事故樹在鐵路運輸液化石油氣安全分析中的應(yīng)用

富世慧

（太原鐵路局 榆次站，山西 晉中 030600）

液化石油氣是常見的鐵路運輸?shù)奈ｋU貨物，一旦發(fā)生事故，泄漏的液化石油氣將導(dǎo)致植物、動物和人的傷害或死亡，對運輸秩序和周圍環(huán)境都將造成很大危害[1]。因而，深入分析鐵路運輸液化石油氣的全過程，找出危險因素及其重要度，制定有效預(yù)防辦法是十分必要的。

1 液化石油氣危險性分析

液化石油氣 (Liquefied Petroleum Gas，LPG) 是一種無色、揮發(fā)性氣體，屬于石油產(chǎn)品之一。液化石油氣具有易爆炸、易燃燒、易膨脹、易汽化、易產(chǎn)生靜電等特性，所以具有容易燃燒、爆炸的危險性，同時還具有腐蝕、麻醉作用等危險性。在鐵路運輸過程中可能產(chǎn)生以下危險：

（1）易燃的危險。運輸液化石油氣的罐車，由于違章操作或者長期使用、缺乏維修導(dǎo)致性能失靈等因素，往往會產(chǎn)生氣體泄露。泄露的液化石油氣在擴散中遇到各種明火、電氣火花、靜電火花、制動時產(chǎn)生的火星等火源都會導(dǎo)致著火，具有易燃的危險。

（2）易爆的危險。常溫條件下，液化石油氣在罐車內(nèi)處于氣、液兩相平衡狀態(tài)，而我國幅員遼闊，各地氣溫有一定差別，因此，鐵路罐車在運輸液化石油氣的過程中會受到氣溫升溫、強力震動的影響，具有發(fā)生爆炸的危險。另外，從液化氣罐車中泄露出的液化石油氣，在空氣中的濃度達到其爆炸極限時，遇到火源也有發(fā)生爆炸的危險。

（3）腐蝕、麻醉的危險。液化石油氣中一般都含有不同數(shù)量的硫化氫。硫化氫對容器內(nèi)壁有腐蝕作用，由于液化石油氣容器是一種受壓容器，內(nèi)腐蝕可以不斷地使容器壁變薄，降低容器的耐壓強度，縮短容器的使用年限，最終導(dǎo)致容器穿孔漏氣或爆裂，引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。此外，液化石油氣對人體中樞神經(jīng)有麻醉性，當(dāng)空氣中液化石油氣的濃度高于10% 時，就會使人頭昏，以至窒息死亡。

2 鐵路運輸液化石油氣的事故樹分析

2.1 事故樹簡介

事故樹分析 (Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA) 是安全系統(tǒng)工程中常用的一種分析方法。目前事故樹分析法已從航空、核工業(yè)進入一般電子、電力、化工、機械、交通等領(lǐng)域，這一方法可以進行故障診斷，分析系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，指導(dǎo)系統(tǒng)的安全運行和維修，實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。事故樹分析是一種演繹推理法，這種方法把系統(tǒng)可能發(fā)生的某種事故與導(dǎo)致事故發(fā)生的各種原因之間的邏輯關(guān)系用一種稱為事故樹的樹形圖表示，通過對事故樹的定性與定量分析，找出事故發(fā)生的主要原因，為確定安全對策提供可靠依據(jù)，以達到預(yù)測與預(yù)防事故發(fā)生的目的。

2.2 鐵路運輸液化石油氣事故樹的編制

2.2.1 事故樹的編制步驟

（1）確定事故樹的頂事件。確定頂事件是指確定所要分析的對象事件。根據(jù)事故調(diào)查報告分析其損失大小和事故頻率，一般選擇易于發(fā)生且后果嚴(yán)重的事故作為事故的頂事件。

（2）調(diào)查與頂事件有關(guān)的所有原因事件。從人、機、環(huán)境和信息等方面調(diào)查與事故樹頂事件有關(guān)的所有事故原因，確定事故原因并進行影響分析。

（3）編制事故樹。采用一些規(guī)定的符號 (如圖1所示)，按照一定的邏輯關(guān)系，把事故樹頂事件與引起頂事件的原因事件，繪制成反映因果關(guān)系的樹形圖。

圖1 事故樹符號

2.2.2 編制事故樹

鐵路運輸液化石油氣事故樹分析圖如圖2所示。其中，X1表示危險區(qū)域內(nèi)吸煙；X2表示危險區(qū)域內(nèi)無名火源；X3表示列車制動時閘瓦抱輪；X4表示違規(guī)檢車作業(yè)；X5表示人體自帶靜電；X6表示鐵路運輸液化石油氣過程中罐車受到?jīng)_擊；X7表示罐體壁過于粗糙；X8表示雷擊；X9表示安全附件泄漏；X10表示外界沖擊、碰撞、顛簸；X11表示液體充裝過量；X12表示高溫環(huán)境造成熱負荷；X13表示罐壁由于腐蝕變??；X14表示罐壁焊接處裂縫；X15表示溫度表失靈；X16表示無頂棚遮陽；X17表示壓力表失靈。

2.3 事故樹定性分析

在事故樹分析中，最小割集與最小徑集的概念起著非常重要的作用。事故樹定性分析的主要任務(wù)是求出導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生事故 (故障) 的全部事故模式。通過對最小割集或最小徑集的分析，可以找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。按事故樹結(jié)構(gòu)，利用布爾代數(shù)法進行運算，求取事故樹的最小割集或最小徑集，確定出基本事件的結(jié)構(gòu)重要度，根據(jù)定性分析的結(jié)果，確定預(yù)防事故的安全保障措施。

