基于多米诺效应的危险货物运输风险分析
魏;牟瑞芳
【摘 要】根据危险货物运输事故易发生次生事故的特点,提出了针对危险货物运输事故运用多米诺效应理论进行定量风险分析的方法.首先分析导致货物运输事故的初始事件和可能出现的次生事故,计算它们间的耦合度,确定是否构成多米诺效应场景.然后,运用概率函数的方法确定触发概率,用人体脆弱性模型对事件链场景后果进行量化分析.最后,针对危险货物运输的个人风险和环境风险进行定量分析,表明此法在危险货物风险分析中的可行性,有利于加强危险货物运输的安全管理.%A quantitative risk analysis method based on domino effect, coping with the secondary accident in dangerous goods transportation, was proposed. First, the initial event that could cause accident in dangerous goods transportation and the possible secondary accident were analyzed. Then, the couplings among events were calculated to determine whether they constituted a domino effect scene. Second, the trigger possibility was calculated with the probability function, and the human body vulnerability model was used to quantitatively analyze the consequence of a domino effect scene. Finally, the risk of danger
ous goods transportation, which could be classified into individual risk and environment risk was analyzed quantitatively. The sample analysis indicated that feasibility of this methods as well as its benefit enhanced the management of dangerous goods transportation
【期刊名称】《交通运输工程与信息学报》
【年(卷),期】2011(009)002
【总页数】6页(P66-71)
爱的多米诺演员表【关键词】危险货物运输;多米诺效应场景;耦合度;脆弱性模型;风险定量分析
【作 者】魏;牟瑞芳
【作者单位】西南交通大学,交通运输学院,成都610031;西南交通大学,交通运输学院,成都610031
【正文语种】中 文
【中图分类】U16
0 引 言
危险货物运输过程中，由于撞击、挤压等原因，盛装危险货物的容器有可能被击穿或破裂，泄漏出大量的易燃、易爆、有毒危险货物，甚至发生火灾、爆炸和人员中毒事故，导致重大人员伤亡和财产损失。据估计，我国95%以上的危险化学品涉及异地运输问题，每天危险化学品的运输量超过100万t，每年总的运输量将超过 4亿 t[1]，危险运输成为一个社会公共安全问题。
通过危险货物运输的定量风险分析，辨识危险货物运输过程的危险因素，掌握危险货物运输事故发生规律，预测危险货物运输事故发生的频率和后果，是预防和控制重大事故发生的关键。我国对于危险货物运输风险分析研究起步较晚，成果较少，普遍采用定性分析方法进行风险分析[2]。本文采用定量的多米诺效应风险分析方法，研究危险货物运输多米诺效应场景中事件之间相互联系、相互依赖的规律，以及由各事件所造成的相互影响、相互作用的后果，对危险货物运输的风险管理水平有重大意义。
1 多米诺效应理论
1.1 多米诺效应的概念
Cozzani等[3]给出了一个多米诺效应相对完整的定义：一个由初始事件引发的，波及邻近的1个或多个设备，引发了二次事故的场景，它导致总体结果比只有初始事件时的后果更加严重。只有当结果的总体严重性高于或至少相当于初始事故后果的场景事故才被认为是多米诺事件。其中，初始事件指最开始发生的事故或事件，即所谓的触发事件。二次事件为由初始事件通过能量、脆片引发的现场和邻近设备发生的事故或事件。多米诺场景即二次事件发生的可能情况。根据Cozzani等[5]的研究归纳出多米诺事件的四要素：① 一个能引发多米诺效应的初始事故场景；② 由初始事件对二次目标引发的扩大因素而导致了后果的增殖效应；③ 由于初始事件的传播使得在相同和不同的单元中产生1个或多个多米诺事故场景；④ 由于二次事件的发生而导致总体后果扩大。
