Hazardous Materials Transportation: a Literature Review and an Annotated Bibliography

The hazardous materials transportation poses risks to life, health, property, and the environment due to the possibility of an unintentional release. We present a bibliographic survey on this argument paying particular attention to the road transportation. We attempt to encompass both theoretical and application oriented works. Research on this topic is spread over the broad spectrum of computer science and the literature has an operations research and quantitative risk assessment focus. The models present in the literature vary from simple risk equations to set of differential equations. In discussing the literature, we present and compare the underlying assumptions, the model specifications and the derived results. We use the previous perspectives to critically cluster the papers in the literature into a classification scheme

Intermodal transportation of hazardous materials with supplier selection : application in Turkey

Ankara : The Department of Industrial Engineering and the Graduate School of Engineering and Science of Bilkent University, 2011.Thesis (Master's) -- Bilkent University, 2011.Includes bibliographical references leaves 81-84.Fuel transportation constitutes a significant portion of hazardous materials transportation for decades. Fuel companies generally prefer highway transportation whereas railway transportation is also a potential alternative due to its advantages both from cost- and risk perspectives. The aim of this thesis is to investigate the potential benefits of using railways in conjunction to highways for fuel transportation in Turkey. In this thesis, we first investigate a quantitative risk model that could be used to assess the risk of railway transportation. Then, a mathematical model is developed which aims to answer the following three questions: What should be the routes of fuel products transported from suppliers to demand points and which transportation mode(s) should be used on these routes?, Where to open transfer units?, and Which suppliers should satisfy which demand points with what capacity?. The model has two possibly conflicting objectives of minimizing the total transportation risk and minimizing the total transportation cost. The proposed models are tested over Turkish network for which all required realistic data are collected.Elaldı, PelinM.S

A Methodology to Develop a Decision Model Using a Large Categorical Database with Application to Identifying Critical Variables during a Transport-Related Hazardous Materials Release

An important problem in the use of large categorical databases is extracting information to make decisions, including identification of critical variables. Due to the complexity of a dataset containing many records, variables, and categories, a methodology for simplification and measurement of associations is needed to build the decision model. To this end, the proposed methodology uses existing methods for categorical exploratory analysis. Specifically, latent class analysis and loglinear modeling, which together constitute a three-step, non-simultaneous approach, were used to simplify the variables and measure their associations, respectively. This methodology has not been used to extract data-driven decision models from large categorical databases. A case in point is a large categorical database at the DoT for hazardous materials releases during transportation. This dataset is important due to the risk from an unintentional release. However, due to the lack of a data-congruent decision model of a hazmat release, current decision making, including critical variable identification, is limited at the Office of Hazardous Materials within the DoT. This gap in modeling of a release is paralleled by a similar gap in the hazmat transportation literature. The literature has an operations research and quantitative risk assessment focus, in which the models consist of simple risk equations or more complex, theoretical equations. Thus, based on critical opportunities at the DoT and gaps in the literature, the proposed methodology was demonstrated using the hazmat release database. The methodology can be applied to other categorical databases for extracting decision models, such as those at the National Center for Health Statistics. A key goal of the decision model, a Bayesian network, was identification of the most influential variables relative to two consequences or measures of risk in a hazmat release, dollar loss and release quantity. The most influential variables for dollar loss were found to be variables related to container failure, specifically the causing object and item-area of failure on the container. Similarly, for release quantity, the container failure variables were also most influential, specifically the contributing action and failure mode. In addition, potential changes in these variables for reducing consequences were identified

