Введение к работе
Актуальность темы исследования. Электрифицированные железные дороги соединяют Россию единой транспортной системой и дают возможность перемещать по ней грузы и пассажиров с большой скоростью и эффективностью.
Однако при значительных материальных затратах как со стороны государства, так и со стороны ОАО «РЖД» на обеспечение безопасности труда на сети дорог имеются случаи электротравматизма.
В ряде случаев, даже при выполнении государственных и ведомственных правил и инструкций имеет место электропоражение работников транспорта.
Отдельной задачей по обеспечению охраны труда на транспорте является разработка технических решений и предложений по обеспечению электробезопасности на электрических железных дорогах. Это касается как персонала, обслуживающего непосредственно электроустановки, так и работников других специальностей, например работников пути.
Повышение производительности труда работающих предусматривает внедрение на сети дорог современных технологий, а также, в первую очередь, высококвалифицированного персонала. Аттестация и обучение персонала, успешно решающего технические задачи на электрифицированном транспорте, должны осуществляться на основе внедрения современных обучающих программ, учитывающих многофакторную специфику появления опасных ситуаций.
Данная работа соответствует научному направлению работы кафедры «Управление безопасностью в техносфере» МГУПС (МИИТ). Основанием для выполнения работы является перечень работ, выполняемых Проектно-конструкторское бюро по инфраструктуре - филиал открытого акционерного общества «Российские железные дороги» (ПКБ ЭЖД ОАО «РЖД») в 2012-2014 годах для хозяйства электрификации и электроснабжения ОАО *'РЖД" за счёт общехозяйственных расходов.
Степень разработанности темы. Обширные исследования в области охраны труда на транспорте, выполнены учёными транспортных университетов, научно-
исследовательских и проектных институтов, а также сотрудниками дорожных электротехнических лабораторий.
В работе использованы результаты научных исследований, выполненных Власовым СП, Князевским Б.А, Карякиным Р.Н., Косаревым Б.И., Лисенковым А.Н., Пономаревым В.М., Шевандиным М.А., Зельвянским Я.А., Монаковым В.К., Наумовым А.В., Сибаровым Ю.Г. и другими учёными.
Однако проведённые ранее исследования по обеспечению электробезопасности при производстве путевых работ исходили из детерменированного подхода к появлению опасной ситуации, не учитывались распределенные по длине электрифицированного участка параметры контактной сети и рельсового пути.
Решение поставленной в диссертации научно-практической задачи носит социальный характер и в ряде случаев позволяет увеличить производительность труда за счёт сокращения затрат времени на подготовку безопасных зон для производства путевых работ из-за снижения числа устанавливаемых заземляющих штанг.
Цель и задача исследования. Целью работы является разработка методики и технических решений по обеспечению электробезопасности при ведении путевых работ на электрифицированных участках магистральных железных дорог при учёте многофакторного возникновения опасных ситуаций. Задачей исследования является разработка и внедрение технических решений, обеспечивающих безопасность труда на железнодорожном транспорте.
Объектом исследования является система обеспечения условий электробезопасности при проведении путевых работ на электрифицированных участках магистральных железных дорог, в том числе и в протяженных эстакадах при их сооружении над контактной сетью.
Научная новизна работы выражается в:
- разработке структуры и алгоритмов функционирования системы обеспечения условий электробезопасности при проведении путевых работ;
разработке методики расчёта зон безопасного обслуживания отключённых участков контактной сети при проведении капитального ремонта пути в зонах электромагнитного влияния, учитывающей случайный характер воздействующих и допустимых напряжений, а также многофакторный характер появления опасных ситуаций;
обосновании алгоритма расчёта напряженности электрического поля в зоне нахождения оператора путевой машины при выполнении капитального ремонта пути, учитывающего искажающее действие путеукладчика на параметры электрического поля;
обосновании методики аттестации и отбора персонала по электробезопасности с применением процедуры многомерного статистического анализа;
разработке вероятностно-статистической методики оценки использования для заземления электроустановок железобетонных конструкций протяжённых эстакад при их сооружении над контактной сетью постоянного тока, отличающейся от известных представлением эстакады в виде ряда эстакад протяжённостью 2 км, металлические конструкции которых не соединены с рельсовым путём.
