危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全保障關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展*

郭 健 陶行行 周 煒 李 臣 胡金瑞

（1.浙江工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院 杭州 310023；2.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院 北京 100088）

0 引 言

隨著我國危險(xiǎn)品運(yùn)輸量的不斷上升，運(yùn)輸安全事故頻發(fā)，對經(jīng)濟(jì)和社會安全造成重大威脅。2012年“8·26”事故甲醇泄漏導(dǎo)致火災(zāi)，造成36死3傷；2014年“7·19”事故2車相撞引發(fā)爆燃，54死6傷。過去3年僅在浙江就發(fā)生了20多起，特別是2020年6月13日在浙江溫嶺發(fā)生的?；饭捃噦?cè)翻，并導(dǎo)致了嚴(yán)重的爆炸事故，造成了重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的嚴(yán)重事故后果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的危險(xiǎn)品總運(yùn)輸量每年達(dá)到16億t，運(yùn)輸體量位居全球第二；公路運(yùn)輸為最主要的運(yùn)輸方式，約90%以上都是異地長途運(yùn)輸[1]。危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故易導(dǎo)致泄漏、燃燒、爆炸等嚴(yán)重后果，造成重大經(jīng)濟(jì)損失、環(huán)境污染、生態(tài)破壞等惡劣影響[2]。危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全事故中約有35%發(fā)生在橋梁和隧道等特殊路段，特別是在沿海交通系統(tǒng)重要節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的跨海大橋路段，面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)因素眾多[3]，易受到強(qiáng)風(fēng)、雨霧等惡劣天氣的影響，災(zāi)情演變過程復(fù)雜。一旦發(fā)生危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故往往引起嚴(yán)重的交通堵塞，導(dǎo)致橋上司乘人員傷亡、橋梁結(jié)構(gòu)損傷，甚至?xí)l(fā)海洋環(huán)境污染及生態(tài)破環(huán)等一系列嚴(yán)重的環(huán)境與生態(tài)問題，造成惡劣后果。

圍繞危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全問題開展的技術(shù)研究涉及危險(xiǎn)品運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)源辨識與風(fēng)險(xiǎn)評估、運(yùn)輸路徑選擇與優(yōu)化、運(yùn)輸事故機(jī)理分析、危險(xiǎn)品運(yùn)輸監(jiān)測與預(yù)警，以及事故現(xiàn)場救援與處置等。危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評估與路徑優(yōu)化研究的主要目的是為運(yùn)輸管理提供決策支持，定量分析事故后果造成的風(fēng)險(xiǎn)程度以及對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)施的損害程度[4]；吳宗之等分析了危險(xiǎn)品運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)與優(yōu)化選線的研究現(xiàn)狀，指出需區(qū)分不同區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)，可以根據(jù)運(yùn)輸事故地點(diǎn)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)一步確定事故的應(yīng)急疏散區(qū)范圍[5]。隨著近年來智能信息化技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，基于GPS定位和圖像識別等技術(shù)對危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛和運(yùn)輸人員的監(jiān)控與預(yù)警，實(shí)現(xiàn)對危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛的有效監(jiān)管，能有效地降低危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故風(fēng)險(xiǎn)[6]。危險(xiǎn)品運(yùn)輸過程的風(fēng)險(xiǎn)因素呈多樣化分布，分別為駕駛?cè)藛T、車輛設(shè)備狀態(tài)、道路平整度、惡劣氣象環(huán)境等[7]，各類因素對危險(xiǎn)品運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)的影響程度不同，不同風(fēng)險(xiǎn)因素耦合作用下的運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)值也具有較大差異性。根據(jù)危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸?shù)氖鹿蕿?zāi)害特征及運(yùn)輸環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)特征，定量識別運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)以及車-路-環(huán)的協(xié)同監(jiān)控的安全保障技術(shù)體系是未來研究發(fā)展方向，本文將對危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全保障關(guān)鍵技術(shù)的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行分析總結(jié)，探討危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全面臨的關(guān)鍵技術(shù)問題和挑戰(zhàn)。

