Содержание к диссертации
Введение
1 Основные концепции и методы анализа и оценки риска на железнодорожном транспорте 8
1.1 Анализ риска 8
1.2 Нарушения безопасности движения на железных дорогах 10
1.3 Методы оценки риска 18
2 Метод оценки аварийных рисков при перевозке нефти и нефтепродуктов на железнодорожном транспорте 22
2.1 Оценка риска возникновения аварийных происшествий при перевозке нефти и нефтепродуктов на железнодорожном транспорте 22
2.2 Метод оценки общесетевого аварийного риска 26
2.3 Метод оценки аварийных рисков при перевозке нефти и нефтепродуктов по конкретному маршруту 30
3 Методика эколого-экономической оценки аварийного риска при перевозке нефтепродуктов на железнодорожном транспорте 32
3.1 Эколого-экономическая оценка аварийного риска 32
3.2 Определение экологического ущерба от пролива нефти и нефтепродукта на грунт и в водные объекты 36
3.3 Определение экологического ущерба от возгорания нефти и нефтепродукта 47
3.4 Определение экологического ущерба в результате естественной убыли нефти и нефтепродуктов из цистерн 51
4 Эколого-экономическая оценка аварийного риска при перевозке нефти и нефтепродуктов по конкретным маршрутам эксплуатируемого и строящегося участков железной дороги 5 6
4.1 Общесетевой аварийный риск при перевозке нефтепродуктов на железнодорожном транспорте 56
4.2 Расчет аварийного риска и определение экологического ущерба от аварийных происшествий для маршрута массовой перевозки нефтепродуктов 61
4.3 Расчет аварийного риска и определение экологического ущерба от аварийных происшествий для строящейся железнодорожной линии 72
5 Мероприятия по управлению аварийным риском 85
5.1 Управление аварийным риском с помощью метода «снижение» 87
5.2 Управление аварийным риском с помощью метода «принятие» 97
5.3 Управление аварийным риском с помощью метода «передача» 114
5.4 Управление аварийным риском с помощью метода «исключение» 123
Приложение
- Нарушения безопасности движения на железных дорогах
- Метод оценки общесетевого аварийного риска
- Определение экологического ущерба от пролива нефти и нефтепродукта на грунт и в водные объекты
- Расчет аварийного риска и определение экологического ущерба от аварийных происшествий для маршрута массовой перевозки нефтепродуктов
Введение к работе
Актуальность.
В настоящее время доля нефтепродуктов в общем объеме грузов, перевозимых железнодорожным транспортом, составляет около 20% (порядка 300 млн. тонн), причем ежегодно, только на экспорт перевозится более 40 млн. тонн нефти. По данным Межведомственной комиссии по экологической безопасности России, около 30% аварийных происшествий на железнодорожном транспорте связано с разливами нефтепродуктов.
Перевозки нефти и нефтепродуктов по железным дорогам сопряжены с опасностью возникновения аварийных происшествий, последствиями которых могут быть проливы различного масштаба, а при неблагоприятных стечениях обстоятельств – пожары и взрывы, приводящие к значительным материальным потерям, загрязнению местности и поражению токсичными веществами значительных масс людей.
В соответствии с Федеральным законом № 184-ФЗ «О техническом регулировании» аварийный риск является количественной мерой безопасности в чрезвычайных ситуациях. Поэтому анализ, оценка и управление аварийным риском при движении поездов с нефтепродуктами дает возможность разработать организационно-технические мероприятия по предупреждению и уменьшению последствий чрезвычайных ситуаций при перевозке нефти и нефтепродуктов по железным дорогам с целью сохранения безопасной среды обитания.
В тоже время эколого-экономическая оценка аварийного риска при перевозке нефтепродуктов на железнодорожном транспорте позволит грузоперевозчикам, страхователям и страховщикам грузов оценивать и предвидеть возможные убытки от аварийных происшествий.
Автором лично выполнен значительный объем работ по созданию метода оценки аварийного риска в чрезвычайных ситуациях при перевозке нефтепродуктов на железнодорожном транспорте. Проведены соответствующие расчеты и проанализированы полученные результаты.
Цели и задачи исследования.
