù)或參數(shù)直接定義效能的作戰(zhàn)任務(wù)或裝備，可以用德?tīng)柗品ê湍：龑哟畏治龇ǖ脑u(píng)估方法來(lái)評(píng)估其綜合效能。該方法能夠充分利用專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)智慧，為各類(lèi)應(yīng)急救援以及反恐作戰(zhàn)中裝備選擇、性能優(yōu)化提供參考借鑒。