1.2 突发事件的耦合度
从系统论的角度，多米诺效应场景中的每个子事件可以看作一个系统，该系统是由输入、状态、输出三种要素组成的。突发事件之间耦合的本质即初始事件的输出要素与次生事件的输入要素之间存在着因果关系，耦合度则是对这种关系的一个定量描述参数，可以根据耦合度
判断突发事件间是否存在多米诺效应关系。
耦合度的计算过程如下[4]：先发事件的输出要素与后发事件的输入要素构成了该系统的序参量，先发事件设为U1，后发事件设为U2。U1、U2包括多个评价指标，需要构建突发事件耦合度指标体，对输出要素与输入要素进行分解，即可构建突发事件耦合度指标体系。突发事件各个序参量对有序程度的总贡献可通过集成方法来实现：
式中， AU为突发事件各序参量对有序程度的总贡献；jλ为各评价指标的权重；iju为各指标达到目标的满意程度； iju趋近0表示最不满意，趋近1为最满意，所以 iju的取值范围为0≤ iju≤1。
两个突发事件相互作用的耦合度可以表示为：
C值越大，说明突发事件之间的耦合程度越大。对于突发事件而言，存在一个耦合度的临界值a，若C＞a，说明初始事件能够触发次生事件，否则两种事件之间不存在多米诺效应关系。
2 危险货物运输多米诺效应风险分析
2.1 危险货物运输多米诺效应风险分析流程
危险货物运输多米诺效应场景常常是串联或并联的连环事故，危险货物运输过程中发生事故主要表现为燃烧、爆炸、泄漏，事故可能有不同的物理现象：冲击波、超压、热辐射和抛射物等，每种物理现象都会产生一个危险区域。当危险区域内的某种特别效应值超过一定限值后，就产生多米诺效应场景，发生次生事故，如有害气体扩散、碎片打击伤害、火灾等。危险货物运输事故中，多米诺效应受多种因素影响，主要有：运输的危险物质类别、危险货物储运容器类别、路况、车辆行驶速度、天气、减危措施等。多米诺效应引起的破坏等级则取决于危险货物运输量、距离、传播条件及运输线路的易受影响点等。各种物理现象对人、环境的影响根据具体情况而不同。危险货物运输应在充分考虑其可能的多米诺效应场景的条件下进行定量的风险分析，其分析流程见图1。
图1 危险货物运输多米诺效应分析流程Fig.1 Procedure for domino effect in dangerous goods transportation
2.2 多米诺效应场景发生频率
危险货物运输初始事件一般为爆炸事故、烧燃事故、泄漏事故，其引发的多米诺效应场景由下式[7]进行计算：
式中，为含 k个可能发生的次生事件同时发生的第m种多米诺效应场景的期望频率；为含k 个事件同时发生的第m种多米诺效应场景的概率；Pi为第i个次生事件发生的概率；为包含k个事件同时发生的第 m种多米诺效应场景，为耦合度，当事件i属于这个场景组合时，取1，否则取0。
2.3 事件发生概率
在危险货物运输过程中，多米诺效应初始事件是以具体的事件为研究对象。确定初始事件的概率通常需要结合具体的事故类型采用统计分析、物理模型计算等方法获得，危险货物事故类型的物理模型计算在很多参考文献中都有提及，在此不作赘述。
初始事件（爆炸事故、烧燃事故、泄漏事故）产生的物理效应和运输工具所在路段周围人员的集聚程度、环境等影响着次生事故发生概率Pi。通常采用基于经验数据的概率函数法对Pi进行计算[5]：
式中：W为触发次生事故的致灾因子，在不同的触发事件中表示不同的物理含义；Y为概率单位；k1、k2为经验系数；P(W)为次生事件发生概率。
冲击波、超压、碎片打击等对人和环境的破坏概率都可以运用概率模型进行简化计算。
2.4 危险货物运输后果分析
危险货物运输事故可能产生的主要后果是人员伤亡和环境污染等。在确定危险物质扩散浓度范围及其大小之后，环境污染一般采用对人体损害作为衡量受到污染的危害程度，所以人员伤亡和环境污染均可以采用脆弱模型来分析。人员伤亡和环境污染概率可以由下式计算得出：
式中，Y为人员伤亡和环境污染概率；At、Bt和n是与毒物性质有关的系数；D为接触的浓度（kg/m-3）；te为接触时间(s)。
脆弱性模型是概率单位模型，用于评价人类对有毒物质、热辐射和超压的剂量的反应关系，其由正态概率分布函数的累积表达推导而来[5]：
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