Целью исследования является разработка научно-обоснованных методов оценки аварийных рисков и способов управления ими в чрезвычайных ситуациях при перевозке нефтепродуктов на железнодорожном транспорте.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:
-
рассмотрены основные концепции и методы анализа риска на железнодорожном транспорте;
-
проведен анализ статистических данных по аварийным происшествиям при движении поездов, перевозящих нефтепродукты;
-
разработана иерархическая структура опасных отказов социо-технической системы железнодорожного транспорта;
-
предложены методы расчета среднесетевого аварийного риска при перевозке нефтепродуктов и расчета аварийного риска для конкретного маршрута;
-
определена величина аварийного риска и ущерба окружающей среде при возникновении аварийного происшествия для маршрута массовой перевозки нефтепродуктов и строящейся железнодорожной линии;
-
на основе системного подхода с целью управления аварийным риском при железнодорожных перевозках нефтепродуктов, в соответствии с основными методами управления, был разработан комплекс организационно-технических и экономических мероприятий по предупреждению и уменьшению последствий чрезвычайных ситуаций.
Общая методика исследований.
Решение поставленных задач осуществляется на основе методологии системного анализа и методов математического моделирования.
Достоверность.
Достоверность результатов подтверждается:
-
использованием фактических статистических данных по аварийным происшествиям при движении поездов, перевозящих нефтепродукты;
-
применением законов распределения случайных величин адекватно описывающих реальные физические процессы;
-
определением, на основании консервативных допущений, верхней границы оценки аварийного риска при перевозке нефтепродуктов на железнодорожном транспорте.
Научная новизна.
Разработан метод оценки аварийного риска при движении поезда с нефтепродуктами по конкретному маршруту.
На основе теоремы Байеса определены апостериорные вероятности возникновения опасных отказов социо-технической системы железнодорожного транспорта, порождающие при перевозке нефтепродуктов именно крушения, аварии и особые браки в работе.
Разработана методика эколого-экономической оценки аварийного риска при перевозке нефтепродуктов на железнодорожном транспорте.
Практическая значимость.
Разработан метод оценки аварийного риска при перевозке нефтепродуктов по конкретному маршруту, позволяющий ранжировать маршруты по уровням риска и осуществлять выбор наиболее безопасного маршрута перевозки нефтепродуктов по железным дорогам. Прогнозы площади и размеров пятна загрязнения почвы нефтепродуктами и массы нефтепродуктов, попавших в водоемы, позволят выбрать оптимальный состав технических средств и объемы необходимых реагентов и адсорбентов для аварийно-восстановительных работ по ликвидации загрязнения окружающей среды в результате аварийных происшествий при железнодорожных перевозках нефтепродуктов. Эколого-экономическая оценка аварийного риска позволит грузоперевозчикам, страхователям и страховщикам грузов оценивать и предвидеть возможные убытки от аварийных происшествий при перевозке нефтепродуктов на железнодорожном транспорте.
Апробация работы.
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных и всероссийских научных конференциях:
Девятой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (Москва 2008 г.).
XIII всероссийской экологической конференции «ЭКО – 2007» (Москва 2007 г.);
XII всероссийской экологической конференции «ЭКО – 2006» (Москва 2006 г.);
Седьмой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (Москва 2006 г.);
IV международной научной студенческой конференции «TRANS-MECH-ART-CHEM» (Москва 2006 г.);
Шестой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (Москва 2005 г.);
Реализация результатов работы.
Ряд полученных автором результатов и научных рекомендаций использованы в работе «Эколого-экономическая оценка риска при перевозке нефти и нефтепродуктов» (Тема НИР ОАО «РЖД» № 389(116/07), Функциональный заказчик - Департамент безопасности движения и экологии ОАО «РЖД») (2007 г.) и в работе «Оценка экологического риска и возможного загрязнения окружающей природной среды вследствие аварийных ситуаций на участке Томмот-Якутск (Нижний Бестях) (Заказчик – ОАО «Проекттрансстрой») (2009 г.).
Результаты диссертационной используются в учебном процессе в курсах «Экология» для студентов специальностей «Строительство железных дорог», «Промышленное и гражданское строительство», «Организация безопасности движения» и при проведении курсового проектирования «Рекультивация нарушенных земель» у студентов специальности «Инженерная защита окружающей среды».
