（系统工程专业论文）危险品储存和运输的风险管理与控制研究.pdf

f 雠 fy 1 7 5 猫。芝笤 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 研究生签名：速日 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：越导师签名：弘日期：阳l ? 、 危险品储存和运输的风险管理与控制研究 研究生：开妍霞导师：王海燕( 教授)东南大学 摘要 由于危险品内在性质的特殊性，其储存和运输过程中的任何一个环节发生的 事故都会造成相当大的经济损失、环境危害和负面的社会影响。随着工业的发展， 危险品的需求量在不断地增长，潜在的危险性也不断增加，使政府和企业陷入极 端困难的境地。因此，危险品储存和运输的风险管理与控制问题是政府和企业都 极为关注的事情。 论文以危险品物流中的储存和运输两个环节为主要研究对象，研究如何减少 危险品储存风险、如何通过选择运输路径和运输工具优化运输网络以减少运输事 故风险，具体包括以下三个方面的内容。 首先研究了危险品储存的风险管理与控制问题。将预防性管理思想引入到危 险品储存管理过程中，通过对危险品储存源的识别，应用危险性与可操作性分析 方法分析人员失误和工艺偏差所导致的潜在风险，从政府和企业的角度提出了危 险品储存安全管理的策略。 其次研究了基于运输方式和路径优化的危险品运输风险管理与控制问题。在 介绍危险品的各种运输方式和危险品多式联运网络的基础上，对危险品运输的风 险进行识别和度量。在给定运输起点和终点以及最大允许运输时间的危险品运输 网络中，综合考虑危险品运输过程中运输风险最小和运输成本最小，建立了运输 方式和路径最优的数学模型，并给出了模型的求解算法和仿真算例。 最后对长江三角洲地区危险品运输风险管理与控制进行了实证分析。以长江 三角洲地区的十六个城市构成的危险品运输网络作为研究对象，以危险品运输的 成本和风险作为双目标，考虑公路、水陆和铁路的多式联运问题，基于风险最小 和成本最小研究了区域内危险品运输方式和路径优化方案，并从政府和企业的角 度给出了相关管理对策。 关键词：危险品储存；危险品运输；风险管理；风险控制；多目标优化 r i s km a n a g e m e n ta n dc o n t r o lo fh a z a r d o u sm a t e r i a l s s t o r a g ea n dt r a n s p o r t a t i o n 渤d u a t e ：l ( a iy a f l 】【i a s u p a 啊s o r ：w a n gh a i ”n ( p r o 恼s o r ) s o u t h e a s tu n i v e r s 毋 a b s t r a c t a sar e s u l to fh a z a r d o u sm a t e r i a l si n t e m a l s p e c i 矗c i t y ，a n ya c c i d e n ta tb o t h s t o r a g ea n dt r a j l s p o r t a t i o np r o c e s sw i l lr e s u l ti n 伊e a te c o n o m i cl o s s ，e i l v i r o 】【1 1 l l e n t a l p 0 1 1 u t i o n 缸c 。g m i v es o c i e t ya f ! i e c t w i t ht h er 印i dd e v e l o p m e n to fc h e m i c a l i 1 1 d u s t l y ，t h ed e m 锄do fh a z a r d o u sm a t e r i a l sc o n t i n u e st og r o w ，w h i c hw i l lb r i n g a b o u t p o t e l l t i a lr i s k ，m a l 【i n gg o v e n l n l e n t sa i l de n t e 叩一s e ss i n ki n t oe x 仃e m e l yd i 伍c u l t c o n d i t i o n s s ot h er e s e a r c ho nd s k 觚a l y s i sa i l dc o n 仃d lo f h a z a r d o u sm a t 嘶a l ss t o r a g e a n d 仃a n s p o r t 撕o ni sp a i da t t 耐i o nt 0b yb o t h9 0 v e n l i i l e n t s 觚d 朗t 叩r i s e s 一。