易燃液态危化品道路运输燃爆事故演化概率研究*

冷源 张明广 燕然 桂阳 李阳

（南京工业大学安全科学与工程学院，江苏省城市与工业安全重点实验室 南京210009）

易燃液态危化品道路运输燃爆事故演化概率研究*

冷源 张明广 燕然 桂阳 李阳

（南京工业大学安全科学与工程学院，江苏省城市与工业安全重点实验室 南京210009）

为了分析不同情况下的易燃液态危化品道路运输事故演化为火灾、爆炸事故的可能性，统计了近年来746起相关事故，对事故发生时间、道路、初发事故形式、运载危化品燃爆危险性及事故演化情况进行总结，利用变异系数法得出量化后的评价指标权重，通过事故过程中多因素耦合对燃爆演化率的综合影响强度计算其燃爆演化概率，结合质量控制法划分该类事故的高、低事故率阈值，评价燃爆演化概率危险水平。

易燃液态危化品 道路运输事故 多因素耦合 燃爆演化概率

0 引言

公路网络的迅速发展为危险化学品的道路运输提供了发展契机，但随之而来的是运输过程中事故量的增加。危险化学品道路运输事故较一般运输事故而言，其衍生事故后果更为严重，往往带来巨大的环境破坏和生命财产损失 ，其中涉及到易燃液体的道路运输无论是在运输量还是事故损失中都占据此类事故相当大的比例。近年来，我国已发生多起液态危化品特别重大事故 ，如2014年3月1日两辆危化品罐车在晋济高速岩后隧道发生追尾相撞造成甲醇泄漏起火引发爆炸，造成40人死亡、12人受伤和42辆车烧毁，直接经济损失8 197万元；同年7月19日在沪昆高速上，装载乙醇小货车与客车相撞后燃烧，造成43人死亡，多人重伤。

为了了解该类事故的规律性，很多学者对该类历史事故进行了研究，任常兴［1］从火灾风险角度分析了事故场景的演变模式，建立危险品运输风险指数评价法对运输危险品的潜在风险进行快速评估；袁雄军等［2］从危险化学品泄漏事故演化机理着手，对事故后的演变路径进行研究。国外研究方面，AMBITUUNIA等［3］对石化类危化品道路运输事故进行分析 ，以此为基础改进了传统的评价、监管方式；RONZA A等［4］提出利用已有的交通事故数据库中的信息对该类事故的泄漏风险以及燃爆事故可能性进行研究。

在液态危险化学品道路运输事故众多后果中，燃爆类事故对周围产生的伤害最为直接、猛烈，应作为应急救援时考虑的重点。目前与之相关的研究主要集中于该类事故燃爆后果的破坏性上，而对其演化可能性的讨论较少。这方面的研究难点在于：①事故数据缺陷-目前虽然安监部门以及一些机构、学者都做过相关事故统计，但统计内容针对性有限，难以从中挖掘出此类事故演化规律；②事故耦合机理复杂-时刻变化的运输环境及多样的危化品种类再加上演化过程中各种不确定因素 ，导致其中耦合机理难以被掌握；③事故难以实验性-事故本身存在较大的偶然性与危险性 ，不适合用实验的方式对其进行研究［5］。上述难点使得在研究该类事故燃爆演化概率的过程中所用的方法过于主观模糊，结果一概而论，不能与实际情况相结合。

针对这一情况，笔者统计了2012—2015年间共746起液态危化品道路运输事故（其中88起为燃爆事故）：统计的信息来源为各类政府事故信息网站和主流新闻媒体。分析统计数据，总结此类事故的特征；将统计内容转化为量化指标，通过变异系数法计算各指标在演化过程中的作用权重；结合各因素对燃爆事故的影响强度，计算综合条件下的事故燃爆演化概率 ；通过质量控制法划分该类事故燃爆演化率的高、低危险性阈值。具体研究步骤见图1。

图1 研究步骤

1 事故案例统计及分析

与此类事故的后续演化相关的主要内容包括初发事故类型、车辆及危险化学品情况、环境、救援等。但在实际统计时发现大多事故报道仅部分信息介绍较为完整，为了保证事故的样本容量，最终选择报道中均有说明的事故时段、道路等级、初发事故形式以及危化品闪点4类信息作为统计项目。由统计结果可知，上述4类统计项目的情况分别如表1。

笔者将此类事故的主要类型分为交通类事故与车辆故障，分别有553，193起，其具体事故类型及后续演化如图2、图3。罐车发生侧翻事故的原因较多，但很多报道中没有具体说明，所以在此将车辆最终处于倾倒状态的事故均判定为“侧翻”而不计为其他；统计中的“燃爆”为涉及运载危险化学品的起火、爆炸事故，而仅车辆外部的燃烧事故均计为“车辆起火”。

