Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Состояние исследования вопросов безопасности и устойчивости функционирования железнодорожного транспорта в системе национальной безопасности 16
1.1 Состояние исследования вопросов безопасности на железнодорожном транспорте
1.2. Основные источники возникновения чрезвычайных ситуаций на железнодорожном транспорте 35
1.3. Безопасность движения поездов как фактор устойчивости функционирования железнодорожного транспорта 54
1.4 Воздействие различных типов производственных процессов науровень безопасности на железнодорожном транспорте 65
1.5 Существующие подходы к оценке устойчивости функционирования объектов железнодорожного транспорта в условиях чрезвычайных ситуаций 73
1.6 Выводы 77
ГЛАВА 2 Обеспечение безопасности движения поездов (на примере вагоноремонтного комплекса)
2.1 Исследование зависимости безопасности движения поездов от 79 качества ремонта вагонов
2.2 Исследование зависимости качества ремонта вагонов от показателей вагоноремонтного комплекса 84
2.3 Методы анализа факторов, определяющих структуру и количество случаев нарушения безопасности движения поездов и оценка 104 эффективности мероприятий по предупреждению и ликвидации последствий ЧС
2.4 Оценка вероятностей возникновения случаев нарушения безопасности движения поездов 117
2.5 Выводы 126
ГЛАВА 3 Устойчивость и системы управления функционированием железнодорожного транспорта в чрезвычайных ситуациях 128
3.1 Методический подход к оценке устойчивости перевозочного процесса 128
3. 2Мониторинг состояния функционирования объектов железнодорожного транспорта в условиях чрезвычайных ситуаций
3.3 Система оперативного управления в условиях чрезвычайных ситуаций
3.4 Разработка динамической модели взаимодействия функциональных 2 подразделений как самоуправляемых агентов 165
3.5 Моделирование динамических процессов при оперативном управлении ликвидации ЧС на железнодорожном транспорте 172
3.6 Выводы 182
ГЛАВА 4 Критерии оценки устойчивости перевозочного процесса и его обеспечение в условиях чрезвычайных ситуаций 184
4.1 Обоснование критериев оценки устойчивости перевозочного процесса в условиях чрезвычайных ситуаций
4.2 Математическая модель определения необходимого количества восстановительных и пожарных поездов для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций
4.3 Взаимодействие ЖТСЧС и территориальных подсистем РСЧС в обеспечении безопасности и устойчивости функционирования железнодорожного транспорта 208
4.4 Выводы 229
ГЛАВА 5 Обеспечение безопасности граждан в зоне движения поездов
5.1 Факторы, структура и оценка травматизма на железнодорожном транспорте
5.2 Специфика травмирования граждан в зоне движения поездов 262
5.3 Подходы к социально-экономической оценке непроизводственного травматизма 265
5.4 Методика количественного определения ущерба при возникновении чрезвычайных ситуаций на объектах железнодорожного транспорта 273
5.5 Модели и методы оптимизации контрольно-профилактической работы по предупреждению чрезвычайных ситуаций на железнодорожном транспорте 287
5.6 Технические решения по повышению безопасности граждан в зоне ответственности железнодорожного транспорта 300
5.7 Выводы 310
Заключение 313
Список использованных источников
- Основные источники возникновения чрезвычайных ситуаций на железнодорожном транспорте
- Исследование зависимости качества ремонта вагонов от показателей вагоноремонтного комплекса
- 2Мониторинг состояния функционирования объектов железнодорожного транспорта в условиях чрезвычайных ситуаций
- Математическая модель определения необходимого количества восстановительных и пожарных поездов для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Происходящие в нашей стране глубокие процессы и структурные преобразования в различных отраслях, в том числе реформирование железнодорожного транспорта и создание ОАО «РЖД», направлены на эффективное выполнение задач, поставленных перед работниками отрасли, по удовлетворению спроса государства и населения страны в перевозках грузов и пассажиров.
Отвечая требованиям в удовлетворении этих потребностей и обеспечении устойчивого экономического роста нашего государства, Правительство приняло Стратегию развития железнодорожного транспорта в РФ до 2030 года. Осуществление Стратегии должно обеспечить развитие качественно нового транспорта, способного создавать необходимые условия для развития основных отраслей российской экономики.
Успешное выполнение Стратегии развития железнодорожного транспорта невозможно без совершенствования системы комплексной безопасности и нормативной базы.
Несовершенство нормативной базы не способствует повышению устойчивости перевозочного процесса и может негативно сказаться на безопасности перевозок.
Действующим законодательством ответственность за перевозку опасных грузов возложено на грузоотправителей. Появление самостоятельных транспортных компаний, по существу, привело к нарушению системы управления работоспособностью железных дорог при возникновении ЧС.
