泡沫滅火劑應(yīng)急調(diào)運(yùn)方案分析

陳智慧，劉滋豪，楊素芳，陳 萌

(1.武警學(xué)院 消防指揮系，河北 廊坊 065000； 2.公安消防部隊士官學(xué)校 后勤管理系，江蘇 南京 211100； 3.廊坊市市政設(shè)施管理處，河北 廊坊 065000)

0 引言

近年來，國內(nèi)大型石油化工火災(zāi)事故頻繁發(fā)生，如2010年大連“7·16”輸油管道爆炸火災(zāi)事故，2015年4月6日漳州市古雷石化騰龍芳烴有限公司發(fā)生爆炸，以及2015年山東日照“7·16”石大科技有限公司爆炸等重特大火災(zāi)。這些大型石油化工火災(zāi)往往具有燃燒規(guī)模大、持續(xù)時間長、滅火難度高、易形成連鎖式爆炸等特點。泡沫液作為處置石化類火災(zāi)的主要滅火劑，其儲備點相對分散，單個儲備點儲備量難以滿足滅火需求，因此，面對大型石化火災(zāi)能夠及時快速的完成泡沫滅火劑的調(diào)運(yùn)成為該類火災(zāi)成功處置的關(guān)鍵。目前，由于消防部隊?wèi)?zhàn)勤保障起步較晚，聯(lián)勤聯(lián)動機(jī)制尚不健全，泡沫滅火劑調(diào)運(yùn)通常以經(jīng)驗為主，存在調(diào)運(yùn)方案不合理、調(diào)運(yùn)不及時等現(xiàn)象。因此有必要對泡沫滅火劑的調(diào)運(yùn)方式進(jìn)行系統(tǒng)分析，為泡沫滅火劑的調(diào)運(yùn)提供理論指導(dǎo)。

對于應(yīng)急物資調(diào)運(yùn)方面，近年來國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。從現(xiàn)有研究成果來看，應(yīng)急物資調(diào)運(yùn)主要針對應(yīng)急物資需求[1]、應(yīng)急物資調(diào)度、運(yùn)輸[2-3]及應(yīng)急物資配送[4]等方面開展模型優(yōu)化。但這些模型大多從某一方面入手開展調(diào)運(yùn)優(yōu)化，如康凱等認(rèn)為影響聯(lián)合運(yùn)輸時間和費用的關(guān)鍵是運(yùn)輸方式的選擇和路徑的優(yōu)化，提出利用主從相互混合的啟發(fā)式方法建立路徑優(yōu)化和運(yùn)輸方式選擇結(jié)合的模型[5]。但由于泡沫滅火劑自身物理特性及儲裝的特殊性，上述研究成果缺乏可操作性，難以直接應(yīng)用。因此就需要結(jié)合泡沫滅火劑儲裝、需求特點對泡沫滅火劑的調(diào)運(yùn)方式進(jìn)行具體分析。

1 運(yùn)輸方式及其特性

泡沫滅火劑調(diào)運(yùn)可以選擇鐵路、公路、水路和航空四種運(yùn)輸方式。如表1所示，比較而言，航空運(yùn)輸速度較快，適合于突發(fā)事件物資的應(yīng)急運(yùn)輸；水路運(yùn)輸必須具備通航條件，所以只適合于沿河、沿海運(yùn)輸；鐵路運(yùn)輸能力大，但受列車行程表和線路限制，適合時效性不強(qiáng)的大宗物資運(yùn)輸；公路運(yùn)輸機(jī)動靈活，能做到門對門運(yùn)輸，適合小批量、多批次的中短途運(yùn)輸。由于水路及鐵路運(yùn)輸?shù)臈l件限制，應(yīng)急調(diào)運(yùn)多采用公路和航空運(yùn)輸兩種方式。但需要確定公路或航空運(yùn)輸方式的選擇。本文重點討論兩種運(yùn)輸方式在不同的調(diào)運(yùn)環(huán)節(jié)消耗的時間，從而給出公路和航空運(yùn)輸方式的調(diào)運(yùn)時間計算公式。

表1 三起石化火災(zāi)泡沫調(diào)運(yùn)量及調(diào)運(yùn)方式統(tǒng)計表

2 運(yùn)輸方式的選擇

在實際的泡沫滅火劑調(diào)運(yùn)中，調(diào)運(yùn)情況復(fù)雜，影響調(diào)運(yùn)時間的不確定因素較多，如裝卸效率的不同、運(yùn)輸車輛的往返運(yùn)輸、行駛途中交通的堵塞以及天氣條件的影響等，因此需要對部分調(diào)運(yùn)條件進(jìn)行理想設(shè)定：由于有政府參與協(xié)調(diào)，參與調(diào)運(yùn)的營運(yùn)人員和貨運(yùn)車輛滿足一次性調(diào)運(yùn)；交通狀況和天氣良好，調(diào)運(yùn)中車輛均能正常行駛；裝卸環(huán)節(jié)均配有叉車等機(jī)械設(shè)備；公路運(yùn)輸?shù)男旭偮肪€參考百度地圖提供的行車路線。