1 研究現(xiàn)狀分析

危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全的研究過去沒有得到足夠的重視，隨著在運(yùn)輸過程中的事故的不斷發(fā)生，危險(xiǎn)品運(yùn)輸安全問題逐漸受到學(xué)術(shù)界的關(guān)注。圖1為1969年以來的危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全研究文獻(xiàn)數(shù)量的年度分布（Web of Science和CNKI數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)計(jì)），國內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)數(shù)量呈逐步增長趨勢?？傮w來看，1969—2005年為研究的初步階段；從2006年至今相關(guān)研究快速發(fā)展，國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量呈現(xiàn)相同的增長趨勢（見圖1），研究范圍逐年豐富、研究成果不斷遞增，且研究方向逐步擴(kuò)充。危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故突發(fā)性強(qiáng)且危害程度大，長期以來受到高度重視，在危險(xiǎn)品運(yùn)輸?shù)难芯砍跗陔A段，主要研究關(guān)于危險(xiǎn)品運(yùn)輸相關(guān)的制度和法規(guī)等；隨著公路與鐵路的快速建設(shè)與發(fā)展，運(yùn)輸量、事故數(shù)的逐漸增加，運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)性日益凸顯，國內(nèi)外學(xué)者開始對危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故的特征規(guī)律和原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，繼而建立風(fēng)險(xiǎn)評估模型和運(yùn)輸路徑的優(yōu)化模型；隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展和智能交通的興起，開始建立危險(xiǎn)品運(yùn)輸監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對運(yùn)輸車輛的動態(tài)識別跟蹤定位，全面提升危險(xiǎn)品運(yùn)輸安全。針對危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全防控理論及保障技術(shù)研究雖取得一定程度的進(jìn)展，但公路運(yùn)輸事故頻發(fā)且后果危害程度嚴(yán)重，提高危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸?shù)膽?yīng)急防控保障技術(shù)需不斷深入研究。

圖1 危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全研究文獻(xiàn)數(shù)量變化趨勢Fig.1 Trends in the number of documents on highwaytransportation safety of dangerous goods

2 安全保障關(guān)鍵技術(shù)

危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全保障技術(shù)研究體系中包含了事故致災(zāi)機(jī)理、風(fēng)險(xiǎn)分析評估、運(yùn)輸路徑規(guī)劃、智能監(jiān)控，以及應(yīng)急管理等。隨著智能化信息技術(shù)的應(yīng)用、計(jì)算融合決策理論的不斷創(chuàng)新，危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸體系未來將實(shí)現(xiàn)物理車輛與數(shù)字化公路并存，二者信息交互，共同完成預(yù)測-控制-管理的功能。目前危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全保障技術(shù)分為理論研究和技術(shù)應(yīng)用2個(gè)方面，圖2從危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸研究體系結(jié)構(gòu)出發(fā)，梳理了危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸研究的結(jié)構(gòu)層次和相關(guān)概念，該框架中從事故特征及致災(zāi)機(jī)理研究出發(fā)，然后通過風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和路徑優(yōu)化技術(shù)預(yù)防事故。車載設(shè)備主要收集車輛行駛的狀態(tài)信息，如車速，車輛的側(cè)傾角等；路側(cè)設(shè)備主要收集路面的交通信息和環(huán)境信息，如道路前方事故信息和風(fēng)速等；接著利用智能監(jiān)控和云平臺技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)采集、信息挖掘，以及智能決策等一系列處理，根據(jù)危險(xiǎn)等級發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警措施，從而為駕駛?cè)藛T、監(jiān)管人員、危險(xiǎn)品車輛提供高效安全的運(yùn)輸體系。

圖2 危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸關(guān)鍵技術(shù)研究體系框架Fig.2 Framework of key technologies research system forhighway transportation of dangerous goods

2.1 事故致災(zāi)機(jī)理研究進(jìn)展

危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸事故為小概率重后果事件，事故致災(zāi)機(jī)理的研究基本依賴于事故案例數(shù)據(jù)，因而事故數(shù)據(jù)庫的充分性和可靠性至關(guān)重要，目前國外較為完善的危險(xiǎn)品事故數(shù)據(jù)庫有MHIDAS，RISCAD，MARS等[8]，針對事故數(shù)據(jù)的分析方法包含了基本的統(tǒng)計(jì)分析法、F-N曲線法、事件樹分析法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等。事故致災(zāi)機(jī)理的研究涉及2個(gè)關(guān)鍵問題：事故特征規(guī)律和事故災(zāi)害演變規(guī)律。