t a k i n gt h es t o r a g ea n d l e 仃a n 5 p o r t a t i o np r o c e s si nh a z a 订o u 8m a t 酣a l si o 舀s t i c s 弱m a i ns t u d yo b j e c t s ，t h j sd i s s e r t a t i o nd i dr e s e 绷c ho nh o wt od e c r e a u s et l l er i s ko f h a z a r d o l l sm a t e r i a l ss t o r a g e ，a n dh o wt or e d u c e 仃a i l s p o r t a t i o na c c i d e l l t sb yc h o o s i n g 仃a n s p o r t a t i o nm o d ea n dr o u t et oe s t a b l i s ha no p t i m a lt r a l l s p o r t a t i o nn 如r k t h et h r c em a i nc 0 n t e n t so ft l l i sd i s s e r t a t i o na r ea sf o l l o w e d ： f i r s t l y b a l s e do nf o r e 9 0 i n gm a l l a g e m e n t ，w es m d i e dr i s km a i l a g e m e n ta n d c o n 缸_ 0 lo fh a z a r d o u sm a t e r i a l ss t o r a g e ，r e c o g i l i z e dt h es t o r a g es o u r c eo fh a z a r d o l l s m a t 舐a l s ，a i l a l y z e d 1 ep o t 训a lr i s kc a l l s e db ys t a f ff a u no rp r o c e s sv 撕a t i o n 啪u 曲 h a z 莉a n do p e r a b i l 时( h a z 0 p ) m 铋m o d ，锄dp u t 姗莉s 仃a t e 酉e sf o rs a f e t y m a i l a g e m e n to fh a z 锄d o u sm a t 舒a l ss t o m g e 丘o mb o mg o v e m m e n ta n de n t e 单r i s e s a n 西e t h e 玛w ed i ds o m er e s e a r c ho nr i s km 锄a g e m ta n dc o r l 仃o lo fh a z a r d o u s m a t 嘶a l s 昀n s p o r t a t i o nm r o u g l lo p t i m i z i n gt r a i l s p o r t a t i o nm o d ea n dr o u t e f i r s t l y ，w e i n 昀d u c e da l ll ( i l l d so f 们n s p o n a ：t i o nm o d e s 锄dm u l t i n l o 砌h a z 莉o u sm a t 嘶a l s 仃a l l l s p o r t a t i o nn e t 、7 l ，o r kr e c o 印i z e d 锄dm e a s u r e dt ：h er i s ko fh a z a r d o u sm a t i e r i a l s 胁s p o r t a t i o n t h e n ，b a l s e do np r o “d 。