LNG重卡交通事故应急处置技术和方法

于　力

(武警学院 消防指挥系，河北 廊坊　065000)

0　引言

LNG重卡是液化天然气重型卡车的简称，是一种以液化天然气为替代燃料的重型卡车，与传统的以柴油作为燃料的卡车相比，其经济性、环保性都有很大的提高。其发展受到了国家有关部委的高度重视，发改委于2017年印发《加快推进天然气利用的意见》的通知，详细介绍了天然气卡车的推广、政策、标准化治理、研发、技术等。鉴于京津冀地区大气重要污染源之一是柴油重型车，还特别指出，在京津冀等大气污染防治重点地区要加快推广重型天然气(LNG)汽车代替重型柴油车[1]。在政策利好以及自身优势的牵引下，LNG重卡市场呈现蓬勃景象，2017年1至5月累计LNG重卡产量为29 427辆，同比增长595%，已达2016年全年产量的1.5倍[2]。截止2017年上半年，全国在用LNG重卡保有量约21万辆(含改装车)。然而随着LNG重卡总数的不断增加，发生事故的概率也相应提高。特别是LNG重卡独特的动力系统带来了不同于传统车辆的事故风险，因此有必要从燃料、结构角度对LNG重卡的事故风险进行分析，并提出针对性的应急救援对策。

1　LNG重卡事故风险分析

LNG重卡的事故风险主要来源于LNG的燃料特性和LNG重卡的自身结构设计两个方面。

1.1　燃料特性的潜在风险

LNG是液化天然气的简称，由常压气态的天然气冷却至-162 ℃凝结而成。LNG的主要成分是甲烷，此外还有少量的乙烷、丙烷、氮气等。LNG爆炸极限为4.7%～15%，燃点为650 ℃。虽然从理论上讲，由于天然气密度比空气轻、燃点较高，安全性高于汽柴油。但不容否认的是，LNG具有天然气的易燃易爆特性，特别是车载气瓶发生液相泄漏，泄漏点附近很容易形成可燃蒸气云团，一旦遭遇明火就会形成燃烧甚至爆炸。其次，由于LNG为深冷储存，救援人员在泄漏点附近工作时，如果没有采取有效的防护措施很容易造成冻伤；低温的液化天然气与直流水相互接触时会出现快速沸腾气化的现象，可能导致LNG蒸气的爆炸。

1.2　气瓶布置的潜在风险

LNG重卡的气瓶用于储存液化天然气，目前国内LNG重卡的气瓶布置形式有后置式和侧置式两种，即分别置于驾驶室后部悬挂和车架两侧，如图1、图2所示。由于我国目前尚未制定标准规范LNG汽车气瓶布设方式，加之牵引车的轴距较小，气瓶的放置就成了不小的问题，因此目前常见的摆放方式是将气瓶悬挂在驾驶室后部。这种后置式的布置方式从整车设计来说确实非常便利，但目前我国道路交通事故以追尾居多，后置气瓶的LNG重卡一旦发生追尾，由于驾驶室后部空间被气瓶占据，缺乏缓冲空间，既容易导致气瓶受碰撞造成气体泄漏或着火，也容易使驾驶室变形严重，致使人员受伤无法逃离。

图1　侧置式气瓶

图2　后置式气瓶

2　LNG重卡的供气系统

LNG重卡与柴油重卡最主要的差别在于燃料的不同导致供气系统等发生改变，熟悉供气系统的结构和功能有助于救援人员掌握和运用恰当的救援技术。

2.1　LNG重卡供气系统组成

LNG重卡的供气系统主要由气瓶、汽化器、缓冲罐、自增压系统、稳压器、发动机系统及连接管路组成[3]，不同组件的功能为：(1)气瓶用于储存LNG，由内胆和外胆两层构成，内外胆间填充隔热纤维，并抽真空保温。气瓶的公称容积一般为375、450或500 L[4]。(2)汽化器主要作用是利用LNG发动机的热能(未经散热的冷却液)使LNG升温汽化成饱和气体，使天然气满足发动机温度、流量要求。(3)缓冲罐处于供气系统末端，平时用于储备一定的气态天然气，以满足LNG重卡在极端情况下用气需求，起到瞬时缓冲作用。(4)自增压系统用于提高气瓶的压力，它通过引出部分LNG，经增压汽化器气化后再导入气瓶的气相空间来增加瓶内压力。(5)经气化后的天然气压力较高，无法被发动机直接用于燃烧做功，需要稳压器进一步降压，并将压力稳定在LNG发动机允许工作范围内。

