王 巍， 安振濤， 姚 愷

(陸軍工程大學石家莊校區(qū)，河北 石家莊 050003)

彈藥公路運輸安全問題一直是彈藥安全研究的重要內(nèi)容之一。特別是近年來，隨著彈藥需求量的不斷增大以及各類新型彈藥的列裝，使得彈藥公路運輸安全評估和風險分析逐漸成為彈藥安全領(lǐng)域的研究熱點。因此，對彈藥公路運輸進行安全風險分析，研究公路運輸條件下影響彈藥運輸安全的主要因素、影響機理、風險管控措施，對提高彈藥保障效率、提升彈藥保障安全具有重要的軍事應用價值。目前，關(guān)于彈藥安全的研究已有很多，但大多數(shù)研究仍將事故原因或者事故后果單獨作為研究對象進行安全評估和風險分析，而針對事故發(fā)生全過程的研究涉及較少。本文引入Bow-Tie模型，采用事故樹與事件樹相結(jié)合的風險分析方法，建立彈藥公路運輸爆炸事故Bow-Tie模型，進而找出彈藥公路運輸過程中的危險源，提出事故前的預防措施和事故后的控制措施。

1 Bow-Tie分析技術(shù)概述

1979年，澳大利亞昆士蘭大學在關(guān)于帝國化學工業(yè)公司危害分析的課程講義中首次提出了Bow-Tie模型[1]。經(jīng)過多年的研究后由殼牌石油公司最先開始將其引入商業(yè)實踐中。因為該模型具有簡明扼要、易于理解的特點，近年來被廣泛應用于航空安全、石油輸送、能源開采等領(lǐng)域[2-6]的風險分析與安全管理中。其基本原理如圖1所示。

圖1 Bow-Tie模型結(jié)構(gòu)

Bow-Tie模型整體結(jié)構(gòu)與蝴蝶結(jié)相似，故也被稱為蝴蝶結(jié)模型。該模型是將事故樹和事件樹兩種分析方法同時應用于某一事故分析，從而探尋事故前的預防措施和事故后的控制措施[7]。Bow-Tie模型組成主要有五部分，即：事故危險源、事故前的預防措施、頂上事件、事故后的控制措施和事故結(jié)果。具體過程一般分為兩步：一是進行事故樹分析，通過分析影響彈藥運輸安全的主要因素，建立以某一事故發(fā)生為頂上事件的事故樹，進而得到該事故蝴蝶結(jié)模型的左側(cè)結(jié)構(gòu)；二是進行事件樹分析，根據(jù)同一事故發(fā)生后可能的結(jié)果來構(gòu)建相應的事件樹，進而得到該事故蝴蝶結(jié)模型的右側(cè)結(jié)構(gòu)。通過圖1的Bow-Tie模型示意圖可知，該方法能夠比較清晰地把事件發(fā)生的原因、結(jié)果以及事前事后可采取的預防和控制措施呈現(xiàn)出來，幫助研究人員在風險分析時找到薄弱環(huán)節(jié)并進行有效控制。

2 彈藥公路運輸爆炸事故分析

2.1 繪制事故樹

彈藥公路運輸安全影響因素可分為兩類：運輸交通和運輸環(huán)境[8]。公路交通系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng),一般包括駕駛員、車輛、道路、環(huán)境和管理等因素，其中駕駛員是影響交通安全的核心因素。影響運輸環(huán)境安全的主要因素是彈藥受到的沖擊和振動，而沖擊和振動的強度量值與運輸車輛的行駛速度有密切關(guān)系，其中運輸中的彈藥所受的沖擊主要是由路面的不平整、緊急剎車、碰撞和翻車等因素造成的[9]。結(jié)合現(xiàn)有彈藥公路運輸操作規(guī)定及研究經(jīng)驗，以彈藥公路運輸爆炸事故為例建立如圖2所示事故樹，各符號含義如表1所示。

表1 事故樹各符號的含義

圖2 彈藥公路運輸事故樹

2.2 最小徑集分析

最小割集是導致彈藥公路運輸爆炸事故發(fā)生的基本事件最低限度的集合。通過布爾代數(shù)法估算后發(fā)現(xiàn)，彈藥公路運輸爆炸事故樹最小割集超過300個，不利于直接計算。為簡化計算過程，可利用事故樹與成功樹的對偶性，通過求解成功樹的最小割集來求解事故樹的最小徑集。利用布爾代數(shù)法簡化后得到結(jié)構(gòu)函數(shù)：