do r i g i i l d e s t i n a t i o na n dm a x i m u ma l l o wa _ b l e i i t i 觚s p o nt i m e ，、器t a b l i s h e da l lo p t i m a l 仃a n s p o r t a t i o nm o d e lb yc o m p r c h e i l s i v e c o n s i d 耐n gh o wt om i i l i m i z et h ei n c i d e n t sl o s s e sa n dt h e 位m s p o r t a t i o nc o s t m o r e o v e r ，ag e n e t i ca l g o r i t h ma 1 1 da ne x 锄p l ew e r e 舀v e no u tt os h o wt h ep r o c e d u r eo f s o i v i n gt h em o d e l 1 1 1t l l e e n d ，l ee l n p i r i c a la n a l y s e sa b o u th a z a r d o u sm a t 嘶a l s 仃2 m s p o r t a t i o n n e 铆o r ki ny a n 醛z er i v e rd e l t aw e r ep e r f o m l e d t a l ( i n gt h e l6c i t i e s i ny a n g t z e 鼬v e rd e l t aa sr e s e a r c h o b j e c t s ，t t l ec o s t 柚dm ed s ko fh a z a r d o u sm a t 甜a l s t r a n s p o n a t i o na sd u a lt a r g e t ，w em i n l ( e do u tt h en e wm o d eo f 仃a i l s p o r t a t i o nw i t h h l g h w a y s ，w a t e r w a y sa n dr a i l w a y s ，d i s c u s s e dt h eo p t i m u mm e t 量l o d si nt h er e g i o n c o n s l d 嘶n gh o wt om i n j m i z et h ei n c i d e n t sl o s s e sa i l dm et i 孤s p o r t a t i o n c o s t a i l d w o r k e do u tr e l a t e dc o u n t e 朐e a s u r e 硒m b o 1g o v 锄咖e n ta n d e i l t e 印r i s e sa i l g l e k e y w o r d s ：h a z a r d o u sm a t 舒a l ss t o r a g e ；h a z a r d o u sm a t e f i a l st r a i l s p o r t a t i o n ；鼬s k m a n a g e m e n t ；r i s kc o n 仃o l ；m u l t i - 0 i b j e c t i v ec i p t i m i z a t i o n 一：奇t ? ， i i i 目录 i i i 绪 仑l 研究背景及意义1 国内外研究现状2 1 2 1 危险品储存管理2 1 2 2 危险品运输风险识别3 1 2 3 危险品运输路径优化4 本文研究的主要内容：6 基本理论和方法8 危险性与可操作性分析( m 屹o p ) 方法8 2 1 1 危险性与可操作性分析方法概述8 2 1 2 危险性与可操作性分析的工作流程1 0 2 1 3 危险性与可操作性分析方法的优缺点1 1 多目标优化理论一1 1 2 2 1 多目标问题基本定义1 1 2 2 2 多目标求解方法1 3 遗传算法1 3 2 3 1 遗传算法的基本原理1 4 2 3 2 遗传算法的特点1 4 2 3 3 遗传算法的基本操作1 5 第三章危险品储存风险管理与控制1 8 3 1 危险品储存危险源识别1 8 3 2 危险品储存风险识别2 0 3 3 基于h a z o p 方法的危险品储存风险分析2 l 3 3 1 小组人员准备2 l 3 3 2 危险品储存的过程分析2 2 3 3 3 各个阶段的偏差2 2 3 4 危险品储存偏差控制对策。2 6 3 4 1 政府角度2 6 3 4 2 企业角度2 8 第四章危险品运输风险管理与控制3 1 4 1 危险品运输及多式联运网络3 l 4 1 1 危险品运输方式分析3 1 4 1 2 危险品多式联运网络3 4 4 2 基于路径和运输方式优化的危险品运输风险控制模型。3 6 4 2 1 问题描述3 6 4 2 2 符号及变量说明3 6 4 。2 3 模型的建立3 7 4 2 4 运输风险的计算方法3 9 4 3 模型的求解算法4 0 4 3 1 算法设计4 0 4 3 2 计算步骤4 1 4 4 仿真算例4 2 第五章长江三角洲地区危险品运输风险管理与控制实证分析4 8 5 1 长江三角洲地区危险品运输现状。