LNG重卡交通事故應(yīng)急處置技術(shù)和方法

于　力

(武警學(xué)院 消防指揮系，河北 廊坊　065000)

0　引言

LNG重卡是液化天然氣重型卡車的簡稱，是一種以液化天然氣為替代燃料的重型卡車，與傳統(tǒng)的以柴油作為燃料的卡車相比，其經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性都有很大的提高。其發(fā)展受到了國家有關(guān)部委的高度重視，發(fā)改委于2017年印發(fā)《加快推進(jìn)天然氣利用的意見》的通知，詳細(xì)介紹了天然氣卡車的推廣、政策、標(biāo)準(zhǔn)化治理、研發(fā)、技術(shù)等。鑒于京津冀地區(qū)大氣重要污染源之一是柴油重型車，還特別指出，在京津冀等大氣污染防治重點(diǎn)地區(qū)要加快推廣重型天然氣(LNG)汽車代替重型柴油車[1]。在政策利好以及自身優(yōu)勢的牽引下，LNG重卡市場呈現(xiàn)蓬勃景象，2017年1至5月累計LNG重卡產(chǎn)量為29 427輛，同比增長595%，已達(dá)2016年全年產(chǎn)量的1.5倍[2]。截止2017年上半年，全國在用LNG重卡保有量約21萬輛(含改裝車)。然而隨著LNG重卡總數(shù)的不斷增加，發(fā)生事故的概率也相應(yīng)提高。特別是LNG重卡獨(dú)特的動力系統(tǒng)帶來了不同于傳統(tǒng)車輛的事故風(fēng)險，因此有必要從燃料、結(jié)構(gòu)角度對LNG重卡的事故風(fēng)險進(jìn)行分析，并提出針對性的應(yīng)急救援對策。

1　LNG重卡事故風(fēng)險分析

LNG重卡的事故風(fēng)險主要來源于LNG的燃料特性和LNG重卡的自身結(jié)構(gòu)設(shè)計兩個方面。

1.1　燃料特性的潛在風(fēng)險

LNG是液化天然氣的簡稱，由常壓氣態(tài)的天然氣冷卻至-162 ℃凝結(jié)而成。LNG的主要成分是甲烷，此外還有少量的乙烷、丙烷、氮?dú)獾?。LNG爆炸極限為4.7%～15%，燃點(diǎn)為650 ℃。雖然從理論上講，由于天然氣密度比空氣輕、燃點(diǎn)較高，安全性高于汽柴油。但不容否認(rèn)的是，LNG具有天然氣的易燃易爆特性，特別是車載氣瓶發(fā)生液相泄漏，泄漏點(diǎn)附近很容易形成可燃蒸氣云團(tuán)，一旦遭遇明火就會形成燃燒甚至爆炸。其次，由于LNG為深冷儲存，救援人員在泄漏點(diǎn)附近工作時，如果沒有采取有效的防護(hù)措施很容易造成凍傷；低溫的液化天然氣與直流水相互接觸時會出現(xiàn)快速沸騰氣化的現(xiàn)象，可能導(dǎo)致LNG蒸氣的爆炸。

1.2　氣瓶布置的潛在風(fēng)險

LNG重卡的氣瓶用于儲存液化天然氣，目前國內(nèi)LNG重卡的氣瓶布置形式有后置式和側(cè)置式兩種，即分別置于駕駛室后部懸掛和車架兩側(cè)，如圖1、圖2所示。由于我國目前尚未制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范LNG汽車氣瓶布設(shè)方式，加之牽引車的軸距較小，氣瓶的放置就成了不小的問題，因此目前常見的擺放方式是將氣瓶懸掛在駕駛室后部。這種后置式的布置方式從整車設(shè)計來說確實(shí)非常便利，但目前我國道路交通事故以追尾居多，后置氣瓶的LNG重卡一旦發(fā)生追尾，由于駕駛室后部空間被氣瓶占據(jù)，缺乏緩沖空間，既容易導(dǎo)致氣瓶受碰撞造成氣體泄漏或著火，也容易使駕駛室變形嚴(yán)重，致使人員受傷無法逃離。

圖1　側(cè)置式氣瓶

圖2　后置式氣瓶

2　LNG重卡的供氣系統(tǒng)

LNG重卡與柴油重卡最主要的差別在于燃料的不同導(dǎo)致供氣系統(tǒng)等發(fā)生改變，熟悉供氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能有助于救援人員掌握和運(yùn)用恰當(dāng)?shù)木仍夹g(shù)。

