液化天然氣（LNG）槽車運(yùn)輸途中側(cè)翻的危險(xiǎn)性分析*

秦凌凌 范小花 黃林青 劉復(fù)元

1.重慶科技學(xué)院 建筑工程學(xué)院 2.重慶科技學(xué)院 安全工程學(xué)院

2014年國(guó)務(wù)院頒布的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃2014～2020》中指出，到2020年天然氣占一次能源比重要在10%以上，因此天然氣將會(huì)作為支柱能源被廣泛使用到國(guó)民建設(shè)當(dāng)中。根據(jù)行業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)天然氣消費(fèi)量從2002年的302億立方米增至2013年的1884億立方米，年均增速高達(dá)16.10%。雖然2014至2016年，天然氣消費(fèi)量年均增速僅為6.29%，但天然氣的使用量仍在穩(wěn)步增長(zhǎng)，在2016年，全國(guó)天然氣表觀消費(fèi)量為2040億立方米，天然氣占一次能源消費(fèi)比重達(dá)6.2%，涵蓋了四億多一點(diǎn)的人口，約占了全國(guó)總?cè)丝诘?/3[1]。同時(shí)，隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)LNG接收站和液化廠項(xiàng)目的大規(guī)模建設(shè)以及國(guó)家“西氣東輸”、“北氣南進(jìn)”等戰(zhàn)略計(jì)劃的實(shí)施，LNG的輸送量變得更大。目前LNG從接收站和液化廠到達(dá)中小型用戶的過程中，LNG槽車運(yùn)輸是唯一的方式[2]。LNG運(yùn)輸量的增多是導(dǎo)致LNG槽車數(shù)量增加的直接原因，而槽車數(shù)量的增加是導(dǎo)致LNG公路運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)增大的直接原因。目前，在國(guó)內(nèi)能源結(jié)構(gòu)中仍是以煤炭作為支柱能源，對(duì)LNG安全運(yùn)輸?shù)难芯咳匀挥性S多空白的地方，加大對(duì)LNG在公路運(yùn)輸過程中發(fā)生過的事故的研究，將對(duì)提高槽車運(yùn)輸?shù)陌踩砸约邦A(yù)防LNG泄漏有非常重要的意義。

1 LNG公路運(yùn)輸中的危險(xiǎn)

LNG是第二類危險(xiǎn)化學(xué)品，一級(jí)可燃液體，是天然氣經(jīng)過深度凈化、深冷液化而成[3]，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)約為-162℃，相對(duì)于氣體的體積是625，其主要成分是甲烷，爆炸極限為5%～15%，并且當(dāng)其體積分?jǐn)?shù)達(dá)到9.6%時(shí)產(chǎn)生的爆炸壓力最大，造成的沖擊波傷害最大[4]。LNG的這些特性，使得其在運(yùn)輸途中存在必然的危險(xiǎn)性,包括有儲(chǔ)存危險(xiǎn)性、低溫麻醉及窒息危險(xiǎn)性、快速相變（冷爆炸）危險(xiǎn)性以及火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性[5-8]。而這些危險(xiǎn)出現(xiàn)，則是通過LNG發(fā)生泄漏表現(xiàn)出來(lái)，即泄漏是引發(fā)火災(zāi)、爆炸、窒息等重大危險(xiǎn)的根源[9]，防止出現(xiàn)泄漏事故對(duì)于運(yùn)輸安全就顯得至關(guān)重要。

現(xiàn)在LNG的公路運(yùn)輸大都采用半拖式固定槽車，這類槽車是將罐體固定在拖掛式車輛底架上，然后由載重車輛牽引行駛[10]。通過對(duì)槽車結(jié)構(gòu)的考察可以看出，為了降低LNG的危險(xiǎn)性，槽車上采用了很多的工程技術(shù)手段。例如，防范儲(chǔ)存危險(xiǎn)，槽車罐體采用高真空多層纏繞絕熱方式，用于隔絕外界熱量的傳入；為了防止壓力過高，設(shè)置了安全閥等。然而，即使采用了很多安全措施來(lái)防止LNG發(fā)生危險(xiǎn)，但仍然存在一些問題。從槽車結(jié)構(gòu)可以看出，大量的操作閥門和接頭集中在槽車尾部的操作箱內(nèi)，如安全閥、放空閥等，這些部位的安全性對(duì)于保證LNG的安全運(yùn)輸有非常重要的作用。此外，罐體及其周圍布有管線，這些也是直接暴露于大氣中的，因此，如果槽車在運(yùn)輸途中發(fā)生交通事故或是車輛出現(xiàn)故障，就非常有可能造成罐體、管線以及操作箱的破壞，從而導(dǎo)致LNG發(fā)生泄漏。

