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交通设施|危化品货物在道路上的运输风险
郭敏  朱文荣
2020-08-06 17:10  来源:澎湃新闻
危险化学品管理是极具专业性的工作,包括其在道路上的运输,也需要有严谨细致的流程,以及运输路径设置、沿线风险点排查、应急救援能力的训练等各项储备工作和能力。道路运输过程中的任何小失误,都可能酿成极具破坏性的事故。
为杜绝事故发生,针对危化品货物在路上的运输风险,管理者常采用本质安全思维,寻找各类风险点或风险源。但道路运输并非场地里的工业生产,存在诸多不可控因素,人、车、路与环境这四因素交杂,会使本质安全的思维陷入困顿。因此,世界各地虽采用许多方法,解决危化品货物的运输安全问题,但仍不时有事故发生。
对从业者而言,即便无法杜绝运输事故,仍要努力做到以下两点:
1、尽量不发生重特大生命财产事故;
2、如果第1条未能避免,那么在发生重特大生命财产事故之后,不对周边居民生命财产造成次生灾害。
实现以上两点,要做许多专业性工作。以下只从车辆、道路角度做简单讨论。
危化品货物运输的车辆
在危化品货物的运输安全中,货车本身的安全性能至关重要。转载危化品货物的容器,或箱体或槽罐,在事故之后的可靠性也同样重要。一些机构认为,运送装有危化品的箱体或槽罐,应进行必要的冲击试验,有人还列出了抗冲击的指标,譬如,以60公里时速15度角的方式撞击护栏而不发生泄漏(Traffic Incident Management in Hazardous Materials Spills in Incident Clearance, FHWA, 2009)。
如果只以货车操控性能来考察安全性,那么需要关注这几项相关指标:视距、路侧停车、爬坡、横向加速度等。
货车司机座位较高,司机得以获得较好的视线,体现在数字上,是比小车司机视距远17%-27%。不过,这一优势只体现在白天天气良好、路线平直无遮挡物的条件下。夜间视距由前照灯决定,站得再高也没用;弯道视距由道路设计者和司机能力决定;如果有遮挡物,则由遮挡物决定。而在路上,司机所谓的视距优势,并无任何驾驶上的补偿,相反,制动距离长的缺陷仍存在。货车司机的跟车距离,如果不能确保足够,譬如为小车跟车距离的1.5倍,那么其发生事故的概率也会超过小车。因此,运输危化品的货车,前照灯、制动距离的改进,将有助于提高车辆安全性。
在路侧硬路肩上停车,对大货车来说,其事故风险远比小车大。统计上看,相应风险至少提高1.5倍,整条道路的通行能力下降至少5%(Traffic Incident Management Handbook, FHWA, 2010)。如果货车因停不进硬路肩,有车身在车道上,则事故风险将随停车时间快速增加——换言之,如果这种情况下未发生事故,那是运气好。但大货车机动性能不如小车,还时不时有小故障,时常有路边停车的需要。另外,货车上坡机动性能不足,行驶缓慢,也导致风险提升,易造成追尾事故。运输危化品的货车不应在路边靠边停车,也不应在爬坡时心有余力不足。这就要对车辆本身的质量、路径的选择和司机的能力有所关注。危化品车的路侧事故。来源:Traffic Incident Management in Hazardous Materials Spills in Incident Clearance, FHWA, 2009

危化品车的路侧事故。来源:Traffic Incident Management in Hazardous Materials Spills in Incident Clearance, FHWA, 2009

货车的侧倾稳定性一直是货车工业在持续改进的性能指标,因为不稳定,所以得一直改进。这和车辆本身有关,也和司机能力有关,对危化品运输来讲,还和装载货物及容器有关。司机的操作不当或者装载容器设计有问题,在低速也会造成侧翻。
货车侧翻往往由转弯造成。方向盘转动时,前轮的位移会给后轮及容器带来两个力,本身弯道的离心力和以前轮为支点的车辆旋转横向力,这些会对轮胎产生侧向滑动力,很容易造成转向不足或转向过大。前轮对后轮形成的旋转模式,相当于两节棍挥舞,前轮虽然稳定,但后轮承受很大的横向加速度。如果旋转产生的横向加速度超过后面车体能承受的阀值,就导致侧翻。由此,低速也可能会翻车。如果转向不当、速度控制不当,小车还有机会避免侧翻,但对货车尤其挂车来讲,这种状况下事故难以避免。如果加上危化品容器的重心过高或装载不均衡,事故概率更会提高。货车箱体的横向力和重力