2.2　LNG重卡供气系统的工作流程

车辆正常行驶时，自增压系统通过管路热能来增加气瓶压力，LNG由气瓶通过供气管路进入汽化装置，LNG受到来自发动机的高温作用升温并气化，之后LNG通过缓冲罐并经低压燃气滤清器过滤后流向稳压器，将天然气压力稳定在发动机工作范围内(≥0.86 MPa)。经稳压后的天然气经低压电磁阀以保证发动机的正常工作。LNG重卡燃气供给系统如图3所示。

图3　燃气供给系统

3　LNG重卡泄漏与燃烧事故处置技术

3.1　LNG重卡泄漏事故处置技术

LNG重卡泄漏的类别有很多种，不同种类的泄漏形态有所差别，危险性也不相同，需要救援人员现场判别并采取有针对性的处置措施。

3.1.1LNG管线阀门泄漏

LNG重卡受撞击，管线阀门发生泄漏是最常见的一种泄漏形式。该类泄漏的处置难点在于不是所有的泄漏都能被观察到，特别是少量的气体泄漏，需要专业的检测设备来判明具体的泄漏部位。对于管线阀门发生泄漏，首先应及时关闭出液阀、增压阀，即通过关阀断料来切断泄漏源，完成堵漏；其次，可采用木楔堵漏、缠绕滴水冰冻等方法对泄漏部位进行临时堵漏。如果阀门失灵或堵漏无法完成，则可考虑进行放空排险，通过手动开启放空阀来排除气瓶内天然气。

3.1.2LNG气瓶泄漏

液化天然气气瓶是供气系统的核心部分，因此气瓶发生泄漏后的风险更大。LNG重卡发生交通事故后，气瓶既可能因局部破坏，真空度失效导致泄漏，也可能因瓶体出现贯穿性裂纹导致泄漏。如果瓶体、阀门、法兰、管线无泄漏，瓶体有霜冻(见图4所示)，压力表数值快速增高，安全阀频繁起跳，则很可能说明瓶体内胆已出现渗漏，绝热层受到破坏。这种状况下，应立即采取放空排险来消除险情，如果通过开启放空阀无法完全排除压力，可使用无火花工具对增压阀与自增压系统之间或出液阀与汽化器之间的管路实施破拆，排出液态天然气进行降压。考虑到泄漏介质随时间的积累增多，外罐高强度钢在低温下韧性逐渐下降，有可能出现罐体破裂情况，救援人员还应做好紧急避险准备。

图4　液化天然气气瓶真空失效示意图

对液化天然气泄漏实施救援需要注意以下几点：一是靠近泄漏点的救援人员必须穿着防冻服、佩戴面罩或护目镜、戴无吸收性手套，以防超低温的LNG对附近人员造成低温冻伤[5]；二是即便成功采取了关阀断料措施，泄漏也很可能不会马上终止，这是因为自增压系统、缓冲罐和管线内有残留的天然气，如无法堵漏排空即可；三是对气瓶实施放空排险要划分足够距离的警戒区域，疏散区域内部人员并断绝区域内的火源，保持气瓶泄漏状态直至天然气泄漏终止后再予以进一步处置。

3.1.3喷雾水稀释

在处置液化天然气泄漏时，可进一步部署喷雾水枪或水幕水枪对扩散云团进行稀释驱赶。但需要强调的是，严禁用水对泄漏部位或液态天然气进行直接冲击，因为LNG与水之间存在非常高的热传递速率，两者接触会以爆炸的速度产生蒸汽，出现LNG冷爆炸[4]。因此，部署的稀释水枪宜在下风向5 m以外，以避免危险情况发生。

