CC BY
19
УДК 614.8.084:614.86:656.08
К ВОПРОСУ О КРИТЕРИХ ВЫБОРА ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
А.Г. Бубнов, В.Ю. Курочкин, Ю.Н. Моисеев
Ивановский институт государственной противопожарной службы МЧС России
Предложен подход, обеспечивающий рациональный выбор конкретного по-жарно-спасательного оборудования из множества комплектов рукавов и гидравлического аварийно-спасательного инструмента.
Ключевые слова: общая польза, техногенный риск, вероятность отказа, пожарные рукава, аварийно-спасательный инструмент.
Стоимость пожарных рукавов и их эксплуатация составляют значительную величину по сравнению с другими видами пожарной техники. Вместе с тем, до 85 % отказов пожарной техники приходится именно на долю пожарных рукавов. Характер использования рукавов предъявляет повышенные требования к безотказности их работы. Возникновение отказов в этом режиме наиболее опасно, т.к. среднее время устранения отказов увеличивает время тушения на 5 - 8 мин, что, в свою очередь, может привести к срыву или снижению эффективности действий пожарно-спасательных подразделений (ПСП). Отметим, что в настоящее время более десяти отечественных и зарубежных фирм выпускают различные комплекты пожарных рукавов. Следовательно, выбор конкретного поставщика (производителя) рукавов (отвечающего всем современным требованиям, в т.ч. обеспечивающим минимально необходимое время для обслуживания, наладки и профилактики) из рукавов-аналогов лицом, принимающим решение, (ЛПР) по комплектованию им ПСП весьма затруднителен, ввиду отсутствия единых критериев.
Механизм возникновения повреждений у пострадавших в дорожно-транспортных происшествиях (ДТП) и их тяжесть зависит, главным образом, от вида ДТП, скорости движения транспортного средства и его конструктивных особенностей. А вот время, на осуществление операций по деблокированию пострадавших
для оказания медицинской неотложной помощи при реагировании на аварии любого уровня, определяется, главным образом, квалификацией спасателей и надёжностью соответствующего аварийно-спасательного оборудования.
Анализ результатов спасательных работ показывает, что результат спасательной операции зависит от двух основных связанных между собой факторов [1]:
1) уровень профессиональной подготовки спасателей;
2) время выполнения базовых операций спасения.
Известно, что для тяжело пострадавших в ДТП фактор снижения времени с момента происшествия до доставки в лечебное учреждение имеет критическое значение. Если потерпевший доставляется в больницу в течение первого часа после получения травмы, то обеспечивается самый высокий уровень выживаемости и значительное снижение риска осложнений (именно это время, образно называют «золотым часом»).
ПСП МЧС России очень часто принимают активное участие в ликвидации последствий ДТП и при спасении пострадавших в них. Чтобы максимально использовать правило «золотого часа», при работе ПСП сотрудники, выполняющие типовые спасательные задачи, тренируются и рационально используют свои двигательные возможности, чтобы не возникали задержки в деблокировании и извлечении пострадавших. Профессиональная индиви-
дуальная подготовка спасателей, отработка навыков взаимодействия в команде представляют организационную сторону оптимального выполнения заданий. Уровень квалификация указанных ПСП по многочисленным отзывам чрезвычайно высок и вероятность ошибок, обусловленных так называемым человеческим фактором, совершенно точно не превышает средней величины для операторов напряжённых процессов - 0,0006 [2].
Помимо организационной составляющей операций деблокирования и извлечения, не менее важную роль играют технические вопросы, связанные собственно с применяемым аварийно-спасательным оборудованием. Время, затрачиваемое на деблокирование пострадавших, определяется техническими характеристиками, состоянием и надёжностью применяемого аварийно-спасательного оборудования.
Количественной оценкой надёжности технических устройств должна служить статистика отказов и рассчитываемый по её результатам параметр наработки (однако, указанные статистические данные получить не представляется возможным, ввиду отсутствия необходимости их фиксирования ПСП при тушении пожара и выполнении тех или иных аварийно-спасательных работ (АСР)).
