firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/PVB.2020.29.06.75-83firesmi-938Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ОБОРУДОВАНИЯSAFETY OF TECHNOLOGICAL PROCESSES AND EQUIPMENTПути повышения пожаровзрывобезопасности эксплуатации цистерн для перевозки сжиженных углеводородных газовMethods of improving the fire and explosion safety of operation of liquefied hydrocarbon gas transportation tanksФилипповВ. Н.FilippovV. N.

ФИЛИППОВ Виктор Николаевич, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры вагонов и вагонного хозяйства

РИНЦ ID: 546422; Scopus Author ID: 57205076108 

127994, г. Москва, ул. Образцова, 9, стр. 9

Victor N. FILIPPOV, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Professor of Cars and Carriage Economy Department

ID RISC: 546422; Scopus Author ID: 57205076108

Obraztsova St., 9, Bldg. 9, Moscow, 127994

filipovvn@gmail.comПетровГ. И.PetrovG. I.

ПЕТРОВ Геннадий Иванович, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой вагонов и вагонного хозяйства

РИНЦ ID: 703184; Scopus Author ID: 57206464834 

127994, г. Москва, ул. Образцова, 9, стр. 9

Gennadiy I. PETROV, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of Cars and Carriage Economy Department

ID RISC: 703184; Scopus Author ID: 57206464834

Obraztsova St., 9, Bldg. 9, Moscow, 127994

petrovgi@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-1916-2547ШебекоЮ. Н.ShebekoYu. N.

ШЕБЕКО Юрий Николаевич, д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник,

РИНЦ ID: 47042; Scopus Author ID: 7006511704

143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, 12

Yury N. SHEBEKO, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Chief Researcher

ID RISC: 47042; Scopus Author ID: 7006511704

VNIIPO, 12, Balashikha, Moscow Region, 143903

yn_shebeko@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6027-6039БеспалькоС. В.BespalcoS. V.

БЕСПАЛЬКО Сергей Валерьевич, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры вагонов и вагонного хозяйства

Scopus Author ID: 57215138824; РИНЦ ID: 274453 

127994, г. Москва, ул. Образцова, 9, стр. 9

Serge V. BESPALCO, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Professor of Cars and Carriage Economy Department

ID RISC: 274453; Scopus Author ID: 57215138824

Obraztsova St., 9, Bldg. 9, Moscow, 127994

besp-alco@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8910-7573СергеевИ. К.SergeevI. K.

СЕРГЕЕВ Иван Константинович, ассистент кафедры вагонов и вагонного хозяйства

РИНЦ ID: 1048369

127994, г. Москва, ул. Образцова, 9, стр. 9

Ivan K. SERGEEV, Assistant of Cars and Carriage Economy Department

ID RISC: 1048369

Obraztsova St., 9, Bldg. 9, Moscow, 127994

vana1997@yandex.ruРоссийский университет транспортаРоссияRussian University of TransportRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС РоссииРоссияAll-Russian Research Institute for Fire Protection of Emercom of RussiaRussian Federation2020130120212967583Copyright © Филиппов В.Н., Петров Г.И., Шебеко Ю.Н., Беспалько С.В., Сергеев И.К., 20212021Филиппов В.Н., Петров Г.И., Шебеко Ю.Н., Беспалько С.В., Сергеев И.К.Filippov V.N., Petrov G.I., Shebeko Y.N., Bespalco S.V., Sergeev I.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/938