2.1　LNG重卡供氣系統(tǒng)組成

LNG重卡的供氣系統(tǒng)主要由氣瓶、汽化器、緩沖罐、自增壓系統(tǒng)、穩(wěn)壓器、發(fā)動機(jī)系統(tǒng)及連接管路組成[3]，不同組件的功能為：(1)氣瓶用于儲存LNG，由內(nèi)膽和外膽兩層構(gòu)成，內(nèi)外膽間填充隔熱纖維，并抽真空保溫。氣瓶的公稱容積一般為375、450或500 L[4]。(2)汽化器主要作用是利用LNG發(fā)動機(jī)的熱能(未經(jīng)散熱的冷卻液)使LNG升溫汽化成飽和氣體，使天然氣滿足發(fā)動機(jī)溫度、流量要求。(3)緩沖罐處于供氣系統(tǒng)末端，平時用于儲備一定的氣態(tài)天然氣，以滿足LNG重卡在極端情況下用氣需求，起到瞬時緩沖作用。(4)自增壓系統(tǒng)用于提高氣瓶的壓力，它通過引出部分LNG，經(jīng)增壓汽化器氣化后再導(dǎo)入氣瓶的氣相空間來增加瓶內(nèi)壓力。(5)經(jīng)氣化后的天然氣壓力較高，無法被發(fā)動機(jī)直接用于燃燒做功，需要穩(wěn)壓器進(jìn)一步降壓，并將壓力穩(wěn)定在LNG發(fā)動機(jī)允許工作范圍內(nèi)。

2.2　LNG重卡供氣系統(tǒng)的工作流程

車輛正常行駛時，自增壓系統(tǒng)通過管路熱能來增加氣瓶壓力，LNG由氣瓶通過供氣管路進(jìn)入汽化裝置，LNG受到來自發(fā)動機(jī)的高溫作用升溫并氣化，之后LNG通過緩沖罐并經(jīng)低壓燃?xì)鉃V清器過濾后流向穩(wěn)壓器，將天然氣壓力穩(wěn)定在發(fā)動機(jī)工作范圍內(nèi)(≥0.86 MPa)。經(jīng)穩(wěn)壓后的天然氣經(jīng)低壓電磁閥以保證發(fā)動機(jī)的正常工作。LNG重卡燃?xì)夤┙o系統(tǒng)如圖3所示。

圖3　燃?xì)夤┙o系統(tǒng)

3　LNG重卡泄漏與燃燒事故處置技術(shù)

3.1　LNG重卡泄漏事故處置技術(shù)

LNG重卡泄漏的類別有很多種，不同種類的泄漏形態(tài)有所差別，危險性也不相同，需要救援人員現(xiàn)場判別并采取有針對性的處置措施。

3.1.1LNG管線閥門泄漏

LNG重卡受撞擊，管線閥門發(fā)生泄漏是最常見的一種泄漏形式。該類泄漏的處置難點(diǎn)在于不是所有的泄漏都能被觀察到，特別是少量的氣體泄漏，需要專業(yè)的檢測設(shè)備來判明具體的泄漏部位。對于管線閥門發(fā)生泄漏，首先應(yīng)及時關(guān)閉出液閥、增壓閥，即通過關(guān)閥斷料來切斷泄漏源，完成堵漏；其次，可采用木楔堵漏、纏繞滴水冰凍等方法對泄漏部位進(jìn)行臨時堵漏。如果閥門失靈或堵漏無法完成，則可考慮進(jìn)行放空排險，通過手動開啟放空閥來排除氣瓶內(nèi)天然氣。

3.1.2LNG氣瓶泄漏

液化天然氣氣瓶是供氣系統(tǒng)的核心部分，因此氣瓶發(fā)生泄漏后的風(fēng)險更大。LNG重卡發(fā)生交通事故后，氣瓶既可能因局部破壞，真空度失效導(dǎo)致泄漏，也可能因瓶體出現(xiàn)貫穿性裂紋導(dǎo)致泄漏。如果瓶體、閥門、法蘭、管線無泄漏，瓶體有霜凍(見圖4所示)，壓力表數(shù)值快速增高，安全閥頻繁起跳，則很可能說明瓶體內(nèi)膽已出現(xiàn)滲漏，絕熱層受到破壞。這種狀況下，應(yīng)立即采取放空排險來消除險情，如果通過開啟放空閥無法完全排除壓力，可使用無火花工具對增壓閥與自增壓系統(tǒng)之間或出液閥與汽化器之間的管路實(shí)施破拆，排出液態(tài)天然氣進(jìn)行降壓?？紤]到泄漏介質(zhì)隨時間的積累增多，外罐高強(qiáng)度鋼在低溫下韌性逐漸下降，有可能出現(xiàn)罐體破裂情況，救援人員還應(yīng)做好緊急避險準(zhǔn)備。

