Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние вопроса и постановка задач исследования 11
1.1 Краткий обзор развития канатных дорог 11
1.2 Перспективы применения канатных дорог 12
1.3 Безопасность пассажирских канатных дорог 23
1.4 Анализ аварий пассажирских канатных дорог за период 1997-2007 гг 29
1.5 Современное состояние вопроса оценки риска пассажирских канатных дорог 38
1.6 Применение принципов резервирования для обеспечения безопасности канатных дорог 41
1.7 Выводы и постановка задач исследования 43
2 Оценка риска канатных дорог с много двигательным приводом 46
2.1 Риск - как мера безопасности пассажирских канатных дорог 46
2.2 Выбор метода оценки риска ПКД 53
2.3 Идентификация опасностей на канатных дорогах 70
2.4 Риск-анализ канатных дорог 75
2.5 Способы резервирования ответственных элементов ПКД 78
2.6 Схемы структурного резервирования ответственных элементов канатных дорог 82
2.7 Расчет риска канатных дорог с учетом резервирования ответственных элементов
Выводы
3 Исследование канатных дорог с мнгодвигательным приводом 92
3.1 Эффективность применения канатных дорог с многодвигательным приводом 92
3.2 Устройство многодвигательных приводов 99
3.3 Определение количества и синхронизация работы приводов 102
3.4 Тяговый расчет канатных дорог с многодвигательным приводом.. 105
3.5 Расчет многодвигательного привода ПО
3.6 Влияние конструктивных особенностей привода на его тяговую способность 114
Выводы
4 Экспериментальные исследования тяговой способности многодвигательного привода канатной дороги 116
4.1 Обоснование схемы проведения экспериментальных исследований 116
4.2 Экспериментальная установка и объект исследования 118
4.3 Методика проведения экспериментальных исследований 121
4.4 Результаты экспериментальных исследований 125
Выводы
5 Методика оценки и управления риском канатных дорог с много двигательным приводом 130
5.1 Обоснование использования риска, как меры оценки безопасности пассажирских канатных дорог 130
5.2 Этапы проведения анализа риска на стадии проектирования ПКД 137
5.3 Алгоритм оценки индивидуального риска канатной дороги 141
Выводы
Заключение 149
Литература 151
- Безопасность пассажирских канатных дорог
- Идентификация опасностей на канатных дорогах
- Определение количества и синхронизация работы приводов
- Методика проведения экспериментальных исследований
Введение к работе
Актуальность работы.
Пассажирские канатные дороги (ПКД) относятся к непрерывным видам транспорта и, так же, как автомобильный или железнодорожный транспорт участвуют в перевозке пассажиров. ПКД, как основной вид транспортной инфраструктуры в горноклиматических зонах и туристических комплексах являются, как правило, узловым звеном транспортных технологий, от них зависит не только нормальное функционирование всего комплекса, но и безопасность отдыхающих там людей.
Основной особенностью конструкции ПКД является то, что средства для транспортирования людей - вагоны, кресла, кабины - перемещаются на некотором расстоянии от поверхности земли по стальным канатам. В связи с этой особенностью их важнейшим преимуществом является возможность соединять конечные пункты по кратчайшему расстоянию, причем уклон трассы в вертикальной плоскости может достигать 45 и более, что делает невозможным применение автомобильного и железнодорожного транспорта.
Пункт 3 приложения 1 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (ФЗ-116), к категории опасных производственных объектов относит, в том числе, и объекты, на которых используются стационарно установленные канатные дороги. Согласно статье 10 ФЗ-116 в целях обеспечения готовности к действиям по локализации и ликвидации последствий аварии организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, обязана:
планировать и осуществлять мероприятия по локализации и ликвидации последствий аварий на опасном производственном объекте;
обучать работников действиям в случае аварии или инцидента на опасном производственном объекте.
