日本液化天然氣(LNG)鐵路運輸的發展現狀及啟示

姚振坤

(中國國家鐵路集團有限公司 貨運部，北京 100844)

日本一直是液化天然氣(LNG)進口第一大國，2018年進口量8 280萬t。日本LNG約70%用于發電，30%為城市生活用氣，近年來鋼廠等工業用氣占比也在逐漸增加。日本進口LNG多采用LNG船海上運輸至沿海接收站的方式。以LNG作為燃料的發電廠多建在沿海地區，進口LNG多在氣化后通過天然氣管道運輸至發電廠，少量LNG通過鐵路或公路運輸。日本通過多年的LNG鐵路運輸，運輸裝備生產和應用市場已日趨成熟[1]。借鑒日本LNG鐵路運輸經驗，對研究我國LNG鐵路運輸具有啟示和參考作用。

1 日本LNG鐵路運輸概況

1987年日本國鐵改革后，原日本國鐵的貨運職能由日本貨物鐵道株式會社 (JR貨物) 承擔。JR貨物是日本惟一的全國性鐵路貨運企業[2]，承擔日本LNG鐵路運輸任務，主要提供鐵路裝卸場站、運輸線路、鐵路貨車和列車牽引服務等。大阪燃氣株式會社最早于2000年11月9日開始新瀉至金澤段LNG鐵路運輸。到2008年，日本已在新瀉至金澤等8個區段進行LNG鐵路運輸。日本鐵路運輸主要使用罐式集裝箱(以下簡稱“罐式箱”)，LNG從接收站用罐式箱加注，通過汽車運至鐵路車站，再通過鐵路運輸至到站。日本LNG鐵路運輸與其他高壓氣體運輸一樣，執行《高壓氣體安全法》《消防法》等安全法規[3]。

1.1 載運工具

日本以罐式箱作為LNG鐵路運輸的載運工具，罐式箱采用雙層絕熱罐體，并用鋼結構補強，滿足鐵路運輸震動和沖擊的強度標準設計要求。罐式箱尺寸分為20 ft，30 ft和50 ft 3種規格，分別可以裝運5.6 t，10.5 t和13.5 t LNG[4]；主要以30 ft罐式箱為主，一輛鐵路平板車可裝載2個30 ft罐式箱[3]。罐式箱由運輸企業委托具有LNG裝載設備設計制造資質的廠家研制，并經日本高壓氣體保安協會(KHK，日本通產省設立的以防止高壓氣體事故為目的的非贏利性技術團體)審核通過后使用。

以日本石油輸送株式會社(JOT)的30 ft LNG罐式箱為例，30 ft LNG罐式箱主要技術參數如表1所示。

表1 30 ft LNG罐式箱主要技術參數Tab.1 Major technical parameters of LNG tank container 30 ft

JOT的30 ft LNG罐式箱采用框架+雙層絕熱罐體結構，由于運輸里程較短，運輸時間一般只有3 ～ 4 d，該罐式箱設計維持時間約7 ～ 8 d，夏天高溫時(36 ～ 37℃)時維持時間只有3 ～ 4 d。為減少安全閥起跳或人工泄壓排放時危險性，設置在罐式箱頂部的放散口設計帶有頂蓋。閥門箱設置在罐式箱端部，內設機械壓力表等安全附件。

此外，在LNG罐式箱每側各配置一個消防滅火器。罐式箱一側配置應急救援箱，箱內放置應急處置方式、應急救援備品和應急聯系方式等。

1.2 鐵路運輸組織

按照日本國土交通省頒布的《關于規定鐵路技術基準的省令》相關規定，“裝載危險品的車輛與旅客列車進行混編時，要與旅客車廂間隔3輛以上；相對動力機車要間隔1個以上的空車或裝載除火藥等危險貨物外的貨車”要求，裝載LNG罐式箱的車輛與機車之間應至少隔離1輛貨車。

日本LNG鐵路運輸無押運，LNG罐式箱加注后，閥門箱施封，可以通過閥門箱的玻璃窗口查看罐內壓力等參數。當裝載30 ft LNG罐式箱時，每節鐵路貨車可裝載2個罐式箱，罐式箱按同一順向裝載。鐵路貨場內裝卸作業安全和物流配送管理由物流企業(如日本石油輸送株式會社)負責。LNG罐式箱壓力表由物流企業汽運司機負責檢查，并在與鐵路車站交接時進行簽認。