3.2　气瓶火灾扑救技术

如果LNG气瓶因泄漏引发火灾，同样应针对不同部位的火灾采取不同的扑救措施。如果是管线阀门泄漏着火，且火焰或辐射热对临近阀门和管线没有影响，则应采取进攻性措施，积极灭火并组织堵漏；如果是气瓶破裂燃烧或管线阀门着火引发临近管线、阀门损坏，无法堵漏时，则应采取控制性措施；在保证安全的前提下，通过在上风向设置水枪冷却保护瓶体，维持燃烧即可。在关阀、堵漏等措施不能满足要求时，一般不宜直接扑灭火焰。

4　被困人员解救技术

当LNG的泄漏或火灾得到有效控制后，可进一步采取措施对驾驶室内被困的司乘人员进行解救。

4.1　稳固车身

无论LNG重卡处于何种状态，在实施人员解救前均需对车身进行稳固，以防不受控制的移动对被困人员造成二次伤害。车身的稳固包括固定底盘、驾驶室和车厢三部分。

4.1.1固定底盘

如果驾驶室变形不大，可首先拔出钥匙，关闭发动机，拉紧手刹控制车辆的移动；其次，还需要在车轮塞入大的垫块或专业的轮档来固定底盘；如果LNG重卡四轮没有完全着地，或LNG重卡处于仰翻状态，驾驶室承受底盘重压，必要时可使用支撑杆来辅助支撑，如图5所示。一些LNG重卡安装有可升降车轴，目的是在运载重量巨大的货物时降下车轮，减小对地面的压强；而在空载或运输量较小的时候升起车轮减少轮胎损耗。若事故车辆存在此种可升降车轴，应当将其降至地面或者在下部塞上垫块使该处轮胎处于稳定状态，防止其在救援过程中突然坠落影响整体稳定性。

图5　使用支撑杆对底盘进行固定

4.1.2驾驶室的固定

与其他重型卡车类似，LNG重卡的驾驶室与车架也并非刚性连接，连接构件在事故情况下可能发生损坏，使驾驶室产生滑动，因此在救援中要关注驾驶室的稳定。可使用安全绳或紧固带越过驾驶室的顶部，捆绑在前车轮后收紧，将驾驶室压牢在车架上，如图6所示。在救援装备条件允许的情况下，如仅靠安全绳或紧固带还不能完全控制驾驶室的晃动时，应使用支撑杆对驾驶室进行额外固定。

图6　固定驾驶室

4.1.3固定车厢

一般情况下，只需要以上两步即可稳固车身，而一旦发生车厢脱离车体的情况时，务必先对车厢部分进行固定工作，可采用的方法有解除牵引车与车厢的连接，直接消除车厢对车体的施力条件；如果存在连接部位变形严重或驾驶室后移严重等无法解除连接的情况时，应在车厢可能倾倒的方向设置支撑杆进行稳固，并在另一方向捆绑安全绳或牵引钢缆使车厢处于相对稳定的状态。

4.2　降低车身/抬高作业高度

LNG重卡的驾驶位水平面较高，不利于施救。因此降低车身/抬高作业高度有利于减少车身高度对救援带来的阻碍影响，便于救援人员接近驾驶室进行救援作业。降低车身/抬高作业高度可通过两种方法，一是利用卡车自身功能降低车身高度，二是利用外部平台抬高作业高度。

4.2.1降低车身高度

利用卡车自身功能降低车身高度的方法主要有空气悬挂放气和轮胎放气两种。在对空气悬挂放气操作时，只要切断风箱与阀门之间的进气管就能将空气悬挂中的气体放出，降低车身高度，如图7所示。同样，可以使用轮胎气门工具给轮胎放气来降低车身高度。不建议使用匕首或其他尖锐工具刺破风箱及轮胎进行放气，因为这样很可能引发爆炸，给救援人员造成伤害。