В связи с участившимися случаями возникновения чрезвычайных ситуаций возрастает значимость углубленного исследования, оценки и разработки новых системных подходов и механизмов управления безопасностью и устойчивостью функционирования железнодорожного транспорта в условиях чрезвычайных ситуаций, что подтверждает актуальность данной работы.
Основной задачей диссертационного исследования является обоснование эффективных организационных методов и технических средств повышения безопасности и устойчивости функционирования железнодорожного транспорта в чрезвычайных ситуациях.
Для решения поставленной задачи было необходимо:
- сформулировать концептуальные основы системы безопасности на железнодорожном транспорте с учетом требований национальной безопасности;
- разработать метод оценки эффективности мероприятий по ликвидации и предупреждению чрезвычайных ситуаций (ЧС);
- предложить систему оперативного управления подразделениями железнодорожного транспорта в условиях чрезвычайных ситуаций;
- разработать динамическую модель взаимодействия функциональных подразделений как саморегулируемых агентов в чрезвычайных ситуациях;
- разработать модель взаимодействия центра управления ЧС с функциональными подразделениями ОАО «РЖД;
- предложить и исследовать методологический подход и критерии оценки устойчивости перевозочного процесса на железнодорожном транспорте;
- предложить методику оценки ущерба компании от несчастных случаев и чрезвычайных ситуаций с учетом косвенного ущерба (повреждения товарно-материальных ценностей, личного имущества, отвлечения ресурсов на компенсацию последствий, простой объекта и выбытие трудовых ресурсов);
- исследовать и установить характер зависимости безопасности движения поездов от основных производственных показателей на примере вагоноремонтного комплекса, как важнейшего сегмента транспортного производства, влияющего на устойчивость функционирования железнодорожного транспорта;
- предложить методологический подход, позволяющий дать интегральную оценку профессионального риска работников предприятий железнодорожного транспорта с учетом факторов условий труда;
- разработать технические решения по повышению безопасности сотрудников и граждан в зоне ответственности железнодорожного транспорта.
Исследованию проблем безопасности и устойчивости функционирования железнодорожного транспорта посвящены труды ученых: Купаева В.И., Лёвина Б.А., Лисенкова В.М., Медведева В.И., Попова В.Г., Феоктистова В.П., Филиппова В.Н., Хохлова А.А., Шевандина М.А и др.
Однако, научные вопросы в той постановке, которую выражает тема и структура диссертации, решаются впервые. Решение этой проблемы имеет важное народно-хозяйственное значение и позволит значительно повысить устойчивость перевозочного процесса на железнодорожном транспорте.
Целью диссертационной работы является обоснование эффективных методов и средств повышения безопасности и устойчивости функционирования железнодорожного транспорта в чрезвычайных ситуациях.
Объект исследования - технические средства железнодорожного транспорта, к каковым относятся вагоны, системы их обслуживания и ремонта, включая профессиональную подготовку кадров, системы взаимодействия подразделений различных отраслей и ведомств, участвующих в ликвидации ЧС.
Предмет исследования - методы, технические и технологические средства повышения безопасности и устойчивости функционирования железнодорожного транспорта в чрезвычайных ситуациях.
Методологической основой исследования послужили научные труды ученых в области безопасности и устойчивости функционирования железнодорожного транспорта в чрезвычайных ситуациях, теории управления, а также программные документы по развитию железнодорожного транспорта.
На защиту выносится разработанная система методов и средств повышения безопасности и устойчивости функционирования железнодорожного транспорта на основе предложенных динамических и математических моделей взаимодействия функциональных подразделений в чрезвычайных ситуациях.
Научная новизна диссертации заключается в разработке методов, технических и технологических средств повышения безопасности и устойчивости функционирования железнодорожного транспорта в условиях чрезвычайных ситуаций (ЧС) на основе системного подхода.
1. Проведен системный анализ безопасности и устойчивости объектов железнодорожного транспорта в условиях ЧС, по результатам которого разработана и реализована в конкретных технических, экономических и технологических решениях концепция согласованного повышения безопасности и устойчивости объектов железнодорожного транспорта, связанных с обеспечением перевозочного процесса.
2. В отличие от известных решений предложена совокупность дополняющих друг друга критериев устойчивости перевозочного процесса – шкала устойчивости и вероятность восстановления движения поездов после ЧС в пределах допустимых отклонений от заданного времени восстановления.
Разработаны технологии их оценки и применения.
3. Впервые разработана на основе теории управления и гибридного принципа управления (управление по отклонению и возмущению) динамическая модель системы поддержания плановых темпов работ по ликвидации последствий ЧС двумя взаимосвязанными функциональными подразделениями ОАО «РЖД», которые рассматриваются как самоуправляемые агенты и позволяют оценить устойчивость системы используя критерий Гурвица.