在事故特征規(guī)律分析方面，現(xiàn)有研究主要圍繞事故的發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)、事故形態(tài)、運(yùn)輸介質(zhì)、運(yùn)輸環(huán)境，以及事故原因進(jìn)行分析，揭示事故的基本特征和規(guī)律。吳宗之等[5]對國內(nèi)490起危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故進(jìn)行事故類別、事故發(fā)生區(qū)域、危險(xiǎn)品類別、事故原因的統(tǒng)計(jì)分析，研究表明危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故受眾多外界因素影響，交通事故是引發(fā)危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故的主要原因。另外一些研究將事故致因大致分為人員、車輛、罐體、氣候條件、道路條件，以及交通環(huán)境6類[8]。針對不同事故形態(tài)的致因機(jī)理進(jìn)行具體分析，碰撞事故形態(tài)的致因主要取決于駕駛?cè)藛T對于危險(xiǎn)信息及時(shí)準(zhǔn)確感知和車輛相對行駛速度[9]；側(cè)翻事故風(fēng)險(xiǎn)致因與道路附著條件、道路線形、車輛高寬比以及駕駛?cè)藛T的操作輸入等因素息息相關(guān)。

事故災(zāi)害演變特征規(guī)律的研究，主要是對不同事故后果形態(tài)下各類危險(xiǎn)品理化特性的災(zāi)變機(jī)理進(jìn)行分析，包含燃燒、爆炸、泄漏擴(kuò)散污染3個(gè)方面。于秀珍等[10]定量分析了甲醇泄漏燃燒事故的熱輻射損害，指出火災(zāi)對人員和結(jié)構(gòu)設(shè)施的傷害范圍。Yang等[11]分析了不同事故后果對人的危害程度，分別擬合出受傷、死亡、疏散或中毒人數(shù)與事故概率間的曲線關(guān)系。危險(xiǎn)品泄漏事故的擴(kuò)散質(zhì)量濃度預(yù)測有ALOHA預(yù)測模型、高斯擴(kuò)散模型等。王海星等[12]采用ALOHA擴(kuò)散預(yù)測模型，模擬出液氯泄漏事故場景下影響區(qū)域質(zhì)量濃度變化情況，危險(xiǎn)品泄漏事故擴(kuò)散污染濃度的預(yù)測與外界環(huán)境因素密切相關(guān)。

由上述相關(guān)研究進(jìn)展可知，危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故致災(zāi)機(jī)理研究旨在充分利用事故數(shù)據(jù)對事故原因及災(zāi)情演變規(guī)律進(jìn)行深層次分析，從事故特征角度出發(fā)，對事故原因分布規(guī)律能進(jìn)行有效的歸納；從危險(xiǎn)品理化特性及環(huán)境影響因素角度出發(fā)，對不同事故后果的災(zāi)變規(guī)律進(jìn)行有效的歸納。通過危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故數(shù)據(jù)得出事故的致因分布，見表1，導(dǎo)致危險(xiǎn)品運(yùn)輸安全事故的直接原因有駕駛?cè)藛T操作失誤、運(yùn)輸車輛故障，間接原因有氣象條件不良、道路條件差等。現(xiàn)有對事故后果的分析研究往往局限于人員傷亡情況，應(yīng)同時(shí)考慮事故后果對道路設(shè)施及環(huán)境的危害程度。