图7　对空气悬挂进行放气操作

4.2.2抬高作业高度

除考虑降低车身高度外，还可利用外部平台提升作业高度。救援中可以使用的操作平台有很多，譬如卡车或者消防车背后的升降门、小货车的货架、云梯车的车斗、小型脚手架等。

4.3　营救被困人员

对于驾驶室变形严重的LNG重卡，可通过两个步骤营救被困人员，即首先开辟救援通道接近被困人员，再进一步拓宽救援空间实现被困人员的安全转移。

4.3.1开辟救援通道

LNG重卡可通过破拆玻璃、破拆车门等方式开辟救援通道，此外还可通过破拆通风窗等作为救援通道，接近被困者。破拆玻璃或车门时要强调的一点是，重卡车窗玻璃及车门较重(≥80 kg)，且又处于较高位置，存在坠落危险，因此拆除过程中需要安排人员进行保护。破拆车门前还可预先使用安全绳或紧固带对车门进行固定，使用安全绳或紧固带一端绑住车门顶端，另一端越过车顶在另一侧进行固定，以防止破拆完成后车门突然坠落，如图8所示。做好安全保护后，利用扩张器或其他工具在车门铰链处首先创建一个缺口作为插入点；其后，在此处使用扩张器继续扩张，破坏铰链与车框的连接；最后，使用同样的方法破坏车锁，将车门分离。

4.3.2拓宽救援空间

对于气瓶后置的LNG重卡，由于气瓶占用了缓冲空间，碰撞很可能导致驾驶室纵向变形严重。因此，如何拓宽救援空间是LNG重卡交通事故救援的难点。

4.3.2.1调节方向盘和座椅

与家庭乘用车类似，救援中应首先考虑利用车辆自身的功能来拓宽救援空间，例如通过调节方向盘或座椅的位置来扩大空间。对于电动控制的方向盘和座椅，应在断电前予以进行调节。

4.3.2.2利用扩张顶杆拓宽空间

对于驾驶室变形严重的LNG重卡，在驾驶室一侧或两侧应用液压顶杆进行扩张是一种主要的拓宽空间的手段。(1)对驾驶室进行释放性剪切。目前，很多新型重卡的驾驶室多采用笼式优化结构，全钢整体设计，关键结构件钢板厚度大、强度高，车身变形后单纯使用液压顶杆拓宽空间效果不佳。为提高施救效果，可首先应用液压剪切器对驾驶室局部进行破拆，这一操作的目的在于破坏车身整体结构，也称为释放性剪切。释放性剪切主要针对车身立柱，有些车辆为便于事故下的应急救援，在随车的《救援指南》中明确提及了具体的剪切位置，这些位置往往比其他地方更便于破拆，有利于消防员现场实施救援。如图9所示，奔驰某款重卡在A柱顶端或距上1/3处以及A柱底部或车门踏板(靠近边框20 cm)处没有安装加固板，在这两个地方进行剪切会比较容易。如果没有《救援指南》，通常可对A柱底部和顶部进行释放性剪切。如果以上剪切还不能满足液压顶杆扩张的需要，还可在另一侧A柱的同样位置进行剪切，甚至可以在车身前围板、车大灯附近的交叉体处实施释放性剪切，进一步破坏驾驶室的整体性，消减结构强度。(2)扩张顶杆。在释放性剪切完成后，可继续使用液压顶杆完成拓宽空间的操作。根据现场情况和救援需求，液压顶杆可以倾斜放置，也可水平或垂直放置进行扩张。倾斜放置和水平放置多用于向前推离仪表盘，垂直放置多用于推离车顶，如图10所示。

图9　奔驰某款重卡标识的剪切位置

图10　液压顶杆安放位置

4.3.2.3移除车顶

如果现场有牵引或起吊车辆，还可通过移除车顶来创建通道和拓宽空间。移除车顶有两种方式，半车顶移除和全车顶移除。半车顶移除是通过剪切所有A柱，并应用牵引技术使车顶沿B柱弯折来实现的；全车顶移除是在剪切所有立柱的前提下，应用起吊技术完成的。注意由于LNG重卡的车顶较重，剪切前应使用吊车对车顶进行牵引固定，剪切后进行牵引吊离。

5　结论

在政策引导和自身特色的牵引下，LNG重卡的数量必然会呈现一个爆发式的增长，涉及LNG重卡的交通事故也必然会同步增多。由于LNG重卡采用了不同于传统车辆的燃料和结构设计，导致在交通事故中出现了不同以往的事故特征和事故风险，需要消防部门引起重视并加以研究，争取尽早建立规范化的处置流程，有针对性地开展实战化训练，提高技战术水平。在处置LNG重卡交通事故时，消防指战员应在掌握燃料供气系统结构的基础上，准确判断现场情况，评估事故风险，针对不同的事故类型灵活采取不同的处置方案，只有这样才能切实保障救援人员和被困人员的安全，实现科学救援的目标。