2 LNG槽車運(yùn)輸歷史事故統(tǒng)計(jì)分析

通過中國(guó)化學(xué)品安全協(xié)會(huì)，統(tǒng)計(jì)分析了2010～2016年期間關(guān)于LNG槽車在運(yùn)輸途中發(fā)生過的事故（槽車在衛(wèi)星接收站、液化廠等地方發(fā)生的事故，不在統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)）。結(jié)果表明，在此期間共發(fā)生LNG槽車公路運(yùn)輸事故42起，每年發(fā)生的事故統(tǒng)計(jì)結(jié)果，如圖1。

從圖1可以看出，LNG槽車事故呈現(xiàn)出先增加后減小再增加的交替式變化，2012年呈現(xiàn)出最高，2016年事故數(shù)出現(xiàn)反彈。這說明運(yùn)輸相關(guān)部門在事故高發(fā)期，對(duì)運(yùn)輸?shù)陌踩躁P(guān)注較大，在事故低發(fā)期，安全警覺降低，因此呈現(xiàn)出高事故率警覺、低事故率放松這種反彈式的安全認(rèn)知。同時(shí)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)天然氣消費(fèi)總量呈現(xiàn)出逐年上升趨勢(shì)，自2000年以來(lái)，天然氣消費(fèi)量增幅保持在16%左右，但到了2014年，增幅僅為7.4%，到了2015年，增幅約為3%，而隨著國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整趨于穩(wěn)定，2016年的天然氣消費(fèi)量增幅又有所增長(zhǎng)，這些數(shù)據(jù)也說明天然氣用量的變化是影響LNG槽車事故起數(shù)的重要原因。因此，對(duì)于LNG公路的運(yùn)輸安全性，運(yùn)輸單位需要隨時(shí)保持高度警惕和預(yù)防，監(jiān)管部門需要隨時(shí)關(guān)注運(yùn)輸單位安全管理狀況。同時(shí)，還需要關(guān)注天然氣消費(fèi)量的變化，以便及時(shí)制定對(duì)應(yīng)的運(yùn)輸方案和做好防范對(duì)策。

從圖2可以看出，側(cè)翻事故占整個(gè)統(tǒng)計(jì)事故的47.62%，是事故發(fā)生最多的。若將側(cè)翻、追尾、碰撞以及刮擦等事故統(tǒng)計(jì)為交通事故，則LNG槽車在運(yùn)輸途中發(fā)生交通事故占統(tǒng)計(jì)事故的比例高達(dá)85.71%，槽車自身故障只占14.29%。根據(jù)圖3統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，側(cè)翻引發(fā)的泄漏事故有12起，占總泄漏事故的35.29%；追尾事故有10起，占29.41%；槽車故障6起，占17.65%；碰撞和刮擦分別為5起和1起，分別占14.71%和2.94%；由交通事故引發(fā)的泄漏事故28起，占總泄漏事故的82.35%。由此可以得出，LNG在公路運(yùn)輸途中的交通事故引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)非常大，而側(cè)翻事故則是交通事故中風(fēng)險(xiǎn)最大的，發(fā)生側(cè)翻的事故越多，LNG泄漏的風(fēng)險(xiǎn)也就隨之增加，屬于多事故高概率泄漏型事故；而追尾、槽車故障、碰撞以及刮擦事故等雖然發(fā)生的起數(shù)沒有側(cè)翻事故那么多，屬于少事故型，但從統(tǒng)計(jì)數(shù)來(lái)看，幾乎每一次事故都會(huì)造成LNG泄漏，屬于低事故高概率泄漏型事故。

圖2 各類事故占比

圖3 各事故在總泄漏事故中的占比

LNG公路運(yùn)輸事故的發(fā)生與運(yùn)輸單位的安全管理、駕乘人員從業(yè)能力以及道路運(yùn)輸環(huán)境等都有很大關(guān)系，因此運(yùn)輸單位在出車前，需要提前掌握道路運(yùn)輸環(huán)境信息，選擇最佳路線，并做好駕乘人員的安全教育培訓(xùn)以及與道路管理部門做好信息的交接工作，完善LNG道路運(yùn)輸安全監(jiān)控預(yù)警調(diào)度網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)急救援系統(tǒng)，進(jìn)而提高運(yùn)輸?shù)陌踩訹11]。