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложений. Библиографический список включает 103 наименование, общий объем работы составляет 142 страницы машинописного текста, включая 45 таблиц и 23 рисунка.
Нарушения безопасности движения на железных дорогах
На железнодорожном транспорте для оценки состояния процесса движения по степени его опасности используются понятия крушении, аварии, особого случая брака в работе и брака в работе. Определения этих понятий даются в приложениях к приказу МПС РФ от 8 января 1994 г. № Щ «О мерах по обеспечению безопасности движения на железнодорожном транспорте» [68]. 1. К крушениям поездов относятся столкновения пассажирских или грузовых поездов с другими поездами или подвижным составом, сходы подвижного состава в пассажирских или грузовых поездах на перегонах и станциях, в результате которых: погибли или получили тяжкие телесные повреждения люди, или повреждены локомотивы или вагоны до степени исключения их из инвентаря. 2. К авариям относятся: 2.1 столкновения пассажирских поездов с другими поездами или подвижным составом, сходы подвижного состава в пассажирских поездах на перегонах и станциях, не имеющие последствий, но в результате которых повреждены локомотивы или вагоны соответственно в объемах ремонта ТР-2 и деповского или более сложных ремонтов; 2.2 столкновения грузовых поездов с другими грузовыми поездами или подвижным составом, сходы подвижного состава в грузовых поездах на перегонах и станциях, не имеющие последствий, но в результате, которых допущено повреждение локомотивов или вагонов в объеме капитального ремонта; 2.3 столкновения и сходы подвижного состава при маневрах, экипировке и других передвижениях, в результате которых: погибли или получили тяжкие телесные повреждения люди, или повреждены локомотивы или вагоны до степени исключения их из инвентаря. 3. К особым случаям брака в работе относятся: - столкновения пассажирских или грузовых поездов с другими поездами или подвижным составом, сходы подвижного состава в пассажирских или грузовых поездах на перегонах и станциях, не имеющие последствий, указанных в определениях крушения и аварии; - прием поезда на занятый путь; - отправление поезда на занятый перегон; - прием или отправление поезда по неготовому маршруту; - проезд запрещающего сигнала или предельного столбика; - перевод стрелки под поездом; - уход подвижного состава на маршрут приема, отправления поезда или на перегон; - развал груза в пути следования; - излом оси, осевой шейки или колеса; - излом боковины или надрессорной балки тележки вагона; - обрыв хребтовой балки подвижного состава; - отцепка вагона от пассажирского поезда в пути следования из-за технических неисправностей; - отправление поезда с перекрытыми концевыми кранами; - порча локомотива с требованием вспомогательного локомотива в пассажирском поезде; - не ограждение сигналами опасного места для движения поездов при производстве работ; - ложное появление на напольном светофоре разрешающего показания сигнала вместо запрещающего или появление более разрешающего показания; - столкновение поезда с автотранспортным средством или другой самоходной машиной, допущенное по вине железнодорожников; - перекрытие разрешающего показания сигнала на запрещающее, вызвавшее проезд запрещающего сигнала (на станции). 4
К случаям брака в работе относятся: - отцепка вагона от грузового поезда в пути следования из-за трения буксы или других технических неисправностей; - саморасцеп автосцепок в поезде; - взрез стрелки; - отцепка вагона от поезда на промежуточной станции из-за нарушения технических условий погрузки, угрожающего безопасности движения; неисправность устройств автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН) на локомотиве в пути следования, в результате которой затребован вспомогательный локомотив; - обрыв автосцепки подвижного состава; - падение на путь деталей подвижного состава; - неисправности пути, подвижного состава, устройств сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) и связи, контактной сети, электроснабжения и других технических средств, в результате которых допущена задержка поезда на перегоне хотя бы по одному из путей или на станции сверх времени, установленного графиком движения, на один час и более; - неисправность пути, потребовавшая выдачи поездным диспетчером по заявке начальника вагона - путеизмерителя приказа о закрытии движения на участке или ограничения скорости движения поездов до 15 км/час; - сходы подвижного состава при маневрах, экипировке и других передвижениях, не имеющие последствий, указанных в определении аварии; - столкновения подвижного состава при маневрах, экипировке и других передвижениях, при которых повреждены локомотивы в объеме ремонта ТР 1 или вагоны в объеме текущего отцепочного ремонта (или более сложных ремонтов подвижного состава).