При подготовленности работников опасного производственного объекта, инженерно технического персонала к действиям в случае возникновения аварии или инцидента на опасном производственном объекте, наличие планов ликвидации аварий (ПЛА, ПЛАС, ПЛАРН), ведет к снижению последствий аварии.
Статья 2.1.3 «Правил устройства и безопасной эксплуатации пассажирских подвесных и буксировочных канатных дорог» (ПБ 10-559-03) предполагает при разработке проекта канатной дороги всестороннюю оценку риска аварии. При оценке риска аварий следует проанализировать различные сценарии, отражающие как наиболее типичные и вероятные, так и неблагоприятные (как правило, маловероятные) события. Однако, до настоящего времени отсутствуют какие-либо методы и методики по оценке риска аварий канатных дорог.
Согласно РД 03-496-02 авария - это разрушение сооружений и/или технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемые взрыв и/или выброс опасных веществ. Как показывает
анализ аварийных ситуаций, аварий связанных с разрушением несущих элементов канатных дорог практически не происходит. Это связано с тем, что несущие элементы канатной дороги имеют повышенные запасы прочности. В соответствии со статьей 2.2.3 ПБ 10-559-03 запас прочности (отношение временного сопротивления материала к напряжению от максимальных статических нагрузок) всех несуших элементов механического оборудования ПКД должен быть не менее пяти. Большинство аварий происходит вследствие неквалифицированных действий персонала или внешних антропогенных воздействий.
Один из способов предотвращения возникновения аварий канатной дороги является использование на этапе проектирования принципов резервирования ответственных элементов (главный и резервный приводы, два взаимо-резервирующих источника питания и т.п.).
Резервирование - одно из основных средств обеспечения заданного уровня безопасности ПКД при недостаточно надежных компонентах и элементах. Цель резервирования - обеспечить безотказность ПКД в целом, т. е. сохранить ее работоспособность, когда возник отказ одного или нескольких элементов.
На практике возможности применения резервирования ограничиваются допустимыми значениями массы, объёма, стоимости и/или других параметров резервируемого устройства. Поэтому приходится решать задачу оптимального резервирования, имеющую два аспекта: обеспечение максимального значения показагелей безопасности при заданном значении ограничивающего фактора и обеспечение заданных значений показателей безопасности при минимальном значении ограничивающего фактора.
Согласно статье 6.4 ПБ 10-559-03 общая длительность проведения спасательных работ, предусмотренная в плане эвакуации и спасения, не должна превышать 3 ч. При этом отсчет времени начинается с момента остановки дороги и продолжается до момента спасения последнего пассажира и доставки его в установленное место.
При проведении спасательных работ возникает опасность для жизни и здоровья пассажиров, связанная с их эвакуацией из подвижного состава канатной дороги и доставкой к месту сбора. Проведение спасательных и эвакуационных работ сопряжено с определенным риском не только для пассажиров, обслуживающего персонала канатной дороги, но и для всех лиц, находящихся, в зоне потенциальной опасности,
В связи с этим имеет смысл ввести новое понятие события, связанного с отказом канатной дороги - «аварийная остановка».
Аварийная остановка - остановка канатной дороги, требующая проведения спасения и эвакуации пассажиров.
В связи с этим настоящая работа посвящена разработке метода оценки и управления безопасностью пассажирских канатных дорог при аварийных остановках и разработке рекомендаций, позволяющих осуществлять проек-
тирование пассажирских канатных дорог с заданными параметрами и степенью безопасности.
Работа выполнена на кафедре «Подъемно-транспортные машины и роботы» Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) в рамках научного направления «Оценка, прогноз и повышение производственной и экологической безопасности жизнедеятельности», утвержденного Ученным советом ЮРГТУ (НПИ) 25.04.2001 г., по госбюджетной теме кафедры ПТМиР П3.842 «Экспертиза подъемно-транспортных машин повышенной опасности».
Цель работы.
Повышение безопасности пассажирских канатных дорог путем оценки риска и резервирования привода.
Научные положения, выносимые на защиту.