Введение. В 1970-х годах возникла проблема обеспечения пожаровзрывобезопасности транспортировки сжиженных углеводородных газов (СУГ). Была поставлена задача создать новое поколение цистерн для перевозки СУГ с улучшенными технико-экономическими параметрами и показателями для обеспечения пожаровзрывобезопасности. В работе проведен анализ нормативной документации по вопросам пожаровзрывобезопасности цистерн для перевозки СУГ, который показал отсутствие единой политики в области создания вагонов для опасных грузов. По этой причине появился ряд моделей без устройств пожарной безопасности или с недостаточно эффективными защитными устройствами. Таким образом, в предыдущих исследованиях в области вагоностроения вопросы пожарной и взрывобезопасности были недостаточно изучены, и в целом проблема не была решена. Основные мероприятия по обеспечению пожаровзрывобезопасности цистерн для перевозки СУГ были приняты Российским университетом транспорта (РУТ (МИИТ)). Собрана статистическая информация о пожароопасных отказах и происшествиях с цистернами эксплуатационного парка с их детальным осмотром. Выявлены наиболее уязвимые места котлов и разработаны методы оценки надежности и долговечности. Определены направления совершенствования конструкции котлов, работающих под давлением. Были проведены следующие работы: ● проанализированы статистические данные об авариях при перевозке опасных грузов; ● разработаны сценарии развития пожароопасных аварийных ситуаций; ● усовершенствованы нормы расчета и проектирования вагонов; ● разработаны математические модели расчета котла; ● рассчитано нестационарное температурное поле котла в очаге пожара с использованием нелинейных уравнений теплопроводности и метода конечных элементов (МКЭ); ● определено напряженно-деформированное состояние котла при пожаре. Выводы. В результате проведенных РУТ (МИИТ) работ были созданы цистерны для СУГ с усовершенствованными средствами защиты котлов от аварийных воздействий. Необходима выработка единой политики в области создания вагонов для опасных грузов и согласование требований нормативной документации.

Introduction. The problem of fire and explosion safety of liquefied hydrocarbon gas transportation arose in the 1970s. The task was set to design new generation tanks having improved technical and economic parameters and indicators to ensure fire and explosion safety. The co-authors have conducted the analysis of regulatory documentation covering the fire and explosion safety of hydrocarbon gas transportation tanks, which shows the absence of any unified policy in the design of cars designated for hazardous cargoes. Hence, a number of models, having no or insufficiently effective protective devices, are produced. Therefore, the issues of fire and explosion safety were understudied in the earlier research works on design of railroad cars, and the problem has not been resolved. Principal actions aimed at the fire and explosion safety of hydrocarbon gas transportation tanks were implemented by the Russian University of Transport (MIIT). Statistical information on fire hazardous failures and fleet tank accidents, as well as their detailed investigation has been collected. Tank barrel vulnerabilities have been identified; reliability and durability assessment methods have been developed. Priorities for improving the pressurized tank design are outlined. The following items of work have been performed: ● analysis of statistical data on hazardous cargo transportation accidents, ● development of fire hazard emergency scenarios; ● improvement of “Railroad car analysis and design regulations”, ● development of mathematical models designated for the analysis of tanks, ● identification of an unstable temperature field inside a tank barrel, if in the seat of fire, using non-linear heat conduction equations and the finite element method (FEM), ● identification of the stress-strain state of a tank barrel during a fire. Conclusions. Following the completion of the work performed by the Russian University of Transport (MIIT), hydrocarbon gas tanks have obtained a better barrel emergency impact protection. A unified policy in the design of cars for hazardous cargoes is needed and regulatory documentation requirements must be harmonized.