4 8 5 1 1 长江三角洲地区简介4 8 5 1 2 长江三角洲地区危险品运输管理政策现状4 9 5 1 3 长江三角洲交通设施基础发展状况5 0 5 2 长江三角洲地区危险品运输的风险控制一路径和运输方式的优化5 3 5 2 1 问题描述5 3 5 2 2 相关数据的获取5 6 5 2 3 模型求解6 4 5 2 4 结果分析6 5 5 3 长江三角洲地区危险品运输风险管理对策6 6 5 3 1 政府角度6 6 5 3 2 企业角度6 8 v 7 1 7 1 7 l 7 2 7 4 7 5 和参加的科研项目8 2 v i 东南大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 危险化学品是指具有易燃、易爆、毒害、腐蚀、放射性等性质，在生产、运 输、装卸和储存保管等过程中易造成人身伤亡和财产损毁而需要特别防护的物 品。危险品物流包括生产、运输、储存、销售、使用及废弃处理六大环节。近年 来我国危险品事故呈明显上升趋势，而且其各个物流环节都有事故发生，如2 0 0 5 年吉林石化双苯厂爆炸事故就发生在生产环节，1 9 9 3 年造成1 5 人死亡的深圳安 贸危险化学品储运公司特大爆炸事故发生在储运环节，2 0 0 5 年京沪高速公路淮 安段发生的液氯泄漏事件发生在运输环节，2 0 0 6 年上海龙华食品公司液氨泄漏 事故发生在使用环节。每次事故都会造成一定程度的经济损失、环境危害和负面 的社会影响，使政府和企业陷入极端困难的境地。因此，危险品物流的风险分析 与控制研究是政府和企业都极为关注的事情。 1 1 研究背景及意义 随着化工产业在我国的迅速发展，随之而来的危险品物流产业也出现了迅猛 增长的势头，与此同时，危险品物流事故发生的次数和频率也有所增长，已造成 严重的经济损失和人身伤亡以及不良的社会影响。据统计，在危险品物流的所有 环节中，危险化学品事故发生起数最多的环节为运输环节，在运输过程中引发的 事故次数占总事故起数的3 4 ，生产环节占2 3 8 ，储存、使用、销售、废弃 处置等环节分别占总事故次数的1 9 7 、1 5 、4 8 、2 7 。在这些引发事故 的不同环节中，生产环节导致死亡人数最多，占总死亡人数的4 3 2 ，其次是 运输环节，占3 3 2 ，再次是储存环节，占1 7 9 ，这三个环节造成的死亡人数 占总死亡人数的9 4 3 ；而在危险化学品销售、使用、废弃处置这3 个环节中， 事故死亡人数仅占总人数的5 7 。可见在整个危险品物流过程中运输和储存是 事故多发环节【l 】。综观这些危险品物流事故，原因多种多样，有政府监控不力， 有企业违规违法运营；有必然的因素，也有偶然的因素。危险品运输和储存过程 的风险是客观存在的，如果政府相关部门和危险品运输和储存企业预先采取相应 对策和措施，危险品运输和储存的风险可以降低甚至规避，危险品运输和储存风 险转化为事故的情形可以预防；如果没有合理的对策和措施，或管理不到位，危 东南人学硕上学位论文第一章绪论 险品运输和储存的风险就会转化为事故。危险品运输和储存的风险是可以规避和 控制的，通过合理选择危险品运输路径和危险品物流作业的时间可以达到风险规 避或风险降低的目的，通过风险管理手段可以有效降低危险品运输和储存风险转 化为事故的概率。 本论文的选题正是基于以上背景，题目来自于教育部人文社会科学研究项目 一危险品物流风险管理及应急机制研究( 项目编号：0 7 j a 6 3 0 0 6 0 ) ，以危险 品储存和运输两个环节为主要研究对象，研究减少危险品物流事故发生以及降低 事故风险的手段和途径。 1 2 国内外研究现状 危险品的物流安全管理早已引起了各国政府、工业界及学术界的高度重视， 学者们借助管理运筹、网络技术和优化技术对这些问题展开建模优化工作，并取 得了一系列研究成果。在危险品物流的整个过程中，储存和运输两个环节的事故 率比较大，下面主要从危险品储存管理、危险品运输风险识别、危险品运输路径 优化等三个方面来综述目前的国内外研究现状。 1 2 1 危险品储存管理 危险品储存属于重大危险源的管理范围。早在1 9 7 4 年6 月弗利克斯巴勒 ( f l i x b o r u 曲) 爆炸事故发生后，英国卫生与安全委员会设立了重大危险咨询委 员会( a d v i s o 珂c o 删 n i t t e eo nm 萄o rh a z a r d s ，简称a c m h ) ，负责研究重大危 险源的辨识、评价技术和控制措施【2 】。随后，英国卫生与安全监察局( h s e ) 专 门设立了重大危险管理处。