В качестве основного оборудования, применяемого для операций по деблокированию при ДТП и при других АСР, осуществляемых ПСП, можно выделить гидравлический аварийно-спасательный инструмент (ГАСИ).
В настоящее время, более десяти отечественных и зарубежных фирм выпускают различные комплекты гидравлического аварийно-спасательного инструмента (ГАСИ) [1]. ГАСИ имеет похожую, но всё-таки отличающуюся по своим функциональным характеристикам комплектацию, зависящую от фирмы-производителя, которых очень много (отечественных и импортных): «ПРОСТОР», «СПРУТ», «МЕДВЕДЬ», «ЭКОНТ», «КОМБИТЕХ», «HOLMATRO», «LUKAS» и др.
При определении значений показателей надёжности (результативности) ис-
пользования ГАСИ рассматриваются обычно четыре составные части [1]:
1) вероятность того, что в условиях аварийной среды осуществятся основные этапы за определённое время;
2) вероятность того, что под влиянием дестабилизирующих факторов будет выполнен требуемый объём функций образцами ГАСИ;
3) вероятность того, что при выполнении требуемого объёма функций образцы ГАСИ не выйдут из строя;
4) вероятность того, что будут своевременно реализованы необходимые этапы обеспечения и обслуживания.
Наиболее часто встречающиеся недостатки, как правило, влияющие на работу ГАСИ:
а) материал шлангов выполнен из материалов, теряющих эластичность при низких температурах;
б) места перегибов шлангов в местах крепления их к рукояткам управления слабо защищены, в результате образуются заломы и растрескивание оплётки.
Всё это приводит к выходу шлангов из строя при попытке создания рабочего давления. Кроме этого, резьбовые соединения в местах крепления шлангов с клапанами или рукоятками управления часто подтекают, и спасателям приходится возить с собой в машине гаечные ключи для затяжки постоянно ослабевающих резьбовых соединений.
Вследствие вышеизложенного, выбор конкретного наименования ГАСИ из указанных объектов ЛПР по комплектованию им ПСП, также как и рукавов, весьма затруднителен.
Ранее было показано, что для оценки величины уровня техногенного риска при использовании того, или иного сложного оборудования можно использовать интегральный показатель - математическое ожидание ущерба от прекращения его работы [3].
Следовательно, и в случае с пожарными рукавами, и с ГАСИ, относительная общая польза, приносимая объектом (тот, или иной комплект пожарных рукавов или
аварийно-спасательного оборудования) может быть оценена по формуле [3]:
где V - величина предотвращённого ущерба (У=У, руб., оценка величины предотвращённого ущерба от смертности и ранений при ликвидации последствий пожара -для рукавов или оценка величины предотвращённого ущерба от смертности и ранений при ликвидации последствий ДТП -для ГАСИ);
G - затраты на предотвращение и снижение уровня технического риска (в первую очередь, эксплуатационные затраты на обслуживание рукавов или ГАСИ), руб.; B - уровень техногенного риска, руб., который можно интерпретировать как математическое ожидание ущерба от пожарного (рукава) или индивидуального (ГАСИ) риска.
Здесь уровень техногенного риска (В) в стоимостном выражении (математическое ожидание ущерба) рассчитывается следующим образом:
В=<2У, (2),
где Q - вероятность отказа оборудования при использовании рукавов (на пожаре) или ГАСИ (при проведении АСР); У - ущерб от возникновения отказа рукавов (при тушении пожара) или ГАСИ (при проведении АСР).
Относительная общая польза (Ж), приносимая объектом (в нашем случае -это тот или иной комплект пожарных рукавов или ГАСИ) при спасении одной человеческой жизни, могла бы быть рассчитана при известных данных о затратах (G) на предотвращение отказов того или иного рассматриваемого комплекта (или его элементов). Если же к этому знать реальные вероятности отказа оборудования (Q), можно получить более достоверные цифры для сравнения комплектов рукавов или ГАСИ (причём, чем выше величина Ж, тем более надёжен и эффективен (относительно) тот или иной комплект).
