王巍，姚愷

(陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū)，河北 石家莊 050003)

炮彈公路運(yùn)輸是彈藥保障的重要內(nèi)容，也是影響彈藥安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于炮彈自身所具有的危險(xiǎn)屬性，在公路運(yùn)輸過程中容易受到外界環(huán)境刺激而發(fā)生火災(zāi)、爆炸、炮彈跌落等嚴(yán)重安全事故。因此，在進(jìn)行炮彈公路運(yùn)輸前開展全面、科學(xué)的安全評(píng)估工作具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

目前，我國彈藥安全評(píng)估研究主要集中在彈藥庫房安全、裝卸載、彈藥處廢系統(tǒng)、彈藥維修等方面，所采用的評(píng)估方法主要為改進(jìn)灰色評(píng)價(jià)法、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、熵權(quán)模糊綜合評(píng)判、梯形模糊綜合分析法等[1-5]。雖然針對(duì)彈藥安全評(píng)估的研究已有很多，但在炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估方面仍缺少深入研究?，F(xiàn)有評(píng)估方法在安全指標(biāo)權(quán)重確定、模糊和不確定性因素量化等方面還不完善，評(píng)估結(jié)果受主觀因素影響較大。為此，構(gòu)建炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估指標(biāo)體系，引入組合賦權(quán)-云模型方法進(jìn)行安全評(píng)估，能夠使評(píng)估內(nèi)容更加全面，權(quán)重確定更加合理，指標(biāo)量化更加科學(xué)，評(píng)估結(jié)果更符合實(shí)際。

1 安全評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估指標(biāo)的選擇和指標(biāo)體系的構(gòu)建是一個(gè)復(fù)雜的過程，選擇內(nèi)容對(duì)評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性和客觀性有著直接影響。在遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、獨(dú)立性和可操作性的基礎(chǔ)上，確立安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立流程，如圖1所示。

在綜合考慮GJB 3493—1998 軍用物資運(yùn)輸環(huán)境條件、部隊(duì)實(shí)際和現(xiàn)有研究[6]的基礎(chǔ)上，依據(jù)系統(tǒng)科學(xué)、客觀全面、準(zhǔn)確合理的原則，從以下5個(gè)方面對(duì)炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行選擇：

1)人員因素。在參與炮彈運(yùn)輸?shù)母黝惾藛T中，駕駛員是運(yùn)輸過程中最為活躍的因素，其對(duì)運(yùn)輸安全的影響主要表現(xiàn)在專業(yè)技能、駕駛經(jīng)驗(yàn)、身體和心理素質(zhì)以及安全意識(shí)4個(gè)方面。

2)車輛因素。對(duì)于基層部隊(duì)來說，以東風(fēng)系列和解放系列為代表的軍用運(yùn)輸車輛是進(jìn)行炮彈公路運(yùn)輸?shù)闹饕d體，其主要影響因素包括車輛自身的安全性能、技術(shù)狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特性3個(gè)方面。

3)彈藥因素。炮彈自身的安全屬性是運(yùn)輸安全的內(nèi)在原因，主要包括引信種類、主裝藥、戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)和勤務(wù)要求、彈藥包裝、規(guī)定運(yùn)輸速度等。

4)環(huán)境因素。環(huán)境因素是影響公路運(yùn)輸安全的外在條件，特別是在運(yùn)輸速度、道路狀況、天氣情況等因素的疊加作用下，彈藥所受沖擊和振動(dòng)作用會(huì)明顯加劇[7]，影響了彈藥運(yùn)輸安全。

5)管理因素。好的管理制度可以有效化解軍地雙方不同部門間的管理矛盾，提升彈藥運(yùn)輸安全的管理水平。其主要內(nèi)容包括規(guī)章制度、管理水平、安全培訓(xùn)和應(yīng)急處置4個(gè)方面。

炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估指標(biāo)體系如圖2所示。

2 基于組合賦權(quán)的安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

為避免單一賦權(quán)方法無法兼顧主觀經(jīng)驗(yàn)與客觀信息的問題[8]，炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重主要采用基于層次分析法和熵權(quán)法的主客觀組合賦權(quán)方法進(jìn)行賦權(quán)。