图2交通类事故统计

图3 故障类事故统计

2 多因素耦合下的燃爆事故演化研究

易燃液态危化品道路运输事故在演化过程中受到众多因素影响，其与事故结果之间存在着极为复杂的关联性，目前尚未能建立合理有效的演化模型来描述其中机理［6］。本文采取对历史事故数据挖掘的方法进行研究，通过分析事故时段、道路等级、初发事故形式以及危化品闪点与燃爆事故间的联系，以计算各条件下的燃爆演化概率。其中初发事故形式、危化品闪点直接决定着燃爆事故的可能性，而事故时段、道路等级则是通过影响救援力量的到场时间、应急处置的难度、应急队伍水平等方式来间接影响最终结果。

2.1 统计指标的量化与标准化

上述4类评价指标在事故报道中主要以文字的描述方式体现，由于数据来源不同，统计内容较为杂乱，使得信息难以被进一步挖掘，并且各指标有着不同的量纲使其相互之间难以比较，所以需要将这4类指标量化、标准化后才能讨论其与燃爆事故之间的关联性。考虑到此类研究在指标赋值阶段常用的层次分析法、德尔菲法等方法掺杂较多的主观因素 ，难以保障结果的准确性，本文先将统计内容聚类，然后用聚类后各类指标的燃爆转化概率作为其标准化赋值（具体见表1），由此将定性的文字描述转化为与燃爆演化相关数据信息。

赋值后发现，如危化品闪点中的“液化天然气”、事故类型中的“侧翻”燃爆转化率低于同类中的其他因素，与我们的主观经验有所出入。笔者根据实际情况分析，液化气运输车辆的安全防护性能远高于一般液体运输车辆，且救援力度大，容易遏制其演化为燃爆事故；而现在罐车大多装有侧翻防泄漏装置 ，对于车辆侧翻后的罐体保护比较到位，燃爆危险性反而相对较小。经此也可以看出，基于事故数据的指标赋值方法能够更为客观地反映事故的危险性，暴露出主观经验判断的误区和盲点。

表1统计指标量化

2.2 基于变异系数法的各指标权重计算

各类指标在事故发展过程中起的作用不同，其与燃爆演化后果之间的关联性大小也不相同，为了得出在其耦合作用下的燃爆演化概率，需先分析评价指标之间的权重关系。

从对相关问题的深度分析过程中，逐步认识到为了增强多媒体设备的使用效能，弥补现阶段多媒体管理缺陷，关键是引入高新智慧型管理技术，提高设备管理水平和使用效率，助推学校管理现代化。多媒体技术水平较高，基于技术管理工作的考虑，管理人员需要持续开展技术创新工作，以现代高效的管理手段，增强管理工作的便捷性，确保多媒体技术设备的合理使用。以下提出三种智慧型门禁管理多媒体设施、设备的自动化系统，分析研究系统结构、组成、完善系统功能。

变异系数法是一种基于观测值之间离散程度的权重计算方法，该方法的基本思想是：在多指标构成综合评价体系中，如果某项指标在所有被评价对象上观测值的变异程度较大，说明其更能反映被评价单位的差距，应当被赋予更高的权重，反之则应赋予较低权重。相比于传统研究中常用的主观赋权方法，变异系数法能够有效避免经验判断所带来的误差，具有较强的客观性。利用变异系数法对各指标赋权的过程为计算变异系数（如式1）以及计算权重（如式2）。

式中，Si，xi分别为各指标的标准差、平均数。

根据上述步骤，运用变异系数法对88起液态危化品道路运输燃爆事故的各项指标权重进行计算，最终结果见表2。

表2各指标燃爆演化权重计算

3 燃爆演化概率的计算及危险性判定

在研究多因素条件下燃爆事故的演化概率时，通过对事故历史数据的挖掘，解决由该类事故的高偶然性与危险性造成的不可实验问题。该方法的关键在于掌握各因素对事故燃爆演化的影响强度［7］。

3.1 综合影响强度下的燃爆演化率

单因素对于燃爆事故的影响强度可通过评价指标内该因素与其他情况下事故的燃爆转化率的比较确定，具体计算如式（3），各因素对燃爆事故的影响强度的计算结果见表1中“影响强度”一栏。

式中，ρij为i类评价指标中j情况对其演化为燃爆的影响强度，rij为i类评价指标中j情况下事故的燃爆转化率，Rij为i类评价指标中j情况以外的事故燃爆转化率。

为了客观描述事故燃爆可能性，还要分析多因素耦合情况下的综合影响强度。考虑到各指标在其中的影响力不同，需要在单因素的事故影响强度基础上根据指标作用大小进行加权处理，具体计算方法为

3.2 燃爆演化率的危险性判定

通过上述方法计算出事故的燃爆演化概率后，制定科学的评判标准来确定其所处的危险水平可以协助救援人员作出合理的应急决策，减少处理过程中的风险。本文采用质量控制法［8］，在平均燃爆事故演化概率的基础上划分其危险性的高、低阈值。