4. Развита методика количественной оценки ущерба при возникновении ЧС на объектах железнодорожного транспорта. Предложены методы оценки риска возникновения чрезвычайных ситуаций.
5. Разработан комплекс моделей и средств для повышения безопасности и устойчивости функционирования железнодорожного транспорта в условиях чрезвычайных ситуаций на основе специализации предприятий, подбора и обучения персонала, снижения травматизма и отказов технических средств, инвестирования проектов совершенствования производственных процессов и систем оперативного управления в условиях ЧС.
6. В результате использования системного подхода дано математическое описание процесса функционирования и безопасности исследуемой системы. Установлены основные направления обеспечения устойчивости функционирования железнодорожного транспорта, которые включают в себя: разработку и реализацию согласованных мер по обеспечению безопасности жизни и здоровья пассажиров и работников, обслуживающих перевозочный процесс; обеспечение безопасности грузов и транспортных средств; финансирование расходов, связанных с обеспечением безопасности и обмена информацией об угрозах безопасности транспортной системы.
7. Рассмотрены отдельные этапы взаимодействия железнодорожной транспортной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЖТСЧС) со структурными подразделениями компании и оценена реальная возможность создания системы оперативной поддержки темпов выполнения работ функциональными подразделениями ОАО «РЖД».
Практическая значимость работы. Результаты исследования направлены на практическое решение проблем повышения безопасности и устойчивости железнодорожных перевозок в условиях ЧС, разработку и внедрение соответствующих нормативно - технических документов (отраслевых стандартов ОАО «РЖД»), которые получили практическое применение (имеются акты внедрения) в подразделениях Управления охраны труда, промышленной безопасности и экологического контроля ОАО «РЖД» и Департамента технической политики ОАО «РЖД».
В диссертации предложена пятиуровневая шкала оценки устойчивости, разработана система оперативного управления в условиях ЧС, проведена оценка состояния объектов железнодорожного транспорта в условиях ЧС природного и техногенного характера, проведена оценка устойчивости перевозочного процесса с учетом характеристик восстановительных поездов и дана качественная оценка мест их дислокации, классифицированы случаи производственного травматизма.
Разработаны и утверждены ОАО «РЖД» технические решения по снижению травмирования граждан и повышению их безопасности в зоне ответственности железнодорожного транспорта.
По результатам исследования разработано 24 стандарта и методики применительно к ОАО «РЖД» по обеспечению безопасности труда и чрезвычайным ситуациям, которые внедрены и практически используются в структурных подразделениях ОАО «РЖД»:
- стандарты: СТО РЖД 1.21.014-2008 Требования к планам работ по предупреждению ЧС в структурных подразделениях ОАО РЖД; 18.53 СТО РЖД «Профилактика непроизводственного травматизма. Предупреждение случаев непроизводственного травматизма. Общие положения»; 18.54 СТО РЖД «Система промышленной безопасности на опасных производственных объектах ОАО «РЖД». Общие требования; 18.58 комплекс стандартов СТО РЖД «Управление по охране труда и промышленной безопасности»;
- методики: «Рекомендации по составлению плана локализации аварий и инцидентов на взрывоопасных и химически опасных объектах»; «Оценка ущерба от аварий на опасных производственных объектах»; «Рекомендации по структуре и содержанию планов действий по предупреждению и ликвидации ЧС на железных дорогах – филиалах ОАО «РЖД»; «Порядок действий персонала железных дорог – филиалах ОАО «РЖД» и населения при ЧС техногенного характера на железнодорожном транспорте» и др.;
- технические требования: «Технические требования к пешеходным переходам через железнодорожные пути». Москва ОАО «РЖД» -2010; «Требования к ограждению железнодорожных путей для предупреждения несчастных случаев с гражданами» Москва ОАО «РЖД» -2010; «Требования к пассажирским платформам по обеспечению безопасности граждан». Москва ОАО «РЖД» -2010.
Достоверность результатов, выводов и рекомендаций обеспечивается принятой в диссертационной работе методологией исследования, основанной на применении апробированных научных методов, соответствием полученных теоретических и экспериментальных результатов показателями функционирования реальных объектов, практическим внедрением разработок на объектах ОАО «РЖД».
Предложенные организационные и технические решения основаны на представительном объеме фактических статистических данных по нарушениям безопасности движения поездов и устойчивости перевозочного процесса, безопасности труда, показателей вагоноремонтного комплекса, чрезвычайным ситуациям на железнодорожном транспорте и травмированию граждан в зоне движения поездов.