OPTIMIZATION OF RAILWAY TRANSPORTATION HAZMATS AND REGULAR COMMODITIES

Transportation of dangerous goods has been receiving more attention in the realm of academic and scientific research during the last few decades as countries have been increasingly becoming industrialized throughout the world, thereby making Hazmats an integral part of our life style. However, the number of scholarly articles in this field is not as many as those of other areas in SCM. Considering the low-probability-and-high-consequence (LPHC) essence of transportation of Hazmats, on the one hand, and immense volume of shipments accounting for more than hundred tons in North America and Europe, on the other, we can safely state that the number of scholarly articles and dissertations have not been proportional to the significance of the subject of interest. On this ground, we conducted our research to contribute towards further developing the domain of Hazmats transportation, and sustainable supply chain management (SSCM), in general terms. Transportation of Hazmats, from logistical standpoint, may include all modes of transport via air, marine, road and rail, as well as intermodal transportation systems. Although road shipment is predominant in most of the literature, railway transportation of Hazmats has proven to be a potentially significant means of transporting dangerous goods with respect to both economies of scale and risk of transportation; these factors, have not just given rise to more thoroughly investigation of intermodal transportation of Hazmats using road and rail networks, but has encouraged the competition between rail and road companies which may indeed have some inherent advantages compared to the other medium due to their infrastructural and technological backgrounds. Truck shipment has ostensibly proven to be providing more flexibility; trains, per contra, provide more reliability in terms of transport risk for conveying Hazmats in bulks. In this thesis, in consonance with the aforementioned motivation, we provide an introduction into the hazardous commodities shipment through rail network in the first chapter of the thesis. Providing relevant statistics on the volume of Hazmat goods, number of accidents, rate of incidents, and rate of fatalities and injuries due to the incidents involving Hazmats, will shed light onto the significance of the topic under study. As well, we review the most pertinent articles while putting more emphasis on the state-of-the-art papers, in chapter two. Following the discussion in chapter 3 and looking at the problem from carrier company’s perspective, a mixed integer quadratically constraint problem (MIQCP) is developed which seeks for the minimization of transportation cost under a set of constraints including those associating with Hazmats. Due to the complexity of the problem, the risk function has been piecewise linearized using a set of auxiliary variables, thereby resulting in an MIP problem. Further, considering the interests of both carrier companies and regulatory agencies, which are minimization of cost and risk, respectively, a multiobjective MINLP model is developed, which has been reduced to an MILP through piecewise linearization of the risk term in the objective function. For both single-objective and multiobjective formulations, model variants with bifurcated and nonbifurcated flows have been presented. Then, in chapter 4, we carry out experiments considering two main cases where the first case presents smaller instances of the problem and the second case focuses on a larger instance of the problem. Eventually, in chapter five, we conclude the dissertation with a summary of the overall discussion as well as presenting some comments on avenues of future work

Tehlikeli Madde Taşımacılığında Risk Analizi Yapılarak Coğrafi Bilgi Sistemi İle Güzergâh Belirlenmesi

