泡沫滅火劑應急調運方案分析

陳智慧，劉滋豪，楊素芳，陳 萌

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

0 引言

近年來，國內大型石油化工火災事故頻繁發生，如2010年大連“7·16”輸油管道爆炸火災事故，2015年4月6日漳州市古雷石化騰龍芳烴有限公司發生爆炸，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。這些大型石油化工火災往往具有燃燒規模大、持續時間長、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，面對大型石化火災能夠及時快速的完成泡沫滅火劑的調運成為該類火災成功處置的關鍵。目前，由于消防部隊戰勤保障起步較晚，聯勤聯動機制尚不健全，泡沫滅火劑調運通常以經驗為主，存在調運方案不合理、調運不及時等現象。因此有必要對泡沫滅火劑的調運方式進行系統分析，為泡沫滅火劑的調運提供理論指導。

對于應急物資調運方面，近年來國內外學者進行了大量的研究。從現有研究成果來看，應急物資調運主要針對應急物資需求[1]、應急物資調度、運輸[2-3]及應急物資配送[4]等方面開展模型優化。但這些模型大多從某一方面入手開展調運優化，如康凱等認為影響聯合運輸時間和費用的關鍵是運輸方式的選擇和路徑的優化，提出利用主從相互混合的啟發式方法建立路徑優化和運輸方式選擇結合的模型[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，難以直接應用。因此就需要結合泡沫滅火劑儲裝、需求特點對泡沫滅火劑的調運方式進行具體分析。

1 運輸方式及其特性

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

表1 三起石化火災泡沫調運量及調運方式統計表

2 運輸方式的選擇

在實際的泡沫滅火劑調運中，調運情況復雜，影響調運時間的不確定因素較多，如裝卸效率的不同、運輸車輛的往返運輸、行駛途中交通的堵塞以及天氣條件的影響等，因此需要對部分調運條件進行理想設定：由于有政府參與協調，參與調運的營運人員和貨運車輛滿足一次性調運；交通狀況和天氣良好，調運中車輛均能正常行駛；裝卸環節均配有叉車等機械設備；公路運輸的行駛路線參考百度地圖提供的行車路線。

2.1 公路運輸時間的確定

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

T公=t1+t2

(1)

式中：T公為公路運輸的總時間，單位h；t1為儲備點出庫裝車的時間，單位h；t2為運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。經調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1桶，時間為3 min，對于200 kg的圓形桶，每次可搬運2桶，搬運1 t需要時間為7.5 min。根據高速公路運輸要求，擬定裝載泡沫液的貨運車輛行駛速度定為90 km·h-1。那么調運N噸泡沫液公路運輸時間可表示為：

(2)

式中，n為可使用的叉車數量；s為儲備點到火場的距離，單位km。

2.2 航空運輸時間的確定

航空運輸具有飛行速度快，不受地面交通狀況限制的優點，適合遠距離應急調運，但是貨機的起降受到機場限制，需要進行轉載。整個調運過程不僅包括從儲備點到達起飛機場的時間、起飛機場到達降落機場的時間以及降落機場到火災現場的時間，還包括在機場進行裝車、卸車、打板、裝機等“隱形”環節消耗的時間，其運輸環節如圖1所示。

圖1 航空運輸環節

航空運輸時間T空見公式(3)：

(3)

通過對調運案例的調研可知，200 kg的圓形泡沫液桶在捆扎、打板中較為困難，不容易裝機，航空運輸多采用1 t泡沫液桶。一次可對4桶1 t的泡沫液桶進行捆扎、打板，打板的時間為10 min，假設進行打板的編組數為m，則捆扎、打板的時間為：

(4)

對于航空運輸的速度，由于飛機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。為確定飛機飛行速度和飛行距離之間的關系，通過查找國內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以內的運輸，飛機飛行的時間大約在40～50 min，因此在相對理想的狀況下，可以認為500 km以內的航空飛行時間為45 min；在 500～1 000 km運輸范圍內，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以上的航空運輸，其飛行速度可以達到600 km·h-1。因此貨機在空中飛行的時間可表示為：