表1 事故原因分布Tab.1 Distribution of accident causes

2.2 運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究進(jìn)展

危險(xiǎn)品運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是選擇運(yùn)輸路線的重要決策依據(jù)，危險(xiǎn)品運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評估模型可分為定量與定性評價(jià)模型。定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型主要從事故概率及事故后果2個(gè)方面進(jìn)行量化，定性風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型是基于多種影響因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級的評估計(jì)算[13]。T.Esfandeh等[14]先后提出了多種風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)計(jì)算模型，將風(fēng)險(xiǎn)量化為事故發(fā)生概率與潛在后果的乘積，常見的幾種基本風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)計(jì)算模型見表2。隨后很多學(xué)者對基本風(fēng)險(xiǎn)模型進(jìn)行改進(jìn)，如基于地理信息系統(tǒng)GIS（geographic information system）的公路運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)分析方法、層次模糊評價(jià)、灰色模糊評價(jià)方法等[15-16]。運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)的量化指標(biāo)通常考慮路段沿線人口和事故率，不同運(yùn)輸路段的風(fēng)險(xiǎn)影響因素應(yīng)分為道路固有特征和交通狀況特征因素。

由于危險(xiǎn)品運(yùn)輸泄漏事故易造成環(huán)境污染破壞嚴(yán)重后果，E.Machado等[17]提出一種危險(xiǎn)品泄漏環(huán)境脆弱性評價(jià)方法，利用公路事故發(fā)生數(shù)據(jù)以計(jì)算對土壤和水污染風(fēng)險(xiǎn)值，從而及時(shí)預(yù)警和防控。祁晨旭[18]將一般道路運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)理論方法應(yīng)用于跨江橋梁，結(jié)合橋梁的運(yùn)輸環(huán)境建立安全風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系，進(jìn)行危險(xiǎn)品運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)概率評估和風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)預(yù)測。從危險(xiǎn)品泄漏運(yùn)輸事故的角度評價(jià)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算危險(xiǎn)品泄漏量、泄漏速率，預(yù)測泄漏對地表河流或海洋的污染質(zhì)量濃度[19]。Dai等[20]采用多準(zhǔn)則優(yōu)化模型對危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全性進(jìn)行評價(jià)。

表2 常見危險(xiǎn)品運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型Tab.2 Risk calculation model of common dangerous goods transportation

由上述相關(guān)研究進(jìn)展可知，危險(xiǎn)品運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)主要分為定量風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型、定性評價(jià)模型，以及定性定量綜合評價(jià)模型。定量分析一般從路段的事故概率與事故后果角度衡量風(fēng)險(xiǎn)值的大小，其優(yōu)點(diǎn)在于能形成較為直觀的量化指標(biāo)，缺點(diǎn)為對于不確定的信息難以進(jìn)行量化。定性分析主要根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)影響因素的主觀判斷對風(fēng)險(xiǎn)等級進(jìn)行劃分，優(yōu)點(diǎn)在于可對存在的不確定信息進(jìn)行系統(tǒng)分析，但缺少直觀數(shù)據(jù)。道路及環(huán)境等時(shí)變因素對危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全的影響不容忽視，未來應(yīng)加大在影響因素對運(yùn)輸安全影響程度映射關(guān)系方面研究，建立各類因素的影響試驗(yàn)和分析方法，使危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評估更加精確化。

2.3 運(yùn)輸路線優(yōu)化研究進(jìn)展

針對危險(xiǎn)品運(yùn)輸路線進(jìn)行合理選擇與規(guī)劃，可減小事故率和降低事故后果的危害程度。對運(yùn)輸企業(yè)而言，需同時(shí)考慮運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)輸時(shí)間成本；政府監(jiān)管部門則主要考慮整體區(qū)域范圍內(nèi)多類型、多企業(yè)的運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)大小和空間分布情況的全局路徑優(yōu)化問題[34]。眾多學(xué)者對危險(xiǎn)品運(yùn)輸路徑規(guī)劃優(yōu)化問題開展研究，如固定運(yùn)輸?shù)攸c(diǎn)間尋找不同路徑問題；通過單位運(yùn)輸成本、固定和可變成本間進(jìn)行比較同時(shí)考慮風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散均衡性的風(fēng)險(xiǎn)最小路徑模型；對運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)采用后果量化維度分析，提出混合路線替代單一安全路徑的優(yōu)化策略等[25-27]。

