泡沫灭火剂应急调运方案分析

2018-03-14陈智慧刘滋豪杨素芳

中国人民警察大学学报 2018年2期

陈智慧，刘滋豪，杨素芳，陈萌

(1.武警学院消防指挥系，河北廊坊 065000； 2.公安消防部队士官学校后勤管理系，江苏南京 211100； 3.廊坊市市政设施管理处，河北廊坊 065000)

0 引言

近年来，国内大型石油化工火灾事故频繁发生，如2010年大连“7·16”输油管道爆炸火灾事故，2015年4月6日漳州市古雷石化腾龙芳烃有限公司发生爆炸，以及2015年山东日照“7·16”石大科技有限公司爆炸等重特大火灾。这些大型石油化工火灾往往具有燃烧规模大、持续时间长、灭火难度高、易形成连锁式爆炸等特点。泡沫液作为处置石化类火灾的主要灭火剂，其储备点相对分散，单个储备点储备量难以满足灭火需求，因此，面对大型石化火灾能够及时快速的完成泡沫灭火剂的调运成为该类火灾成功处置的关键。目前，由于消防部队战勤保障起步较晚，联勤联动机制尚不健全，泡沫灭火剂调运通常以经验为主，存在调运方案不合理、调运不及时等现象。因此有必要对泡沫灭火剂的调运方式进行系统分析，为泡沫灭火剂的调运提供理论指导。

对于应急物资调运方面，近年来国内外学者进行了大量的研究。从现有研究成果来看，应急物资调运主要针对应急物资需求[1]、应急物资调度、运输[2-3]及应急物资配送[4]等方面开展模型优化。但这些模型大多从某一方面入手开展调运优化，如康凯等认为影响联合运输时间和费用的关键是运输方式的选择和路径的优化，提出利用主从相互混合的启发式方法建立路径优化和运输方式选择结合的模型[5]。但由于泡沫灭火剂自身物理特性及储装的特殊性，上述研究成果缺乏可操作性，难以直接应用。因此就需要结合泡沫灭火剂储装、需求特点对泡沫灭火剂的调运方式进行具体分析。

1 运输方式及其特性

泡沫灭火剂调运可以选择铁路、公路、水路和航空四种运输方式。如表1所示，比较而言，航空运输速度较快，适合于突发事件物资的应急运输；水路运输必须具备通航条件，所以只适合于沿河、沿海运输；铁路运输能力大，但受列车行程表和线路限制，适合时效性不强的大宗物资运输；公路运输机动灵活，能做到门对门运输，适合小批量、多批次的中短途运输。由于水路及铁路运输的条件限制，应急调运多采用公路和航空运输两种方式。但需要确定公路或航空运输方式的选择。本文重点讨论两种运输方式在不同的调运环节消耗的时间，从而给出公路和航空运输方式的调运时间计算公式。

表1 三起石化火灾泡沫调运量及调运方式统计表

2 运输方式的选择

在实际的泡沫灭火剂调运中，调运情况复杂，影响调运时间的不确定因素较多，如装卸效率的不同、运输车辆的往返运输、行驶途中交通的堵塞以及天气条件的影响等，因此需要对部分调运条件进行理想设定：由于有政府参与协调，参与调运的营运人员和货运车辆满足一次性调运；交通状况和天气良好，调运中车辆均能正常行驶；装卸环节均配有叉车等机械设备；公路运输的行驶路线参考百度地图提供的行车路线。

2.1 公路运输时间的确定

公路运输时间主要包括在储备点装车时间和途中行驶时间，其运输时间如公式(1)所示。

T公=t1+t2

(1)

式中：T公为公路运输的总时间，单位h；t1为储备点出库装车的时间，单位h；t2为运输车辆路途行驶时间，单位h。

一般泡沫液储装主要有1 t及200 kg两种形式，考虑装载方式为叉车装载。经调研如果出库装车的距离为50～100 m，对于1 t的桶装泡沫液，叉车每次可以搬运1桶，时间为3 min，对于200 kg的圆形桶，每次可搬运2桶，搬运1 t需要时间为7.5 min。根据高速公路运输要求，拟定装载泡沫液的货运车辆行驶速度定为90 km·h-1。那么调运N吨泡沫液公路运输时间可表示为：

(2)

式中，n为可使用的叉车数量；s为储备点到火场的距离，单位km。

2.2 航空运输时间的确定

航空运输具有飞行速度快，不受地面交通状况限制的优点，适合远距离应急调运，但是货机的起降受到机场限制，需要进行转载。整个调运过程不仅包括从储备点到达起飞机场的时间、起飞机场到达降落机场的时间以及降落机场到火灾现场的时间，还包括在机场进行装车、卸车、打板、装机等“隐形”环节消耗的时间，其运输环节如图1所示。

