37mm高炮人影作业的安全性评估.docx

? ? 37mm高炮人影作业的安全性评估 ? ? 刘伟 秦文 陈农 丁瑞津 卢怡 （1 中国气象局上海物资管理处，上海 200050；2 湖南湘科科技研究院有限公司，长沙 410100；3 黑龙江省人工影响天气办公室，哈尔滨 150030；4 甘肃省人工影响天气办公室，兰州 730020） 0 引言 近年来，我国人工影响天气事业迅速发展，其中37 mm高炮人工影响天气作业（以下简称37高炮人影作业）是其重要组成部分。每年全国范围内37 mm高炮人影炮弹使用量为40～110万发，为各地减灾工作做出了重要贡献。 37高炮人影作业属于高危作业，目前应用较为成熟的安全性评估方法有失效模式、影响及危害性分析法（FMECA）、故障树分析法（FTA）和“施工作业安全分析法”（CJSA）等［1］。近年来为了克服统计数据的缺乏和主观因素的影响，也探索了基于故障树的模糊推理系统等先进的数学计算工具［2］，在人工影响天气领域，前人提出用危险系数的方法进行安全性评估并开发了相应的评估系统［3］，设计开发了基于DEM数据人工标识技术的人影安全射界绘制系统［4］。但是从目前的研究情况来看，37高炮人影作业依然缺乏系统和可量化的安全性评估模型和评估方法，危险系数的评估缺乏具体而可用的量化手段，可能会夸大或缩小作业的危险系数［3］。由于安全射界的确定缺乏安全性事故发生概率等关键数据支持［4］，事前无法准确预估作业的安全性，出于保守原则，不得不避开某些区域和某些作业方向，有时会错过宝贵的作业时机，也存在不能在合适的区域作业等现象，影响了人工影响天气作业的有效性、经济性。同时应该指出的是，目前的作业安全性分析，存在片面强调瞎火弹（落点）的安全性，忽视弹丸半爆或偶尔出现的大破片等炸点区域的安全性等问题，作业安全规范的针对性和管控措施的效率因此而有所欠缺。因此，如何量化评估37高炮人影作业安全性事故的发生概率，以便采取必要的安全措施，实现作业的有效性、经济性和安全性的统一，是37高炮人影作业时各级部门关注的焦点。 本文针对37高炮人影作业，对作业过程中的危险源进行了分析。鉴于弹丸半爆或偶尔出现的大破片等事故中的危险源，具有复杂动力学过程，其分布和危害性，具有一定的随机性即不可预测性，分析所需要的数据也存在不完备问题。本文基于静态试验数据，应用统计学的方法，分析了人影弹丸爆炸时大破片和半爆事故的计算途径，提出了炸点和落点区域可能发生安全性事故的概率分析方法，并对各类安全性事件的发生概率建立了量化评估模型。 1 作业过程中的危险源辨识 按照事故的发生时段和地点，37高炮人影作业可能发生的安全性事故分类如下。 1）作业点区域：发射药不发火、自动击发机构失效、膛炸、炮口炸、弹丸解体； 2）炸点区域：半爆、大破片； 3）落点区域：引信瞎火、落地炸。 随着人影装备技术的不断进步，作业安全措施不断完备，作业点区域发生事故的概率低且影响可控。但是弹丸爆炸后在炸点区域坠落的破片、弹丸半爆出现的巨片以及坠落在落点区域的瞎火弹丸，是作业中应着重关注的危险源，这些危险源因为其所具有的动能或其他能量对地面人员形成了杀伤能力，是造成安全事故发生的隐患。 2 安全性事故发生概率的计算方法 2.1 炸点区域安全性事故发生概率的计算方法 2.1.1 作业时弹丸破片伤人安全性事故发生概率的计算方法 一次作业过程中出现破片伤人安全性事故的概率P1可以用下式表示： 式中：N为作业中发射炮弹总数，Γi是第i发弹丸的所有破片砸中人的概率，?i为该弹丸正常爆炸后的单发破片砸中人后致人死伤的概率。 设作业时落点区域的统计人口密度为Z，第i发弹丸破片堕落区域面积为Si，则第i发弹丸爆炸后其所有破片堕落区域内的总人数给定作业区域内单人所占区域面积为s0，同时设第i发弹丸爆炸后的破片总数目为ni，则第i发弹丸破片落点区域内平均每人被堕落的破片砸中的概率 因此第i发弹丸所有破片砸中人的概率Γi可以用下式计算： 得到： 在式（1）中，作业弹丸在空中正常爆炸后的单发破片砸中人后致人死伤的概率?i不是一个确定的数值，但是在统计学意义上，可以根据实际的静爆试验结果，得出弹丸的空炸破片在某个变量上的概率分布规律，结合对单个破片的动力学过程分析，从而进行推导和计算。 某型37高炮人影弹丸通过大量静爆试验，根据试验结果（图1为某次静爆试验收集的所有的5发静爆弹丸破片照片），每发可回收的破片在100～160片，平均每发弹丸回收破片数片，其平均粒度95%的破片粒度L在2～12 mm范围内（质量在0.6～9.2 g），该型弹丸爆炸后所有破片在粒度上的分布近似于正态分布，其概率分布密度函数可近似表示为： 图1 某型37高炮人影弹丸在一次静爆试验中的破片（试验用弹数：5发）Fig.1 Fragments of 37 antiaircra