Статистически достоверные эксплуатационные данные по отказам рукавов и ГАСИ при существующей системе учёта
подобных событий получить не представляется возможным. Поэтому, для осуществления расчётов величины Ж, а также для случаев выбора того или иного комплекта рукавов или ГАСИ при определении вероятностей неблагоприятных событий (отказов) можно воспользоваться методом построения и анализа "деревьев отказов" (АДО) [4] технологических процессов -как наиболее часто используемого и наглядного. Тем более, что он рекомендуется нормативными документами, например, [5], где и приведён пример построения "дерева отказов" (для более сложных случаев примеры приведены в многочисленной технической литературе, в качестве отправной точки можно рекомендовать [2, 6]).
Допустимое значение вероятности безотказной работы выбирается, в зависимости от степени опасности отказа, и определяется установленными нормативными документами [7] и по данным [8] - см. табл. 1.
Из данных табл. 1 следует, что допустимая вероятность безотказной работы Р и для рукавов, и для ГАСИ должна быть выше 0,99 и стремиться к 1. Приближённый её расчёт даёт величину 0,9938 (следовательно, Q = 0,0062)[9]. Соответственно, нормативная вероятность отказа и рукавов, и ГАСИ (<0) не должна превышать 0,01 (или 1 %).
Для расчёта вероятности безотказной работы Р (и, соответственно вероятности отказа Q) рукавов по [4] и [5] нами были выбраны три наиболее важные характеристики четырёх рукавов «ЛАТЕК-СИРОВАННЫЙ», «АРМТЕКС», «ГЕ-ТЕКС», «СТАНДАРТ», выпускаемых по ГОСТ Р 51049-2008 - см. табл. 2. Эксплуатационные затраты на обслуживание рукавов, по данным учебной пожарной части нашего института, показал, что в среднем годовые затраты не зависят от марки и составляют 9246 руб./рукав, т.е. они одинаковы для всех рукавов.
Таблица 1
Классификация изделий (технических средств) по последствиям отказа_
Последствия отказа Допустимая вероятность безотказной работы Тип технических средств
Катастрофические Авария Катастрофа Невыполнение ответственного задания Р ^ 1 Летательные аппараты Подъёмно- транспортные машины Машины химического производства Медицинское оборудование
Экономический ущерб Повышенные простои в ремонте Значительный ущерб Р > 0,99 Технологическое оборудование Сельскохозяйственные машины Бытовые машины
Работа на пониженных режимах Работа с худшими параметрами Незначительный ущерб Р > 0,9
Без последствий Затраты на ремонт в пределах нормы Р < 0,9 Отдельные узлы и элементы машин
Наихудшим событием с рукавами на пожаре является их отказ и возможное замедление темпа тушения пожара; ущерб от указанного отказа (У) будет зависеть от смертности и тяжести заболеваний, потери времени, связанных именно с замедлением скорости тушения пожара. Поскольку стоимость жизни в России на законодательном уровне до сих пор не определена, то для расчёта У можно воспользоваться показателем статистической стоимости жизни или данными центра стратегических
исследований компании РОСГОССТРАХ («стоимость» человеческой жизни составляет сегодня в России 4,5 млн. руб. (http:// www.rgs.ru/ pr/csr/lifecost/index.wbp /). С учётом всех факторов, в нашем случае У был равен для всех рукавов 4513854 руб.
Результаты расчёта вероятностных величин (P и Q), относительной общей пользы применения различных комплектов рукавов (W), а также математических ожиданий ущерба от вероятного отказа оборудования (B) приведены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты расчёта относительной общей пользы для выбора комплекта рукавов
Название рукавов
Показатель «АРМТЕКС» «ЛАТЕКСИРО-ВАННЫЙ» «СТАНДАРТ» «ГЕТЕКС»
Стойкость к абразивному 320 300 50 43
износу, циклов
Температура хрупкости -46 -40 -60 -53
покрытия, 0С
Стойкость к контактному 34 30 25 5,3
прожигу при температуре 450 0С ± 10 0С
Стоимость комплекта 2200 2585 1400 1570
рукавов, руб.