任常興等[21]通過運(yùn)輸選線問題的研究指出危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)影響因素分為路線自變量和因變量，介紹了最小化風(fēng)險(xiǎn)模型選線算法。代存杰等[27]針對運(yùn)輸路徑全局優(yōu)化問題，提出運(yùn)輸路徑之間的物理相異度和空間相異度計(jì)算方法，建立多目標(biāo)優(yōu)化模型。柴荻等[28]從危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛間安全時(shí)空距離的角度，針對多車運(yùn)輸問題建立了1種考慮時(shí)空相異約束的危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛的調(diào)度模型，能夠保證車輛在行駛過程中保持安全距離；時(shí)空相異性的提出是時(shí)間維度的延伸，適用于危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛的安全調(diào)度決策[29]。項(xiàng)寅等[30]將分布于運(yùn)輸路段兩側(cè)的人口聚集場所定義為“脆弱點(diǎn)”，以運(yùn)輸路徑和脆弱點(diǎn)間的加權(quán)距離來評估路段風(fēng)險(xiǎn)；結(jié)合雙層理論構(gòu)建模型，為兼顧運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)輸成本提供決策支持。 現(xiàn)有部分路段對危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛設(shè)置了不同的限定車速值，因而不同路段的總體風(fēng)險(xiǎn)值隨之變化；王偉等[31]基于車輛限速的方法，構(gòu)建危險(xiǎn)品運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的雙層規(guī)劃模型。不同運(yùn)輸選線模型見表3。

表3 不同運(yùn)輸選線優(yōu)化模型Tab.3 Optimization model of different transportation route selection

根據(jù)相關(guān)研究可以看出，目前路線規(guī)劃研究主要以運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)輸成本為主要目標(biāo)，對于道路環(huán)境因素考慮的較為欠缺。由于危險(xiǎn)品運(yùn)輸過程的不確定性強(qiáng)及風(fēng)險(xiǎn)因素眾多，因而充分考慮時(shí)變因素條件下建立最優(yōu)危險(xiǎn)品安全運(yùn)輸路網(wǎng)是重要研究方向。

2.4 智能防控技術(shù)研究進(jìn)展

危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛的安全智能防控技術(shù)，主要是通過對危險(xiǎn)品泄漏、介質(zhì)狀態(tài)、運(yùn)輸載體狀態(tài)、車輛運(yùn)動狀態(tài)等多參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，采用多傳感器信息融合技術(shù)分析計(jì)算監(jiān)測采集數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分類分層次分級的本地報(bào)警以及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)報(bào)警。對危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛的全程跟蹤監(jiān)控，在一定程度上減少和避免事故的發(fā)生進(jìn)而提高危險(xiǎn)品運(yùn)輸?shù)陌踩煽啃?。F.G.CORDEIRO等[36]提出在運(yùn)輸過程中推廣使用基于GPS的智能運(yùn)輸系統(tǒng)能建立一個(gè)穩(wěn)定安全的運(yùn)輸環(huán)境，從而將降低運(yùn)輸事故率。S.TARAPIAH等[37]建立GPS智能車載系統(tǒng)，用于監(jiān)測和控制車輛的速度，有效提高突發(fā)事故的應(yīng)急處置能力。危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛智能監(jiān)控系統(tǒng)的一般架構(gòu)平臺見圖3。主要有信息采集、信息傳輸、終端分析3大系統(tǒng)組成。通過安裝在車輛上的各類傳感器采集車輛行駛狀態(tài)下的車輛信息，并通過基站等媒介傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，監(jiān)控中心對各類信息進(jìn)行分析判斷危險(xiǎn)等級，同時(shí)向用戶終端下發(fā)預(yù)警信息，來保障運(yùn)輸安全。

危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故應(yīng)急救援處置技術(shù)的研究相對較少，M.A.TINOCO等[38]研究危險(xiǎn)品運(yùn)輸環(huán)境和社會脆弱性評估，指出在制定事故應(yīng)急救援計(jì)劃與制定相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮易損性較高的橋梁、隧道、環(huán)境保護(hù)區(qū)等路段。陳瑩等[39]針對跨越水域橋梁不具備應(yīng)急功能，提出了橋梁應(yīng)急排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，增加能及時(shí)有效和妥善收集危險(xiǎn)品泄漏事故徑流的集水池，有效降低危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故的次生災(zāi)害。姜濤等[40]針對事故應(yīng)急設(shè)施選址問題，指出不確定性應(yīng)急設(shè)施選址模型的最優(yōu)解可以有效規(guī)避事故風(fēng)險(xiǎn)。通過建立危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故應(yīng)急系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)品運(yùn)輸管理的智能化，發(fā)生事故后及時(shí)預(yù)警，并根據(jù)事故現(xiàn)場傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，從而高效地實(shí)施應(yīng)急救援及處置。