Теоретическая и практическая значимость работы:
статистическая обработка результатов расчёта по методике выбора безопасных зон при работах на отключённых участках контактной сети позволила рекомендовать увеличить протяженность зон с 200 до 600 м, что приводит к повышению производительности труда при подготовке мест производства работ, в том числе и при капитальном ремонте пути;
результаты расчёта электрического поля в зоне нахождения оператора путевой машины дали возможность обосновать пороговое значение напряжённости электрического поля датчика устройства, фиксирующего появление опасных напряжений в зоне нахождения оператора путевой машины (патент на полезную модель № 144576);
многофакторный анализ появления опасных ситуаций при капитальном ремонте пути позволил обосновать неэффективность использования установки дополнительных заземляющих штанг для обеспечения электробезопасности и рекомендовать устройство, осуществляющего контроль установки основных заземляющих штанг (патент на полезную модель №147296).
методика аттестации и отбора персонала по комплексу индивидуальных критериев с использованием процедуры многомерного статистического анализа использована во АО «ВНИИЖТ» при аттестации специалистов по охране труда.
Методология и методы исследования. В работе использованы матричные методы электрических расчётов тяговых сетей, компьютерное моделирование электромагнитного влияния тягового электроснабжения на отключённые участки контактной сети при проведении капитального ремонта пути; алгоритмы оценки многофакторных объектов в задачах аттестации и отбора персонала с применением статистических и экспертных методов.
Положения, выносимые на защиту:
математическая модель системы обеспечения условий электробезопасности при ведении путевых работ в зонах электромагнитного влияния контактной сети, включая методику расчёта вероятности безопасной работы на железнодорожных путях, учитывающей случайный характер воздействующих и допустимых напряжений прикосновения;
вероятностно-статистическая методика оценки возможности отказа от использования рельсового пути для заземления железобетонных конструкций протяжённых эстакад при их сооружении над контактной сетью постоянного тока;
алгоритм экспертного оценивания многофакторного возникновения опасных ситуаций при ведении путевых работ с использованием неполноблочных планов и показателей электробезопасности;
методика аттестация и отбора персонала по комплексу индивидуальных критериев с использованием процедуры многомерного статистического анализа;
- технические решения по обеспечению условий электробезопасности при работах на контактной сети, при выполнении капитального ремонта пути в зонах электромагнитного влияния.
Степень достоверности научных положений и результатов диссертации обоснована корректностью допущений, принятых при постановке и решении задач по обеспечению условий электробезопасности с использованием методов компьютерного моделирования, а также матричных методов расчёта напряжений в зонах нахождения железнодорожников.
Достоверность научных положений подтверждается результатами экспериментальных исследований по определению зон производства работ на отключённых участках контактной сети, в том числе и при капитальном ремонте пути, выполненных на грузонапряжённом участке переменного тока Дикое-Кипелово Северной железной дороги - филиала ОАО «РЖД» (июнь 2014 года).
Апробация работы. Материалы работы докладывались в МГУПС (МИИТ) на
научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (г. Москва,
2011,2012,2013,2014,2015), Шестом международном симпозиуме
«Электрификация и развития инфраструктуры энергообеспечения тяги поездов на железнодорожном транспорте» (Санкт-Петербург, 2011 г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 6 статей в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ, два патента на полезную модель.
Объём и структура диссертации: Диссертация состоит из введения,четырёх глав, заключения, списка литературы из 73 наименований и пяти приложений на 17 страницах. Работа изложена 158 страницах, содержит 17 таблиц, 28 рисунков.