Результаты работы основаны на корректном применении методов теории вероятностей и математической статистики, теории управления, теории рисков, а также подтверждены:
- результатами практического применения технических и технологических решений в области организации и совершенствования управленческой и контрольной деятельности по охране труда, безопасности движения и чрезвычайным ситуациям;
- фактическими результатами расследования нарушений безопасности движения поездов, случаев травматизма и чрезвычайных ситуаций на железнодорожном транспорте;
- удовлетворительной сходимостью результатов выполненных расчетов с фактическими данными.
Апробация работы. Основные положения и теоретические выводы по диссертации доложены, обсуждены и одобрены на:
- Общесоюзной конференции «Транссиб и научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте», Новосибирск, (1991);
- Общесоюзной конференции «Проблемы безопасности железнодорожного транспорта», Севастополь, (1991);
- Международной научно-практической конференции «Техносферная и экологическая безопасность на транспорте» Санкт-Петербург (2007);
- Международной научно-практической конференции «Техносферная и экологическая безопасность на транспорте» Санкт-Петербург (2008);
- Девятой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», Москва (2008);
- Юбилейной научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», Москва (2009);
- Международной научно-практической конференции «Техносферная и экологическая безопасность на транспорте» Санкт-Петербург (2010);
- Одиннадцатой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», Москва (2010);
- На научно-практическом семинаре «Методы и средства повышения безопасности и устойчивости функционирования железнодорожного транспорта в чрезвычайных ситуациях», г. Москва (2011);
- XV Всероссийской научно-методической конференции «Фундаментальные исследования и инновации в национальных исследовательских университетах», Санкт-Петербург (2011).
Результаты выполненных автором диссертации исследований опубликованы в 42 научных печатных работах, в том числе опубликовано в рекомендованных ВАК изданиях – 14, монографии – 1.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.
Основные источники возникновения чрезвычайных ситуаций на железнодорожном транспорте
О том, что безопасности и особенно системная безопасность является особенно важной и актуальной, говорит принятие в 1992г. Закона Российской Федерации, названного однозначно «О безопасности». В этом законе безопасность определена: «как защищенность жизненно важных интересов личности, общества и государства от внутренних и внешних угроз».
В законе оптимально представлены объекты защиты - от индивидуума через социум до политической системы. Угрозы расцениваются как факторы, создающие опасность жизненным интересам человека, государству, обществу. В целом закон содержит методологические формулировки, позволяющие построить государственный правовой механизм обеспечения безопасности. Тем не менее, закон является декларативным документом, оставляя широкое поле деятельности для конкретизации и научного обоснования выдвинутых предложений или постулатов.
Сохранение пространства безопасности, отраженное в законе, требует определения понятия «системной безопасности», в которую должны входить все виды опасности, такие как государственная, военная, экономическая, социальная, финансовая, экологическая, правовая, научно-образовательная, личная, сельскохозяйственная, медико-биологическая и конечно же транспортная.
Каждая из перечисленных опасностей имеет в основе собственную функциональную модель, отражающую профессиональную сторону функционирования системы, и должна быть выстроена по иерархическому принципу от большого масштаба до личностного.
Несмотря на различную содержательность (профессиональную) перечисленных опасностей, составляющих системную безопасность, их формализованное описание можно осуществить с единого методологического подхода. Использование такого подхода при анализе опасностей позволяет установить общие закономерности возникновения опасностей независимо от их
-7 функциональной принадлежности. Свойство безопасности позволяет объекту быть надежно защищенным от опасных для него воздействий.
Хотелось бы подчеркнуть, что мнение об эквивалентности безопасности и надежности работы системы не совсем правильно. Надежность определяется вероятностными показателями, характеризующими реакцию системы на отказ, т.е. событие, которое заключается в нарушении работоспособности системы из-за изменения ее параметров, внезапных или постепенных отказов.
Известно, что механизм теории надежности состоит в следующем. По статистическим характеристикам выхода из строя элементов определяется показатель надежности системы в виде функции, описывающей работоспособность системы при отказах. Эта зависимость позволяет пересчитать исходные данные в результирующий критерий.
В основе теории надежности лежит событие как некоторый одноразовый акт, позволяющий в случае много кратных повторений определить вероятность его последствий.
Принципиальное начало теории безопасности - недопустимо исходить только из многократности явлений, имеющих опасные последствия. Для гибели системы достаточно одной катастрофы. В основе безопасности систем лежит необходимость наблюдения за динамическими процессами, а не только контроль отдельных событий.
Из изложенного следует, что методологически теория безопасности шире теории надежности, поэтому она будет использоваться для исследования отдельных сторон безопасности.