Метод оценки общесетевого аварийного риска
Причинами аварийных ситуаций при движении грузового поезда являются опасные отказы объектов социо-технической системы железнодорожного транспорта. Эти события порождают сходы (столкновения) поезда, которые в свою очередь классифицируются по последствиям: либо крушение, либо авария, либо сход (столкновение) поезда, не имевший последствием крушение или аварию (особый брак в работе). При разработке методической части оценки риска для грузовых поездов, перевозящих нефть или нефтепродукты, примем следующие положения [59, 60]: Аварийные происшествия проявляются в виде двух групп последовательных событий Aj И Д. Группа первоначальных событий А1, представляет собой опасные отказыу-го вида (/W,2,...,J) 1-го класса (1=1,2,...,L) отказов объектов социо-технической системы железнодорожного транспорта, являющиеся причиной сходов (столкновений) грузового поезда при поездной работе (Рисунок 2.1). События A j представляет собой полную группу несовместных событий. Другими словами, только одно событие А1, может служить причиной схода (столкновения) поезда при поездной работе. Вторая группа событий Д представляет собой события, одно из которых возникает с определенной вероятностью после наступления события A j и проявляется как сход (столкновение) грузового поезда при поездной работе с і-м видом последствий: крушения поездов (событие - В}); аварии (событие - Вг); особые случаи брака в работе - сход (столкновение) поезда без последствий крушения или аварии (событие - В3). Определим общесетевое количество аварийных происшествий при поездной работе грузовых поездов с нефтью и нефтепродуктами с г-м видом последствий из-за у -го вида опасного отказа /-го класса объектов СТСЖДТ (число событий Bt A j) за анализируемый период (К - число анализируемых лет): где Nk - количество аварийных происшествии при поездной работе грузовых поездов с нефтью и нефтепродуктами с /-м видом последствий из-зау -го вида опасного отказа /-го класса за к-й год. Тогда вероятность появления события Aj (j"=l,2,...,N), {1=1,2,...,L) из полной группы несовместных событий Определим общесетевое среднее время поездки грузового поезда с нефтью и нефтепродуктами за анализируемый период: где Т - среднее время поездки грузового поезда, час; Dk - поездо-километры в грузовом движении за год, поездо-км/год; Qk - число отправленных грузовых поездов за год, единицы/ год; у - общесетевая средняя участковая скорость грузового поезда за год, км/час. Число событий В; по формуле
Определение экологического ущерба от пролива нефти и нефтепродукта на грунт и в водные объекты
Для расчета экологического ущерба YX{BJ при реализации 1 сценария аварийного происшествия - разгерметизации котла цистерны, утечке и проливе нефти и нефтепродукта на грунт и в водные объекты, квалифицируемого как крушение (событие Bj), примем следующее консервативное допущение (максимальная оценка), что при разгерметизации котла цистерны вытекает и проливается весь груз. Тогда подлежащий компенсации ущерб окружающей природной среде от загрязнения земель и водных объектов определяется по формуле: где У3(Я) - размер платы за ущерб от загрязнения земель нефтепродуктами, руб., определяется в соответствии с нормативным документом [62]; ye(Ge)- ущерб, подлежащий компенсации, от загрязнения водных объектов нефтепродуктами при аварийном разливе, руб.; определяется в соответствии с нормативным документом [48]. В соответствии с нормативным документом «Порядок определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами» [62] ущерб y3(S) то загрязнения земель нефтью и нефтепродуктами определяется по формуле: где y3(S) - размер платы за ущерб от загрязнения земель нефтепродуктами, руб.; Нс — норматив стоимости сельскохозяйственных земель, тыс. руб./га; определяется согласно таблице 3.2 [62] (цены даны для 2007 г., пересчитанные по методу дисконтирования [44]. Для пересчета цены на последующие годы необходимо использовать формулу: Нс = Яс2007 (1 + г)", п = Г — 2007, Г — год анализа риска, г — норма дисконтирования (г = 0,1-0Д2)); S - вероятная площадь земель, загрязненных нефтепродуктами, га; определяется по формуле (3.4). Кп - коэффициент пересчета в зависимости от периода времени по восстановлению загрязненных сельскохозяйственных земель, определяется согласно таблице 3.3 [62]; Кв — коэффициент пересчета в зависимости от степени загрязнения земель нефтепродуктами, определяется согласно таблице 3.4 [62]; Кэф — коэффициент экологической ситуации и экологической значимости территории /-го экономического района, определяется согласно таблице 3.5 [62]; Кг — коэффициент пересчета в зависимости от глубины загрязнения земель, определяется согласно таблице 