2.1 層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重

作為傳統(tǒng)的主觀賦權(quán)方法，層次分析法在應(yīng)用過程中產(chǎn)生了多種標(biāo)度方法，為使炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估指標(biāo)的相互比較更加清晰，在標(biāo)度方法上采用了更易進(jìn)行邏輯判斷的5標(biāo)度法[9]。構(gòu)造判斷矩陣B：

B=[bij]n×n，

(1)

式中，bij為炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估指標(biāo)i與指標(biāo)j相比的重要性。當(dāng)i=j時(shí)，bij=1，bij>0且滿足bij×bji=1。

根據(jù)式(1)所示判斷矩陣，通過方根法[10]計(jì)算判斷矩陣的特征根與特征向量，而后分別確定層次單排序、層次總排序及一致性檢驗(yàn)，得到主觀權(quán)重wjz=(wjz1,wjz2,…,wjzn)。

2.2 熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重

熵主要用來表示系統(tǒng)的無序程度，能夠代表各個(gè)指標(biāo)在實(shí)際問題中提供信息量的多少，是一種將評(píng)價(jià)指標(biāo)所含信息進(jìn)行量化與綜合的賦權(quán)方法。作為一種客觀賦權(quán)方法，熵權(quán)法可以有效降低炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估過程中主觀因素對(duì)評(píng)估結(jié)果的影響。通過對(duì)判斷矩陣進(jìn)行歸一化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣：

(2)

式中：Z為標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣；zij為歸一化矩陣中的元素；bij為層次分析法中構(gòu)造的判斷矩陣元素。

(3)

(4)

2.3 組合權(quán)重確定

通過組合賦權(quán)法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)組合權(quán)重，能夠把主客觀賦權(quán)法有機(jī)地結(jié)合起來，使組合權(quán)重更接近炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估的實(shí)際情況。根據(jù)文獻(xiàn)[11]和文獻(xiàn)[12]給出的方法，設(shè)組合權(quán)重為wj，由層次分析法所得權(quán)重為wjz，由熵權(quán)法所得權(quán)重為wjk，設(shè)兩者的距離函數(shù)為d(wjz，wjk)，其表達(dá)式為

(5)

組合權(quán)重wj表達(dá)式為

wj=αwjz+βwjk，

(6)

式中：α為主觀權(quán)重對(duì)應(yīng)系數(shù)；β為客觀權(quán)重對(duì)應(yīng)系數(shù)，并且滿足相應(yīng)約束條件：

(7)

通過求解系數(shù)α和β，可得到炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估指標(biāo)權(quán)重wj。

3 彈藥公路運(yùn)輸安全評(píng)估模型構(gòu)建

3.1 云模型

云模型是李德毅于上世紀(jì)90年代首次提出的進(jìn)行定性與定量相互轉(zhuǎn)換的模型[13-15]。該模型對(duì)于處理炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估中的不確定性因素具有較好的適用性，通常以期望Ex、熵En和超熵He這3個(gè)基本數(shù)字特征表示系統(tǒng)包含的信息。云模型數(shù)字特征示意圖如圖3所示。

3.2 確定標(biāo)準(zhǔn)云

結(jié)合部隊(duì)運(yùn)輸實(shí)際和以往評(píng)估經(jīng)驗(yàn)，可將炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估結(jié)果劃分為低風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)5個(gè)等級(jí)。每一等級(jí)區(qū)間[xmin，xmax]的云參數(shù)計(jì)算公式[16]為

(8)

式中，K為常數(shù)，通常取0.1。

3.3 云模型構(gòu)建

邀請(qǐng)n位專家組成員根據(jù)炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并運(yùn)用逆向云發(fā)生器，確定各指標(biāo)的云模型數(shù)字特征，算法如下：

(9)

根據(jù)組合賦權(quán)結(jié)果，通過綜合云算法[17-18]?？捎?jì)算出上一層指標(biāo)云模型數(shù)字特征：

(10)