货车箱体的横向力和重力

货车转弯产生了弯道离心力和前轮带动后轮的横向加速度,横向加速度超过车辆自身重力,会导致后轮和车体侧翻,后轮和车体侧翻再导致前轮和驾驶舱的不稳定。

货车转弯产生了弯道离心力和前轮带动后轮的横向加速度,横向加速度超过车辆自身重力,会导致后轮和车体侧翻,后轮和车体侧翻再导致前轮和驾驶舱的不稳定。

货车失控,转向不足或转向过当。

货车失控,转向不足或转向过当。

因此,危化品货物在道路上运输,首先需要一辆能匹配危化品运输安全需求的货车,以及经验丰富的老司机。如果只以一般货车的要求去衡量危化品货物运输,以中国货车的现状,风险可能会超过社会能承受的风险阀值。中国的货车工业应努力,生产出更好的运送危化品的车。
危化品货物运输事故的道路分类
虽然对车对人都应提出更多必要要求,以求避免发生危化品运输事故。不过,地方政府仍应认真考虑,危化品运输事故一旦发生,对本地的最坏结果是什么。做最坏的打算,才是真正负责。
危化品一般分为九类:第1类是爆炸品、第2类是压缩气体和液化气体、第3类是易燃液体、第4类是易燃固体、自然物品和遇湿易燃物品、第5类是氧化剂和有机过氧化物、第6类是毒害品和感染性物品、第7类是放射性物品、第8类是腐蚀品、第9类是杂类。这九类危险物,有人评估了其在道路上发生事故可能造成的灾难性后果(Ryckman, R. W., and M. D. Ryckman, "0rganizing to Cope with Hazardous Materials  Spills", Management and Operations. ),对道路上发生事故的场景,分出风险等级,大致梳理分级排序如下:
1、有毒、易燃或爆炸性物质,在繁忙的道路上突然释放,例如,在人口密集地区的互通立交位置,或交通拥堵时。
2、有毒、爆炸性物质发生泄漏并发生化学或物理的反应,在服务区、公交站、轨道运输车站或隧道。(包括比空气轻的有毒气体进入相邻或架空的运输枢纽场站。)
3、危化品运输车辆发生事故,导致有毒,易燃或爆炸性物质在隧道中泄露。
4、载有汽油、液化天然气(LNG)、丙烷(易燃易爆气体)等危化品的车辆发生事故,事故发生在高架桥或引桥、匝道上,附近有建筑物。
5、危化品运输车辆发生事故,发生泄漏,释放有毒或爆炸性气体,周边有人群聚集的建筑(如学校,医院,旅馆,疗养院,公寓大楼等),虽然不是贴着道路,但这些建筑物距离不远。
6、危化品运输车辆发生事故,将足够数量的有毒物质(例如除草剂或危险的生物制剂)释放到饮用水、地下水中。
7、危化品运输车辆发生事故,核废料或其他放射性材料的泄漏,特别是在人口稠密地区,影响供水的地区或特别难以响应和/或清理的地区。
依照以上灾难性后果划分的风险等级,可将道路相关设施排序如下:
1、人口密集地区的互通立交;
2、交通枢纽站场、服务区、公交站、隧道;
3、临近有建筑物的高架桥;
4、道路周边有人群聚集建筑(例如学校,医院,旅馆,疗养院,公寓大楼等)的路段;
5、经过饮用水、保护区的路段。
通过灾难性后果场景的划分,找出需要特别关注的路段,并非表明其他路段不会发生灾难性后果,而是为了实践中更便于操作,从紧急的到不那么紧急的,分配好资源,逐步改善。而道路应对危化品运输的措施,国内很多地区已有很多实例,譬如路侧净区、地表水的收集系统、货车的避险车道驶离车道、隧道内的泡沫灭火、通风系统、中央分隔带的开口设计等。此处不再赘述。
这些分级后的特别关注路段,为道路建设如何在有限资源下应对危化品车辆事故提供一种投资排序。当然,在投资变得非常不划算时,应考虑从路线设计、运输方式选择或国土规划上解决当地的危化品运输需求。
危化品货物运输的路径选择思路
依赖道路运输运送危化品货物,是工业生产和百姓生活的刚需。对道路路网来讲,没有拒绝危化品的自由,只有路径选择的有限自由。这是寻求最优化的过程,解决“将危险品运输限制在最低风险路线”的问题。
这其实是两个问题,其一是当地政府要提供一张最低风险路线的路网给危化品运输,其二是运输公司如何在这个许可的路网里找到成本最低风险最小的具体路径。第一个问题是政府要做的事,第二个问题是公司做的事。以下只对第一个问题做讨论。
提供一张最低风险路线的路网,是技术问题,也是责权博弈。各地区的道路管辖机构,会以各种理由将危化品运输推出本辖区,而道路周边居民,也会大张旗鼓反对危化品从本地通过。公共政策制定中,对此常有讨论,此处只从技术的角度来分析影响这张路网图的因素。
从技术来讲,这张图也是个比较的结果。上世纪七十年代以来,许多研究机构已整理出一些方法、工具,来计算出一张最低风险的路网,由于因素选择、权重、参数和采集的基础数据的不同,这些研究机构结论会略有差别。总体可归结到这六个因素:交通事故概率、交通事故后果、沿线人口暴露情况、沿线财产、沿线环境敏感性、当地响应能力,一些研究机构还加入气候因素,如雨雾冰雪风速等。
这六个因素的关系,大致可用这样简单的两个公式来表达:公式一

