事故树在铁路运输液化石油气安全分析中的应用

富世慧

（太原铁路局 榆次站，山西 晋中 030600）

液化石油气是常见的铁路运输的危险货物，一旦发生事故，泄漏的液化石油气将导致植物、动物和人的伤害或死亡，对运输秩序和周围环境都将造成很大危害[1]。因而，深入分析铁路运输液化石油气的全过程，找出危险因素及其重要度，制定有效预防办法是十分必要的。

1 液化石油气危险性分析

液化石油气 (Liquefied Petroleum Gas，LPG) 是一种无色、挥发性气体，属于石油产品之一。液化石油气具有易爆炸、易燃烧、易膨胀、易汽化、易产生静电等特性，所以具有容易燃烧、爆炸的危险性，同时还具有腐蚀、麻醉作用等危险性。在铁路运输过程中可能产生以下危险：

（1）易燃的危险。运输液化石油气的罐车，由于违章操作或者长期使用、缺乏维修导致性能失灵等因素，往往会产生气体泄露。泄露的液化石油气在扩散中遇到各种明火、电气火花、静电火花、制动时产生的火星等火源都会导致着火，具有易燃的危险。

（2）易爆的危险。常温条件下，液化石油气在罐车内处于气、液两相平衡状态，而我国幅员辽阔，各地气温有一定差别，因此，铁路罐车在运输液化石油气的过程中会受到气温升温、强力震动的影响，具有发生爆炸的危险。另外，从液化气罐车中泄露出的液化石油气，在空气中的浓度达到其爆炸极限时，遇到火源也有发生爆炸的危险。

（3）腐蚀、麻醉的危险。液化石油气中一般都含有不同数量的硫化氢。硫化氢对容器内壁有腐蚀作用，由于液化石油气容器是一种受压容器，内腐蚀可以不断地使容器壁变薄，降低容器的耐压强度，缩短容器的使用年限，最终导致容器穿孔漏气或爆裂，引发火灾爆炸事故。此外，液化石油气对人体中枢神经有麻醉性，当空气中液化石油气的浓度高于10% 时，就会使人头昏，以至窒息死亡。

2 铁路运输液化石油气的事故树分析

2.1 事故树简介

事故树分析 (Fault Tree Analysis，FTA) 是安全系统工程中常用的一种分析方法。目前事故树分析法已从航空、核工业进入一般电子、电力、化工、机械、交通等领域，这一方法可以进行故障诊断，分析系统的薄弱环节，指导系统的安全运行和维修，实现系统的优化设计。事故树分析是一种演绎推理法，这种方法把系统可能发生的某种事故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系用一种称为事故树的树形图表示，通过对事故树的定性与定量分析，找出事故发生的主要原因，为确定安全对策提供可靠依据，以达到预测与预防事故发生的目的。

2.2 铁路运输液化石油气事故树的编制

2.2.1 事故树的编制步骤

（1）确定事故树的顶事件。确定顶事件是指确定所要分析的对象事件。根据事故调查报告分析其损失大小和事故频率，一般选择易于发生且后果严重的事故作为事故的顶事件。

（2）调查与顶事件有关的所有原因事件。从人、机、环境和信息等方面调查与事故树顶事件有关的所有事故原因，确定事故原因并进行影响分析。

（3）编制事故树。采用一些规定的符号 (如图1所示)，按照一定的逻辑关系，把事故树顶事件与引起顶事件的原因事件，绘制成反映因果关系的树形图。

图1 事故树符号

2.2.2 编制事故树

铁路运输液化石油气事故树分析图如图2所示。其中，X1表示危险区域内吸烟；X2表示危险区域内无名火源；X3表示列车制动时闸瓦抱轮；X4表示违规检车作业；X5表示人体自带静电；X6表示铁路运输液化石油气过程中罐车受到冲击；X7表示罐体壁过于粗糙；X8表示雷击；X9表示安全附件泄漏；X10表示外界冲击、碰撞、颠簸；X11表示液体充装过量；X12表示高温环境造成热负荷；X13表示罐壁由于腐蚀变薄；X14表示罐壁焊接处裂缝；X15表示温度表失灵；X16表示无顶棚遮阳；X17表示压力表失灵。

