CN114595960A - 一种基于阈值双区间的火工品安全性评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于阈值双区间的火工品安全性评估方法，包括以下步骤：S1.给出激源强度和火工品感度均值的阈值区间；S2.根据区间模型计算火工品发生意外事故的概率；S3.根据火工品发生意外事故严重程度，确定火工品事故严酷度等级；S4.根据火工品发生事故的概率和严酷度等级，采用概率风险评价法对其进行安全性评估。本发明可以在评估火工品的安全性试验数据和信息较少的情况下，综合利用历史数据或同类产品的试验数据对其进行安全性评估，具有评估精度高、所需样本量少的优点。

Description

一种基于阈值双区间的火工品安全性评估方法

技术领域

本发明涉及火工品评估，特别是涉及一种基于阈值双区间的火工品安全性评估方法。

背景技术

火工品在各类武器装备中广泛应用，具有独立首发、极端敏感和一次性作用等特点，其安全性影响整个武器效能的发挥，是武器系统能够正常作用的首要前提，因此对其进行安全性评估就显得尤为重要。

现有风险评估中事故发生概率的计算均需要大量的统计数据来确定参数或变量的概率密度函数和隶属函数，建立符合实际情况且较为精确的计算模型，以便准确地计算其发生概率。然而，实际进行火工品安全性评估的时候常常无法被满足。造成这个问题的原因一方面是由于火工品价值比较高，火工品的感度试验往往是小样本，无法或不可能获得大量的统计数据；另一方面，由于感度试验中模型的假设和参数估计的影响，建立完全准确的感度模型是不太可能的，也不太现实，所以基于感度模型进行计算，必将影响事故发生概率值的准确性，从而影响评估结果的正确性。

鉴于上述原因，为了能更有效地处理因统计数据不足、感度模型本身导致的不确定性问题，提出基于非概率理论的双区间模型来获得火工品发生事故的概率进行安全性评估的方法，只需知道参数的阈值区间而不要求其具体的分布形式，且不涉及概率的概念，没有必要求其概率密度函数或者隶属函数，解决统计数据缺乏或者难以得到试验数据的问题，提高安全性评估的精度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有火工品安全性评估方法中统计数据缺乏、需求样本量大、模型精度不高等技术的不足，提供一种基于阈值双区间的火工品安全性评估方法，在评估产品安全性试验数据和信息较少的情况下，利用少量试验数据进行安全性评估，具有评估精度高、所需样本量少的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于阈值双区间的火工品安全性评估方法，包括以下步骤：

S1.给出激源强度和火工品感度均值的阈值区间；

S2.根据区间模型计算火工品发生事故的概率；

S3.根据火工品发生意外事故的严重程度，确定事故严酷度等级；

S4.根据火工品发生事故的概率和严酷度等级，采用概率风险评价法对其进行安全性评估。

进一步地，所述步骤S1包括：

S101.假设激源强度和火工品感度均值不确定性参数均在某区间范围内变化，则有：

式中，

或

为不确定性参数的上界，Y＝y或X＝x为不确定性参数的下界。

S102.利用区间表示法，将式(1)表示成如下的区间形式：

S103.设激源的强度区间为y^l，火工品的感度均值区间为x^l，发生事故的概率函数M为:

M＝y^l-x^l。

进一步地，所述步骤S2包括：

当意外激源作用于火工品时，火工品发生事故的概率取决于意外激源的强度和火工品感度均值的大小；假设在某一时刻，只有一种激源作用于火工品；设激源强度的阈值区间为

火工品感度均值的阈值区间为

则火工品发生事故的概率P为：

式中，w(y^l)和w(x^l)分别为区间y^l和x^l的宽度，即

根据这两个区间的位置关系，式(3)等价地改写为：

根据式(4)，第1种情况case1发生事故的概率为P＝1，区间y^l完全处于区间x^l的右边，即区间y^l总是大于区间x^l；第3情况case3发生事故的概率为P＝0，区间y^l完全处于区间x^l的左边，即区间y^l总是小于区间x^l；第2种情况case2发生事故概率P的取值范围为[0,1]，两区间发生相互干涉的情况，当两区间的宽度不变时，其概率值由区间y^l的上界