1.3 場站設施設備

LNG罐式箱堆存使用專用堆場，不與其他貨物混合堆存。LNG罐式箱裝卸設備采用通用的集裝箱裝卸設備，起重能力不少于24 t。LNG罐式箱裝卸車作業使用正面吊裝卸作業，調研的車站沒有配置門式起重機。

1.4 運輸安全風險

日本鐵路多為電氣化線路，運輸安全風險點主要包括電氣化鐵路條件下和隧道條件下運輸。在電氣化線路下進行裝卸作業前，要先將接觸網停電。電氣化線路運行時無特殊要求。隧道條件下運輸是LNG鐵路運輸重點風險點，JR貨運公司內部規定“隧道長度超過23 km，不得運輸危險貨物”，當有其他徑路可以不經過隧道運輸危險貨物時，JR貨運公司選擇不經過隧道的徑路。

據調研，日本自2000年開始LNG鐵路運輸至今，一共出現過2起安全隱患，一起是因罐式箱閥件焊縫開裂，影響罐式箱真空性，引起安全閥副閥起跳；另一起是裝卸時罐式箱傾斜著被吊裝到拖車上。

1.5 應急救援

LNG鐵路運輸應急救援由日本高壓氣體保安協會認定的具備相應專業能力的單位承擔。發生事故時，由就近的專業救援單位和消防單位趕赴現場，根據運輸工具上配置的“黃卡”(相當于應急手冊，內容包括應急救援措施、聯系方式等)開展救援工作。

以日本石油資源開發株式會社(JAPEX)為例，該公司既是能源生產和運輸單位，也是日本高壓氣體保安協會認定的專業救援單位。JAPEX托運的LNG罐式箱途中發生事故時，就近由專業救援單位進行處理；其他公司托運的LNG罐式箱運行至JAPEX應急救援管段時，由JAPEX進行專業救援。

JAPEX等企業負責對專業救援單位進行免費培訓和配置防護服等應急救援配備。

2 對我國LNG鐵路運輸發展的啟示

（1）罐式箱質量是確保LNG鐵路運輸安全的關鍵。日本LNG罐式箱鐵路運輸從罐式箱結構形式、罐式箱制造資質和質量認定、罐內壓力等關鍵參數設定和檢查等方面提出的要求，體現了罐式箱質量的重要性。我國開展LNG運輸應重點研究確定LNG罐式箱技術，充分考慮我國運輸徑路長、運輸周期長的特點，以及多式聯運的需求，提出能夠滿足運輸需求的維持時間、充裝量等重要指標。同時開展針對鐵路運輸專用LNG罐式箱必要的沖擊、倒摔及碰撞等安全性能試驗[5]。

（2）研究電氣化區段運輸安全風險控制措施。我國前期曾在青藏線格拉段非電氣化區段組織過LNG罐式箱的鐵路運輸試驗[6]，如果在電氣化區段開展運輸，應重點考慮安全閥排氣孔(管)放散口位置和角度，確保在安全閥起跳的情況下，排出的天然氣不會影響接觸網，也不會對鄰近車輛、人員等造成危害。

（3）探索應用在途監控。日本LNG罐式箱有壓力表等附件，需要人工現場檢查，無法做到實時監控和遠程監控，而利用物聯網技術研究實現在途狀態監控，可以實時對罐內介質的壓力、溫度、液位等進行監測[7]，對異常狀況進行預警和報警，由以往的事后發現再進行被動應急處置，轉變為實時監控、事前判斷，提前主動防控。

（4）建立專業應急救援機制。LNG具有易燃、易爆、深冷等特性，發生事故需要專業技術人員進行救援，日本對LNG鐵路運輸應急救援由日本高壓氣體保安協會認定的具備相應專業能力的單位承擔，我國也可以組織成立專業的救援隊伍或由托運人負責應急處置工作，同時在罐式箱上增加應急器材箱，隨箱附帶應急處置備品、托運人救援聯系電話等，提高現場應急救援的快捷性和便利性。

3 結束語

日本LNG鐵路運輸已近20年，是世界上LNG鐵路運輸較成功的案例。日本在LNG鐵路罐式箱設計制造、鐵路運輸組織、場站設施設備、運輸風險管理和應急救援等方面已經形成較為完善的體系，從而確保了LNG鐵路運輸安全高效。我國LNG鐵路運輸尚處空白，借鑒日本成功經驗，我國LNG鐵路運輸應重點研究LNG罐式箱技術，探討適合我國的LNG鐵路運輸組織方式、安全風險控制和應急處置方式，健全相關法規、規范、監管機制，規范行業發展[8]。日本LNG運輸經驗對我國研究LNG鐵路運輸具有借鑒和參考作用。