p a u l 等【3 】考虑存储爆炸物品及物质的做法，根据防范 标准o o 一5 5 ，规范了a c s 软件的安全要求。i o 锄i l i s 等【4 】提供了生产和储存爆炸危 险品工厂的风险评价方法。 国内关于危险品储存管理方面的文献，首先是储存管理规章制度等的规定， 马凤捷等【5 】探讨了企业危险化学品安全储存管理的一般要求和工作程序。郭广贤 【6 】根据2 0 3 所化工危险品储存中可能发生燃烧和爆炸事故的原因，提出实现危险 品储存安全的基本对策，探究了化工危险品储存安全管理工作。马良【7 】分析- 了危 险品仓库火灾爆炸原因，并提出了相应的预防对策。危险品储存管理是从定性角 2 东南大学硕士学位论文第一章绪论 度出发考虑，关于危险品储存风险定量评价方面，林丛等f 8 】以福州杜坞车站新货 场为例，通过对源强的分析，对有可能导致的最大风险进行估计，采用事故树分 析法( f t a 法) 对产生风险的概率进行计算，实现环境风险影响的定量评价。 王月锋【9 】以安全系统工程为理论基础，针对宁波港青峙化工区，运用故障树分析、 泄漏模拟计算以及常稳态高斯数学扩散模型，分析了散化品储运过程的安全，研 究了泄漏危害性和火灾爆炸危险性。王文强等【lo 】用事故树分析易燃液体储罐区爆 炸、火灾事故，提出相应的安全对策措施。董茹英等【l l 】对某化工厂三个罐区进行 了危险源辨识，确定了重大危险源及其危险物质，进而运用重大事故模拟方法， 计算了火灾、爆炸和中毒事故的死亡事故范围半径；根据计算结果，提出了预防 罐区火灾、爆炸和中毒事故的控制措施。李永华等f 1 2 】以化工仓库及其配套码头为 例，在一定条件下，对其一旦发生泄漏事故可能产生的水环境影响进行分析评价， 并提出一定的污染防治控制措施。梁雪等【l3 】对比了国内外危险化学品相关安全距 离的法规、标准和要求，对国内外现有的安全卫生距离确定方法进行了总结。高 建明等【1 4 】通过对国内外安全及卫生等相关距离确定方法研究，结合我国实际情 况，对危险化学品生产储存装置与周边重要区域安全防护距离制定方法的基本原 则、计算程序以及主要内容等进行阐述，提出了危险化学品生产储存装置与周边 重要区域安全防护距离的确定方法。该方法以危险化学品事故后果分析为基础， 综合考虑企业安全防护措施影响，运用个人风险允许值和社会风险允许值来确定 危险化学品生产储存装置与周边重要区域安全防护距离。 1 2 2 危险品运输风险识别 关于危险品运输风险的提议早在1 9 7 1 年美国国家运输安全委员会颁布的危险 化学品运输规章制度中就考虑了【1 5 】，此后许多学者对其进行了卓有成效的研究， 绝大多数研究侧重于计算或尽量减少运输过程中的风险或对风险进行定量评估。 e d ( u t 等【1 6 】将风险定义为期望后果；h a 删o o d 等【1 7 1 即利用泄漏量或车辆事故来度 量风险；b u b b i c o 等【1 9 2 0 】研究了危险品运输中的个人风险和社会风险；f a b i a n o 【2 l 】 将风险因素归为三类：道路内在特征、天气情况、交通情况，提出了面向事故现 场的风险评价与决策体系，并给出了事故概率与总死亡人数的风险评价模型； e r h a n 等【2 2 】考虑风险包括基元路段风险、边缘风险、道路风险以及感知风险、反 3 东南人学硕士学位论文第一章绪论 效用风险和条件风险；r e v e l l e 等【2 3 】提出了利用路径两侧的人口分布( 人口覆盖 率) 来反应危险品运输过程中的风险；s a c c o m a n l l o 掣2 4 】在研究不同时间和天气 条件下卡车事故率的差异时，提出用事故率来度量危险品运输风险；a b k o w 娩 等f 2 5 】贝0 从公众对事故感知的角度提出了一个感知风险度量模型；e 山t 等【2 6 】针对 危险品运输事故的低概率高危害的特征，提出了3 个基于大灾害规避的风险度量 模型，即期望一方差风险、反效用风险和最小最大风险；s i v a k 啪0 2 7 】等人针对 危险化学品运输发生灾难性事故后可能需要重新进行风险评估的问题，提出了条 件风险( 事故发生后的风险值) 。 我国对危险化学品运输风险分析的研究较晚，其中最早的是19 9 5 年毕军等 网发表的论文，该论文在研究有害废物运输风险时提出基元路段的概念，建立了 运输风险的计算模型，并对沈阳市有害废物运输的环境风险进行分析。此外，任 红娟等【2 9 】采用故障树分析法计算事故概率，并提出公路毒性化学品运输事故环境 风险评价的一般程序和方法；魏国等人【3 0 】对非爆炸品类危险化学品事故和公路运 输事故进行了统计分析。