秦凌凌 范小花 黃林青 劉復元

1.重慶科技學院 建筑工程學院 2.重慶科技學院 安全工程學院

2014年國務院頒布的《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當中。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)量的增加是導致LNG公路運輸風險增大的直接原因。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]，在標準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%，并且當其體積分數(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、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

通過中國化學品安全協(xié)會，統(tǒng)計分析了2010～2016年期間關于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。這說明運輸相關部門在事故高發(fā)期，對運輸?shù)陌踩躁P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防，監(jiān)管部門需要隨時關注運輸單位安全管理狀況。同時，還需要關注天然氣消費量的變化，以便及時制定對應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)的風險非常大，而側(cè)翻事故則是交通事故中風險最大的，發(fā)生側(cè)翻的事故越多，LNG泄漏的風險也就隨之增加，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)控預警調(diào)度網(wǎng)絡和應急救援系統(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法則，計算出的導致槽車側(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洌磳⑹鹿蕵洹啊ぁ睋Q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險。

3.3 事故樹分析結(jié)論

可能導致槽車側(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)給運輸帶來的風險要比環(huán)境因素或車輛的不安全狀態(tài)帶來的風險大，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險要比槽車自身故障帶來的風險大，且側(cè)翻帶來的風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，從而導致LNG槽車發(fā)生泄漏甚至是火災爆炸事故。

（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?，其影響程度比其他因素要大，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。

[1] 賈承造,張永峰,趙霞.中國天然氣工業(yè)發(fā)展前景與挑戰(zhàn)[J].天然氣工業(yè),2014,34(2):1-10

[2] 賀耿,王正,包光磊.LNG槽車裝車系統(tǒng)的技術特點[J].天然氣與石油,2012,30(4):11-14

[3] 黃維新,于廷安,楊立兵,等.液態(tài)天然氣(LNG)儲運安全因素分析[J].中國公共安全(學術版),2008,(1):71-74

[4] 王露熹,余勁松,魯博.液化天然氣槽車泄漏事故風力影響因素模擬分析[J].化工生產(chǎn)與技術,2013,20(6):30-35

[5] 劉湘.LNG公路運輸在途危險狀態(tài)辨識研究[D].武漢:武漢理工大學,2014

[6] 馮凌華.LNG罐車公路運輸?shù)娘L險識別及其在安全體系構(gòu)建中的應用研究－以H燃氣運輸公司為例[D].廣州:華南理工大學,2013

[7] 史曉娟.LNG泄露擴散規(guī)律的研究[D].濟南:山東建筑大學,2015

[8] 屈宜生,胡偉.液化天然氣LNG儲運罐車泄漏應急處置技術與方法[J].中國安全生產(chǎn)科學技術,2013,9(4):99-103

[9] 王文靜,孫標,郭開華.液化天然氣場站事故定量風險評價方法研究[J].中國安全生產(chǎn)科學技術,2011,7(4):114-117

[10] 高潔,劉宏偉,王浩銘.液化天然氣運輸車(四)[J].技術與產(chǎn)品,2012,(9):72-74

[11] 閆利勇,陳永光.危險化學品公路運輸事故新特點及對策研究[J].中國安全生產(chǎn)科學技術,2010,6(4):65-70