2.1 公路運(yùn)輸時間的確定

公路運(yùn)輸時間主要包括在儲備點裝車時間和途中行駛時間，其運(yùn)輸時間如公式(1)所示。

T公=t1+t2

(1)

式中：T公為公路運(yùn)輸?shù)目倳r間，單位h；t1為儲備點出庫裝車的時間，單位h；t2為運(yùn)輸車輛路途行駛時間，單位h。

一般泡沫液儲裝主要有1 t及200 kg兩種形式，考慮裝載方式為叉車裝載。經(jīng)調(diào)研如果出庫裝車的距離為50～100 m，對于1 t的桶裝泡沫液，叉車每次可以搬運(yùn)1桶，時間為3 min，對于200 kg的圓形桶，每次可搬運(yùn)2桶，搬運(yùn)1 t需要時間為7.5 min。根據(jù)高速公路運(yùn)輸要求，擬定裝載泡沫液的貨運(yùn)車輛行駛速度定為90 km·h-1。那么調(diào)運(yùn)N噸泡沫液公路運(yùn)輸時間可表示為：

(2)

式中，n為可使用的叉車數(shù)量；s為儲備點到火場的距離，單位km。

2.2 航空運(yùn)輸時間的確定

航空運(yùn)輸具有飛行速度快，不受地面交通狀況限制的優(yōu)點，適合遠(yuǎn)距離應(yīng)急調(diào)運(yùn)，但是貨機(jī)的起降受到機(jī)場限制，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)載。整個調(diào)運(yùn)過程不僅包括從儲備點到達(dá)起飛機(jī)場的時間、起飛機(jī)場到達(dá)降落機(jī)場的時間以及降落機(jī)場到火災(zāi)現(xiàn)場的時間，還包括在機(jī)場進(jìn)行裝車、卸車、打板、裝機(jī)等“隱形”環(huán)節(jié)消耗的時間，其運(yùn)輸環(huán)節(jié)如圖1所示。

圖1 航空運(yùn)輸環(huán)節(jié)

航空運(yùn)輸時間T空見公式(3)：

(3)

通過對調(diào)運(yùn)案例的調(diào)研可知，200 kg的圓形泡沫液桶在捆扎、打板中較為困難，不容易裝機(jī)，航空運(yùn)輸多采用1 t泡沫液桶。一次可對4桶1 t的泡沫液桶進(jìn)行捆扎、打板，打板的時間為10 min，假設(shè)進(jìn)行打板的編組數(shù)為m，則捆扎、打板的時間為：

(4)

對于航空運(yùn)輸?shù)乃俣龋捎陲w機(jī)在起飛降落中有加速、減速的過程，對于短距離和長距離的平均飛行速度是不同的。為確定飛機(jī)飛行速度和飛行距離之間的關(guān)系，通過查找國內(nèi)若干航線的飛行距離和飛行時間，計算出平均飛行速度：500 km以內(nèi)的運(yùn)輸，飛機(jī)飛行的時間大約在40～50 min，因此在相對理想的狀況下，可以認(rèn)為500 km以內(nèi)的航空飛行時間為45 min；在 500～1 000 km運(yùn)輸范圍內(nèi)，航行速度的平均值約為450 km·h-1；對于1000～1 500 km范圍，飛行速度的平均值約為500 km·h-1；對于1 500 km以上的航空運(yùn)輸，其飛行速度可以達(dá)到600 km·h-1。因此貨機(jī)在空中飛行的時間可表示為：

(5)

式中，s2為起飛機(jī)場到降落機(jī)場的距離，單位km。

對航空調(diào)運(yùn)的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行分析之后，可獲得航空運(yùn)輸整個調(diào)運(yùn)過程的時間：

(6)

式中,s1、s2、s3分別為泡沫滅火劑儲備點到起飛機(jī)場、起飛機(jī)場到降落機(jī)場、降落機(jī)場到火場的距離，單位km；n1、n2、n3分別為儲備庫、起飛機(jī)場、降落機(jī)場可同時操作叉車的數(shù)量。

2.3 對比分析

泡沫滅火劑調(diào)運(yùn)的時間主要與調(diào)運(yùn)的滅火劑量和調(diào)運(yùn)的距離以及裝卸用叉車數(shù)量和打板人員數(shù)量有關(guān)。假設(shè)航空運(yùn)輸中，需要公路轉(zhuǎn)運(yùn)的距離為200 km，若從某一儲備點調(diào)運(yùn)500 t泡沫滅火劑，均為1 t的方形桶儲裝規(guī)格，假定儲備庫配有叉車2臺，機(jī)場增加作業(yè)力量，按照每架次100 t由2臺叉車和2組人員作業(yè)，即假定N=500,n=n1=2,n2=n3=10,m=10。當(dāng)該儲備點距離火場500 km、1 000 km、1 500 km、2 000 km時，根據(jù)公式(2)、公式(6)，可計算公路運(yùn)輸和航空運(yùn)輸?shù)臅r間，見圖2。