TEHLİKELİ MADDE TAŞIMACILIĞINDA RİSK ANALİZİ YAPILARAK COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMİ İLE GÜZERGÂH BELİRLENMESİ Şükrü UZUNDAĞ Doktora Tezi, İşletme Anabilim Dalı Tez Danışmanı: Doç. Dr. Hüseyin ŞENKAYAS 2020, XXX+ 200 sayfa Dünyadaki ekonomik büyüme ve teknolojik gelişmelere paralel olarak tüm sanayi sektöründeki gelişmeler neticesinde gerekli olan ticari ürünlerin hammaddesi olan tehlikeli maddelerin kullanılması son yıllarda artış göstermiştir. Tehlikeli madde taşımacılığı 1970’li yıllardan günümüze kadar üzerinde sürekli çalışılan bir konu olmuştur. Özellikle tehlikeli madde taşımacılığı esnasında karşılaşılabilecek tüm riskleri en küçükleme konusu hem kamu kurumlarının hem de firmaların dikkatini çekmiştir. Çalışmada ulusal ve uluslarası mühimmat ve patlayıcı taşımacılığı yapan bir kamu kurumunda tüm riskleri (nüfus yoğunluğu, kaza olasılığı, trafik yoğunluğu, terör/sabotaj) dikkate alarak coğrafi bilgi sistemi ArcMap 10.2.2 programı vasıtasıyla riskleri en küçükleyen en uygun güzergâhları bulmak amaçlanmıştır. Çalışmada kullanılan bölge için elde edilen tüm veriler CBS’ye girişi yapılmış ve şebeke tasarlanmış müteakiben nüfus yoğunluğu, zaman, mesafe, trafik yoğunluğu ve terör verilerine göre en uygun güzergâhlar tespit edilmiştir. Ayrıca uzman personel görüşleri alınarak oluşturulan risk kriterleri belirlenen üç senaryoya göre AHP kullanılarak analiz edilmiştir. AHP tekniği ile belirlenen risk kriterlerinin ağırlık dereceleri hesaplanmış ve Çok Kriterli Karar Verme yöntemlerinden olan VİKOR ve MOORA ile tüm yol dilimlerine ait girilen değerler analiz edilmiştir. Elde edilen değerler neticesinde karar verme aracı olan coğrafi bilgi sistemi ile risklerin minimize edildiği en uygun güzergâhlar bulunmuştur. Son olarak tehlikeli madde taşımacılığında oluşabilecek anlık durumlara karşı dinamik olarak en uygun güzergâhlar elde edilmiştir.İÇİNDEKİLER KABUL VE ONAY SAYFASI..............................................................................................iii BİLİMSEL ETİK BİLDİRİM SAYFASI................................................................................ v ÖZET.....................................................................................................................................vii ABSTRACT ...........................................................................................................................ix ÖNSÖZ...................................................................................................................................xi SİMGELER DİZİNİ............................................................................................................xvii ŞEKİLLER DİZİNİ..............................................................................................................xix ÇİZELGELER DİZİNİ.........................................................................................................xxi FOTOĞRAFLAR DİZİNİ..................................................................................................xxiii FORMÜLLER DİZİNİ........................................................................................................ xxv EKLER DİZİNİ.................................................................................................................xxvii KISALTMALAR DİZİNİ ..................................................................................................xxix GİRİŞ....................................................................................................................................... 1 1. BÖLÜM.............................................................................................................................. 4 1. KAVRAMSAL VE KURAMSAL ÇERÇEVE................................................................... 4 1.1. Tehlikeli Maddeler ve Tehlikeli Madde Taşımacılığı ................................................. 4 1.2. Tehlikeli Maddelerin Sınıflandırılması........................................................................ 8 1.2.1. Sınıf 1: Patlayıcı ve Patlayıcı İçeren Madde ve Nesneler................................ 10 1.2.2. Sınıf 2: Gazlar.................................................................................................. 12 1.2.3. Sınıf 3: Yanıcı Sıvı Maddeler.......................................................................... 14 1.2.4. Sınıf 4: Yanıcı Katı Maddeler.......................................................................... 16 1.2.5. Sınıf 5: Yakıcı (Oksitleyici) ve Organik Peroksit Maddeler ........................... 18 1.2.6. Sınıf 6: Zehirleyici ve Bulaşıcı Maddeler........................................................ 20 1.2.7. Sınıf 7: Radyoaktif Maddeler .......................................................................... 21 1.2.8. Sınıf 8: Aşındırıcı Maddeler............................................................................ 22 1.2.9. Sınıf 9: Farklı Tehlikeleri Olan Maddeler ....................................................... 23 xiv 1.3. Tehlikeli Maddelerin Paketlenmesi........................................................................... 24 1.4. Tehlikeli Maddelerin Yüklenmesi ve Boşaltılması ................................................... 27 1.5. Tehlikeli Maddelerin Taşınmasında Kullanılan Araçlar........................................... 29 1.5.1. Kara Yollarında Kullanılan Araçlar ................................................................ 30 1.5.2. Deniz Yollarında Kullanılan Araçlar .............................................................. 30 1.5.3. Demir Yollarında Kullanılan Araçlar.............................................................. 31 1.5.4. Hava Yollarında Kullanılan Araçlar................................................................ 31 1.6. Tehlikeli Madde Taşımacılığına İlişkin Mevzuat...................................................... 32 1.6.1. Tehlikeli Maddelerin Kara Yolu ile Taşınmasına Yönelik Çok Taraflı Avrupa Anlaşması (ADR)................................................................................ 32 1.6.2. Tehlikeli Madde Taşımacılığında Sınırlı Taşıma Kuralları ............................ 34 1.7. Tehlikeli Madde Taşımacılığında Meydana Gelen Kaza ve Ekonomik Durum ....... 35 1.8. Mühimmat ve Patlayıcıların Taşınması..................................................................... 37 1.8.1. Mühimmat ve Patlayıcıların Taşınmasında Sınırlamalar................................ 