天津港危化品公路集疏运爆燃事故风险分析

王仲珏，王绪亭，何志

（交通运输部天津水运工程科学研究所，天津300456）

天津港危化品公路集疏运爆燃事故风险分析

王仲珏，王绪亭，何志

（交通运输部天津水运工程科学研究所，天津300456）

天津港危化品大部分通过疏港公路运输。在运输过程中，由于疏港公路交通流量密集、各种车辆混行，在恶劣天气状况下，可能发生危化品车辆碰撞，导致危化品泄漏，进而发生爆燃，造成大规模的群死群伤事件。通过测算天津港主要疏港公路——海滨大道现有交通流量，模拟主要危化品车辆发生碰撞后的爆炸半径以及可能的人员伤亡损失情况，对天津港危化品公路运输爆燃风险做出定量分析。模拟结果表明，爆燃事件一旦发生，将有至少2人死亡。

危化品；集疏运；交通流量；火灾半径

根据2013年统计数据，天津港目前由北疆港区、南疆港区、东疆港区、临港经济区、海河港区等组成，其中南疆港和临港承担了90%以上的危化品装卸量，装卸的危险化学品主要包括原油、成品油、燃料油、润滑油、液化气、化工品。天津南疆港区吞吐的危化品为2 100万t/a，其中汽车运输量约为1 470万t/a，管道运输量约为420万t/a，船舶运输量约为210万t/a；临港区危险化学品运输量为440万t/a，其中汽车运输量约为360万t/a，管道运输量约为80万t/a；其他港区包含北疆、海河、东疆、大港4个港区，危险化学品的运输量与南疆和临港2个港区的运输量相比极小。故分析中仅使用南疆和临港2个港区的相关数据。

天津港每年危化品吞吐量巨大，其中大部分危化品通过海滨大道运输。海滨大道客货混行，交通繁忙，在运输过程中，尤其是恶劣天气条件下，极有可能发生车辆碰撞事故。一旦发生比较严重的危化品车辆碰撞，可能发生有毒有害危化品的泄漏，进而可能被点燃，发生爆燃、爆炸、有毒物质扩散等事故，造成大规模的群死群伤事件，因此有必要针对此类事件做出详尽的风险定量评价。

在危化品运输风险分析领域，我国科研工作者作出了诸多努力。这些研究主要集中在危化品运输路径优化、危化品运输对关键基础设施的威胁、危化品运输应急管理、危化品运输监控等方面。

李淑霞［1］提出采用变一致性优势关系粗糙集理论定量分析危化品运输环境风险不确定因素重要度，进而揭示风险因素与风险之间的因果关系及其不可约简规则。张琴兰［2］确定了危化品货物在途安全状态识别的输入量，并制订了模糊识别规则，从而实现了危化品货物在途安全状态的辨识。李怀俊［3］建立了基于BP神经网络的评价模型，采用基于最速下降法的权值学习算法进行权值修正。

孙猛［4］应用事故统计分析技术对危险品道路运输事故进行了多方面分析，提出一些减缓运输风险的可行建议。陈小能［5］从法律法规、技术、管理的要求及工作经验中总结了危险品运输的安全注意事项。王艳华等［6］建立了危险品道路运输系统模式和系统危险性评价程序，应用ACMS软件系统评估LPG道路运输的最大事故后果。宇德明［7］、吴宗之［8-9］、张景林［10］论述了危险品储运过程危险源辨识、定量风险评价方法和安全运输技术。这些研究虽然与危化品有关，但是针对集疏港危化品运输风险定量评价的研究还很少见。

1 天津港集疏运交通体系现状分析

天津港目前由北疆港区、南疆港区、东疆港区、临港经济区南部区域、海河港区域等组成。北疆港区以集装箱和件杂货作业为主；南疆港区以干散货和液体散货作业为主；东疆港区以集装箱码头装卸及国际航运、国际物流、国际贸易和离岸金融等现代服务业为主；临港经济区南部区域以码头装卸板块、综合物流板块、装备制造板块、轻工粮油及食品加工板块、能源及医药板块为主要发展方向。