圖3 監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig.3 Overall structure of monitoring system

危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故時(shí)間地點(diǎn)具有極大的不確定性，目前大多數(shù)危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛的跟蹤識別監(jiān)控僅停留在車輛定位追蹤層面，并未建立起基于行駛軌跡、車速等監(jiān)測數(shù)據(jù)的計(jì)算分析系統(tǒng)，難以清晰地掌握車輛在途活動狀態(tài)，因此無法及時(shí)預(yù)警運(yùn)輸過程中突發(fā)的事故進(jìn)而有效應(yīng)急防控。通過對運(yùn)輸駕駛?cè)藛T的駕駛狀態(tài)、車輛危險(xiǎn)行駛狀態(tài)及路側(cè)環(huán)境狀態(tài)的精準(zhǔn)識別研究，以實(shí)現(xiàn)精確化預(yù)警，將會進(jìn)一步提高運(yùn)輸安全性。

3 車-路-環(huán)協(xié)同智能安全保障系統(tǒng)

基于惡劣氣候環(huán)境、路況條件對危險(xiǎn)品運(yùn)輸安全性的影響，通過建立車-路-環(huán)智能防控及應(yīng)急系統(tǒng)以保障運(yùn)輸過程的安全性。提出危險(xiǎn)品運(yùn)輸?shù)闹悄馨踩揽伢w系架構(gòu)（見圖4），風(fēng)險(xiǎn)分析理論模型為智能監(jiān)控平臺構(gòu)建提供理論支撐，監(jiān)控系統(tǒng)所采集的多源監(jiān)測數(shù)據(jù)信息經(jīng)融合計(jì)算后為智能防控應(yīng)急系統(tǒng)提供技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸車輛的精準(zhǔn)定位、惡劣環(huán)境下危險(xiǎn)狀態(tài)的識別預(yù)警及主動控制。

圖4 安全智能防控體系架構(gòu)圖Fig.4 Security intelligent prevention and control architecturediagram

1）多因素風(fēng)險(xiǎn)模型，多源環(huán)境因素影響下分析危險(xiǎn)品運(yùn)輸安全的風(fēng)險(xiǎn)程度等級。危險(xiǎn)品運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)的影響因素具有較大隨機(jī)性和不確定性，多因素耦合作用下對事故的影響作用機(jī)理不夠具體化，現(xiàn)有的風(fēng)險(xiǎn)評估模型在精確性和適用性方面仍需進(jìn)一步完善。多因素耦合作用下的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型，利用運(yùn)輸過程所監(jiān)測的環(huán)境、路況等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)在途實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測評估，為車-路-環(huán)一體化智能防控系統(tǒng)的研究奠定理論基礎(chǔ)。

2）智能防控系統(tǒng)平臺，將監(jiān)控系統(tǒng)、防護(hù)系統(tǒng)、應(yīng)急系統(tǒng)和管控系統(tǒng)一體化，全過程保障危險(xiǎn)品運(yùn)輸安全。智能監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)框架見圖5，通過車載設(shè)備、電子標(biāo)簽、路側(cè)感應(yīng)檢測等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)路況環(huán)境感知、事故通知、施工路段警告、路況預(yù)告、天氣情況預(yù)告等有效預(yù)警信息通知。車輛主動防控技術(shù)的深入研究，是對危險(xiǎn)品運(yùn)輸罐車的危險(xiǎn)行駛狀態(tài)進(jìn)行多參數(shù)設(shè)定并實(shí)現(xiàn)精確的分級預(yù)警，預(yù)警后采用主動緊急制動控制策略以防止碰撞側(cè)翻事故的發(fā)生；危險(xiǎn)行駛狀態(tài)的判別參數(shù)根據(jù)車輛運(yùn)輸過程中的速度、加速度、側(cè)傾角速度、橫擺角速度，以及俯仰角速度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析計(jì)算。智能化防控的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)在于多源環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和車輛行駛狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)間的一體化融合，準(zhǔn)確判別預(yù)知危險(xiǎn)狀態(tài)，將主動應(yīng)急防控目標(biāo)融入危險(xiǎn)品運(yùn)輸?shù)娜^程。