В теории безопасности систем, при исследовании рисков крушений, аварий, катастроф возникает необходимость в поиске других методов оценивания опасности или безопасности за пределами рамок надежности. Впервые на необходимость выделения теории безопасности систем в самостоятельную дисциплину, отличную от теории надежности, обратил внимание Рябинин И.А., вследствие того, что такие явления как крушение -8 поезда, кораблекрушение, авиационная катастрофа, являются редкими событиями теории вероятностей.
Вместе с тем, понятие риска как вероятности опасности с ущербом было принято несколько десятилетий назад в теории надежности. В настоящее время трактовка рисков, особенно управляемых базируется на понятиях цепочек событий и их различных мер, не только вероятностных.
В главах диссертации производится содержательный анализ вклада ученых в решение поставленных задач и отражается новизна авторских предложений по деятельному совершенствованию методологических принципов и технологических решений в области безопасности.
Целью диссертационной работы является обоснование эффективных методов и средств повышения безопасности и устойчивости функционирования железнодорожного транспорта в чрезвычайных ситуациях, для достижения которой необходимо было решить ряд задач: сформулировать концептуальные основы комплексной системы безопасности на железнодорожном транспорте с учетом требований национальной безопасности; - разработать модель оценки эффективности мероприятий по ликвидации и предупреждению чрезвычайных ситуаций (ЧС); - предложить систему оперативного управления подразделениями железнодорожного транспорта в условиях чрезвычайных ситуаций; - разработать динамическую модель взаимодействия функциональных подразделений как саморегулируемых агентов в чрезвычайных ситуациях; - разработать модель взаимодействия центра управления ЧС с функциональными подразделениями ОАО «РЖД; - исследовать и предложить методологический подход и критерии оценки устойчивости перевозочного процесса на железнодорожном транспорте; - предложить методику оценки ущерба компании от несчастных случаев и чрезвычайных ситуаций с учетом косвенного ущерба (повреждения товарно -9 материальных ценностей, личного имущества, отвлечения ресурсов на компенсацию последствий, простой объекта и выбытие трудовых ресурсов); - исследовать и установить характер зависимости безопасности движения поездов от основных производственных показателей на примере вагоноремонтного комплекса, как важнейшего сегмента транспортного производства, влияющего на устойчивость функционирования железнодорожного транспорта; - предложить методологический подход, позволяющий дать интегральную оценку профессионального риска работников предприятий железнодорожного транспорта с учетом факторов условий труда; - предложить методологические основы профилактики опасностей и разработать технические решения по повышению безопасности сотрудников и граждан в зоне ответственности железнодорожного транспорта
Исследование зависимости качества ремонта вагонов от показателей вагоноремонтного комплекса
Наряду с экономическими потерями из-за неудовлетворительных условий груда, производственного травматизма и профессиональных заболеваний страна несет большие социальные издержки.
В промышленно развитых странах давно уже твердо осознали, что травматизм на производстве, профессиональные заболевания и общая заболеваемость работников не могут быть спутниками успешного бизнеса, экономического и социального развития государства, и это - доказанная практикой реальность. По мнению страховых компаний - каждый доллар, вложенный в улучшение условий труда, например, по программе CITIBANK, позволяет сберечь 4,56 доллара.
Анализ причин заболеваемости в России показывает, что до 40% профессиональных заболеваний прямо или косвенно связано с неудовлетворительными условиями труда. Условия труда - не единственный фактор, влияющий на здоровье человека, но воздействие его на продолжительность жизни и наследственность нельзя не учитывать.
В связи с вредными и особо вредными условиями труда ежегодно досрочно, раньше на 5-10 лет общеустановленного возраста, выходят на пенсию более 200 тыс. человек.
За последние 20 лет смертность возросла в 1,6-2,4 раза у мужчин ив 1,6-2,3 раза у женщин. Самый высокий темп ее прироста (в 2 раза и более) у мужчин - в возрасте 25-50 лет, у женщин — 25-40 лет. Смертность в трудоспособном возрасте мужчин превышает смертность женщин в 5-7 раз, в результате чего сложился беспрецедентный, более чем в 13 лет, разрыв средней продолжительности жизни между мужчинами и женщинами (58,9 и 72,4 соответственно). Такого разрыва в ожидаемой продолжительности жизни мужчин и женщин нет ни в одной развитой стране мира [222].
Все эти тенденции относятся в том числе и к железнодорожному транспорту. Важнейшим показателем состояния охраны труда является производственный травматизм. Так, в 2009г. коэффициент частоты травматизма со смертельным исходом (число погибших на 1000 работающих) в целом по Компании сохранился на уровне 2008г. и составил к частоте смертельных исходов = 0,07 (2008г. - к частоте смертельных исходов = 0,08). Расходы на мероприятия по улучшению условий и охраны труда на 1 работника в 2009г. составили 7,6 тыс. руб.; а всего по ОАО «РЖД» = 7760,895 (млн. руб.) централизованных инвестиции [122].