天津港集疏运公路系统主要由“三横一纵”的核心路网组成。第一横，即新建京津塘高速二线收费站至海滨大道的联络线，以高架桥为主，保证集疏港北通道的快速进出；第二横，即泰达大街河北路立交桥至海滨大道段；第三横，即新港四号路胡家园立交桥至海滨大道段。一纵，即海滨大道永定新河至津晋高速公路段。除了上述主要干道外，港城分离系统还涉及到天津大道、新港二号路、七号路、八号路、津晋高速等多条路段。

海滨大道作为天津港主要的集疏运公路，位于滨海新区城区与港区分界处。它全长约90.3 km，规划道路红线宽度100 m，设计车速80 km/h，双向8车道。海滨大道作为滨海新区南北干线公路自南向北穿越大港、塘沽、汉沽，连接北疆港区、南疆港区、东疆港区、临港、大港港区，是以集疏港交通、过境交通、城市交通为主的南北大通道，也是贯通环渤海地区的天津港、黄骅港、曹妃甸港、京唐港及秦皇岛港的重要交通枢纽，是环渤海高速公路的重要组成部分。

海滨大道西侧交口路段包括：津晋高速、津沽一线、天津大道、津塘四号路、京津塘高速、京津塘高速二线。海滨大道东侧交口路段包括：长江道、海河道、南疆港大桥、新港二号路、四号路、京门大道、七号路、八号路，以及海滨高速南北收费站。其经实地测量，十个路口的从东西两个方向分别上下行海滨大道的车流量结果如表1所示，其中日车流量包括大型车辆、危化品车辆、小型车辆的日均车流量。

图1 海滨大道分段概况Fig.1 Haibin Road general situation

表1 海滨大道交通流量分布Tab.1 Traffic flow rate of Haibin Road

2 危化品运输车辆火灾模拟

危化品车辆在运输过程中由于交通事故可能引起危化品液体泄漏。泄露后的最不利后果是引起的火灾。火灾破坏的主要形式是热辐射，如果热辐射作用在其他危险化学品运输车辆上，其内部压力会迅速升高，引起容器和设备的连锁爆炸；如果热辐射作用于可燃物，会引燃可燃物；如果热辐射作用于人员，会引起人员烧伤甚至死亡。

天津港危化品种类主要是原油及衍生产品，因此选取运输汽油的集疏车辆作火灾爆炸的模拟计算对象。因为在公路发生危险化学品泄漏，周边是没有围堰的，管道池火灾模型的事故环境与本课题研究的环境类似，故选取汽油进行池火灾定量模拟计算。

2.1评价模型

（1）池直径的计算。

对于瞬态泄漏（泄漏时间不超过30 s），计算池当量直径D（m）

式中：g为引力常数，9.8 m/s2；m为燃料质量，kg；t为泄漏时间，s。

（2）确定火焰高度。

式中：L为火焰高度，m；D为池当量直径，m；mf为物质燃烧速率，kg/m2·s；ρ0为空气密度，一般取1.293 kg/m3；g为引力常数，9.8 m/s2。

（3）求致人伤亡的热通量。

有衣服保护（20%皮肤裸露）时的死亡几率

式中：t为持续对人体照射的时间；Pr为伤亡几率，取Pr=5；q为人体接收到的热通量，W/m2。

（4）火焰表面热辐射强度的计算。

假设能量由圆柱形火焰侧面和顶部向周围均匀辐射，则火焰表面的热辐射强度q0。

式中：q0为火焰表面的热辐射强度，kW/m2；ΔHc为物质的燃烧热，kJ/kg；π为圆周率；f为热辐射系数，取f= 0.15；mf为物质的燃烧速率，kg/m2·s。

（5）目标接收到的热通量计算。

目标（人或物）接收到的热通量qr

式中：qr为目标接收到的热通量，kW/m2；q0为火焰表面的热辐射强度，kW/m2；r为目标到火焰区中心的水平距离，m；V为视角系数。

2.2 模拟评价结果

模拟评价结果如下：（1）死亡半径：38 m；（2）重伤半径：45 m；（3）轻伤半径：62 m（图2）。

图2 模拟计算得出的热量与距离关系Fig.2 Heat quantity and radius relation curve

3 海滨大道危化品车辆运输安全风险分析

3.1 海滨大道车辆间距计算

天津港危化品罐车的平均运输量为30立方/辆，大部分货品属于原油、成品油、燃料油，按照24 t/辆计算运量。由于夜间不允许运输危险化学品，故假定南疆港区的危险化学品集疏运工作时间为每天12 h。故南疆大桥与海滨大道相交的路口的每小时的危险化学品车流量为14 700 000/365/24/12=140辆/h。同理，临港经济区长江道的危险化学品车流量为3 600 000/365/12/24=34辆/h。