3）智能應(yīng)急系統(tǒng)，從應(yīng)急策略、應(yīng)急設(shè)備及應(yīng)急規(guī)劃方面進(jìn)行研究。危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故易導(dǎo)致環(huán)境污染、公路橋梁等結(jié)構(gòu)損傷嚴(yán)重次生災(zāi)害。為避免危險(xiǎn)品泄漏對水體的污染破壞，研究橋面危險(xiǎn)品泄漏自動識別檢測技術(shù)和智能控制收集技術(shù)。構(gòu)建不同泄漏物質(zhì)的擴(kuò)散模型和危害程度預(yù)測模型，為應(yīng)急救援的技術(shù)方案提供決策支持。

圖5 路側(cè)智能監(jiān)控系統(tǒng)框架Fig.5 The framework of intelligent monitoring system onroadside

4 結(jié)束語

危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全領(lǐng)域的理論和方法研究逐漸成熟，先進(jìn)的算法模型和過程監(jiān)控應(yīng)用技術(shù)不斷涌現(xiàn)。通過總結(jié)目前危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全研究進(jìn)展，進(jìn)而結(jié)合所面臨的關(guān)鍵問題，進(jìn)一步對未來的智能安全防控研究方向進(jìn)行展望。

1）危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全關(guān)鍵技術(shù)包含了事故致因、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、路徑規(guī)劃、智能防控、應(yīng)急管理等相關(guān)研究內(nèi)容，根據(jù)重點(diǎn)區(qū)域路段的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)性提出建立車-路-環(huán)智能安全防控系統(tǒng)；未來危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸安全防控研究將向智能車輛和智慧公路高級階段演進(jìn)。

2）現(xiàn)有危險(xiǎn)品運(yùn)輸安全防控措施有限速、GPS定位跟蹤、運(yùn)輸車輛定期檢查、部分路段通行時(shí)間限制、連續(xù)駕駛時(shí)間限制等。目前對危險(xiǎn)品運(yùn)輸車的跟蹤監(jiān)控主要為駕駛?cè)藛T和車輛行駛狀態(tài)，進(jìn)一步可以通過車路協(xié)同技術(shù)融合運(yùn)輸車輛和路側(cè)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，為風(fēng)險(xiǎn)量化評估及事故應(yīng)急救援提供決策支持；結(jié)合危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸事故的復(fù)雜誘因分析研究，運(yùn)輸外部環(huán)境及路線設(shè)施對事故影響機(jī)理有待進(jìn)一步深入研究。

3）危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸事故對生態(tài)環(huán)境、道路及橋梁結(jié)構(gòu)損傷的危害性不容忽視，針對危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸發(fā)生事故后的應(yīng)急裝備以及事故處置技術(shù)的研究相對匱乏，重點(diǎn)區(qū)域橋隧路段事故救援處置難度很大；應(yīng)加強(qiáng)對運(yùn)輸事故應(yīng)急處置策略和應(yīng)急裝備設(shè)施的研究，最大程度減小危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故次生災(zāi)害。

隨著5G通信、跟蹤識別、預(yù)警監(jiān)控等信息技術(shù)在危險(xiǎn)品運(yùn)輸過程中的應(yīng)用，對車輛及駕駛?cè)藛T的監(jiān)控能起到有效的提升作用；車路協(xié)同技術(shù)的應(yīng)用將有效提升車輛運(yùn)輸過程的信息交互效率；橋面危險(xiǎn)品泄漏自動識別檢測技術(shù)和智能控制收集技術(shù)等事故處置技術(shù)的應(yīng)用將有效提升事故救災(zāi)能力。