3.6 [62]. Для получения величины ущерба от загрязнения почвы нефтепродуктами примем консервативное допущение: из всех экономических регионов РФ, которые пересекает маршрут, выберем регион с наихудшими экологическими показателями с целью получения максимально возможного ущерба. Расчет ущерба окружающей природной среде от загрязнения водных объектов при аварийной разливе нефтепродуктов выполняется по формуле [48]: где ye(GJ — ущерб, подлежащий компенсации, от загрязнения водных объектов нефтепродуктами при аварийном разливе, руб. Ущерб, подлежащий компенсации, Ye(Ge) рассчитывается как плата за сверхлимитный сброс загрязняющих веществ с применением повышающего коэффициента 5 [48]; Св — ставка платы за загрязнение поверхностного слоя водного объекта 1 т растворенных и эмульгированных нефтепродуктов в пределах установленного лимита, руб/т [48]; определяется по формуле: где Нбів - базовый норматив платы за сброс загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, руб./т [63]; определяется согласно таблице 3.7 (цены даны для 2007 г., пересчитанные по методу дисконтирования [44]. Для пересчета цены на последующие годы необходимо использовать формулу: Нс = Н1 (і + г)", п = Г — 2007, Г — год анализа риска, г - норма дисконтирования (г = 0,1-0,12)). К0ів - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния водного объекта [48]; определяется согласно таблице 3.8. Для получения величины ущерба от загрязнения водных объектов нефтепродуктами примем консервативное допущение: из всех экономических регионов РФ, которые пересекает маршрут, выберем регион с водными объектами и наихудшими экологическими показателями с целью получения максимально возможного ущерба. Для расчета экологического ущерба Y2[Bl) при реализации 2 сценария аварийного происшествия - разгерметизации котла цистерны, утечки нефти и нефтепродукта с его воспламенением, квалифицируемого как крушение (событие В]), для грузовых поездов, перевозящих нефть и нефтепродукты, примем следующее консервативное допущение (максимальная оценка), что при воспламенении нефти и нефтепродуктов сгорает весь груз. Тогда в зависимости от видов и массы сгоревших нефтепродуктов, оценивается ущерб, подлежащий компенсации окружающей природной среде от загрязнения атмосферы; расчет проводится на основании нормативного документа [71]. Расчет ущерба, подлежащего компенсации окружающей природной среде от загрязнения атмосферы определяется по формуле [48, 71]
Расчет аварийного риска и определение экологического ущерба от аварийных происшествий для маршрута массовой перевозки нефтепродуктов
Кроме того, в виде поощрения безаварийности страхователь получает ряд экономических льгот - льготные условия продления страхового договора, привлечение дополнительных ресурсов из резерва предупредительных мероприятий страховщика на проведение природоохранных работ и т.п. Тем более заинтересован в снижении экологического риска страховщик, который в этих целях предпринимает ряд предупредительных мер, организует проведение экологической ревизии (аудирование) состояния страхователя. Ему может быть вменено в обязанность расходовать часть резерва предупредительных мероприятий на экологическое аудирование страхователей, улучшение службы мониторинга окружающей среды и другие экологические нужды. В поддержании экологической безопасности экологическому страхованию присущи функции, обеспечивающие его экономическую эффективность как для страховщика и страхователя, так и для общества в целом. Во-первых, обеспечивается частичная компенсация ущерба, причиняемого аварийным загрязнением среды реципиентам. Во-вторых, формируемый страховщиком резерв предупредительных мероприятий позволяет проводить у страхователя дополнительные природоохранные мероприятия, снижающие степень его экологической опасности. В-третьих, обеспечивается финансовая устойчивость страховых экологических операций за счет вовлечения в страховое экологическое поле страхователей с разной вероятностью страховых событий. В-четвертых, экологическое страхование, не нарушая финансовых потоков создает дополнительные возможности финансирования работ по экологическому аудиту предприятий, не обязательно включенных в систему страхования риска загрязнения окружающей природной среды. В качестве первоочередных мер по развитию экологического страхования на территориях субъектов Российской Федерации необходимо оценить состояние дел с образованием и компенсацией убытков, возникающих в результате загрязнения окружающей природной среды, разработать проекты новых и подготовить предложения по изменению действующих нормативных и правовых документов регионального уровня, провести обучение специалистов, привлекаемых к этой деятельности.