3 LNG槽車側(cè)翻的事故樹分析

3.1 槽車側(cè)翻事故樹建立

以LNG槽車側(cè)翻為頂事件，建立側(cè)翻事故樹，下表列出了可能導(dǎo)致槽車側(cè)翻事故樹的事件。

圖4是槽車側(cè)翻事故的事故樹。

表 LNG槽車側(cè)翻事故事件表

3.2 事故樹分析

3.2.1 最小割/徑集的求解采用布爾代數(shù)法求解最小割集，計(jì)算過程如下：

由于最小割集計(jì)算的篇幅過大，計(jì)算過程就不一一列出來(lái)了。通過利用布爾運(yùn)算的相關(guān)法則，計(jì)算出的導(dǎo)致槽車側(cè)翻的最小割集有363組。

采用最小徑集計(jì)算各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度，通過將事故樹轉(zhuǎn)變?yōu)槌晒?，即將事故樹“·”換成“+”，“+”換成“·”，然后計(jì)算最小徑集，計(jì)算過程如下：

圖4 LNG槽車側(cè)翻事故樹

最后求出的最小徑集有3組，分別是：

3.2.2 結(jié)構(gòu)重要度分析

結(jié)構(gòu)重要度利用以下公式計(jì)算：

式中：

IФ（i）—基本事件i的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)；

xi∈Kj—基本事件xi屬于Kj的最小徑集；

nj—基本事件xi所在最小徑集中包含的基本事件的個(gè)數(shù)。

利用式（1）計(jì)算各基本事件結(jié)構(gòu)重要度排序?yàn)椋?/p>

從結(jié)構(gòu)重要度排序可以看出：造成槽車側(cè)翻的事故原因中，人的因素的結(jié)構(gòu)重要度要比環(huán)境因素、槽車因素等的結(jié)構(gòu)重要度大；不僅人在運(yùn)輸過程中表現(xiàn)出的超速行車、檢查操作不規(guī)范、安全意識(shí)淡薄等會(huì)增加槽車事故的風(fēng)險(xiǎn)，而且運(yùn)輸單位不加強(qiáng)對(duì)槽車的日常檢查與有效管理，也會(huì)增加槽車運(yùn)輸中的風(fēng)險(xiǎn)。而人的因素與槽車的檢查機(jī)制的不完善都可以歸結(jié)為運(yùn)輸單位管理上存在缺陷，因此，運(yùn)輸單位完善對(duì)人員和槽車的安全管理制度，將會(huì)降低LNG運(yùn)輸?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)。

3.3 事故樹分析結(jié)論

可能導(dǎo)致槽車側(cè)翻事故發(fā)生的基本事件有29個(gè)，計(jì)算出的最小割集有363組，最小徑集只有3組，說明導(dǎo)致側(cè)翻事故發(fā)生的途徑較多，控制途徑較少，槽車在運(yùn)輸途中發(fā)生側(cè)翻的風(fēng)險(xiǎn)較大。此外，從結(jié)構(gòu)重要度分析可以看出，人員的不安全狀態(tài)給運(yùn)輸帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)要比環(huán)境因素或車輛的不安全狀態(tài)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)大，因此，提高從業(yè)人員的素質(zhì)和能力對(duì)降低側(cè)翻事故的發(fā)生有很重要的意義。

4 結(jié)論

（1）從對(duì)LNG槽車歷史事故統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果可以看出，交通事故帶來(lái)的不可控風(fēng)險(xiǎn)要比槽車自身故障帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)大，且側(cè)翻帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)則是交通事故中最大的，而不論是交通事故亦或是槽車自身故障，都有可能造成封鎖LNG固有危險(xiǎn)的屏障失效，從而導(dǎo)致LNG槽車發(fā)生泄漏甚至是火災(zāi)爆炸事故。

（2）從對(duì)LNG槽車側(cè)翻的事故

樹分析可以看出，有363種基本事件的組合可能造成槽車側(cè)翻，而要防止側(cè)翻的基本事件組合只有3組，從而出現(xiàn)槽車側(cè)翻的途徑要遠(yuǎn)多于防止其發(fā)生側(cè)翻的途徑的現(xiàn)象，并且最小徑集中的各基本事件之間的交叉性太強(qiáng)，使得防止槽車側(cè)翻的措施就有了一定的難度。

（3）事故樹分析的結(jié)果表明，從業(yè)人員的狀態(tài)對(duì)LNG運(yùn)輸?shù)陌踩杂兄浅Ｖ匾挠绊?，其影響程度比其他因素要大，加?qiáng)對(duì)從業(yè)人員安全意識(shí)及心理的教育，增強(qiáng)他們的從業(yè)意識(shí)，將會(huì)對(duì)提高LNG運(yùn)輸?shù)陌踩杂蟹浅Ｖ匾囊饬x。

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