按照最不利条件计算，临港与南疆港危化品车辆全部向一个方向集疏运，则海滨大道上危化品最大车流量为174辆/h。根据实测，海滨大道实际平均车速为60 km/h，由此可以计算出危化品车辆的平均间距大约为345 m。另外由上一章节已知各个交叉路口的车流量，还可以得出各路口的车辆间距（表2）。

3.2 危化品车辆爆燃后果分析

根据危化品车辆着火后果模拟计算的死亡半径、重伤半径、轻伤半径，以及上一节车辆间距计算结果，计算得到了运输汽油的卡车碰撞导致火灾引发的最严重后果，即按照汽油爆燃模拟结果计算的死亡、重伤、轻伤半径内的车辆数量，结果如表3所示。

根据火灾爆炸理论，危化品爆炸死亡半径内的车辆、建构筑物的主结构都会被破坏，在车辆内的人员会死亡；重伤半径内会发生可修复性破坏，人员重伤；轻伤半径内会发生车辆损坏，人员轻伤。由上面数据可以看出，爆燃事故的死亡半径和重伤半径内，存在危险化学品运输车数量都不足1。因此可以认为车辆碰撞引起的危化品车辆爆燃不太可能产生连锁反应。但是在死亡半径内，各个路段有1辆车辆。在重伤半径内，各个路段有1～2辆车辆。假设每辆危化车内有司机及安全员2人，这就意味着，一旦发生爆燃，将有至少2人死亡。如果发生爆燃时，周围有大型客车经过，后果将不堪设想。如果发生此类事故，将构成重特大交通安全事故。

表2 各个交叉路口危险化学品的车辆间距Tab.2 Hazardous chemical cargo vehicle distance on Haibin Road

表3 爆燃事故的重伤死亡半径Tab.3 Serious injury and death radius of deflagration accident

4 结论

值得注意的是，上面计算得到的是在最不利条件下危化品车辆的平均间距。考虑到车辆驾驶人员驾驶习惯的随机性、车辆去向的随机性以及发车时点的随机性，因此不排除由于危化品车辆间距较小，发生碰撞事故后，危化品车辆爆燃引起附近其他危化品车辆连锁爆燃的可能性。如果发生此类情况，后果将是灾难性的。因此交通安全监管部门应该就危化品车辆运输问题给予足够重视。另外，本次研究没有考虑不用的车辆撞击的损毁程度对于危化品泄漏、引燃的概率影响，没有考虑危化品爆炸以及有毒危化品扩散可能导致的安全事故，因此在这些方面有待进一步探讨。

［1］李淑霞，闫晓青.基于VC⁃DRSA的危化品公路运输风险不确定因素分析［J］.东华大学学报，2013，39（4）：509-513. LI S X，YAN X Q.Uncertain Factors Analysis of Hazardous Chemicals Road Transportation Risk Based on VC⁃DRSA［J］.Journal of Donghua University，2013，39（4）：509-513.

［2］张琴兰，刘湘，吕植勇.危化品货物在途安全状态模糊识别方法研究［J］.交通信息与安全，2013，31（6）：136-139. ZHANG Q L，LIU X，LV Z Y.A Fuzzy Identification Method of Safety State for Hazardous Chemicals in Transit［J］.Journal of Transport Information and Safety，2013，31（6）：136-139.

［3］李怀俊.基于BP神经网络的危化品运输企业安全评价［J］.模型及应用物流技术，2010，29（3）：88-92. LI H J.Safety Evaluation Model of Hazardous Chemical Transportation Enterprises Based on BP Neural Network and Its Applica⁃tion［J］.Logistics Technology，2010，29（3）：88-92.

［4］孙猛.危险化学品公路运输事故原因分析与对策［J］.中国安全科学学报，2003，13（8）：45-48. SUN M.Cause Analysis of Accidents in Transporting Dangerous Chemicals on Highway and Their Preventive Measures［J］.China Safety Science Journal，2003，13（8）：45-48.