式中：Ex、En、He為上一層指標(biāo)云模型數(shù)字特征，n為對(duì)應(yīng)下一層指標(biāo)個(gè)數(shù)，Exj,Enj,Hej(j=1,2,…,n)為相應(yīng)下層云模型數(shù)字特征。根據(jù)上述兩式可計(jì)算出頂層指標(biāo)云模型數(shù)字特征。

4 炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估實(shí)例應(yīng)用

4.1 炮彈公路運(yùn)輸任務(wù)基本情況

在某次彈藥調(diào)撥任務(wù)中，計(jì)劃對(duì)60箱某型炮彈實(shí)施公路運(yùn)輸。該型炮彈外包裝采用木質(zhì)包裝，內(nèi)包裝為包裝筒，每箱6發(fā)，彈藥質(zhì)量為堪用；運(yùn)輸車輛采用東風(fēng)系列運(yùn)輸車，具備防雨篷布、副擋板，車況良好；運(yùn)輸路線途徑京昆高速，合計(jì)里程約200 km。

4.2 炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估計(jì)算

為驗(yàn)證上述基于組合賦權(quán)-云模型的評(píng)估方法在炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估中的有效性，以某次彈藥調(diào)撥任務(wù)為評(píng)價(jià)對(duì)象，邀請(qǐng)部隊(duì)及院校專家，對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)估。

4.2.1 確定權(quán)重指標(biāo)

根據(jù)層次分析法與熵值法步驟分別確定彈藥公路運(yùn)輸安全評(píng)價(jià)指標(biāo)主觀與客觀權(quán)重。再由式(5)和式(7)計(jì)算得出主觀權(quán)重系數(shù)α=0.445，客觀權(quán)重系數(shù)β=0.555。權(quán)重計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果

4.2.2 構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)云模型

結(jié)合以往彈藥公路運(yùn)輸經(jīng)驗(yàn)和任務(wù)實(shí)際，將各等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)劃分區(qū)間設(shè)定為(90，100]，(80，90]，(60，80]，(40，60]，(0，40]，K取0.1。根據(jù)式(8)計(jì)算出每一等級(jí)區(qū)間的云參數(shù)，評(píng)估等級(jí)及標(biāo)準(zhǔn)云如表2所示。

表2 評(píng)估等級(jí)及標(biāo)準(zhǔn)云

通過MATLAB編程，運(yùn)行后得到各評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)云圖，如圖4所示。

4.2.3 確定評(píng)價(jià)云

經(jīng)過專家組對(duì)某次炮彈運(yùn)輸安全評(píng)價(jià)打分，根據(jù)式(9)依次得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)云模型參數(shù)，如表3所示。

表3 評(píng)價(jià)指標(biāo)云模型參數(shù)

4.2.4 安全風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)

通過式(10)將各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算后，最終得出彈藥公路運(yùn)輸安全評(píng)價(jià)綜合云模型數(shù)字特征C=(80.600，0.939，0.249)，將綜合評(píng)價(jià)云與標(biāo)準(zhǔn)云圖疊加后得到綜合評(píng)價(jià)云圖，如圖5所示。從圖5中可以看出紅色的綜合評(píng)價(jià)云滴大部分分布于“較低風(fēng)險(xiǎn)”區(qū)間，其余少數(shù)分布于“中等風(fēng)險(xiǎn)”區(qū)間，因此綜合評(píng)價(jià)云與“較低風(fēng)險(xiǎn)”更加接近，即此次彈藥公路運(yùn)輸安全綜合評(píng)價(jià)為“較低風(fēng)險(xiǎn)”。

4.3 安全評(píng)估結(jié)果及分析

雖然此次炮彈公路運(yùn)輸任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)為較低風(fēng)險(xiǎn)，但通過表2中各評(píng)價(jià)指標(biāo)云模型參數(shù)可以看出，在該次彈藥公路運(yùn)輸任務(wù)中，車輛安全性能、結(jié)構(gòu)特性、彈藥包裝、道路狀況、天氣因素、安全培訓(xùn)等方面期望值偏低，需要采取相應(yīng)措施進(jìn)一步完善和改進(jìn)。