吴宗之等【3 l 】对危险品道路运输过程的安全要素进行了较 系统的研究，从管理原因、人员失误、设备设施的缺陷、路况与环境影响等几个 方面剖析了事故原因，提出了危险品公路运输事故的预防与控制措施以及危险品 道路运输过程定量风险分析方法；在运输过程个人风险和社会风险评价模型中引 入了危险物质事故易发性校正因子，以及车辆设备、人员素质、安全管理3 类风 险消长因子，并给出了其定量计算模型。魏航等人【3 2 3 3 】先后给出危险化学品运输 风险的度量模型，并进行了数值分析。李路等【3 4 1 和徐泽敏【3 5 】分别探讨公路和水 路危险化学品运输风险分析的研究框架。任常兴等【3 6 】分析运输过程中的风险影响 因素，提出了危险品道路运输路径优化选择模型。张江华等【3 1 7 】从事故率估计和事 故后果模拟分析两个维度来分析危险化学品运输风险，应用信息扩散理论估计了 危险化学品运输事故率，并基于g i s 技术模拟分析了危险化学品运输事故后果。 1 2 3 危险品运输路径优化 在运输风险研究比较成熟后，研究重点就开始转向危险品运输路线的选择。 优化选线标准主要涵盖了运输风险、运输成本与风险平衡性等方面，选线方式可 分为单目标选线与多目标选线。 4 东南大学硕士学位论文第一章绪论 早期的研究主要集中在单目标选线，j o y 等【3 8 】用最短路算法在有害物品的运 输中，包括高速公路运输和铁路运输进行了一些实证研究。b r o g 锄等【3 8 】以运输 风险作为边的阻抗，采用经典的最短路径问题来选择最优路径( 即风险最小的路 径) 。z o r g r a f o s 等【3 9 】提出一个整数规划模型来同时确定运输路径和站址的选择， 目标是使选址造成的运输风险最小。g l i c k m a n 【删、v a r l c i e 【4 l 】、p i i a w k a 等【4 2 】和 k e s s l e 等【4 3 j 利用人口覆盖率为目标对有害物品运输中的路径选择进行了研究。 r e v e l l e 等j 通过加权距离运输路段一定范围的人数以及路段长度作为目标函数 来进行路径决策。b a 钍a 等【4 5 】将危险品运输车辆与运输路径影响区内人口聚集中 心( 看作一点) 之间的距离与影响人员总数的乘积作为选线标准。 由于单目标模型不能解决在运输风险和运输成本之间的冲突，所以多目标的 有害物品运输路径选择问题的就得到了进一步的发展。s h o b r y s f 4 6 】最早开展了危 险品运输的多目标选线研究，以最小化吨运输距离和最小化吨影响人数为选线标 准，认为可采用p a r e t i d 最优算法集合搜索最优路径。s a c c o m 锄。等【2 4 】提出了最 小化影响人员风险、最低事故概率、最低运输成本等3 个选线标准。m i a o u 等f 4 7 】 利用最短路线算法寻找运输成本、事故概率和暴露人口约束的最佳路线。c 等【4 8 】提出了一个类似的双准则模型。z o g r a f o s 等4 明开展了考虑风险平衡性的多目 标选线研究，均等分布路段影响人员风险，给出了一般影响人员风险、特殊聚集 人群风险、财产损失风险和运输时间4 个选线标准。w i _ e r a m c 5 0 1 线标准，其可选 路段属性多是不确定的，如事故率和影响人员密度等。y a s h o d a 等【5 1 】根据不同的 目标如随机或者随时间变化，基于道路功能提出了k 条最短路径算法，同时设 计了混合整数规划算法来确定路径子集，它代表了地域多样性与道路功能之间合 理的权衡。 国内危险品运输路线优化研究的开端是王刊良等【5 2 1 基于国外成果研究了危 险品材料运输途中的检查站选址问题。毕军等【2 8 】在以往有害废品运输风险研究的 基础上，提出了基元路段的概念并描述了其主要特征，建立了运输风险、成本的 计算模型及运输路线优化的多目标决策模型，应用此模型对沈阳市有害废品运输 的风险进行了分析。李洪波等【5 3 】给出了危险货物运输过程中，在有转运条件下的 风险度量模型、成本模型及路径选择模型。宋杰珍等【堋分析危险品运输网络设计 的一般过程及其双重约束特征，在此基础上兼顾政府与运输商双方不同的利益目 5 东南大学硕上学位论文 第一章绪论 标，建立一个双层规划模型，借用库恩一塔克条件提出该模型的一个简单解法。 曹罡【5 5 l 考虑时间因素对危险品运输路线选择的影响的前提下，对如何在不同时段 合理的选择危险品运输路线问题进行了研究，建立了时间因素影响条件下( 时变 条件下) 的基于不同时段的危险品运输多目标最优路线选择模型。魏航等【5 6 】建立 了在时变网络条件下多式联运有害物品的最短路模型，设计了求解时变条件下多 目标多式联运的最短路的算法。任常兴等f 5 7 】采用带目标权重系数的p a u r e t o 一最优 路线算法寻找多个满足要求的有效解，近似评估p a r e t 0 前沿，以比例法标准化选 线指标，转化为无量纲的目标评价函数值，合理优化多个选线标准选择可行的最 小运输风险路线。 