2.3 事故树定性分析

在事故树分析中，最小割集与最小径集的概念起着非常重要的作用。事故树定性分析的主要任务是求出导致系统发生事故 (故障) 的全部事故模式。通过对最小割集或最小径集的分析，可以找出系统的薄弱环节，提高系统的安全性和可靠性。按事故树结构，利用布尔代数法进行运算，求取事故树的最小割集或最小径集，确定出基本事件的结构重要度，根据定性分析的结果，确定预防事故的安全保障措施。

（1）事故树的最小割集：{X1，X9}，{X15}，

图2 铁路运输液化石油气事故树分析图

2.4 事故树定量分析

事故树定量分析主要是根据引起事故发生的各基本事件的概率，计算事故树顶事件发生的概率；计算各基本事件的概率重要度和结构重要度。由于缺乏计算概率重要度的基础数据，这里仅对结构重要度进行分析计算，确定基本事件对顶事件的结构重要度。

结构重要度是指不考虑基本事件自身的发生概率，或者说假定各基本事件的发生概率相等，仅从结构上分析各个基本事件对顶事件发生所产生的影响程度。

结构重要度分析可采用2种方法。一种是求结构重要系数，另一种是利用最小割集或最小径集判断重要度，排出次序。前者精确，但繁琐；后者简单，但不够精确。在此采用前者进行计算。

令事件 Xi的结构重要度 IΦ(i) 用下式表示：

式中：n 表示事故树中基本事件个数；i，j 表示基本事件序号，且 i≠j；2n-1表示基本事件 Xi的状态组合数；p 表示基本事件状态组合序号；Xjp表示 2n-1状态组合中的第 p 个状态；1i表示基本事件 Xi发生的状态值；0i表示基本事件 Xi不发生的状态值。

经计算事故树的结构重要度是：

因此，结构重要度顺序为：

则有：安全附件泄漏，外界冲击、碰撞、颠簸，液体充装过量，高温环境造成热负荷，罐壁由于腐蚀变薄，罐壁焊接处裂缝的结构重要度一致，且大于危险区域内吸烟，危险区域内无名火源，列车制动时闸瓦抱轮，违规检车作业，人体自带静电，铁路运输液化石油气过程中罐车受到冲击，罐体壁过于粗糙，雷击的结构重要度，温度表失灵、无顶棚遮阳、压力表失灵因素的结构重要度相等，且小于上述两类因素的结构重要度。

3 预防事故的措施

在定性与定量分析的基础上，根据各种可能导致事故发生的基本事件组合 (最小割集或最小径集) 的可预防的难易程度和结构重要度，结合企业的实际能力，制订具体、切实可行的预防措施。

（1）针对铁路运输液化石油气的专用罐车，其设计、制造、使用、检修及运行应遵守国家、铁路、劳动、化工等部门的有关规定。罐车上应按《铁路危险货物运输管理规则》的有关要求涂打标记。

（2）在使用铁路罐车时，应按照各种危险因素的结构重要度有重点有次序地检查，确保运输过程安全。

（3）充装液化石油气前，应认真检查压力、液位、紧急切断装置等安全附件的状况，核对罐车充装介质的名称，安全附件不全或性能不佳时禁止充装。罐车装卸液化石油气时应严格执行安全操作规程，严防跑液漏气，以免装卸场所积聚液化石油气，留下火灾隐患。遇雷雨天气或出现罐车内液压异常、泄露气体、装卸场所附近着火等威胁装卸安全的因素时，应停止装卸作业。当液化石油气运输距离较长、区域温差较大时，要核对相关标准，确认不得充装过量，避免温度过高、气体膨胀发生泄漏。

（4）装运液化石油气的铁路罐车押运员不但要熟悉液化石油气的性质，了解罐车结构、性能及铁路运输危险货物的安全规定，还须掌握必要的防火灭火知识，以便运输途中发生泄露着火等事故时能正确处理。对牵引石油液化气的机车乘务员要进行专项培训，要熟知牵引石油液化气的规定及运输线路状况。

（5）装运液化石油气的铁路罐车，不得在沿途各站久停，到达铁路终到站后应用机车及时推进液化石油气站。罐车在运输途中发生重大泄漏时，押运人员应及时向列车主管人员报告，发出危险信号，停车紧急堵漏，并迅速向当地政府及公安、消防部门报告，设立警戒区，组织安全疏散。铁路罐车运输途中泄漏气体并着火时，应采取紧措施，并及时向当地消防部门报警，组织抢险救灾。

[1]张江华，朱道立. 危险化学品运输风险分析研究综述[J]. 中国安全科学学报，2007，17(3)：136-147.