Оценка риска на основе статистических данных о количестве пассажирских канатных дорог, аварийных остановок, способов эвакуации и функционального резервирования позволяет получить качественные и количественные показатели для управления риском ПКД;
Риск-анализ для пассажирских канатных дорог, основанный на идентификации опасностей, зонировании трассы и функциональном резервировании позволяет сократить риск возникновения аварийных остановок;
Повышение безопасности ПКД большой протяженности в сложных рельефно-климатических условиях достигается применением функционального резервирования на основе использования многодвигательных приводов.
Степень достоверности результатов, проведенных исследований. Степень достоверности, полученных результатов подтверждается:
Значительным объемом статистических данных по количеству пассажирских канатных дорог, аварийных остановок и травматизма (22000 канатных дорог);
Использованием методов теории рисков и катастроф;
Использованием методов математической статистики для обработки результатов теоретических и экспериментальных исследований;
Сходимостью теоретических и лабораторных результатов исследований тяговой способности движителя многодвигательных приводов (расхождение составляет 11%).
Новизна научных положений, выносимых на защиту. Научная новизна заключается в следующем:
Предложен метод оценки риска ПКД, учитывающий опасности возникновения аварийных остановок, методы эвакуации пассажиров и функциональное резервирование и позволяющий управлять риском по всей длине трассы за счет применения многодвигательных приводов;
Разработан риск-анализ для пассажирских канатных дорог, позволяющий проводить расчет риска с учетом зонирования трассы канатной дороги и функционального резервирования ответственных элементов;
Предложен принцип функционального резервирования, основанный
на использовании многодвигательного привода, распределенного по всей длине трассы.
Практическая значимость работы.
Предложена методика оценки и управления риском пассажирских канатных дорог с учетом зонирования трассы, способов эвакуации и функционального резервирования ответственных элементов;
Разработаны новые конструкции движителей для канатных дорог с многодвигательным приводом (защищены патентами №.2269443, №2283787, №2287444, № 22337023 на изобретение);
Создана физическая модель, позволяющая исследовать тяговую способность движителей канатных дорог с многодвигательным приводом;
Разработаны рекомендации для проектных организаций по применению риск-анализа при создании высоконадежных и эффективных пассажирских канатных дорог.
Реализация работы.
Методика оценки и управления риском пассажирских канатных дорог внедрена на предприятии по строительству канатных дорог «СКАДО», г. Самара.
Полнота изложения материалов диссертации в опубликованных работах.
Общее содержание и основные положения работы докладывались на: международной научно-технической конференции «Производство и ремонт машин» (Ставрополь, 2005 г.); конференциях и научных семинарах кафедры ПТМиР ЮРГТУ (НПИ) (Новочеркасск, 2003 - 2006 гг.); техническом совете ЗАО «СКАДО» (Самара, 2006-2007 гг.); Уральском подъемно-транспортном Конгрессе (Екатеринбург, 2007 г.); научно-техническом семинаре по пассажирским канатным дорогам (Сочи, 2008 г.).
По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, из них в реферируемых изданиях, рекомендованных ВАК - 4, получено 6 патентов РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 85 наименований, приложения. Работа изложена на 174 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу и 41 рисунок.
Автор благодарит кандидата технических наук Маслова Валерия Борисовича за консультации и ценные советы при проведении исследований.
Безопасность пассажирских канатных дорог
Пассажирские канатные дороги относятся к непрерывным видам транспорта и, так же, как автомобильный или железнодорожный транспорт участвуют в перевозке пассажиров.
Основной особенностью конструкции ПКД является то, что средства для транспортирования людей - вагоны, кресла, кабины — перемещаются на некотором расстоянии от поверхности земли по стальным канатам. В связи с этой особенностью их важнейшим преимуществом является возможность соединять конечные пункты по кратчайшему расстоянию, причем уклон трассы в вертикальной плоскости может достигать 45 и более, что делает невозможным применение автомобильного и железнодорожного транспорта. Бесперебойная работа ПКД практически не зависит от погодных условий, за исключением сильного ветра. В условиях застроенной, пересеченной или горной местности ПКД являются единственно возможным видом транспорта и позволяют осуществлять перевозки с наибольшей быстротой и минимальными затратами.