通過計算可知，在上述假設(shè)條件下，調(diào)運(yùn)500 t泡沫液，在運(yùn)輸距離為1 250 km時，兩者運(yùn)輸時間相同，當(dāng)運(yùn)輸距離小于1 250 km時，采用公路運(yùn)輸時間少，運(yùn)輸距離大于1 250 km時，采用航空運(yùn)輸?shù)臅r間較少。公路和航空運(yùn)輸?shù)臅r間差異主要在空運(yùn)過程中裝卸時間和打板時間，公路運(yùn)輸?shù)臅r間相對固定，航空運(yùn)輸?shù)臅r間主要與機(jī)場配備的叉車和打板捆扎人員數(shù)量有關(guān)，運(yùn)輸距離對空運(yùn)時間影響較小。

圖2 不同距離公路、航空運(yùn)輸時間

3 案例分析

本文選擇福建漳州古雷火災(zāi)作為研究對象，2015年4月6日18時58分，漳州市古雷騰龍芳烴有限公司發(fā)生爆炸，并引起多個油罐猛烈燃燒。本次火災(zāi)從福建省內(nèi)和山東、江蘇、廣東等省調(diào)集桶裝泡沫滅火劑共1 600余噸。由于省內(nèi)增援的泡沫滅火劑儲備點距離火場相對較近，均采用公路方式進(jìn)行調(diào)運(yùn)，而廣東、山東、江蘇、江西四地可以采用的運(yùn)輸方式見表2。

表2 省外泡沫滅火劑供應(yīng)點調(diào)運(yùn)情況

廣東和江西距離火場較近，采用公路運(yùn)輸方式。而山東和江蘇兩省距離火場較遠(yuǎn)，可以采用公路或者航空運(yùn)輸。假定江蘇鎖龍公司儲備庫共有叉車數(shù)量為10臺，濟(jì)南儲備庫共有叉車數(shù)量為3臺，起飛機(jī)場作業(yè)叉車為6輛，打板人員為6組，降落機(jī)場叉車數(shù)量為6輛，根據(jù)公式(2)及公式(6)，獲得兩地泡沫滅火劑不同運(yùn)輸方式下的運(yùn)輸時間，見表3。

根據(jù)表3中數(shù)據(jù)，可以知道，理論上山東濟(jì)南采用航空運(yùn)輸?shù)臅r間比公路運(yùn)輸時間要短，但在實際運(yùn)輸中存在裝卸效率低，叉車和作業(yè)人員數(shù)量不足，以及缺少航空調(diào)運(yùn)經(jīng)驗等原因，造成實際調(diào)運(yùn)時間較長。而江蘇調(diào)運(yùn)的泡沫滅火劑理論上采用航空運(yùn)輸?shù)姆绞骄捅裙愤\(yùn)輸時間要長，加之調(diào)運(yùn)中存在裝卸、打板、裝機(jī)、協(xié)調(diào)等“隱形”時間消耗，所以調(diào)運(yùn)時間更長。因此在實際調(diào)運(yùn)中首先要確定合理的運(yùn)輸方式，在此基礎(chǔ)上，盡量減少非必要的轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)，使調(diào)運(yùn)過程簡單化。

表3 濟(jì)南江蘇泡沫液調(diào)運(yùn)時間對比

4 結(jié)論

4.1 傳統(tǒng)觀念上認(rèn)為航空調(diào)運(yùn)的時間少，更適合應(yīng)急調(diào)運(yùn)，但實際調(diào)運(yùn)中航空運(yùn)輸需要協(xié)調(diào)部門多，涉及調(diào)運(yùn)的手續(xù)復(fù)雜，各種中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)繁瑣，對泡沫滅火劑的裝卸要求高，導(dǎo)致運(yùn)輸時間不一定就比公路運(yùn)輸時間少。

4.2 若從某一儲備點調(diào)運(yùn)500 t泡沫滅火劑，均為1 t的方形桶儲裝規(guī)格，假定儲備庫配有叉車2臺，機(jī)場增加作業(yè)力量，按照每架次100 t由2臺叉車和2組人員作業(yè)，當(dāng)運(yùn)輸距離小于1 250 km時，采用公路運(yùn)輸時間少，運(yùn)輸距離大于1 250 km時，采用航空運(yùn)輸?shù)臅r間較少。

4.3 根據(jù)給出的調(diào)運(yùn)公式，泡沫滅火劑調(diào)運(yùn)的時間主要與調(diào)運(yùn)的滅火劑量和調(diào)運(yùn)的距離以及裝卸用叉車數(shù)量和打板人員有關(guān)。因此在確定火場泡沫液需求量的基礎(chǔ)上，要充分考慮儲備點的儲備量、調(diào)運(yùn)距離、裝卸設(shè)備和人員的數(shù)量以及公路、航空站建設(shè)情況。

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