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

1 LNG公路運輸中的危險

LNG是第二類危險化學(xué)品，一級可燃液體，是天然氣經(jīng)過深度凈化、深冷液化而成[3]，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點約為-162℃，相對于氣體的體積是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)達到9.6%時產(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，使得其在運輸途中存在必然的危險性,包括有儲存危險性、低溫麻醉及窒息危險性、快速相變（冷爆炸）危險性以及火災(zāi)爆炸危險性[5-8]。而這些危險出現(xiàn)，則是通過LNG發(fā)生泄漏表現(xiàn)出來，即泄漏是引發(fā)火災(zāi)、爆炸、窒息等重大危險的根源[9]，防止出現(xiàn)泄漏事故對于運輸安全就顯得至關(guān)重要。

現(xiàn)在LNG的公路運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]。通過對槽車結(jié)構(gòu)的考察可以看出，為了降低LNG的危險性，槽車上采用了很多的工程技術(shù)手段。例如，防范儲存危險，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防止LNG發(fā)生危險，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于保證LNG的安全運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槽車運輸歷史事故統(tǒng)計分析

通過中國化學(xué)品安全協(xié)會，統(tǒng)計分析了2010～2016年期間關(guān)于LNG槽車在運輸途中發(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)計范圍內(nèi)）。結(jié)果表明，在此期間共發(fā)生LNG槽車公路運輸事故42起，每年發(fā)生的事故統(tǒng)計結(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。這說明運輸相關(guān)部門在事故高發(fā)期，對運輸?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知。同時數(shù)據(jù)顯示，我國天然氣消費總量呈現(xiàn)出逐年上升趨勢，自2000年以來，天然氣消費量增幅保持在16%左右，但到了2014年，增幅僅為7.4%，到了2015年，增幅約為3%，而隨著國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整趨于穩(wěn)定，2016年的天然氣消費量增幅又有所增長，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，對于LNG公路的運輸安全性，運輸單位需要隨時保持高度警惕和預(yù)防，監(jiān)管部門需要隨時關(guān)注運輸單位安全管理狀況。同時，還需要關(guān)注天然氣消費量的變化，以便及時制定對應(yīng)的運輸方案和做好防范對策。

從圖2可以看出，側(cè)翻事故占整個統(tǒng)計事故的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)計為交通事故，則LNG槽車在運輸途中發(fā)生交通事故占統(tǒng)計事故的比例高達85.71%，槽車自身故障只占14.29%。根據(jù)圖3統(tǒng)計的數(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在公路運輸途中的交通事故引發(fā)的風(fēng)險非常大，而側(cè)翻事故則是交通事故中風(fēng)險最大的，發(fā)生側(cè)翻的事故越多，LNG泄漏的風(fēng)險也就隨之增加，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)計數(shù)來看，幾乎每一次事故都會造成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公路運輸事故的發(fā)生與運輸單位的安全管理、駕乘人員從業(yè)能力以及道路運輸環(huán)境等都有很大關(guān)系，因此運輸單位在出車前，需要提前掌握道路運輸環(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)，進而提高運輸?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，計算過程如下：

由于最小割集計算的篇幅過大，計算過程就不一一列出來了。通過利用布爾運算的相關(guān)法則，計算出的導(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“·”，然后計算最小徑集，計算過程如下：

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數(shù)。

利用式（1）計算各基本事件結(jié)構(gòu)重要度排序為：

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、安全意識淡薄等會增加槽車事故的風(fēng)險，而且運輸單位不加強對槽車的日常檢查與有效管理，也會增加槽車運輸中的風(fēng)險。而人的因素與槽車的檢查機制的不完善都可以歸結(jié)為運輸單位管理上存在缺陷，因此，運輸單位完善對人員和槽車的安全管理制度，將會降低LNG運輸?shù)娘L(fēng)險。

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，計算出的最小割集有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，槽車在運輸途中發(fā)生側(cè)翻的風(fēng)險較大。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)給運輸帶來的風(fēng)險要比環(huán)境因素或車輛的不安全狀態(tài)帶來的風(fēng)險大，因此，提高從業(yè)人員的素質(zhì)和能力對降低側(cè)翻事故的發(fā)生有很重要的意義。

4 結(jié)論

（1）從對LNG槽車歷史事故統(tǒng)計分析的結(jié)果可以看出，交通事故帶來的不可控風(fēng)險要比槽車自身故障帶來的風(fēng)險大，且側(cè)翻帶來的風(fēng)險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，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LNG運輸?shù)陌踩杂兄浅Ｖ匾挠绊懀溆绊懗潭缺绕渌蛩匾?，加強對從業(yè)人員安全意識及心理的教育，增強他們的從業(yè)意識，將會對提高LNG運輸?shù)陌踩杂蟹浅Ｖ匾囊饬x。

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