和区间x^l的下界x的相对位置所决定。

进一步地，所述步骤S3包括：

根据下表所示严酷度等级的判别标准，在已知严酷度类别和后果严重程度的基础上，给出火工品事故严酷度等级S。

严酷度类别	后果严重程度描述	严酷度等级S
			非常严重	灾难性伤亡和损失	≥27
严重	重大伤亡和损失	[23,27)
			中等严重	较大伤亡和损失	[19,23)
比较严重	一定伤亡和损失	[12,19)
			轻度	较小伤亡和损失	＜12

进一步地，所述步骤S4包括：

根据火工品发生事故的概率P和严酷度等级S，采用概率风险评价法对其进行安全性评估，则对应的风险值R为：

R＝P×S。

本发明的有益效果是：本发明可以在评估产品的安全性试验数据和信息较少的情况下，综合利用少量试验数据进行安全性评估，具有评估精度高、所需样本量少的优点。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为计算火工品事故发生概率的双区间关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

当我们所掌握的数据信息较少时，可采用双区间模型来描述输入不确定性因素，获得参数的不确定性变化范围，由此变化范围与允许的变化范围作比较，进而得到用于风险值计算的事故发生概率。在概率论与数理统计的研究体系，基于双区间的方法属于非概率方法的范畴。非概率方法与传统的概率方法相比，它并不是强调可接受行为的概率，而是强调可接受行为的范围。因此，利用双区间模型来对火工品进行安全性分析的优点在于对原始数据要求很低，只需知道不确定参量的界限而不要求其具体的分布形式，且不涉及概率的概念，没有必要求其概率密度函数或者隶属函数，当统计数据缺乏或者难以得到试验数据时可首选此方法。

双区间模型它具有概念清晰、模型简单、运算方便等优点，具体地：

如图1所示，一种基于阈值双区间的火工品安全性评估方法，包括以下步骤：

S1.给出激源强度和火工品感度均值的阈值区间；

S2.根据区间模型计算火工品发生事故的概率；

S3.根据火工品发生意外事故的严重程度，确定火工品事故严酷度等级；

S4.根据火工品发生事故的概率和严酷度等级，采用概率风险评价法对其进行安全性评估。

进一步地，所述步骤S1包括：

S101.假设激源强度和火工品感度均值不确定性参数均在某区间范围内变化，则有：

式中，

或

为不确定性参数的上界，Y＝y或X＝x为不确定性参数的下界。

S102.利用区间表示法，将式(1)表示成如下的区间形式：

S103.设激源的强度区间为y^l，火工品的感度均值区间为x^l，发生事故的概率函数M为:

M＝y^l-x^l。

进一步地，所述步骤S2包括：

当意外激源作用于火工品时，火工品发生事故的概率取决于意外激源的强度和火工品感度均值的大小；假设在某一时刻，只有一种激源作用于火工品；设激源强度的阈值区间为

火工品感度均值的阈值区间为

则火工品发生事故的概率P为：

式中，w(y^l)和w(x^l)分别为区间y^l和x^l的宽度，即

根据这两个区间的位置关系，式(3)等价地改写为：

根据式(4)，第1种情况case1发生事故的概率为P＝1，区间y^l完全处于区间x^l的右边，即区间y^l总是大于区间x^l；第3情况case3发生事故的概率为P＝0，区间y^l完全处于区间x^l的左边，即区间y^l总是小于区间x^l；第2种情况case2发生事故概率P的取值范围为[0,1]，两区间发生相互干涉的情况，当两区间的宽度不变时，其概率值由区间y^l的上界

和区间x^l的下界x的相对位置所决定。

进一步地，所述步骤S3包括：

根据下表所示严酷度等级的判别标准，在已知严酷度类别和后果严重程度的基础上，给出火工品事故严酷度等级S。

严酷度类别	后果严重程度描述	严酷度等级S
			非常严重	灾难性伤亡和损失	≥27
严重	重大伤亡和损失	[23,27)
			中等严重	较大伤亡和损失	[19,23)
比较严重	一定伤亡和损失	[12,19)
			轻度	较小伤亡和损失	＜12

进一步地，所述步骤S4包括：

根据火工品发生事故的概率P和严酷度等级S，采用概率风险评价法对其进行安全性评估，则对应的风险值R为：

R＝P×S。

下面结合具体实施例对本申请的方案作进一步说明:

电点火头用于DRS12电子时间等引信。该产品可靠度指标为：γ＝0.90，R＝0.999，分析其在电流输入强度为[22，32]内的安全性。

本发明提出的安全性评估方法的特点主要体现在火工品发生事故概率的确定方法上，所以主要从这方面进行对比分析。

(1)传统确定火工品事故发生概率的方法

按小样本方法的要求，先进行3组升降法试验，试验原始数据列于表1中。

表1 3组升降法试验数据

3号电点火头感度分布可假定为逻辑斯谛分布。利用极大似然估计原理求出参数估计值，见表2所示。

表2 3组升降法参数估计结果

根据表2，可得综合3组升降法试验的评估结果，可得均值为36.74，刻度参数为1.14。则在不同条件下，事故发生概率的计算结果见表3。

表3不同条件下事故发生概率

(2)采用本发明提出的方法确定事故发生概率

采用本发明提出的方法对激源强度在[22，34]范围内发生事故的概率进行评估，包含任意1组试验的感度均值的阈值区间为[32，41]，根据公式(4)可得事故发生概率为：

可得通过本文提出方法获得的概率值与传统方法获得的概率值比较可得本文提出方法获得的值比较保守，且不依赖于分布模型的假设，对现场试验数据量要求较低，样本量少且评估精度高。

上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于阈值双区间的火工品安全性评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.给出激源强度和火工品感度均值的阈值区间；

S2.根据区间模型计算火工品发生事故的概率；

S3.根据火工品发生事故的严重程度，确定事故严酷度等级；

S4.根据火工品发生事故的概率和严酷度等级，采用概率风险评价法对其进行安全性评估。

2.根据权利要求1所述的一种基于阈值双区间的火工品安全性评估方法，其特征在于：所述步骤S1包括：

S101.假设激源强度和火工品感度均值不确定性参数均在某区间范围内变化，有：

或

或

式中，

或

为不确定性参数的上界，Y＝y或X＝x为不确定性参数的下界。

S102.利用区间表示法，将式(1)表示成如下的区间形式：

或

或

S103.设激源的强度区间为y^l，火工品的感度均值区间为x^l，发生事故的概率函数M为:

M＝y^l-x^l。

3.根据权利要求1所述的一种基于阈值双区间的火工品安全性评估方法，其特征在于：所述步骤S2包括：

当意外激源作用于火工品时，火工品发生事故的概率取决于意外激源的强度和火工品感度均值的大小；假设在某一时刻，只有一种激源作用于火工品；设激源强度的阈值区间为

火工品感度均值的阈值区间为

则火工品发生事故的概率P为：

式中，w(y^l)和w(x^l)分别为区间y^l和x^l的宽度，即

根据这两个区间的位置关系，式(3)等价地改写为：

根据式(4)，第1种情况case1发生事故的概率为P＝1，区间y^l完全处于区间x^l的右边，即区间y^l总是大于区间x^l；第3情况case3发生事故的概率为P＝0，区间y^l完全处于区间x^l的左边，即区间y^l总是小于区间x^l；第2种情况case2发生事故概率P的取值范围为[0,1]，两区间发生相互干涉的情况，当两区间的宽度不变时，其概率值由区间y^l的上界

和区间x^l的下界x的相对位置所决定。

4.根据权利要求1所述的一种基于阈值双区间的火工品安全性评估方法，其特征在于：所述步骤S3包括：

根据如下所示严酷度等级的判别标准，给出火工品事故严酷度等级S：

后果严重程度描述：灾难性伤亡和损失；严酷度类别：非常严重，严酷度等级S≥27；

后果严重程度描述：重大伤亡和损失；严酷度类别：严重，严酷度等级S在[23,27)之间；

后果严重程度描述：较大伤亡和损失；严酷度类别：中等严重，严酷度等级S在[19，23)之间；

后果严重程度描述：一定伤亡和损失；严酷度类别：比较严重，严酷度等级S在[12，19)之间；

后果严重程度描述：较小伤亡和损失；严酷度类别：轻度，严酷度等级S<12。

5.根据权利要求1所述的一种基于阈值双区间的火工品安全性评估方法，其特征在于：所述步骤S4包括：

根据火工品发生事故的概率P和严酷度等级S，采用概率风险评价法对其进行安全性评估，则对应的风险值R为：

R＝P×S。

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