Таким образом, перечисленные выше аргументы свидетельствуют о том, что канатный транспорт является достаточно перспективным, что и отображает наметившиеся в настоящее время в России предпосылки для его развития, в основном как основного вида транспорта для перевозки людей на горнолыжных курортах и туристических комплексах.
Идея использовать канатную тягу для подъема грузов зародилась задолго до нашей эры. Такие приспособления широко использовались в древнем Китае при строительстве крепостей. Весьма вероятно, что и египетские пирамиды возводили с помощью примитивных канатных подъемников. А на средневековой японской гравюре изображена переправа через пропасть. Приспособление действовало по тому же самому принципу, что и многие сегодняшние канатные дороги: две большие корзины, в каждой из которых сидит человек, скользят над пропастью в противоположных направлениях. Тем, кто тянет канат, стоя у края ущелья, не требуется особого напряжения сил: каждой из корзин помогает двигаться вперед инерция движения соседней.
Подобные приспособления верой и правдой служили жителям многих горных районов, однако особой надежностью не отличались - делались они в основном из конопли или лиан и быстро изнашивались. Положение дел в корне изменилось после того, как в 1834 году немецкий инженер Альберт изобрел металлический канат - из переплетенных друг с другом стальных проволок. Однако понадобилось еще три десятилетия, прежде чем на севере Швейцарии возле Шаффхаузена, появилась первая канатная дорога для перевозки пассажиров с канатом из металлических проволок. Ее значением было доставлять туристов к смотровой площадке, откуда можно любоваться видом знаменитого местного водопада.
Спрос на передвижение в горах вызвал к жизни и инженерное предложение. Почти одновременно появились поезда на зубчатой передаче, первые канатные дороги и фуникулеры. Чтобы помочь вагону, который едет вверх, преодолевать высоту, следующий в противоположном направлении вагон еще в недавние времена нагружали огромными цистернами с водой. Сейчас фактически повсюду фуникулеры электрифицированы. Как правило, на фуникулерных дорогах два пути, по которым вверх и вниз курсируют два вагона. Но существуют и фуникулеры с поездами, едущими лишь в одном направлении. В этом случае канат просто наматывается на барабан.
Наступает время сверхэффективных, небольших производств, необычных технологий, которые заменяют собой целые отрасли старой, прожорливой, энергозатратной и экологически губительной промышленности. Не нужно ремонтировать старое - надо создавать совершенно новое. Новые дома, новую энергетику, новые дороги, новый транспорт.
Интенсивное неконтролируемое развитие мировой экономики привело к такому же интенсивному развитию транспортной системы, последствия функционирования которой сегодня негативно влияют на глобальные природные процессы. Невозможно остановить прогресс в экономике, связанный с дальнейшим разделением труда и увеличением транспортных грузопотоков, но очевидно, что транспортная система в существующем виде исчерпала свои возможности и требует такой, же коренной трансформации, какая имела место в прошлом, когда появились паровозы, тепловозы, автомобили, реактивная авиация. Каким же будет переход к новой транспортной системе?