Одним из важнейших вопросов в обеспечении безопасности является прогнозирование. На железнодорожном транспорте этим вопросам посвятил свои работы видный ученый доктор технических наук, профессор Шевандин М.А. Основные научные подходы по данной проблеме изложены в работах: «Научные основы прогнозирования и обеспечения безопасности труда железнодорожников, связанных с движением поездов» и др. [188-191].
В вопросе транспортной безопасности нельзя не учитывать и той опасности, которую подвижной состав несет для граждан. Так только в 2007 году в зоне движения поездов зарегистрировано 5435 травмированных граждан, из них смертельно травмировано 3587 человек; в 2008 г - 5387, в т.ч. смертельно 3510; в 2009 г - 4477, в том числе смертельно 2953 [104].
Сохраняется тенденция роста предъявления исков и выплат по ним травмированным гражданам или их представителям. Количество предъявленных исковых заявлений увеличилось на 32,7% и составило 600 заявлений. Несмотря на то, что количество оплаченных исков увеличилось только на 4,5%, сумма выплат по ним выросла на 46% и достигла 60,1 млн. рублей [104].
В то же время состояние дел с обеспечением безопасности работников Компании нельзя признать удовлетворительным.
Количество работников, получивших производственные травмы, по сравнению с 2008 годом уменьшилось на 4%, со смертельным исходом - на 3%.
В подразделениях железных дорог общий травматизм снизился на 13%, со смертельным исходом - на 20% [122].
Вместе с тем в течение года введено в действие всего лишь 5 пешеходных мостов, 2 тоннеля, 4,1 км. пешеходных настилов, 81,3 км. ограждений. Этого явно недостаточно для решения такой проблемы. Здесь необходимо принимать кардинальные меры не только по наращиванию темпов увеличения ввода в действие указанных сооружений, но и разработки наукой новых средств оповещения пешеходных переходов и переездов звуковыми и световыми сигналами.
В настоящее время широко ведутся научные разработки исследования теоретических основ безопасности, оценки рисков, оценки уровня безопасности, управления рисками с учетом специфики транспортных процессов. Эти проблемы в своих трудах исследуют Куклев Е.А., Рябинин И.А., Кацман Ф.М., Лисенков В.М., Феоктистов В.П., Хохлов А.А. и др.
В области безопасности и устойчивости функционирования железнодорожного транспорта большой вклад внесли ученые транспортники: Косарев Б.И, Кузнецов К.Б., Левин Б.А., Медведев В.И., Титова Т.С., Филиппов В.Н., Чернов Е.Д., Шевандин М.А. и др.
Большое внимание проблемам безопасности технических средств в системах управления движением поездов железнодорожного транспорта уделено профессором Лисенковым В.М., который внес весомый вклад в развитие науки в области безопасности перевозочного процесса [29].
Профессором Медведевым В.И. разработаны теоретические принципы управления транспортной безопасностью опасных грузов при их перевозке, основанные на отказе от интуитивных эмпирических подходов к обеспечению безопасных условий и переходе на принципы «информационной (интеллектуальной) технологии», заменяющей методы поиска решений с интуитивных на алгоритмические [215].
2Мониторинг состояния функционирования объектов железнодорожного транспорта в условиях чрезвычайных ситуаций
Из общего количества всех грузовых вагонов (624900 ед.). Средний возраст ГВ парка ОАО «РЖД» превышает 20 лет при среднем сроке полного использования 28 лет. Парк собственников вагонов характеризуется меньшей степенью износа. К 2011 г. выработан срок службы более четверти парка вагонов.
При сложившемся возрастном составе парка ГВ значительно возрастает нагрузка на ремонтный комплекс ОАО «РЖД». В составе дирекции ЦДРВ 124 ремонтных депо, 21 вагоноколесная мастерская в составе депо и 2 обособленных вагоноколесных мастерских. Работами по восстановлению работоспособности грузовых вагонов в депо заняты работники более 50 профессий.
Железнодорожная специфика проявляется в особом технологическом ритме, задаваемом транспортным конвейером: характерном ассортименте химических веществ (специфичные железнодорожные консистентные смазки, масла, различные виды топлива) и своеобразных условиях труда - сварка, окраска и другие работы внутри вагонов, цистерн, контейнеров. Технологические операции по ремонту и техническому обслуживанию вагонов воздействуют на здоровье обсуживающего персонала и окружающую среду. Важным технологическим эвеном при восстановлении работоспособности грузового подвижного состава являются промывочно-пропарочные станции.