图1 航空运输环节

航空运输时间T空见公式(3)：

(3)

通过对调运案例的调研可知，200 kg的圆形泡沫液桶在捆扎、打板中较为困难，不容易装机，航空运输多采用1 t泡沫液桶。一次可对4桶1 t的泡沫液桶进行捆扎、打板，打板的时间为10 min，假设进行打板的编组数为m，则捆扎、打板的时间为：

(4)

对于航空运输的速度，由于飞机在起飞降落中有加速、减速的过程，对于短距离和长距离的平均飞行速度是不同的。为确定飞机飞行速度和飞行距离之间的关系，通过查找国内若干航线的飞行距离和飞行时间，计算出平均飞行速度：500 km以内的运输，飞机飞行的时间大约在40～50 min，因此在相对理想的状况下，可以认为500 km以内的航空飞行时间为45 min；在 500～1 000 km运输范围内，航行速度的平均值约为450 km·h-1；对于1000～1 500 km范围，飞行速度的平均值约为500 km·h-1；对于1 500 km以上的航空运输，其飞行速度可以达到600 km·h-1。因此货机在空中飞行的时间可表示为：

(5)

式中，s2为起飞机场到降落机场的距离，单位km。

对航空调运的各个环节进行分析之后，可获得航空运输整个调运过程的时间：

(6)

式中,s1、s2、s3分别为泡沫灭火剂储备点到起飞机场、起飞机场到降落机场、降落机场到火场的距离，单位km；n1、n2、n3分别为储备库、起飞机场、降落机场可同时操作叉车的数量。

2.3 对比分析

泡沫灭火剂调运的时间主要与调运的灭火剂量和调运的距离以及装卸用叉车数量和打板人员数量有关。假设航空运输中，需要公路转运的距离为200 km，若从某一储备点调运500 t泡沫灭火剂，均为1 t的方形桶储装规格，假定储备库配有叉车2台，机场增加作业力量，按照每架次100 t由2台叉车和2组人员作业，即假定N=500,n=n1=2,n2=n3=10,m=10。当该储备点距离火场500 km、1 000 km、1 500 km、2 000 km时，根据公式(2)、公式(6)，可计算公路运输和航空运输的时间，见图2。

通过计算可知，在上述假设条件下，调运500 t泡沫液，在运输距离为1 250 km时，两者运输时间相同，当运输距离小于1 250 km时，采用公路运输时间少，运输距离大于1 250 km时，采用航空运输的时间较少。公路和航空运输的时间差异主要在空运过程中装卸时间和打板时间，公路运输的时间相对固定，航空运输的时间主要与机场配备的叉车和打板捆扎人员数量有关，运输距离对空运时间影响较小。

图2 不同距离公路、航空运输时间

3 案例分析

本文选择福建漳州古雷火灾作为研究对象，2015年4月6日18时58分，漳州市古雷腾龙芳烃有限公司发生爆炸，并引起多个油罐猛烈燃烧。本次火灾从福建省内和山东、江苏、广东等省调集桶装泡沫灭火剂共1 600余吨。由于省内增援的泡沫灭火剂储备点距离火场相对较近，均采用公路方式进行调运，而广东、山东、江苏、江西四地可以采用的运输方式见表2。

表2 省外泡沫灭火剂供应点调运情况

广东和江西距离火场较近，采用公路运输方式。而山东和江苏两省距离火场较远，可以采用公路或者航空运输。假定江苏锁龙公司储备库共有叉车数量为10台，济南储备库共有叉车数量为3台，起飞机场作业叉车为6辆，打板人员为6组，降落机场叉车数量为6辆，根据公式(2)及公式(6)，获得两地泡沫灭火剂不同运输方式下的运输时间，见表3。

根据表3中数据，可以知道，理论上山东济南采用航空运输的时间比公路运输时间要短，但在实际运输中存在装卸效率低，叉车和作业人员数量不足，以及缺少航空调运经验等原因，造成实际调运时间较长。而江苏调运的泡沫灭火剂理论上采用航空运输的方式就比公路运输时间要长，加之调运中存在装卸、打板、装机、协调等“隐形”时间消耗，所以调运时间更长。因此在实际调运中首先要确定合理的运输方式，在此基础上，尽量减少非必要的转运环节，使调运过程简单化。