39 1.8.2. Mühimmat ve Patlayıcı Maddelerin İşaretlenmesi.......................................... 42 1.8.3. Mühimmat ve Patlayıcıların Karayolu ile Taşınması...................................... 43 1.8.4. Mühimmat ve Patlayıcıların Demiryolu ile Taşınması ................................... 46 1.8.5. Mühimmat ve Patlayıcıların Denizyolu ile Taşınması.................................... 46 1.8.6. Mühimmat ve Patlayıcıların Havayolu ile Taşınması ..................................... 47 1.9. Tehlikeli Madde Taşımacılığında Literatür Araştırması ........................................... 47 2. BÖLÜM............................................................................................................................ 59 2. TEHLİKELİ MADDE TAŞIMACILIĞINDA RİSK ANALİZİ YAPILMASI VE GÜZERGAH SEÇİMİNDE KULLANILABİLECEK YÖNTEMLER...................... 59 2.1. Tehlikeli Madde Taşımacılığında Risk Analizi......................................................... 59 2.1.1. Riskin Tanımı ve Tehlikeli Madde Taşımacılığımda Kullanılan Risk Analiz Modelleri.......................................................................................................... 59 2.1.2. Nüfusa Etki Risk Modeli................................................................................. 63 2.1.3. Olaylı Kaza Olma Olasılığı ............................................................................. 64 xv 2.1.4. Terör Risk Analizi ........................................................................................... 65 2.2. Coğrafi Bilgi Sistemi Yöntemi ile Risk Analizi ........................................................ 65 2.2.1. Coğrafi Bilgi Sistemi ....................................................................................... 65 2.2.2. Tehlikeli Madde Taşımacılığında CBS Analizi............................................... 66 2.2.3. Tehlikeli Madde Taşımacılığında Coğrafi Bilgi Sistemi ile Risk Analizi Yöntemi............................................................................................................ 68 2.3. Tehlikeli Madde Taşımacılığında Çok Kriterli Karar Verme Teknikleri.................. 69 2.3.1. Analitik Hiyerarşi Süreci – AHP (Analytic Hierarchy Process) Yöntemi ...... 74 2.3.2. VIKOR Yöntemi (Vise Kriterijumska Optimizacija I Kompromisno Resenje)............................................................................................................ 84 2.3.3. MOORA Yöntemi (Multi-Objective Optimization by Ratio Analysis) .......... 89 3. BÖLÜM............................................................................................................................ 93 3. TEHLİKELİ MADDE TAŞIMACILIĞINDA RİSK ANALİZİ YAPILARAK COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMİ İLE GÜZERGAH BELİRLENMESİ............................ 93 3.1. Çalışmanın Uygulama Alanı...................................................................................... 93 3.2. Çalışmanın Amacı, Kapsamı ve Önemi..................................................................... 94 3.3. Çalışmanın Yöntemi .................................................................................................. 97 3.4. Çalışma İçin Kullanılacak Araç ve Mühimmat Cinsi.............................................. 100 3.5. Çalışma ile İlgili Verilerin Toplanması ve Girilmesi .............................................. 101 3.5.1. CBS’ye Mesafe ve Zaman Verilerin Girilmesi ............................................. 102 3.5.2. Trafik Yoğunluğu Verilerin Girilmesi........................................................... 104 3.5.3. Kaza Sayısı Verilerin Girilmesi..................................................................... 106 3.5.4. Nüfus Verilerin Girilmesi.............................................................................. 109 3.5.5. Terör Verilerin Girilmesi............................................................................... 110 3.6. Tehlikeli Madde Taşımacılığında CBS Kullanılarak Şebeke Oluşturulması .......... 111 3.6.1. CBS’de Mesafe ve Zaman Verileri Kullanılarak En Uygun Güzergâhın Tespit Edilmesi............................................................................................... 113 3.6.2. Nüfus Verileri Kullanılarak En Uygun Güzergâhın Tespit Edilmesi............ 117 3.6.3. Kaza Sayısı Verileri Kullanılarak En Uygun Güzergâhın Tespit Edilmesi... 119 xvi 3.6.4. Trafik Yoğunluk Verileri Kullanılarak En Uygun Güzergâhın Tespit Edilmesi ......................................................................................................... 120 3.6.5. Terör Verileri Kullanılarak En Uygun Güzergâhın Tespit Edilmesi ............ 121 3.7. Risk Kriterlerin Belirlenmesi ve Ağırlıkların Hesaplanması .................................. 122 3.7.1. Karar Vericilerin, Risk Kriterlerin Belirlenmesi ve Kriter Değerlendirme Anketinin Yapılması ...................................................................................... 122 3.7.2. AHP Tekniği ile Risk Kriter Ağırlıklarının Tespit Edilmesine Yönelik Uygulama....................................................................................................... 124 3.8. Çok Kriterli Karar Verme Yöntemi ile Tehlikeli Madde Taşımacılığında Güzergâh Belirlenmesi.......................................................................................... 127 3.8.1. VİKOR Yöntemi ile Tehlikeli Madde Taşımacılığında Güzergâh Belirlenmesi ................................................................................................... 128 3.8.2. MOORA Yöntemi ile Tehlikeli Madde Taşımacılığında Güzergâh Belirlenmesi ................................................................................................... 136 3.9. Tehlikeli Madde Taşımacılığında Anlık Durumlar ile Karşılaşıldığında Güzergâh Belirlenmesi .......................................................................................................... 143 4. SONUÇ VE ÖNERİLER.............................................................................................. 145 5. KAYNAKLAR............................................................................................................... 151 6. EKLER........................................................................................................................... 165 ÖZGEÇMİŞ....................................................................................................................... 19