сжиженные углеводородные газыпожарная безопасностьперевозка по железным дорогамвагоны для опасных грузовкотел цистернысредства защиты от пожароопасных аварийliquified petroleum gasesfire safetyrailway transportationhazardous cargo carstank barrelsafety equipment preventing fire hazards arising as a result of accidentsReferencesСмольянинов А.В., Филиппов В.Н. Транспортировка опасных грузов // Железнодорожный транспорт. 1990. № 7. С. 31–33.Smolyaninov A.V., Filippov V.N. Transport of dangerous goods. Railway transport. 1990; 7:31-33. (rus).Дмитриев В.В., Филиппов В.Н., Канивец Р.Ф., Смольянинов А.В. Совершенствование цистерн для сжиженного газа // Железнодорожный транспорт. 1991. № 8. С. 46–48.Dmitriev V.V., Filippov V.N., Kanivets R.F., Smolyaninov A.V. Improvement of tanks for liquefied gas. Railway transport. 1991; 8:46-48. (rus).Filippow W.N., Stanislaw K. Badania prototypovychurzadzen, ochraniajacych armature idennicewagonow-cystern w awaryjnych sytuacjach // Przegląd Kolesowy. 1993. No. 8. Pp. 31–33Filippow W.N., Stanislaw K. Badaniaprototypovychurzadzen, ochraniajacych armature idennicewagonow-cystern w awaryjnychsytuacjach. PrzeglądKolesowy. 1993; 8:31-33. (pol).Шебеко Ю.Н., Шевчук А.П., Смолин И.М., Филиппов В.Н., Черноплеков А.Н., Бородкин А.Н. и др. Пожаровзрывобезопасность перевозок сжиженных углеводородных газов железнодорожным транспортом. 1. Постановка задачи и рассмотрение типовых сценариев аварии // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 1992. Т. 1. № 4. C. 46–51.Shebeko Yu. N., Shevchuk A.P., Smolin I.M., Filippov V.N., Chernoplekov A.N., Borodkin A.N., et al. Fire and explosion safety of transportations of liquefied hydrocarbon gases by rail. 1. Statement of the problem and consideration of typical scenarios of accident. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 1992; 1(4):46-51. (rus).Шевчук А.П., Присадков В.И., Косачев А.А., Филиппов В.Н., Иванов В.А. Пожаровзрывобезопасность перевозок сжиженных углеводородных газов железнодорожным транспортом. 3. Снижение пожаровзрывоопасности железнодорожных цистерн со сжиженным углеводородным газом // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 1993. Т. 2. № 3. C. 35–38.Shevchuk A.P., Prisadkov V.I., Kosachev A.A., Filippov V.N., Ivanov V.A. Pozharovzryvobezopasnost transportations of liquefied petroleum gases by rail. 3. Reduction of fire and explosion hazard of railway tanks with liquefied petroleum gas. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 1993; 2(3):35-38. (rus).Корольченко А.Я., Горшков В.И., Земский Г.Т., Филиппов В.Н., Шебеко Ю.Н. Правила пожарной безопасности при перевозке в железнодорожных цистернах сжиженных углеводородных газов // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 1993. Т. 2. № 3. C. 39–42.Korolchenko A.Ya., Gorshkov V.I., Zemsky G.T., Filippov V.N., Shebeko Yu.N. Fire safety Rules for transportation of liquefied petroleum gases in railway tanks. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 1993; 2(3):39-42. (rus).Специализированные цистерны для перевозки опасных грузов : справоч. пособие / под ред. В.Н. Котуранова, В.Н. Филиппова. М. : Изд-во стандартов, 1993. 214 с.Specialized tanks for the transport of dangerous goods : reference. manual / V.N. Koturanova, V.N. Filippov (ed.). Moscow, Publishing house of standards, 1993; 214. (rus).Смольянинов А.В., Филиппов В.Н. Методика расчета и проектирования дуг безопасности котлов цистерн // Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта : тр. II Междунар. науч.-техн. конф. Т. I. М. : МИИТ, 1996. С. 86.Smolyaninov A.V., Filippov V.N. A method for calculation and design of safety arcs for railway tanks. Actual problems of railway transport. Actual problems of railway transport : Proceedings of 2nd International Scientific and Technical Conference. Vol. 1. Moscow, MIIT Publ., 1996; 86. (rus).