0,00386 0,01319 0,0058 0,0318
Р 0,99613 0,9956 0,9942 0,99082
В, руб. 17423 59537 26180 143540
Ж 169 66 127 30
Самые высокие показатели общей пользы (по отношению к другим рукавам) у рукавов «АРМТЕКС». Стоимость указанных рукавов в 1,2 ниже, чем самого дорогого рукава - «ЛАТЕКСИРОВАННЫЙ», а общая польза в 2,4 раза выше. Хорошими характеристиками обладает и комплект «СТАНДАРТ». Для получения наиболее точных показателей, ЛПР в дальнейшем могут использовать и другие важные характеристики рукавов, предоставляемые фирмами- производителями, и, в первую очередь, статистические данные по отказам рукавов (это позволит наиболее рационально и эффективно подойти к выбору пожарных рукавов).
Исходя из предположения, что наихудшим событием при выполнении аварийно-спасательных работ (АСР) является временная потеря работоспособности (отказ) ГАСИ и возможное замедление темпа спасательных работ, ущерб от указанного отказа (У) будет зависеть от смертности и тяжести заболеваний, связанных именно с замедлением скорости работ по деблокированию. «Стоимость» человеческой жизни составляет сегодня в России 4,5 млн. руб.
(http://www.rgs.ru/pr/csr/lifecost/index.wbp/). Нами именно эта цифра принята за величину ущерба от возникновения отказа при ведении АСР (У).
Тогда, математическое ожидание ущерба от 1-ого летального исхода при среднем уровне вероятности отказа ГАСИ при выполнении АСР (В) в стоимостном выражении (расчёт по формуле (2)) составит:
В = 0,0062 ■ 4500000 = 27900 руб..
Для выполнения технологических операций по деблокированию и извлечению пострадавших в качестве используемых ГАСИ нами были рассмотрены образцы следующих комплектов ГАСИ: • комплект «СПРУТ» (разработчик -общество с ограниченной ответственно-
стью «Фирма СПРУТ», г. Жуковский, Московская область);
• комплект «КОМБИТЕХ» (разработчик - закрытое акционерное общество «КОМБИТЕХ-ИНКАР», г. Москва);
• комплект «ПРОСТОР» (разработчик
- научно-производственное объединение «ПРОСТОР», г. Красноармейск, Московская область);
• комплект «МЕДВЕДЬ» (разработчик
- закрытое акционерное общество «Средства спасения», г. Москва).
В [1] представлены значения вероятностных величин (Q и Р), характеризующие эксплуатационную надёжность комплектов ГАСИ и вероятность того, что осуществлены основные этапы выполнения операций по деблокированию пострадавших и этапы обеспечения подготовительных работ (влияние дестабилизирующих факторов не учитывалось) - см. табл. 3.
Кроме того, в табл. 3 приведены результаты наших расчётов G и сопоставимых затрат на закупку и обслуживание сравниваемых комплектов ГАСИ (в пересчёте на 1 год) по данным учебной пожарной части Ивановского института ГПС МЧС России. Здесь же представлены и результаты расчёта вероятностных величины общей пользы применения различных комплектов ГАСИ, а также математических ожиданий ущерба от вероятного отказа оборудования.
Из данных табл. 3 следует, что ЛПР не следует принимать к рассмотрению варианты закупки комплектов ГАСИ «ПРОСТОР» и «МЕДВЕДЬ» без доведения их показателей безотказности до допустимого уровня. И хотя комплект «СПРУТ» на 16% дешевле комплекта «КОМБИТЕХ» [1], очевидно, что величина математического ожидания ущерба у последнего в 3,5 раза (на 71 %) ниже - см. табл., а вот общая польза выше, чем у всех комплектов. Следовательно, вариант закупки комплекта «КОМБИТЕХ» представляется предпочтительным из сравниваемых.