［5］陈小能.危险货物运输的安全注意事项［J］.工业安全与环保，2005，31，31（7）：57-58.CHEN X N.Security Proceeding in Dangerous Cargo Transportation［J］.Industrial Safety and Environmental Protection，2005，31（7）：57-58.

［6］王艳华，佟淑娇，陈宝智.危险化学品道路运输系统危险性分析［J］.中国安全科学学报，2005，15（2）：8-12. WANG Y H，TONG S J，CHEN B Z.Risk Analysis on Road Transport System of Dangerous Chemicals［J］.China Safety Science Journal，2005，15（2）：8-12.

［7］宇德明.易燃、易爆、有毒危险品储运过程定量风险评价方法［M］.北京：中国铁道出版社，2000.

［8］吴宗之.工业危险辨识与评价［M］.北京：气象出版社，2000.

［9］吴宗之.危险评价方法及其应用［M］.北京：冶金工业出版社，2001.

［10］张景林.危险化学品运输［M］.北京：化学工业出版社，2006.

长江宜宾重庆干线航道最低维护水深提至2.9 m

本刊从长江航务管理局获悉，自2015年3月26日起，长江干线宜宾至重庆段枯水期最低维护水深由2.7 m提高至2.9 m。据悉，长江干线宜宾合江门至重庆羊角滩河段全长384 km，是典型的山区河流，共有30多处碍航滩险，以卵石浅滩碍航为主，通航条件比较复杂。近年来，国家实施了部分航道整治工程，航道条件有了一定改善，但是，急、弯、浅、险的碍航滩险仍是这段航道面临的主要问题。为此，长航局充分利用航道整治效果和航道自然条件，加强航道维护管理，对航道进行了全面探测，对多年来的地形、水位、航标配布等资料进行核查和分析，完善了疏浚施工方案。据有关研究机构测算，航道维护水深提升到2.9 m后，可常年通航1 500 t级船舶及组成的船队，货运量将增加20%，直接经济效益约1.7亿元。此次试运行提高长江宜宾至重庆段航道维护水深，拉开了川江航道“升级换代”的序幕。按规划，“十三五”期末，川江航道水富至宜宾段航道维护等级将由Ⅳ级提升为Ⅲ级，宜宾至重庆段航道维护等级将由Ⅲ级提升为Ⅱ级。（殷缶，梅深）

海南航运将重点推进海口、洋浦和三亚港口群建设

本刊从海南省交通运输厅获悉，未来海南省将抓住“一带一路”建设的有利契机，重点推进海口、洋浦和三亚港口群建设，开辟四通八达的海上航线，大力发展港航物流业，建设区域性国际航运枢纽和物流中心。据悉，目前，海南省已构建起北有海口港、南有三亚港、东有清澜港、西有八所港和洋浦港的“四方五港”格局，2014年全省完成港口货物吞吐量1.41亿t，完成集装箱吞吐量161.6万标准箱，同比分别增长10.31%和13.58%。（殷缶，梅深）

Deflagration accident risk analysis of Tianjin harbor hazardous materials consolidation and distribution transportation

WANG Zhong⁃jue,WANG Xu⁃ting,HE Zhi
（Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering,Tianjin 300456,China）

In Tianjin port,most hazardous cargos are transported by consolidation and distribution road.It is likely to cause serious personnel dead and injured in a crash involving hazardous cargo truck on consolidation and distribution road due to dense traffic flow,mixture of various vehicles and bad weather condition.The traffic flow of Haibin Road,which is the main consolidation and distribution road of Tianjin harbor,was calculated.The deflagra⁃tion radiuses of main hazardous cargo were also calculated.Transportation risk of hazardous materials was analyzed quantitatively.The simulation results show that at least 2 people will be killed if deflagration happens.

hazardous materials;consolidation and distribution road;traffic flow;deflagration radius

X 928.7

A

1005-8443（2015）02-0167-05

2014-07-02；

2014-08-11

王仲珏（1976-），男，北京市人，高级工程师，主要从事工程风险评价研究。

Biography：WANG Zhong⁃jue（1976⁃），male，senior engineer.