公式一

公式二

公式二

通过公式,可以计算出每个路段的风险值。累计就是路网风险。最低的风险就是寻找到的最优值。这些因素里,有个“沿线”的定义,“沿线”是沿着道路两侧的用地宽度。这个宽度值的选取,会影响计算的复杂度。不同模型里,这个值有差别,和运送的危化品种类有关,也和危化品事故的形式有关。有机构总结了一些危化品泄漏或爆炸的影响范围(”Guidelines for Applying Criteria to Designate Routes for Transporting Hazardous Materials," Report No. DOT/RSPA/OHMT-89-02, June 1989),可供参考。道路沿线宽度值的选取,应考虑运送危化品货物泄露或爆炸后的影响范围,该表提供了一些危险货物泄漏或爆炸后的影响距离。表中单位为英里,1英里为1609米,0.5英里为805米。

道路沿线宽度值的选取,应考虑运送危化品货物泄露或爆炸后的影响范围,该表提供了一些危险货物泄漏或爆炸后的影响距离。表中单位为英里,1英里为1609米,0.5英里为805米。

道路沿线宽度值的选取,应考虑运送危化品货物泄露或爆炸后的影响范围,该表提供了一些危险货物泄漏或爆炸后的影响距离。表中单位为英里,1英里为1609米,0.5英里为805米。
用公式一、公式二搭建的模型,嵌入了“沿线”用地的人口、财产等因素,类似城市规划专业的用地模型,只是选取因素和达成目的有所不同,算法要简单一些。这样的思路清晰合理,危化品道路运输路径选择的主流思路,国内外用这个思路已开发了许多计算机模型,应用在许多地区的危化品运输路网管理中。
不过,从国内地方政府对危化品管理的专业能力看,即便算法简化,许多地市和县恐怕也没有能力实现。因素的各个子项,如公寓楼的人数、学校的人数和上学时间、房屋价格、环境水文数据等,并不容易获得。模型需要的经常性数据采集、更新、维护以及诸多参数的动态选择,也缺乏经过足够训练的基层专业人员来支撑。
然而,具体的政府施政中,却需要定期或不定期向社会公布或更新危化品运输路网的规定,人口、用地或气候的实时变化,需要适时调整准许危化品运输的路网,以便企业遵守,社会安心,也为政府部门依法施政,为各类行政审批、处罚等行政管理提供依据。
这又回到了安全领域的老话题——基层从业人员的培训和专业性。
安全是长期、琐碎的坚持。当我们大张旗鼓向科技要能力的时候,应该思考,这些能力是否能够长期在基层落地并有效。因为,安全类的科技其真实能力,并非由科技本身决定,而是由基层的从业人员决定的。
也许,长期持续的基层培训,实时补上从业者的短板,比科技本身更重要。
(作者郭敏系交通工程师,朱文荣系道路工程师)

责任编辑:王昀

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