Корольченко А.Я., Шебеко Ю.Н., Филиппов В.Н. О влиянии огнезащитного покрытия на поведение резервуаров со сжиженными углеводородными газами в очаге пожара // Пожарная безопасность. История, состояние, перспективы : мат. XIV Всеросс. науч.-практ. конф. Ч. 2. М. : ВНИИПО МВД РФ, 1997. С. 271–273.Korolochenko A.Ya., Shebeko Yu.N., Filippov V.N. An influence of a fire retardant coating on a behavior of LPG vessel in a fire. Fire Safety. History, state of art, perspectives. Proceedings of the XIV All-Russian Scientific and Practical Conference. Moscow, VNIIPO Publ., 1997; 271-273. (rus).Шебеко Ю.Н., Филиппов В.Н., Горшков В.И. Исследование влияния вспучивающегося огнезащитного покрытия на поведение резервуаров со сжиженными углеводородными газами в очаге пожара // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 1998. Т. 7. № 1. C. 24–32.Shebeko Yu.N., Filippov V.N., Gorshkov V.I. An investigation of an influence of a fire retardant coa-ting on a behavior of a LPG vessel in a fire. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 1998; 7(1):24-32. (rus).Шебеко Ю.Н., Назаренко В.А., Филиппов В.Н., Навценя В.Ю., Костюхин А.К., Замышевский Э.Д. и др. Экспериментальное исследование поведения тонкостенной оболочки в очаге пламени // Пожарная безопасность. 2004. № 2. C. 73–71.Shebeko Yu.N., Nazarenko V.A., Filippov V.N., Navtsenya V.Yu., Kostyukhin A.K., Zamyshevsky E.D. et al. Experimental research of thin-walled envelope behavior in test flame. Pozharnaya bezopasnost/ Fire Safety. 2004; 2:73-71. (rus).Навценя В.Ю. Развитие научных основ и совершенствование методов обеспечения пожаровзрывобезопасности технологического оборудования с горючими газами и жидкостями : дис. … д-ра техн. наук. М. : ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003. 574 с.Navzenya V.Yu. Development of scientific bases and improvement of methods of ensuring fire and explosion safety of technological equipment with combustible gases and liquids : thesis for the degree of doctor of technical Sciences. Moscow, FGU VNIIPO EMERCOM of Russia, 2003; 574. (rus).Филиппов В.Н., Радзиховский Е.А. Исследование поведения вагонов при аварийном соударении // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. 1994. № 3. С. 9–12.Filippov V.N., Radzikhovsky E.A. Investigation of the behavior of cars in an emergency collision. VNIIZHT Scientific Journal. 1994; 3:9-12. (rus).Беспалько С.В. Разработка и анализ моделей повреждающих воздействий на котлы цистерн для перевозки криогенных продуктов : дис. … д-ра техн. наук. М. : МИИТ, 2000. 424 с.Bespalko S.V. Development and analysis of models of damaging effects on boilers of tanks for transportation of cryogenic products : dissertation of doctor of technical sciences. Moscow, MIIT, 2000; 424. (rus).Шебеко Ю.Н., Назаренко В.А., Филиппов В.Н., Навценя В.Ю., Костюхин А.К., Замышевский Э.Д. и др. Экспериментальное исследование поведения тонкостенной оболочки в очаге пламени // Пожарная безопасность. 2004. № 2. C. 73–71.Shebeko Yu.N., Nazarenko V.A., Filippov V.N., Navtsenya V.Yu., Kostyukhin A.K., Zamyshevsky E.D. et al. Experimental study of the behavior of a thin-walled shell in a flame hearth. Fire safety. 2004; 2:73-71. (rus).Шебеко Ю.Н., Филиппов В.Н., Болодьян И.А. Исследование различных способов противопожарной защиты резервуаров со сжиженными углеводородными газами // Проблемы горения и тушения пожаров на рубеже веков : мат. XV науч.