首先假定危化品道路运输事故燃爆演化率服从事故频率的泊松分布，即在时间t内，发生n起液态危化品燃爆事故的概率可用式6。

假设这一分布的置信水平取95%，统计常数 α取1.96，则燃爆演化率的高、低临界值P＋k，P－k分别为

其中，P为所统计液态危化品道路运输事故演化为燃爆事故的平均概率（在此取88／746＝0.118），Q为所统计液态危化品道路运输事故样本数（在此取746）。

由此算得，事故的燃爆演化率所处的危险水平区域可分为高危险性：Pk≥0.131；正常危险性：0.131＞Pk≥0.106；低危险性：Pk＜0.106。

3.3 案例分析

一装载汽油罐车于晚间在高速公路发生追尾事故，则其“事故时段”、“道路等级”、“初发事故形式”、“危化品闪点”的单因素影响强度计算如表3。

表3单因素影响强度

则该起事故的综合影响强度 ρk计算值为1.772，燃爆演化概率Pk计算值为0.209。其燃爆演化概率处于高危险性区域（Pk≥0.131），所以需要对其给予足够重视，应迅速赶往现场进行处理。

4 结语

在易燃液态危险化学品道路运输的历史事故数据基础上建立了燃爆演化概率的计算方式，并设置针对这一概率的危险性评判标准，能够根据事故发生的时间、道路、所运载易燃液体危险性以及初发事故形式与事故燃爆演化进行关联性分析，计算出事故可能的燃爆演化概率。相对于传统的研究方法，本文所选用的变异系数法、综合影响强度及质量控制法都是结合实际事故数据的客观计算方法，能够有效避免主观经验在赋值、评估过程中带来的干扰，协助事故后的应急救援工作的开展。

目前我国尚未建立针对危险化学品道路运输的专业数据库，随着危化品运输车辆信息监测技术的发展，每天都会产生海量数据，从这些信息中能够发现很多有价值的规律，所以行业应该引入更多数据挖掘、处理技术，保障危险化学品在道路流动过程的安全高效。

［1］任常兴，王婕，吕东，等 .易燃易爆危险品道路运输风险指数评价法［J］.工业安全与环保，2012，38（8）：17－19.

［2］袁雄军，毕海普，周宁，等.危险化学品泄漏事故演化机理研究［J］.工业安全与环保，2014，40（2）：21－24.

［3］AMBITUUNIA，AMEZAGA JM，WERNER D.Risk assessmentof petroleum product transportation by road：A framework for regulatory improvement［J］.Safety Science，2015，79：324－335.

［4］RONZA A，VILCHEZ JA，CASAL J.Using transportation accident databases to investigate ignition and explosion probabilities of flammable spills［J］.Journal of Hazardous Materials，2007，146（1／2）：106－123.

［5］卜全民，童星.我国危险化学品道路运输的现状与对策研究［J］.工业安全与环保，2012，38（4）：90－93.

［6］刘萌斐，钱瑜，夏秋.基于层次分析和模糊综合评价的区域危险品道路运输事故概率评估［J］.安全与环境工程，2014（6）：171－176.

［7］过秀成.公路交通事故黑点分析技术［M］.南京：东南大学出版社，2009.

［8］裴玉龙.道路交通事故多发点质量控制鉴别法的改进［J］.哈尔滨工业大学学报，2006（1）：97－100.

Study on the Combustion－Explosion Accident Evolution Probability of Flammable Liquid Hazardous Chemical Roadway Transportation

LENG Yuan ZHANGMingguang YAN Ran GUIYang LIYang
（Jiangsu Key Laboratory of Urban and Industrial Safety，Collegeof Safety Science and Engineering，Nanjing University of TechnologyNanjing210009）

This paper intends to obtain the evolution probability of combustion－explosion accidents which occur in flammable liquid hazardous chemical roadway transportation.For the said research purpose，746 related accidentswere statistically analyzed inorder tomaster thegeneral featuresand lawsof such incidentsbased on the time，roads，typesand hazardous chem icalsof the accidents.According to the variance coefficientmethod，the indexweightswere calculated after they had been quantized and standardized.Based on the comprehensive influencing intensity ofmulti factor coupling in the accidenton theevolution of combustion orexplosion，the finalevolution probability isobtained.The risk thresholdsof the probability under different conditionswere evaluated combinedwith the quality controlmethod.

flammable liquid hazardous chemicals roadway transportation accident multi factor coupling combustion－explosion evolution probability

冷源，男，1990年生 ，硕士 ，主要从事危险化学品道路运输事故研究。

2015－10－21）

江苏省自然科学基金（BK2012824），江苏省研究生创新工程（SJLX_0353），2014南京工业大学校内自选课题（基于大数据的危险化学品公路运输事故实时情景构建基础研究）。

张明广，男，副教授，博士，主要从事化工过程安全及风险评价、城市公共安全研究。