Вот что сегодня может предложить человеку инженерная мысль для передвижения по суше и над ней: железнодорожный транспорт, автомобили, авиацию, высокоскоростные железные дороги, поезда на магнитном подвесе, монорельс, троллейбус, скоростной трамвай, рельсовый автобус, струнный транспорт канатные дороги. Всего 11 направлений. Вместе с разновидностями (экранолет, летающая тарелка, самолет с укороченными крыльями для полета в тоннеле, электромобиль и т.д.) наберется около 200 идей. У каждой свои достоинства и недостатки, некоторые представляют интерес лишь в качестве иллюстрации того, насколько дерзновенен изобретательский порыв. Самое же печальное то, что ни один вид транспорта не удовлетворяет сегодняшним требованиям, где должны сочетаться экологичность, безопасность, скорость, дешевизна. Постоянные пробки на дорогах, загазованность улиц и прочие неудобства городского передвижения способствую развитию новых видов городского транспорта. Чтобы избежать пересечения транспортных потоков в городе, необходимо подняться на второй уровень, использовать монорельс либо канатный транспорт с отцепляемыми кабинами. Высота опор может быть различной, самая оптимальная для города до 10 метров. Кабины рассчитаны на различное число пассажиров, от 6 до 15.
Идентификация опасностей на канатных дорогах
Каждая канатная дорога может характеризоваться дополнительными специальными факторами, влияющими на степень риска, которые должны быть учтены при идентификации объектов определенной категории (либо типов). Процесс анализа риска канатных дорог содержит последовательность следующих основных процедур: 1) обоснование приемлемого риска; 2) идентификация опасностей; 3) оценка риска с анализом неопределенности и точности результатов; 4) разработка рекомендаций по уменьшению риска; 5) управление риском.
Обоснование уровня приемлемого (допустимого) риска осуществляется на основании критериев, задаваемых нормативно-правовой документацией, либо полученных в результате анализа статистических данных по авариям (несчастным случаям). Главным требованием к выбору уровня приемлемого риска является его обоснованность и определенность в зависимости от оценки безопасности, категории сейсмостойкости, лавиноопасности и типа канатных дорог.
Основные результаты анализа риска должны включать перечень факторов и основных (возможных) причин, способствующих возникновению и развитию аварий; перечень моделей и методов расчета, применяемых при оценке риска; данные о возможном числе пострадавших, о возможном ущербе, о вероятности причинения вреда персоналу, пассажирам, ущерба имуществу и окружающей природной среде. При оценке риска аварий следует проанализировать различные сценарии, отражающие как наиболее типичные и вероятные, так и неблагоприятные (и, как правило, маловероятные) события.
Процедура оценки риска состоит в сопоставлении выявленных опасностей критериям приемлемого риска. При этом как критерии приемлемого риска, так и, соответственно, результаты оценки риска могут быть выражены: качественно (в виде текста, таблиц и др.); количественно (в виде индексов, вероятности возникновения аварии, рублевого эквивалента и др.). Качественную оценку риска применяют, как правило, для составления экспертного заключения о степени (уровне) безопасности канатной дороги.
Количественную оценку риска целесообразно проводить для сравнения источников опасностей объектов (например, при сертификации), выборе приемлемых мер безопасности, а также при сравнении принимаемых проектных решений (проектов) для канатных дорог. Оценка риска в общем случае включает в себя анализ частоты и анализ последствий аварий (несчастных случаев).
Суть качественной оценки частоты неблагоприятного события заключается в использовании логических методов анализа или экспертной оценки путем учета мнения специалистов в данной области, например методом экспертной оценки частоты опасного события. Метод экспертной оценки частоты неблагоприятного события (опасности) заключается в статистической обработке баллов, выставленных группой квалифицированных специалистов-экспертов по значимым опасностям, установленным на этапе идентификации.
Предварительный этап оценки риска канатных дорог в зависимости от частоты и категории последствий опасного события завершается выбором дальнейших действий процедуры оценки риска на последующих этапах, где: А — обязателен детальный анализ риска, требуются особые меры по обеспечению безопасности для снижения риска; В - желателен детальный анализ риска, требуются меры безопасности; С — рекомендуется проведение анализа риска и принятие мер безопасности; Д — анализ и принятие мер по обеспечению безопасности не требуется.