、 纵观国内外关于危险品物流风险控制的研究，不难发现，当前研究中大部分 文献都集中考虑危险品的运输环节风险识别及控制，储存等环节主要是一般管理 方面的研究，对危险品储存等环节的风险管理研究较少。在基于危险品运输风险 分析基础上的路径选择方面，主要研究单一的运输方式路径的优化选择，忽略了 实际情况中存在的多式联运路径和运输工具的联合优化选择。 。 1 3 本文研究的主要内容 基于目前研究中存在的问题，论文以危险品物流中的储存和运输两个环节为 主要研究对象，研究如何减少危险品储存风险、如何通过选择运输路径和运输工 具优化运输网络以减少运输事故风险，论文主要包括以下三个方面的内容。 ( 1 ) 危险品储存风险管理与控制。首先是危险品储存源的识别，然后用危 险性与可操作性分析方法分析人员失误和工艺偏差所导致的潜在风险，研究如何 使危险品储存事故尽量减少或不发生。 ( 2 ) 基于运输方式和路径优化的危险品运输风险管理与控制。首先介绍了 危险品的各种运输方式和危险品多式联运的网络，然后对危险品运输的风险进行 识别分析，并进行度量。然后在给定运输起点、终点以及最大允许运输时间的危 险品运输网络情况下，综合考虑危险品运输过程中所造成的运输风险最小、运输 成本最小，选择最优的运输方式和运输路径。 ( 3 ) 长江三角洲地区危险品运输风险管理与控制实证分析。以长江三角洲 地区的十六个城市构成的危险品运输网络作为研究对象，以危险品运输的成本和 6 奎堕盔兰竺主堂垡堡奎 一 第一章绪论 一 2 ：要竺 风险作为双目标，考虑公路、水陆和铁路的多式联运问题，基于风险最小和成本 最小研究长三角区域内危险品运输方式和路径优化方案。 本文的总体结构如图1 1 所示。 图l - 1 本文的总体结构图 东南大学硕士学位论文第二章基奉理论和方法 第二章基本理论和方法 本章介绍危险品储存和运输风险管理和控制研究中要使用的理论与方法，主 要包括危险性与可操作性分析方法、多目标优化问题、以及遗传算法。 2 1 危险性与可操作性分析( h a z o p ) 方法 危险品物流管理中最行之有效的方法就是预防性方法，这是一种对可能发生 危害的系统进行事前危害评估以及制定防治措施的方法。将预防性管理思想引入 到危险品物流管理过程中，危险性与可操作性分析( h a z 而a n do p 拍i l 时，h a z o p ) 方法就是其中的一种基本理论。基于这种方法可以构建危险品物流安全管理机制， 提出危险品物流安全管理的策略和措施。 2 1 1 危险性与可操作性分析方法概述 危险性与可操作性分析( h a z 耐a n do l ，觎i b i h t y ， l 螂) 方法是由英国帝国 化学工程公司( i c i ) 于2 0 世纪6 0 年代开发的风险分析方法，指一个多元化的 团队，在风险分析师的引导下，采用结构化的方式，通过审查流程，发现潜在的 危害和操作问题，是一种系统潜在危害的结构化检验方法。 h a z o p 分析方法自从提出至今四十多年，经过不断的改进与完善，现在在 欧洲和美国已经广泛地应用于各类工艺过程和项目的风险评估工作中，有些国 家，如英国等已经通过立法手段强制其在工程建设项目推广应用。 在国内，近几年化工行业对m 忆o p 方法的应用和研究非常活跃，目前主要用于 分析流程工厂中的危险和可操作性问题或者影响工厂达到设计生产能力的因素。目 前国内一般对m 坦o p 的定义是指由有经验的跨专业的专家组成的小组对在设计范 围内检查工艺装置和公用设施的流程路线中工艺参数以及操作控制可能出现的偏 差，共同针对这些偏差找出原因，分析后果，并共同讨论提出对策的一种研究方法。 目前大范围应用的m 吧o p 分析方法是基于参数引导词及偏差的一种风 险分析方法。要真正掌握该方法，就必须对分析过程中所涉及到的术语有所了解， 常用的术语如表2 1 所示【8 1 1 。 查堕查兰堡主兰竺笙兰 一 第二章基本理论和方法 一- - - - ：= ：= ：= 表2 1 常用扎坦o p 分析术语 项目 说明 或称工艺单元，代表系统某部分的本质特性的要素集合。指具有确定边界的 分析节点 设备( 如两容器之间的管线) 单元，是h a z o p 分析的直接目标。对单元内工 艺参数的偏差进行分析；对位于p i d 图上的t 艺参数进行偏差分析。 间隙过程的不连续动作，或者是由地忆o p 分析组分析的操作步骤；可能是 操作步骤 手动、自动或计算机自动控制的操作，间隙过程每一步使用的偏差可能与连 续过程不同。 确定装置如何操作而不发生偏差，即工艺过程的正常操作条件，采用一系列 工艺指标 的表格，用文字或图表进行说明，如工艺说明流程图、管道图、p i d 图。 