Направления развития экологического страхования Экологическое страхование, обеспечивая экологическую безопасность, в то же время является элементом стратегического планирования экологического развития региона, которое направлено на достижение следующих целей. 1. Выработку задач природоохранной деятельности во взаимосвязи с конечными результатами производства и его экологической опасности. 2. Поиск возможных альтернативных вариантов экологического поведения для достижения поставленных целей в рамках существующей системы регулирования и стимулирования природоохранной деятельности. 3. Обоснование решения по выбору определенной альтернативы на основе системы показателей, характеризующих степень опасности производственного объекта. 4. Определение механизма реализации принятой альтернативы экологического поведения. Для достижения этих целей необходимо определить ряд параметрических характеристик экологического страхования. Страховой случай - воздействие окружающей природной среды, загрязненной вследствие аварии, катастрофы, произошедших у страхователя, либо другого чрезвычайного события, на население, хозяйственные объекты и территорию, в связи с которым страхователю предъявляется в установленном законодательством порядке претензия (иск) по поводу нанесенного вреда, покрываемого экологическим страхованием. Событие признается страховым случаем, если оно подтверждено документами, выданными компетентными органами в установленном законом порядке на основании официальных нормативно-методических документов. Страховым случаем не является воздействие на население, хозяйственные объекты и территорию окружающей природной среды, загрязненной вследствие: - постоянных выбросов, сбросов и размещения вредных веществ в окружающей природной среде в объемах меньше кратных, установленных при оценке экологической опасности страхователей; - халатности в работе; - прямого или косвенного воздействия военных операций, восстаний, забастовками, гражданских волнений, диверсий, внутренних беспорядков, чрезвычайного, военного, осадного или особого положения, объявленного органами государственной власти, а также последствиями перечисленных случаев; - деятельности страхователя, заявленной им как экологически безопасной, несмотря на то, что он знал или должен был знать вредные последствия этой деятельности; - умышленных действий страхователя или пострадавших третьих лиц; - нарушения страхователем законов, постановлений, ведомственных или производственных правил, инструкций, норм и нормативных документов; - действий персонала по управлению производственными процессами, не уполномоченного на это или не прошедшим соответствующей подготовки, инструктажа, а также лиц, страдающих заболеваниями, ограничивающими их дееспособность; действий, увеличивающих риск наступления страхового события и известных страхователю, но о которых страховщик не был оповещен; - вины руководства страхователя и его должностных лиц, ответственных за осуществление контроля за природоохранным оборудованием, состоянием других основных производственных фондов; - обнаружения убытков, вызванных ранее (до заключения договора экологического страхования) произошедшим аварийным (непреднамеренным) загрязнением окружающей природной среды. Основания экологической ответственности Экологическое страхование создает взаимную экономическую заинтересованность страхователей и страховщиков в снижении риска аварийного химического загрязнения окружающей среды; у страховщика это прибыль, у страхователя - возможность компенсировать убытки и предотвратить аварии. Экологическая ответственность - это экономико-правовой комплекс, соединяющий в себе нормы и соответствующие им отношения по возмещению и предупреждению вреда природной среде, задачей которого является сохранение устойчивого баланса экономических и экологических интересов в процессе хозяйственной деятельности [91]. Экологическая ответственность подразделяется на экономическую и юридическую.