Заключительным этапом анализа риска канатных дорог является разработка рекомендаций по уменьшению риска (управлению риском). Рекомендации по управленшо риском предусматривают следующие варианты: оцененный риск канатной дороги находится на уровне приемлемого риска (на уровне фоновых значений); необходимо разработать меры технического характера для уменьшения риска; необходимо разработать меры организационного характера для уменьшения риска. В рекомендациях меры уменьшения вероятности аварии должны иметь приоритет над мерами уменьшения последствий аварий. Управление риском включает сбор и анализ информации о промышленной безопасности, анализ риска (анализ опасности) и контроль (надзор) безопасности. Анализ риска — центральное звено в обеспечении безопасности, базируется на собранной информации и определяет меры по контролю безопасности промышленных объектов. Управление риском предусматривает, экспертизу его безопасности, процедуру анализа риска, экономический анализ безопасности по критерию «стоимость — безопасность — выгода», страхование и другие виды анализа и оценки состояния безопасности промышленных объектов, на территории которых возможны техногенные чрезвычайные ситуации, обусловленные аварией объекта.
Принятие риска в качестве одного из показателей безопасности технических систем канатных дорог ставит перед специалистами несколько важных задач управления и нормирования, из которых следует выделять главные: обоснование критериальных значений риска; контроль риска; способы верификации расчетных методик оценки риска.
Среди подходов, предложенных для обоснования критериальных значений риска, наиболее приемлем метод экономического анализа безопасности, основанный на учете затрат на обеспечение безопасности и потерь от гипотетических аварий и максимально мыслимых аварий.
В качестве реперного значения риска при нормировании безопасности канатных дорог может быть принято значение 10"6 нежелательных событий в год, что подтверждено статистическими данными авторов [5, 6] ряда работ. На основании анализа выполнения условия безопасности с учетом приемлемого риска предлагаются варианты оценки безопасности канатных дорог для принятия решения (управления) о возможности или запрещения эксплуатации (табл. 2.1).
Применение матрицы риска (табл. 2.2) могло бы иметь своим результатом сценарии, считающиеся источником низких или незначительных рисков, снижающихся при более глубоком рассмотрении, поскольку в собирательном значении они не могли бы стать источником значительного уровня риска.
Определение количества и синхронизация работы приводов
Натяжение несуще-тягового каната в общем случае возрастает от точки сбегания с приводного устройства к точке набегания, где оно обычно имеет максимальное значение. По максимальному натяжению и выбирают несуще-тяговый канат. При достаточно длинных трассах нередко приходится разбивать одну канатную дорогу на несколько. Кроме того, при сложном профиле канатной дороги от точки сбегания несуще-тягового каната с приводного устройства к точке набегания значительно возрастают усилия, а следовательно, увеличиваются силы сопротивления и требуется соответствующее усиление опорных конструкций.
Канатные дороги с многодвигательным приводом, на которых тяговое усилие передается на канат двумя или более приводами, расположенных в промежуточных точках профиля, не имеют этих недостатков. Так, при установке на линейных опорах канатных дорог промежуточных фрикционных приводов можно транспортировать пассажиров на большие расстояния и, если потребуется, на большую высоту подъема.
Вместе с тем недостатками канатных дорог с многодвигательным приводом являются усложнение обслуживания и подвода электропитания в несколько пунктов трассы канатной дороги вместо одного и, особенно, возможность перераспределения мощности и тяговых сил между приводами. Поэтому целесообразность применения канатных дорог с многодвигательным приводом необходимо в каждом отдельном случае проверять технико-экономическим сравнением вариантов.
Основное условие, которое необходимо соблюдать при проектировании ПКД с многодвигательным приводом, состоит в следующем. Для наилучшего использования прочности несуще-тягового каната максимальные усилия его натяжения на отдельных участках, возникающие, как правило, в точках набегания на приводной шкив или ленту, должны быть возможно одинаковыми. Для этого трассу канатной дороги разбивают на участки с равными силами сопротивления, а следовательно, с одинаковыми по мощности приводами.