（1）事故樹的最小割集：{X1，X9}，{X15}，

圖2 鐵路運輸液化石油氣事故樹分析圖

2.4 事故樹定量分析

事故樹定量分析主要是根據(jù)引起事故發(fā)生的各基本事件的概率，計算事故樹頂事件發(fā)生的概率；計算各基本事件的概率重要度和結(jié)構(gòu)重要度。由于缺乏計算概率重要度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這里僅對結(jié)構(gòu)重要度進行分析計算，確定基本事件對頂事件的結(jié)構(gòu)重要度。

結(jié)構(gòu)重要度是指不考慮基本事件自身的發(fā)生概率，或者說假定各基本事件的發(fā)生概率相等，僅從結(jié)構(gòu)上分析各個基本事件對頂事件發(fā)生所產(chǎn)生的影響程度。

結(jié)構(gòu)重要度分析可采用2種方法。一種是求結(jié)構(gòu)重要系數(shù)，另一種是利用最小割集或最小徑集判斷重要度，排出次序。前者精確，但繁瑣；后者簡單，但不夠精確。在此采用前者進行計算。

令事件 Xi的結(jié)構(gòu)重要度 IΦ(i) 用下式表示：

式中：n 表示事故樹中基本事件個數(shù)；i，j 表示基本事件序號，且 i≠j；2n-1表示基本事件 Xi的狀態(tài)組合數(shù)；p 表示基本事件狀態(tài)組合序號；Xjp表示 2n-1狀態(tài)組合中的第 p 個狀態(tài)；1i表示基本事件 Xi發(fā)生的狀態(tài)值；0i表示基本事件 Xi不發(fā)生的狀態(tài)值。

經(jīng)計算事故樹的結(jié)構(gòu)重要度是：

因此，結(jié)構(gòu)重要度順序為：

則有：安全附件泄漏，外界沖擊、碰撞、顛簸，液體充裝過量，高溫環(huán)境造成熱負荷，罐壁由于腐蝕變薄，罐壁焊接處裂縫的結(jié)構(gòu)重要度一致，且大于危險區(qū)域內(nèi)吸煙，危險區(qū)域內(nèi)無名火源，列車制動時閘瓦抱輪，違規(guī)檢車作業(yè)，人體自帶靜電，鐵路運輸液化石油氣過程中罐車受到?jīng)_擊，罐體壁過于粗糙，雷擊的結(jié)構(gòu)重要度，溫度表失靈、無頂棚遮陽、壓力表失靈因素的結(jié)構(gòu)重要度相等，且小于上述兩類因素的結(jié)構(gòu)重要度。

3 預(yù)防事故的措施

在定性與定量分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)各種可能導(dǎo)致事故發(fā)生的基本事件組合 (最小割集或最小徑集) 的可預(yù)防的難易程度和結(jié)構(gòu)重要度，結(jié)合企業(yè)的實際能力，制訂具體、切實可行的預(yù)防措施。

（1）針對鐵路運輸液化石油氣的專用罐車，其設(shè)計、制造、使用、檢修及運行應(yīng)遵守國家、鐵路、勞動、化工等部門的有關(guān)規(guī)定。罐車上應(yīng)按《鐵路危險貨物運輸管理規(guī)則》的有關(guān)要求涂打標(biāo)記。

（2）在使用鐵路罐車時，應(yīng)按照各種危險因素的結(jié)構(gòu)重要度有重點有次序地檢查，確保運輸過程安全。

（3）充裝液化石油氣前，應(yīng)認真檢查壓力、液位、緊急切斷裝置等安全附件的狀況，核對罐車充裝介質(zhì)的名稱，安全附件不全或性能不佳時禁止充裝。罐車裝卸液化石油氣時應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，嚴(yán)防跑液漏氣，以免裝卸場所積聚液化石油氣，留下火災(zāi)隱患。遇雷雨天氣或出現(xiàn)罐車內(nèi)液壓異常、泄露氣體、裝卸場所附近著火等威脅裝卸安全的因素時，應(yīng)停止裝卸作業(yè)。當(dāng)液化石油氣運輸距離較長、區(qū)域溫差較大時，要核對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確認不得充裝過量，避免溫度過高、氣體膨脹發(fā)生泄漏。

（4）裝運液化石油氣的鐵路罐車押運員不但要熟悉液化石油氣的性質(zhì)，了解罐車結(jié)構(gòu)、性能及鐵路運輸危險貨物的安全規(guī)定，還須掌握必要的防火滅火知識，以便運輸途中發(fā)生泄露著火等事故時能正確處理。對牽引石油液化氣的機車乘務(wù)員要進行專項培訓(xùn)，要熟知牽引石油液化氣的規(guī)定及運輸線路狀況。

（5）裝運液化石油氣的鐵路罐車，不得在沿途各站久停，到達鐵路終到站后應(yīng)用機車及時推進液化石油氣站。罐車在運輸途中發(fā)生重大泄漏時，押運人員應(yīng)及時向列車主管人員報告，發(fā)出危險信號，停車緊急堵漏，并迅速向當(dāng)?shù)卣肮病⑾啦块T報告，設(shè)立警戒區(qū)，組織安全疏散。鐵路罐車運輸途中泄漏氣體并著火時，應(yīng)采取緊措施，并及時向當(dāng)?shù)叵啦块T報警，組織搶險救災(zāi)。

[1]張江華，朱道立. 危險化學(xué)品運輸風(fēng)險分析研究綜述[J]. 中國安全科學(xué)學(xué)報，2007，17(3)：136-147.