-практ. конф. М., 1999. С. 132–133.ShebekoYu.N., Filippov V.N., Bolodyan I.A. An investigation of methods of a fire protection of LPG vessels. Problemy goreniya i tusheniya pozharov na rubezhe vekov. Combustion Problems and a Fire Extinguishing on a boundary of Century : Proceedings of the 15th scientific conference. Moscow, VNIIPO Publ., 1999; 132-133. (rus).ShebekoYu.N., Bolodian I.A., Filippov V.N., Navzenya V.Yu., Kostyuhin A.K., Tokarev P.M. et al. Explosion prevention of LPG vessels using fire retardant coatings and safety valves // 5th Asia-Pacific International Symposium on Combustion and Energy Utilization, Shanghai, October 24–29, 1999. International Academic Publishers, 1999. Pp. 215–226.Shebeko Yu.N., Bolodian I.A., Filippov V.N., Navzenya V.Yu., Kostyuhin A.K., Tokarev P.M. et al. Explosion prevention of LPG vessels using fire retardant coatings and safety valves. 5th Asia-Pacific International Symposium on Combustion and Energy Utilization, Shanghai, October 24-29, 1999. International Academic Publishers, 1999; 215-226. (rus).Шебеко Ю.Н., Филиппов В.Н., Токарев П.М. Исследование способов защиты железнодорожных цистерн для перевозки СУГ от воздействия тепловых нагрузок в условиях пожара // Безопасность движения поездов : сб. тр. М. : МПС МИИТ, 1999. С. IV-17–IV-18.Shebeko Yu.N., Filippov V.N., Tokarev P.M. An investigation of methods for a protection of LPG railway tanks at a thermal load from a fire. Safety of Railways : Proceedings. Moscow, Moscow State Railway University Publ., 1999; 4/17-4/18. (rus).ShebekoYu.N., Bolodian I.A., Filippov V.N., Navzenya V.Yu., Kostyuhin A.K., Tokarev P.M. et al. An investigation of some methods for fire protection of LPG vessels // Conference Proceedings of Interflame’99, 8th International Fire Science & Engineering Conference, Edinburgh, UK, 29 June – 1 July, 1999. London : Interscience Communications Ltd., 1999. Pp. 1141–1146.Shebeko Yu.N., Bolodian I.A., Filippov V.N., Navzenya V.Yu., Kostyuhin A.K., Tokarev P.M. et al. An investigation of some methods for fire protection of LPG vessels. Conference Proceedings of Interflame’99, 8th International Fire Science & Engineering Conference, Edinburgh, UK, 29 June - 1 July, 1999. London, Interscience Communications Ltd., 1999; 1141-1146.Филиппов В.Н., Недорчук Б.Л., Козлова Д.И., Скуратов А.Е. Повышение экологической безопасности перевозок жидких опасных грузов в железнодорожных цистернах за счет предотвращения утечек // Безопасность движения поездов : сб. тр. М. : МПС МИИТ, 2000. Книга II. С. V–19.Filippov V.N., Nedorchuck B.L., Kozlova D.I., Scuratov A.E. An elevation of an ecological safety of liquid hazardous goods transportation in raiway tanks. Safety of Railways : Proceedings. Book 2. Moscow, Moscow State Railway University Publ., 2000; 5/19. (rus).Nedorchuk B.L., Filippow V.N., Shebeko Yu.N. General technical requirements for safety of railway tanks for transportation of hazardous materials // Pojazdy szynowe na przelomie wikow. Krakow : Arlamow, 2000. Vol. 1. Pp. 197–203.Nedorchuk B.L., Filippow V.N., Shebeko Yu.N. General technical requirements for safety of railway tanks for transportation of hazardous materials. Pojazdy szynowe na przelomie wikow. Krakow, Arlamow, 2000; 1:197-203. (pol).Shebeko Yu.N., Bolodian I.A., Filippov V.N. Investigations of methods for fire protection of railway tanks for transportation of liquefied petroleum gases // Pojazdy szynowe na przelomie wikow. Krakow : Arlamow, 2000. Vol. 3. Pp. 109–118.Shebeko Yu.N., Bolodian I.A., Filippov V.N. Investigations of methods for fire protection of railway tanks for transportation of liquefied petroleum gases. Pojazdy szynowe na przelomie wikow. Krakow, Arlamow, 2000; 3:109-118. (pol).Страхов В.П., Крутов В.М., Шебеко Ю.Н. О возможности использования конструктивной огнезащиты для перевозки грузов в железнодорожных цистернах // Безопасность движения поездов : сб. тр. М. : МИИТ, 2005. VII-24–VII-25.Strakhov V.P., Krutov V.M., Shebeko Yu.N. A possibility of an application of a constructive fire protection for railway tanks. Safety of Railways : Proceedings. Moscow, Moscow State Railway University Publ., 2005; 7/24-7/25. (rus).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.