引导词 用于定性或定量描述工艺指标的简单词语，引导识别工艺过程危险 与过程有关的物理或化学特性，包括概念性的项目如反应、混合、浓度、p h 工艺参数 值及具体项目如温度、压力相数及流量。 分析组使用的引导词系统的对每个节点的工艺参数( 如流量压力等) 进行分 偏差 析发现的一系列偏离工艺指标的情况( 如无流量、压力高等) ；偏差的形式 通常是“引导词+ 参数”。 发生偏差的原冈；一旦找到发生偏差的原因，就意味着找到了对付偏差的方 原因 法和手段，这些原因可能是设备故障、人为失误、不可预见的工艺状况( 如 组成改变) ，来自外部的破坏( 如电源故障) 等。 偏差所造成的后果( 如释放有毒物质) ；分析组常常假定发生偏差时已有安 后果 全保护系统的失效，不考虑那些细小的与安全无关的后果。 指设计的工程系统或调节控制系统，用以避免或减轻偏差发生时所造成的后 安全保护 果( 如报警、连锁、操作规程等) 。 修改设计、操作规程、或者进一步进行分析研究( 如增加压力报警、改变操 措施或建议 作步骤地顺序等) 的建议。 设计意图 单元和特征参数的设计人员设计意图或工作范围。 伤害 造成的物理损伤，人员健康伤害，财产损失和环境破坏。 危险 造成伤害的潜在危险源。 9 东南大学硕士学位论文第二章基本理论和方法 i 风险 i 事故发生概率和造成后果严重度的结合。l 2 1 2 危险性与可操作性分析的工作流程 h a z o p 分析的前提是确定分析对象，也就是某个工程项目或某套装置、某 个设施；然后收集分析对象的有关资料，如装置的平面布置图、工艺流程图、管 道和仪表图、因果图、安全应用图表、工艺说明、设计原则文件、操作程序( 包 括启动、关断和维护) 、危险化学品和其参数、物质平衡表、设备与管线规格和 标准、公用设施规格等；确定项目组成人员并合理分工；在消化吸收资料的基础 上，适时安排分析讨论会议，进入正常的h a z o p 分析程序，分析工作流程如同 2 一l 所裂5 9 1 。 h a z o p 分析的需要 上 设施的资料收集 上 委任h a z o p 组长及秘书 l 上上占 i h a z o p 工作会议策划 h a z o p 小组组员筛选 姒z o p 分析前期准备 ， h a z o p 工作会议 上 编制报告 上 决策 j； 整改改善 卜”1 决策安全管理f 一 上 jl 后续追踪 卜 i 完成 下一个项目阶段 图2 1h a z o p 分析工作流程 l o 东南大学硕士学位论文第二章基本理论和方法 2 1 3 危险性与可操作性分析方法的优缺点 危险性与可操作性分析方法的优点【删是能对工艺设计进行全面系统的分析研 究；能对生产操作人员的操作错误及由此产生的后果进行分析研究，并采取措施防 范；可以发现系统中潜在的危险，并采取措施予以消除；使设计和操作人员更加全 面地了解装置的性能，充实了生产操作规程，提高操作人员的培训质量。 危险性与可操作性分析方法的缺点是运用的人力、物力、耗用的时间较多。其 结果依赖于所审查的图纸及资料的准确性，并要求专家小组成员具备较好的专业知 识技能和较丰富的实践经验，同时要保证讨论会的气氛和质量。 h a z o p 方法可以对整个设计或流程进行系统的研究和分析，其结果要比其 他简单考察或研究的结论更客观。另外，h a z o p 把各行业各部门的专家聚集在 一起，借助专家们的丰富经验，通过小组会议自由讨论的方式，激发个人智慧和 想象力，指出所有潜在问题，寻求解决机会，以减少事故和损失。利用小组解决 问题的优势和将h a z o p 研究思想与其他方法如w h a t i f 研究方法的有机结合， !i ：_ ， 一 。! 毒 j 可以发现尽可能多的潜在问题j 并且多角度考虑和选择解决方案，找出解决办法。 一- 一 - ： 一 。 -二? 卫一一 一二= ，一一一 一一 。一一 7t 一 - f 一，- 一f ： 一 一 一 ：虎。一 。 一 一一 ：- 一 警- 7 j 。f - j ? i 勺。：j ： 2 2 多目标优化理论 由于危险品物流涉及到政府、危险品物流企业及其他部门，各个部门所要求 的目标是不同的，所以要考虑的是如何优化这些目标，多目标优化理论和方法是 实现这一目标的理论基础。 2 2 1 多目标问题基本定义 多目标优化问题( m u l t i o b j e 砸v eo p t i m i z a t i 彻p r o b l e l l l ，m o p ) 也称作向量优 化问题或多准则优化问题。多目标优化问题可以描述为：求一个决策变量向量， 它满足所有约束并且使得由目标函数组成的向量最优化。而这些组成向量的目标 函数通常彼此之间都是互相矛盾的，因此，这里的“优化”意味着求一个解