圖4　液化天然氣氣瓶真空失效示意圖

對液化天然氣泄漏實(shí)施救援需要注意以下幾點(diǎn)：一是靠近泄漏點(diǎn)的救援人員必須穿著防凍服、佩戴面罩或護(hù)目鏡、戴無吸收性手套，以防超低溫的LNG對附近人員造成低溫凍傷[5]；二是即便成功采取了關(guān)閥斷料措施，泄漏也很可能不會馬上終止，這是因?yàn)樽栽鰤合到y(tǒng)、緩沖罐和管線內(nèi)有殘留的天然氣，如無法堵漏排空即可；三是對氣瓶實(shí)施放空排險要劃分足夠距離的警戒區(qū)域，疏散區(qū)域內(nèi)部人員并斷絕區(qū)域內(nèi)的火源，保持氣瓶泄漏狀態(tài)直至天然氣泄漏終止后再予以進(jìn)一步處置。

3.1.3噴霧水稀釋

在處置液化天然氣泄漏時，可進(jìn)一步部署噴霧水槍或水幕水槍對擴(kuò)散云團(tuán)進(jìn)行稀釋驅(qū)趕。但需要強(qiáng)調(diào)的是，嚴(yán)禁用水對泄漏部位或液態(tài)天然氣進(jìn)行直接沖擊，因?yàn)長NG與水之間存在非常高的熱傳遞速率，兩者接觸會以爆炸的速度產(chǎn)生蒸汽，出現(xiàn)LNG冷爆炸[4]。因此，部署的稀釋水槍宜在下風(fēng)向5 m以外，以避免危險情況發(fā)生。

3.2　氣瓶火災(zāi)撲救技術(shù)

如果LNG氣瓶因泄漏引發(fā)火災(zāi)，同樣應(yīng)針對不同部位的火災(zāi)采取不同的撲救措施。如果是管線閥門泄漏著火，且火焰或輻射熱對臨近閥門和管線沒有影響，則應(yīng)采取進(jìn)攻性措施，積極滅火并組織堵漏；如果是氣瓶破裂燃燒或管線閥門著火引發(fā)臨近管線、閥門損壞，無法堵漏時，則應(yīng)采取控制性措施；在保證安全的前提下，通過在上風(fēng)向設(shè)置水槍冷卻保護(hù)瓶體，維持燃燒即可。在關(guān)閥、堵漏等措施不能滿足要求時，一般不宜直接撲滅火焰。

4　被困人員解救技術(shù)

當(dāng)LNG的泄漏或火災(zāi)得到有效控制后，可進(jìn)一步采取措施對駕駛室內(nèi)被困的司乘人員進(jìn)行解救。

4.1　穩(wěn)固車身

無論LNG重卡處于何種狀態(tài)，在實(shí)施人員解救前均需對車身進(jìn)行穩(wěn)固，以防不受控制的移動對被困人員造成二次傷害。車身的穩(wěn)固包括固定底盤、駕駛室和車廂三部分。

4.1.1固定底盤

如果駕駛室變形不大，可首先拔出鑰匙，關(guān)閉發(fā)動機(jī)，拉緊手剎控制車輛的移動；其次，還需要在車輪塞入大的墊塊或?qū)I(yè)的輪檔來固定底盤；如果LNG重卡四輪沒有完全著地，或LNG重卡處于仰翻狀態(tài)，駕駛室承受底盤重壓，必要時可使用支撐桿來輔助支撐，如圖5所示。一些LNG重卡安裝有可升降車軸，目的是在運(yùn)載重量巨大的貨物時降下車輪，減小對地面的壓強(qiáng)；而在空載或運(yùn)輸量較小的時候升起車輪減少輪胎損耗。若事故車輛存在此種可升降車軸，應(yīng)當(dāng)將其降至地面或者在下部塞上墊塊使該處輪胎處于穩(wěn)定狀態(tài)，防止其在救援過程中突然墜落影響整體穩(wěn)定性。