(5)

式中，s2為起飛機場到降落機場的距離，單位km。

對航空調運的各個環節進行分析之后，可獲得航空運輸整個調運過程的時間：

(6)

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

2.3 對比分析

泡沫滅火劑調運的時間主要與調運的滅火劑量和調運的距離以及裝卸用叉車數量和打板人員數量有關。假設航空運輸中，需要公路轉運的距離為200 km，若從某一儲備點調運500 t泡沫滅火劑，均為1 t的方形桶儲裝規格，假定儲備庫配有叉車2臺，機場增加作業力量，按照每架次100 t由2臺叉車和2組人員作業，即假定N=500,n=n1=2,n2=n3=10,m=10。當該儲備點距離火場500 km、1 000 km、1 500 km、2 000 km時，根據公式(2)、公式(6)，可計算公路運輸和航空運輸的時間，見圖2。

通過計算可知，在上述假設條件下，調運500 t泡沫液，在運輸距離為1 250 km時，兩者運輸時間相同，當運輸距離小于1 250 km時，采用公路運輸時間少，運輸距離大于1 250 km時，采用航空運輸的時間較少。公路和航空運輸的時間差異主要在空運過程中裝卸時間和打板時間，公路運輸的時間相對固定，航空運輸的時間主要與機場配備的叉車和打板捆扎人員數量有關，運輸距離對空運時間影響較小。

圖2 不同距離公路、航空運輸時間

3 案例分析

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

表2 省外泡沫滅火劑供應點調運情況

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

根據表3中數據，可以知道，理論上山東濟南采用航空運輸的時間比公路運輸時間要短，但在實際運輸中存在裝卸效率低，叉車和作業人員數量不足，以及缺少航空調運經驗等原因，造成實際調運時間較長。而江蘇調運的泡沫滅火劑理論上采用航空運輸的方式就比公路運輸時間要長，加之調運中存在裝卸、打板、裝機、協調等“隱形”時間消耗，所以調運時間更長。因此在實際調運中首先要確定合理的運輸方式，在此基礎上，盡量減少非必要的轉運環節，使調運過程簡單化。

表3 濟南江蘇泡沫液調運時間對比

4 結論

4.1 傳統觀念上認為航空調運的時間少，更適合應急調運，但實際調運中航空運輸需要協調部門多，涉及調運的手續復雜，各種中轉環節繁瑣，對泡沫滅火劑的裝卸要求高，導致運輸時間不一定就比公路運輸時間少。

4.2 若從某一儲備點調運500 t泡沫滅火劑，均為1 t的方形桶儲裝規格，假定儲備庫配有叉車2臺，機場增加作業力量，按照每架次100 t由2臺叉車和2組人員作業，當運輸距離小于1 250 km時，采用公路運輸時間少，運輸距離大于1 250 km時，采用航空運輸的時間較少。

4.3 根據給出的調運公式，泡沫滅火劑調運的時間主要與調運的滅火劑量和調運的距離以及裝卸用叉車數量和打板人員有關。因此在確定火場泡沫液需求量的基礎上，要充分考慮儲備點的儲備量、調運距離、裝卸設備和人員的數量以及公路、航空站建設情況。

[1] 王蘭英，郭子雪，張玉芬，等.基于直覺模糊案例推理的應急物資需求預測模型[J].中國礦業大學學報，2015,44(4)：775-780.

[2] 李健,張文文，白曉晙，等.基于系統動力學的應急物資調運速度影響因素研究[J].系統工程理論及實踐，2015,35(3)：661-670.

[3] 郭子雪，郭亮，張培.應急物資調度時間最小化模糊優化模型[J].中國安全科學學報,2015,25(10)：172-176.

[4] 李雙琳，馬祖軍，鄭斌.震后初期應急物資配送的模糊多目標選址——多式聯運問題[J].中國管理科學，2013,21(2)：144-151.

[5] 康凱，牛海姣，朱越杰，等．多式聯運中運輸方式與運輸路徑集成優化模型研究[J].計算機應用研究，2010，27(5)：1672-1675.