Таблица 3
Пример использования показателей риска для выбора аварийно-спасательного оборудования
Показатель Наименование комплектов ГАСИ
«СПРУТ» «КОМБИТЕХ» «ПРОСТОР» «МЕДВЕДЬ»
Рабочее давление (max), МПа 82 80 80 80
Масса изделия, кг 14,5 14,5 14,0 18,1
Максимальное тяговое уси- 51,7 58,0 52,0 42,8
лие, кН
Стоимость комплекта ГАСИ, 626641 693694 633988 625598
РУб.
Затраты, приведённые к со- 153664 169420 155389 153417
поставимому виду, руб.
0,0099 0,0028 0,0132 0,0241
P 0,9901 0,9972 0,9868 0,9759
B, руб. 44550 12600 59400 108450
G, руб. 59668 65366 60291 59578
W 43 57,7 37,5 26,7
Таким образом, предложенный подход к оценке надёжности рукавов и ГАСИ, с использованием для выбора показателей риска и общей относительной пользы, может дополнять представляемые фирмами-производителями результаты сертификационных испытаний - для принятия управленческих решений по включению/не включению в стандартный комплект рукавов или аварийно-спасательного инструмента, используемого ПСП.
ЛИТЕРАТУРА
1. Справочные материалы для преподавателей и слушателей учебно-тренировочных комплексов МЧС России по подготовке спасателей к действиям при ликвидации последствий дорожно-транспортных происшествий. - М: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), - 2011. - 81 с.
2. Химмельблау Д. Обнаружение и диагностика неполадок в химических и нефтехимических процессах. Пер. с англ.; под ред. Ю.М. Левина. - Л.: Химия, 1983. - 352 с.
3. Бубнов А.Г., Гриневич В.И., Гущин А.А., Пла-стинина Н.А. Методология выбора способа очистки воды от органических соединений с использованием параметров экологического риска // Известия вузов.
Серия: Химия и химическая технологи. 2007. Т. 50. Вып. 8. С. 89-93.
4. Тарасова Н.П., Анохина Н.П., Малков А.В. и др. К вопросу об оценке потенциальной опасности химико-технологического объекта. // Химическая промышленность. 1994. № 6. С. 20-24.
5. РД 03-418-01 "Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов" (утв. Постановлением Госгортехнадзора РФ от 10.07.2001 № 30).
6. Алымов В.Т., Тарасова Н.П. Техногенный риск. Анализ и оценка: Учебное пособие для вузов. -М.: ИКЦ "Академкнига", 2004. - 118 с.
7. ГОСТ Р 22.9.01-95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Аварийно-спасательный инструмент и оборудование. Общие технические требования. - М.: Издательство стандартов, 1995.
8. Пронин А.С. Надежность машин. - М.: Машиностроение, 1978. - 592 с.
9. Бубнов А.Г., Курочкин В.Ю., Моисеев Ю.Н. Оценка параметров риска как критериев для обоснования выбора аварийно-спасательного оборудования // Пожарная и аварийная безопасность: материалы VI Межд. науч.-практ. конф. посвященной 45-летию Ивановского института ГПС МЧС России, Иваново, 28-30 ноября 2011 г.: в 2 ч. / Под общ. ред. И.А. Малого. - Иваново, ИвИ ГПС МЧС России, 2011. - Ч. 1. С. 21-24.
Рукопись поступила в редакцию 20.08.13.
TO THE QUESTION OF CRITERIA OF FIRE-FIGHTING EQUIPMENT CHOOZING
A. Bubnov, V. Kurochkin, Ju. Moiseev
The approach providing the rational choosing of the concrete fire-fighting equipment from the variety of fire hose sets and hydraulic search-and-rescue instruments is offered.
Key words: general benefit, anthropogenic risk, failure probability, fire hoses, search-and-rescue instrument.