圖5　使用支撐桿對底盤進(jìn)行固定

4.1.2駕駛室的固定

與其他重型卡車類似，LNG重卡的駕駛室與車架也并非剛性連接，連接構(gòu)件在事故情況下可能發(fā)生損壞，使駕駛室產(chǎn)生滑動，因此在救援中要關(guān)注駕駛室的穩(wěn)定。可使用安全繩或緊固帶越過駕駛室的頂部，捆綁在前車輪后收緊，將駕駛室壓牢在車架上，如圖6所示。在救援裝備條件允許的情況下，如僅靠安全繩或緊固帶還不能完全控制駕駛室的晃動時，應(yīng)使用支撐桿對駕駛室進(jìn)行額外固定。

圖6　固定駕駛室

4.1.3固定車廂

一般情況下，只需要以上兩步即可穩(wěn)固車身，而一旦發(fā)生車廂脫離車體的情況時，務(wù)必先對車廂部分進(jìn)行固定工作，可采用的方法有解除牽引車與車廂的連接，直接消除車廂對車體的施力條件；如果存在連接部位變形嚴(yán)重或駕駛室后移嚴(yán)重等無法解除連接的情況時，應(yīng)在車廂可能傾倒的方向設(shè)置支撐桿進(jìn)行穩(wěn)固，并在另一方向捆綁安全繩或牽引鋼纜使車廂處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

4.2　降低車身/抬高作業(yè)高度

LNG重卡的駕駛位水平面較高，不利于施救。因此降低車身/抬高作業(yè)高度有利于減少車身高度對救援帶來的阻礙影響，便于救援人員接近駕駛室進(jìn)行救援作業(yè)。降低車身/抬高作業(yè)高度可通過兩種方法，一是利用卡車自身功能降低車身高度，二是利用外部平臺抬高作業(yè)高度。

4.2.1降低車身高度

利用卡車自身功能降低車身高度的方法主要有空氣懸掛放氣和輪胎放氣兩種。在對空氣懸掛放氣操作時，只要切斷風(fēng)箱與閥門之間的進(jìn)氣管就能將空氣懸掛中的氣體放出，降低車身高度，如圖7所示。同樣，可以使用輪胎氣門工具給輪胎放氣來降低車身高度。不建議使用匕首或其他尖銳工具刺破風(fēng)箱及輪胎進(jìn)行放氣，因?yàn)檫@樣很可能引發(fā)爆炸，給救援人員造成傷害。

圖7　對空氣懸掛進(jìn)行放氣操作

4.2.2抬高作業(yè)高度

除考慮降低車身高度外，還可利用外部平臺提升作業(yè)高度。救援中可以使用的操作平臺有很多，譬如卡車或者消防車背后的升降門、小貨車的貨架、云梯車的車斗、小型腳手架等。

4.3　營救被困人員

對于駕駛室變形嚴(yán)重的LNG重卡，可通過兩個步驟營救被困人員，即首先開辟救援通道接近被困人員，再進(jìn)一步拓寬救援空間實(shí)現(xiàn)被困人員的安全轉(zhuǎn)移。

4.3.1開辟救援通道

LNG重卡可通過破拆玻璃、破拆車門等方式開辟救援通道，此外還可通過破拆通風(fēng)窗等作為救援通道，接近被困者。破拆玻璃或車門時要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，重卡車窗玻璃及車門較重(≥80 kg)，且又處于較高位置，存在墜落危險，因此拆除過程中需要安排人員進(jìn)行保護(hù)。破拆車門前還可預(yù)先使用安全繩或緊固帶對車門進(jìn)行固定，使用安全繩或緊固帶一端綁住車門頂端，另一端越過車頂在另一側(cè)進(jìn)行固定，以防止破拆完成后車門突然墜落，如圖8所示。做好安全保護(hù)后，利用擴(kuò)張器或其他工具在車門鉸鏈處首先創(chuàng)建一個缺口作為插入點(diǎn)；其后，在此處使用擴(kuò)張器繼續(xù)擴(kuò)張，破壞鉸鏈與車框的連接；最后，使用同樣的方法破壞車鎖，將車門分離。

4.3.2拓寬救援空間

對于氣瓶后置的LNG重卡，由于氣瓶占用了緩沖空間，碰撞很可能導(dǎo)致駕駛室縱向變形嚴(yán)重。因此，如何拓寬救援空間是LNG重卡交通事故救援的難點(diǎn)。