4.4 安全預(yù)防及改進(jìn)措施分析

根據(jù)評(píng)估結(jié)果，為降低炮彈公路運(yùn)輸事故發(fā)生的可能性，可通過采取有針對(duì)性的預(yù)防和控制措施，提高運(yùn)輸安全水平。

1)嚴(yán)格車輛安全檢查。參與運(yùn)輸任務(wù)車輛在整體安全水平、技術(shù)狀態(tài)、維護(hù)保養(yǎng)等方面未能達(dá)到較好的狀態(tài)，間接影響了炮彈運(yùn)輸安全，存在一定風(fēng)險(xiǎn)隱患。因此在開始執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)前，應(yīng)由專人對(duì)運(yùn)輸車輛進(jìn)行全面的安全檢查，確保車輛關(guān)鍵部件使用的可靠性和安全性，將車輛安全隱患消除在準(zhǔn)備階段。

2)檢查包裝狀態(tài)，規(guī)范炮彈裝載。根據(jù)該型炮彈包裝形式及包裝材質(zhì)，在進(jìn)行裝載時(shí)應(yīng)逐一檢查其包裝狀態(tài)，確保包裝完好、安全有效。同時(shí)按要求進(jìn)行堆碼，并采取捆綁、加固等措施，降低炮彈跌落事故發(fā)生的可能性，提高運(yùn)輸安全性。

3)科學(xué)規(guī)劃運(yùn)輸路線及時(shí)間。在路線選擇上，原有路線部分路段存在道路施工、路面劇烈顛簸等風(fēng)險(xiǎn)因素，因此在開展運(yùn)輸任務(wù)前，應(yīng)提前規(guī)劃運(yùn)輸路線、勘察道路情況，避免公路等級(jí)低、路面條件差、交通擁堵、人員密集路段。在運(yùn)輸時(shí)間上，也應(yīng)避免雨雪冰凍以及大霧等惡劣天氣運(yùn)輸，降低不利天氣對(duì)運(yùn)輸安全的影響。

4)開展駕駛員安全培訓(xùn)。參與該次運(yùn)輸任務(wù)的駕駛員雖然在駕駛技能、駕駛經(jīng)驗(yàn)、心理素質(zhì)等方面表現(xiàn)較好，但對(duì)于該型炮彈基本情況了解不多，針對(duì)性的安全培訓(xùn)參與不夠。因此在運(yùn)輸任務(wù)準(zhǔn)備階段，應(yīng)增加駕駛員安全培訓(xùn)內(nèi)容，學(xué)習(xí)相關(guān)管理規(guī)定、彈藥安全基本知識(shí)及突發(fā)情況的處理方法等內(nèi)容，以減少炮彈公路運(yùn)輸事故發(fā)生的可能性，提升運(yùn)輸安全水平。

5 結(jié)束語

筆者以炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估為研究對(duì)象，針對(duì)評(píng)估過程中單一賦權(quán)方法無法兼顧主觀經(jīng)驗(yàn)與客觀信息的問題進(jìn)行了探討，選擇炮彈公路運(yùn)輸安全評(píng)估指標(biāo)，構(gòu)建了安全評(píng)估指標(biāo)體系，提出運(yùn)用組合賦權(quán)-云模型的方法對(duì)炮彈公路運(yùn)輸過程進(jìn)行安全評(píng)估。通過實(shí)例驗(yàn)證，得出了某次炮彈公路運(yùn)輸任務(wù)的安全水平，分析了該次任務(wù)中影響炮彈公路運(yùn)輸安全的主要因素，并針對(duì)分析結(jié)果給出了提高運(yùn)輸安全的意見和建議。研究表明，該方法所得結(jié)果與部隊(duì)實(shí)際情況基本相符，能夠較好地反應(yīng)評(píng)價(jià)對(duì)象的安全水平，可行性、操作性較強(qiáng)，能夠?yàn)橹贫ò踩婪洞胧?、降低炮彈公路運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)提供一定理論支撐。