Для определения возможного уменьшения натяжения несуще-тягового каната при установке на ПКД нескольких приводов рассмотрим расчет условной канатной дороги с одним и с несколькими приводами, состоящего из п последовательных прямолинейных участков, соединенных между собой обводными шкивами. При этом воспользуемся методикой представленной в [47].
Допустим, что силы сопротивления на всех прямолинейных участках одинаковы и равны W ; на поворотных пунктах сопротивление возрастает пропорционально натяжению тягового элемента, причем коэффициент возрастания натяжения К 1. Запишем выражения для максимального натяжения тягового элемента Smax = SH6 И для тяговой силы W0.
На канатной дороге с і приводами одинаковой мощности и с одинаковым числом участков, приходящихся на каждый привод (считается, что і 1 и n/i -целое число), натяжение на набегающей на каждый привод ветви при той же величине Sc6: тяговая сила на каждом приводе: и общая тяговая сила с _K-n/i-l с , (Кп/ -1)-Ш Ьнб - К " Ьсб "І -[ (3.3) W0 = i-W0 (3.5)
Практически при установке і приводов снижается максимальное натяжение несуще-тягового каната несколько больше чем в і раз, а также уменьшается общая тяговая сила за счет уменьшения сил сопротивления на обводных шкивах.
На рисунке 3.1 показана диаграмма натяжения несуще-тягового каната на канатной дороге с одним и тремя приводами. Ломаная линия АВ характеризует возрастание натяжения каната при одном приводе. Все отрезки имеют одинаковый наклон, так как сопротивление на всех участках одинаковое, а высота «ступенек» постепенно возрастает, так как притом же коэффициенте возрастания К натяжение несуще-тягового каната увеличивается от точки сбегания с приводного устройства к точке набегания.
При трех приводах натяжение несуще-тягового каната изменяется по линии ACDEFG, т.е. имеет три одинаковых максимума вместо одного, значительно большего. При этом максимальное натяжение каната снижается более чем в 3 раза. Несколько уменьшается также и расход энергии на преодоление сопротивлений на обводных шкивах, и сумма тяговых усилий при трех приводах (DC+FE+HG DC) получается меньше, чем при одном приводе (НВ).
Установка на канатной дороге двух и/или более приводов позволяет значительно увеличить длину трассы канатной дороги притом же максимальном натяжении несуще-тягового каната, что и на дороге с одним приводом. Рассмотрим это на примере прямолинейной трассы канатной дороги.
Для горизонтально расположенной трассы канатной дороги с одним приводом, расположенным в начале трассы диаграмма натяжения каната (рисунок 3.2, в) изображается линией 1-2-3 (сопротивлением на обводном шкиве пренебрегаем). Тяговая сила W0 изображается в масштабе сил вертикальным отрезком 3-3".
Методика проведения экспериментальных исследований
Зонирование это процедура (набор правил и критериев) разбития трассы канатной дороги на участки, на которых оценивают индивидуальный риск, связанный с возможным травмированием пассажиров при проведении спасательных операций, находящихся в момент остановки на i-тых участках трассы. При этом следует учитывать: - тип и характеристики канатной дороги, а также условия ее эксплуатации; - условия окружающей местности (пересеченная местность, опасность схода лавин, погодные условия); - количество и подготовку работающего персонала и спасателей; - технические возможности спасательного оборудования.
Спасательные работы могут проводиться одной или несколькими коман дами спасателей на одном или одновременно нескольких участках трассы ка 143 натной дороги. Спасение пассажиров путем снятия их с подвижного состава, подвешенного на канате, допускается при условии, что высота прохождения несущего или несуще-тягового каната и профиль канатной дороги позволяют проводить спасательные работы.
Если на участке трассы или на всей трассе канатной дороги невозможно проведение спасательных работ путем снятия пассажиров с подвижного состава, то необходимо предусмотреть на этих участках трассы спасательные устройства для спасения пассажиров путем продвижения по канату.