4.3.2.1調(diào)節(jié)方向盤和座椅

與家庭乘用車類似，救援中應(yīng)首先考慮利用車輛自身的功能來拓寬救援空間，例如通過調(diào)節(jié)方向盤或座椅的位置來擴(kuò)大空間。對于電動控制的方向盤和座椅，應(yīng)在斷電前予以進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4.3.2.2利用擴(kuò)張頂桿拓寬空間

對于駕駛室變形嚴(yán)重的LNG重卡，在駕駛室一側(cè)或兩側(cè)應(yīng)用液壓頂桿進(jìn)行擴(kuò)張是一種主要的拓寬空間的手段。(1)對駕駛室進(jìn)行釋放性剪切。目前，很多新型重卡的駕駛室多采用籠式優(yōu)化結(jié)構(gòu)，全鋼整體設(shè)計，關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件鋼板厚度大、強(qiáng)度高，車身變形后單純使用液壓頂桿拓寬空間效果不佳。為提高施救效果，可首先應(yīng)用液壓剪切器對駕駛室局部進(jìn)行破拆，這一操作的目的在于破壞車身整體結(jié)構(gòu)，也稱為釋放性剪切。釋放性剪切主要針對車身立柱，有些車輛為便于事故下的應(yīng)急救援，在隨車的《救援指南》中明確提及了具體的剪切位置，這些位置往往比其他地方更便于破拆，有利于消防員現(xiàn)場實(shí)施救援。如圖9所示，奔馳某款重卡在A柱頂端或距上1/3處以及A柱底部或車門踏板(靠近邊框20 cm)處沒有安裝加固板，在這兩個地方進(jìn)行剪切會比較容易。如果沒有《救援指南》，通?？蓪柱底部和頂部進(jìn)行釋放性剪切。如果以上剪切還不能滿足液壓頂桿擴(kuò)張的需要，還可在另一側(cè)A柱的同樣位置進(jìn)行剪切，甚至可以在車身前圍板、車大燈附近的交叉體處實(shí)施釋放性剪切，進(jìn)一步破壞駕駛室的整體性，消減結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。(2)擴(kuò)張頂桿。在釋放性剪切完成后，可繼續(xù)使用液壓頂桿完成拓寬空間的操作。根據(jù)現(xiàn)場情況和救援需求，液壓頂桿可以傾斜放置，也可水平或垂直放置進(jìn)行擴(kuò)張。傾斜放置和水平放置多用于向前推離儀表盤，垂直放置多用于推離車頂，如圖10所示。

圖9　奔馳某款重卡標(biāo)識的剪切位置

圖10　液壓頂桿安放位置

4.3.2.3移除車頂

如果現(xiàn)場有牽引或起吊車輛，還可通過移除車頂來創(chuàng)建通道和拓寬空間。移除車頂有兩種方式，半車頂移除和全車頂移除。半車頂移除是通過剪切所有A柱，并應(yīng)用牽引技術(shù)使車頂沿B柱彎折來實(shí)現(xiàn)的；全車頂移除是在剪切所有立柱的前提下，應(yīng)用起吊技術(shù)完成的。注意由于LNG重卡的車頂較重，剪切前應(yīng)使用吊車對車頂進(jìn)行牽引固定，剪切后進(jìn)行牽引吊離。

5　結(jié)論

在政策引導(dǎo)和自身特色的牽引下，LNG重卡的數(shù)量必然會呈現(xiàn)一個爆發(fā)式的增長，涉及LNG重卡的交通事故也必然會同步增多。由于LNG重卡采用了不同于傳統(tǒng)車輛的燃料和結(jié)構(gòu)設(shè)計，導(dǎo)致在交通事故中出現(xiàn)了不同以往的事故特征和事故風(fēng)險，需要消防部門引起重視并加以研究，爭取盡早建立規(guī)范化的處置流程，有針對性地開展實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練，提高技戰(zhàn)術(shù)水平。在處置LNG重卡交通事故時，消防指戰(zhàn)員應(yīng)在掌握燃料供氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確判斷現(xiàn)場情況，評估事故風(fēng)險，針對不同的事故類型靈活采取不同的處置方案，只有這樣才能切實(shí)保障救援人員和被困人員的安全，實(shí)現(xiàn)科學(xué)救援的目標(biāo)。