Промывочно-пропарочные станции (ГШС) - специализированные железнодорожные предприятия, которые осуществляют подготовку цистерн под налив нефти и нефтепродуктов, а также под все виды ремонта.
По данным департамента вагонного хозяйства ОАО «РЖД», на дорогах сейчас действует 17 ГШС, 8 из которых находятся в аренде у ПГК, еще три арендует ЗАО «Научно-производственное горное бюро «Рико», оставшиеся 6 станций по-прежнему числятся на балансе РЖД. Самая современная ГШС России была построена в 1985 году. Большинству же станций больше 30 лет, их строили рядом с нефтеперерабатывающими заводами, исходя из технологической и экономической целесообразности. Кроме того, около десятка ГШС уже введено в эксплуатацию собственниками вагонов.
По оценкам экспертов, износ оборудования станций составляет порядка 60%, а их очистных сооружений — 80%. Данные предприятия характеризуются вредными условиями труда для работников, а также являются крупными потребителями ресурсов и источником загрязнения окружающей среды (ОС).
Условия труда рабочих (пропарщики-промывалыцики цистерн, слесари-заправщики сливных приборов цистерн и бригадиры-промывальщики) открытых эстакад характеризуются постоянным наличием в воздухе паров веществ, перевозимых цистернами, а так воздействию сезонных климатических колебаний.
Для комплексной оценки безопасности ГШС на условия труда работников занятых в технологическом процессе и ОС нами была детально исследована ГШС-17 ст. «Суховская» Восточно-Сибирской железной дороги [115].
Проведенными исследованиями установлено, что используемая технология на предприятии создает вредные условия труда для работников и является мощным локальным источником загрязнения ОС: эмиссия вредных веществ (ВВ) в атмосферный воздух от промывочно-пропарочных операций над цистернами со светлыми нефтепродуктами выше, чем с темными. Условия труда работников характеризуются как 1 степень 3 класса, то есть вредные. Из анализируемых ВВ в воздухе рабочей зоны наибольшее превышение максимально разовых показателей наблюдалось непосредственно у источника и зарегистрировано для минерального масла, а наименьшее для толуола. Наибольшие концентрации ВВ на территории ППС отмечаются на расстоянии 50 метров от источника с наветренной стороны. Санитарно-гигиеническая оценка проб воздуха на территории жилой застройки показала превышение нормативам по двум из четырех анализируемых веществ - углеводородам и бензолу; - обнаруженные концентрации загрязняющих веществ (ЗВ) в сточных водах (СВ) после прохождения имеющихся очистных сооружений, указывают на неудовлетворительную их работу и как следствие превышение санитарно экологических показателей для всех анализируемых веществ, с минимальным превышением по показателю рН и максимальным по концентрации дизельного топлива. Комплексная оценка опасности очищенных СВ, проводимая методом биотестирования на гидробионтах, показала, что анализируемая СВ является токсичной; - проведенная санитарно-экологическая оценка почвы предприятия указывает, на интенсивное химическое загрязнение нефтепродуктами.
Учитывая, что максимально допускаемый уровень содержания в почвах нефти и нефтепродуктов в РФ не установлен, нами было использовано математическое моделирование, а именно модель конечных цепей Маркова, позволившая рассмотреть различные экологические управленческие решения и доказать необходимость и оправданность вкладывать средства в улучшение экологической безопасности педосферы.
Математическая модель определения необходимого количества восстановительных и пожарных поездов для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций
Переход процесса движения поездов в нештатные опасные состояния происходит не только в результате опасных отказов аппаратных средств и опасных ошибок программного обеспечения систем управления, но по причине несовершенства алгоритма функционирования системы управления. Это проявляется в том, что система управления неадекватно реагирует на развитие процесса движения и на воздействие различных факторов, дестабилизирующих этот процесс даже пори номинальных характеристиках транспортных средств.
По мнению профессора В.М. Лисенкова недостатки алгоритма управления тормозами обуславливаются чаще всего тем, что в системе нет достаточно полной информации, как о параметрах технических средств, так и о параметрах движения [29].
Именно поэтому система принимает решение по управлению тормозами в условиях существенной неопределенности. Другой причиной несовершенства алгоритма управления является не оптимальность стратегий принятия решения в условиях неопределенности.