T=A1+A2+A3=X1X2X3X4+B1B2B3X10+B4+B5=X1X2X3X4+(X5+X6)X7X8X9X10X11X12+X13X14X15X16X17+X18X19X20X21=X1X2X3X4+X5X7X8X9X10X11X12+X6X7X8X9X10X11X12+X13X14X15X16X17+X18X19X20X21

求得最小徑集有5個：P1={X1,X2,X3,X4}，P2={X5,X7,X8,X9,X10,X11,X12}，P3={X6,X7,X8,X9,X10,X11,X12}，P4={X13,X14,X15,X16,X17}，P5={X18,X19,X20,X21}。

2.3 結(jié)構(gòu)重要度分析

結(jié)構(gòu)重要度分析就是在不考慮各基本事件發(fā)生概率的前提下，從事故樹的層次結(jié)構(gòu)入手分析各基本事件對引起頂層事件的影響程度。結(jié)構(gòu)重要度公式為

式中：I(i)為基本事件Xi的結(jié)構(gòu)重要度近似判別值；Xi∈Pi為本事件Xi屬于最小徑集Pi；ni為本事件Xi所在最小徑集Pi階數(shù)。

結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)排序為：I(1)=I(2)=I(3)=I(4)=I(18)=I(19)=I(20)=I(21)>I(13)=I(14)=I(15)=I(16)=I(17)>I(7)=I(8)=I(9)=I(10)=I(11)=I(12)>I(5)=I(6)。

通過對結(jié)構(gòu)重要度分析可以得出，彈藥公路運輸爆炸事故影響程度由大到小依次為：駕駛員因素和彈藥的沖擊與振動、彈藥存儲及自身性質(zhì)、道路和交通管理因素、車輛因素。

2.4 爆炸事故后果分析

彈藥在公路運輸過程中，由于上述原因，當振動、沖擊的加速度量值達到引信解脫保險域值時，造成引信發(fā)火，從而導致引信傳爆管爆炸。其產(chǎn)生的沖擊波和大量破片能夠?qū)δ繕嗽斐晌灰?、形變、震顫和高速撞擊等劇烈作用，進而使周圍介質(zhì)受到嚴重破壞，導致人員傷亡、擊穿目標、引爆其他彈藥[10]。本文選擇幾類常見彈藥公路運輸事故中后果最嚴重的一類事故，即彈藥爆炸事故作為頂層事件，將引發(fā)爆炸的沖擊和振動兩種情況作為事件樹分析的初因事件。圖3為彈藥爆炸事故事件樹。

圖3 彈藥公路運輸爆炸事件樹

2.5 爆炸事故蝴蝶結(jié)模型的構(gòu)建

根據(jù)上述分析結(jié)果，以彈藥公路運輸爆炸事故為頂事件,建立了彈藥公路運輸爆炸事故的蝴蝶結(jié)模型，如圖4。從圖中可以看出，爆炸事故發(fā)生前后，可在駕駛員選擇、車速控制、車輛檢查、交通環(huán)境、安全管理、包裝技術(shù)等方面采用多種安全屏障來預防事故發(fā)生，也可采用停車檢查、根據(jù)應急預案自救互救、軍地雙方救援等多種控制手段來降低事故后果的影響。

圖4 彈藥公路運輸爆炸事故Bow-Tie分析結(jié)果

3 彈藥爆炸事故預防及控制措施

3.1 事故前的預防措施

(1)嚴格駕駛員的篩選、教育和培養(yǎng)。優(yōu)秀的駕駛員能夠有效降低彈藥運輸事故發(fā)生的概率，因此針對X1—X4事件，應對從事彈藥運輸?shù)缺ㄆ愤\輸?shù)鸟{駛員進行全面綜合的培養(yǎng)，使駕駛員熟練掌握相關(guān)道路管理規(guī)定、各類指示標識以及所用車輛的防護性能等知識。另外，在平時還應定期組織駕駛員的安全技術(shù)培訓、駕駛技能訓練以及模擬應急演練，并選擇工作經(jīng)驗豐富、心理素過硬的駕駛員執(zhí)行運輸任務(wù)，以提高運輸?shù)陌踩浴?/p>

(2)合理選擇運輸車速。大量的交通事故案例證明，車速越快，緊急剎車時的沖擊作用會越強，彈藥公路運輸?shù)陌踩跃驮降汀Ｎ墨I[11]中也明確提出，行車速度與交通事故的發(fā)生有著緊密的聯(lián)系，行駛速度離散性大，導致車輛間超車與被超車頻繁出現(xiàn)，極易引發(fā)交通事故。為有效降低A1、B5等因素對彈藥公路運輸安全的影響，選擇合理的速度并保持穩(wěn)定的運行對彈藥運輸安全至關(guān)重要。

(3)改進彈藥包裝技術(shù)，嚴格落實裝載規(guī)范?？茖W的包裝和規(guī)范的裝載不僅能對彈藥起到有效的防護作用,延緩其質(zhì)量變化,而且能夠?qū)崿F(xiàn)彈藥的快速裝卸和運輸作業(yè),提高彈藥的保障效率[12]。當彈藥運輸車輛在遇到X18—X21等極端事件的情況下，有效的彈藥包裝和合理的裝載固定方式能夠減少沖擊對彈藥帶來的不利影響，提高彈藥的安全性。

(4)加強道路環(huán)境維護，完善安全管理規(guī)定。在影響駕駛員決策和車速選擇的多種因素中,道路條件和安全管理規(guī)定起到重要作用。這就要求道路維護部門應及時對設(shè)計不合理、路況不佳的路段進行養(yǎng)護，以降低X7—X9等事件對彈藥運輸?shù)挠绊憽Ａ硗?，完善相關(guān)管理規(guī)定,促進軍地雙方在制度層面上的“兼容”，能夠降低駕駛員因車速規(guī)定不同導致頻繁錯車帶來的危險。

(5)嚴格車輛運輸前后檢查。無數(shù)的交通事故案例顯示[13]，運輸車輛關(guān)鍵部件出現(xiàn)故障將極大影響車輛運輸安全。因此，對于參與任務(wù)執(zhí)行的運輸車輛，在運輸開始前后都應由車輛維護人員進行嚴格的車況檢查，將隱患消除在準備階段。

3.2 事故后的控制措施

(1)停車檢查。當出現(xiàn)類似事件A2、A6、A12等因駕駛員操作失誤或者意外導致風險事件發(fā)生時，應及時停止運輸作業(yè)，由專業(yè)人員對彈藥進行外觀及技術(shù)檢查，排除風險后繼續(xù)進行運輸作業(yè)。

(2)根據(jù)應急預案展開救援行動。緊急情況下，應根據(jù)應急預案內(nèi)容，迅速采取隔離現(xiàn)場、禁止附近車輛人員靠近、保護車輛離開、救治傷員、殘留彈藥處理等行動。有效的應急預案能夠有效控制事故發(fā)生后的影響范圍，降低二次傷害的發(fā)生，為后續(xù)救援提供便利。

(3)采取自救互救措施。當事件A3—A5、A9—A11等爆炸事故發(fā)生后，應由車輛駕駛員、押運員或者保障人員根據(jù)現(xiàn)場情況臨時負責救援工作,及時采取擺放警示標志、中斷車輛通行、緊急救治傷員、及時上報情況等措施[14]。

(4)救援力量參與救援。由于彈藥爆炸事故的特殊性，事故發(fā)生后可協(xié)調(diào)軍地雙方共同參與事故救援，并根據(jù)實際情況依次采取上報情況、風險評估、疏散人員、設(shè)置隔離區(qū)、傷員救治、未爆彈處理、分析事故原因等措施，將損失降到最低。

4 結(jié)束語

Bow-Tie模型作為一項結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化的安全管理工具，是實現(xiàn)系統(tǒng)安全、降低事故風險的有效途徑。本文以彈藥公路運輸爆炸事故為例，建立了Bow-Tie模型，并以事故樹和事件樹為基礎(chǔ)，提出了相應的事故預防及控制措施，具有一定的實際意義。在該方法的實際應用中，應根據(jù)所運彈藥的種類、數(shù)量、質(zhì)量等具體情況有針對性的進行風險評估，提出事故預防及控制措施，從而降低彈藥公路運輸爆炸事故發(fā)生的概率，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。