С учетом выше сказанного выбирается участок трассы (зона) наиболее опасный для проведения операции по спасению и эвакуации пассажиров
План и инструкция спасения и эвакуации пассажиров. В инструкции должны быть указаны: - лица, ответственные за порядок эвакуации; - лица, ответственные за проведение непосредственно самой эвакуации и оказание первой помощи пострадавшим; - оборудование и приспособления, необходимые для проведения эвакуации, а также где и как они должны храниться; - труднодоступные места на протяжении всей трассы канатной дороги и возможность проведения с них спасательных работ; - сроки проведения спасательных работ после возникновения аварийной ситуации и остановки канатной дороги; - способы эвакуации пассажиров, пострадавших во время возникновения аварийной ситуации; - средства связи и порядок общения между пассажирами и спасательной командой.
План проведения эвакуации и спасательных работ в исключительных случаях предусматривает использование устройств и оборудования, не принадлежащих к оборудованию канатной дороги. Это могут быть вышки, подъемники, пожарные машины с выдвижными лестницами, вертолеты и т.п.
Расчетное время спасения и эвакуации пассажиров с канатной до роги. Расчетное время эвакуации пассажиров tp определяется как сумма времени движения людского потока по отдельным участкам эвакуационного пути tj по формуле (5.5).
Расчетный риск Ru на і-том зонированном участке трассы канатной дороги рассчитывают по формуле (5.2).
По полученному значению расчетного индивидуального риска оценивают уровень обеспечения безопасности пассажиров при аварийной остановке канатной дороге, который должен отвечать требуемому (допустимому), если выполняется условие (5.1):
Если условие (5.1) не выполняется, то принимаются специальные дублирующие средства спасения и эвакуации и выполняется повторный расчет риска, при этом вероятность эффективной работы технических решений Q , направленных на спасение и эвакуацию пассажиров должны быть не менее 0,95.
На рисунке 5.2 представлен алгоритм расчета на этапе проектирования пассажирских канатных дорог. Проведем оценку риска на примере подвесной кольцевой канатной дороги с 8-ми местными кабинами. Исходные данные для расчета.
Трассу канатной дороги разбиваем на зоны равные длине пролета между опорами. План спасения и эвакуации предусматривает типовые средства и схемы спасения и эвакуации из подвижного состава канатной дороги. Наиболее опасной для проведения операции по спасению и эвакуации является зона № 4, так как там одновременно могут находиться четыре кабины с общим количеством пассажиров 32 человека.
Вероятность аварийной остановки канатной дороги в год принимаем Qao=l,3-l(r3. Принимаем, что канатная дорога работает в две смены. Следовательно, вероятность присутствия пассажиров в подвижном составе Qnp=0,7.
Согласно руководству по эксплуатации на данной дороге при спасении и эвакуации применяется альпинистское снаряжение. Вероятность эффективной работы альпинистского снаряжения QDmp=0,95.
Вероятность спасения и эвакуации по эвакуационным путям не отраженным в плане эвакуации принимаем равной Рэ.ц.= 0,03.
Расчетное время эвакуации пассажиров tp рассчитаем по формуле (5.5) для каждой из кабин, находящихся в зоне № 4. Время эвакуации из кабины по типовой схеме с использованием альпинистского снаряжения одного пассажира составляет tK = 5 мин. Эвакуация пассажиров осуществляется одновременно четырьмя группами спасателей по два человека. Эвакуированные пассажиры выходят к месту предварительного сбора, откуда их доставляют на транспорте до нижней станции (место сбора пассажиров). Схема к расчету времени спасения и эвакуации пассажиров представлена на рисунке 5.1.
Расстояние от точки Ж до точки 3 (место предварительного сбора) составляет 50 м. Принимаем скорость передвижения пешехода 3 км/ч (50 м/мин). Время перехода из точки Ж в точку 3 составляет 1ж.3 = 1 мин. Время прохода от точки опускания пассажира из кабины на землю до точки Ж для кабин №1 составляет U = 0,25 мин, для кабин №2 -12 = 1,4 мин.