Например, задача системы управления тормозами поезда по условиям безопасности состоит в том, чтобы исключить его движение со скоростью выше допустимой, по условиям запаса прочности подвижного состава vl, запаса прочности пути v2, поездной ситуации v3, воздействий факторов окружающей среды v4. Безопасность движения тем выше, чем меньше вероятности превышения поездом допустимых скоростей v/- v4 за время его движения по маршруту ТМ при исправных технических средствах. Обозначим эти вероятности соответственно через qvl (Тм), qv2 (Тм), qv3 (Тм), qv4 (Тм). Отсюда вероятность того, что с начала движения поезда по маршруту до момента превышения им скорости пройдет время t, не меньше
Вероятность qvj (Тм) определяется соотношением фактической скорости движения Уф и допустимой конструктивной скорости, определяемой фактически запасом прочности всех элементов подвижного состава в данный момент. Для обеспечения безопасности движения необходимо, чтобы на протяжении всего маршрута соблюдалось соотношение:
В процессе движения это соотношение непрерывно изменяется под действием случайных факторов. Так, в процессе движения поезда возможны уменьшении запасов прочности отдельных конструктивных элементов вагонов.
Эти изменения могут быть очень существенными и могут приводить к тому, что фактическая скорость движения окажется больше допустимой. Чтобы не произошло данной ситуации, в системе управления тормозами необходимо иметь информацию об изменении допустимой скорости движения для того, чтобы своевременно выработать сигнал принудительного снижения скорости поезда до его остановки. Другой причиной изменения неравенства (2.15) является увеличение под действием случайных факторов фактической скорости движения.
В этом случае для исключения движения со скоростью, выше допустимой, система управления должна иметь информацию об этих изменениях и уметь правильно и своевременно вырабатывать соответствующие команды на включение тормозных систем поезда. Различные системы существенно отличаются в своих функциональных возможностях по парированию подобного типа случайных факторов. Поэтому вероятность qv; (Тм) определяется как вероятностью q\ (Тм) появления факторов, приводящих к изменению соотношения (2.15) на обратное, так и вероятностью qni(Tu) того, что система управления не способна парировать воздействия этих факторов. При этом только величина первой вероятности зависит от функциональных возможностей системы управления. Полагая, что события, описываемые вероятностями дфі (Тм)) и q„i(T независимы, получим
Величина qv2(Tw) определяется соотношением между скоростью v2, определяемой текущим запасом прочности пути и искусственных сооружений, и фактической скоростью. И в данном случае условия безопасности выражаются неравенством, аналогичным (2.15).
Как показывает анализ причин катастроф, это соотношение на практике часто нарушается из-за существенного уменьшения запаса прочности пути и из-за недопустимого увеличения поездом скорости движения при неизменной скорости v2. Факторы, влияющие на снижение скорости v2, хорошо известны. Это - использование элементов пути с выработанным ресурсом, некачественный ремонт пути и т. д. Для того чтобы система управления тормозами смогла своевременно выработать соответствующие команды на снижение скорости движения до безопасной, в ней должна быть информация о фактической допустимой скорости по каждому конкретному участку пути. Функциональные возможности систем в парировании последствий и данного рода случайных факторов существенным образом влияют на их алгоритмическую безопасность.
Изменение фактического значения v2 не всегда является случайным для машинистов поездов. О временных и постоянных ограничениях скорости их письменно предупреждают. Им известны и допустимые скорости движения поезда по крестовинам стрелочных переводов при проследовании его на боковой путь станции. Но и в данных случаях имеют место катастрофы из-за превышения поездом скоростей, допустимых по условиям запаса прочности пути и искусственных сооружений. Обозначая вероятность появления факторов, приводящих к изменению соотношения (2.17) на обратное, через q$2 (Тм) а вероятность того, что система не сможет парировать последствия этих факторов через qn2 (TJ, получим выражение вероятности превышения поездом скорости v2 в виде их произведения:
Вероятность qv3 (Ту) определяется вероятностью 7ф3 (Тм) возникновения поездной ситуации, при которой требуется ограничение скорости до скорости v3, и вероятностью qn3(Thi) того, что система управления не выработает команду на снижение скорости до необходимого уровня с помощью включения тормозных систем поезда. Это типичные ситуации, возникающие при отклонении поездов от расчетных графиков движения. Системы управления должны иметь полную информацию о координатах и параметрах движения поездов, а также информацию об их тормозных характеристиках с тем, чтобы для каждого поезда рассчитать допустимую скорость его движения в текущих точках пути при сближении с впереди находящимся поездом. Наличие такой информации дает возможность реализовать режим прицельного торможения, позволяющий обеспечить заданный уровень безопасности движения при минимальных потерях эффективности перевозочного процесса. Обозначая вероятность возникновения поездных ситуаций, вызывающих необходимость снижения скорости поезда, через 7ф3 (Тм) а вероятность, того, что система управления движением не сможет своевременно выработать команду, необходимую для снижения скорости поезда, через цпз(Гм) получим:
