CC BY
5
makes it possible to transfer weakly deterministic factors into the category of deterministic ones, which will reduce errors in the operation of the OSH by up to 40-50% and, accordingly, increase labor productivity.
Key words: digitalization, labor safety, enterprise, management system, production
factors.
Novikov Valery Vladimirovich, doctor of technical sciences, professor, novi-kiv_v.v@mail.ru, Russia, Kuban, Kuban State Technological University (KubGTU),
Bazhina Tatiana Petrovna, candidate of technical sciences, docent, yia@rgups.ru, Russia, Kuban, Kuban State Technological University (KubGTU),
Litvinov Artem Evgenyevich, doctor of technical sciences, professor, artstyleo-ne@,mail.ru, Russia, Kuban, Kuban State Technological University (KubGTU),
Chukarin Alexander Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, opm@rgups.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State University of Railway Transport (RSUPS)
УДК 389
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-8-67-68
МЕТОДОЛОГИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
НА ИНФРАСТРУКТУРНЫХ ОБЪЕКТАХ ПРИ СКОРОТЕЧНОМ ВОЗНИКНОВЕНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ
О.И. Веревкина
Развитие систем оценок риска на инфраструктурных объектах требует, в том числе, оценки вероятности повреждения подвижной единицы при скоротечных геопроцесссах: лавины, оползни, камнепады. В работе проведена оценка вероятности перечисленных геопроцессов с учетом частотности процесса и интенсивности движения на главных путях инфраструктурных объектов, с учетом частоты возникновения ударных факторов, время нахождения подвижной единицы в опасной зоне, интенсивность движения подвижных единиц. Оценка производится на основании статистических данных и применением различных методов мониторинга. Оценивались вероятности воздействия лавины на подвижную единицу при применении различных систем предупреждения и защиты.
Ключевые слова: лавиноопасность, геопроцессы, расчет рисков, безопасность, инфраструктура, мониторинг, защитные мероприятия.
Риски такого негативного фактора как повреждение подвижной единицы прямым воздействием лавины или оползня, рассматривалась исследователями [1-2]. В [1] представлена методика оценки вероятности такого события, с учетом мониторинговых и защитных мероприятий. Обоснование данной методики в печати не просматривается.
В данном случае рассматривается возможность повреждения в эксплуатационной работе под прямым воздействием поражающих факторов процесса на примере лавинной опасности.
Постановка задачи. Схема рассмотрения возможности воздействия представлена на рис. 1. Известно, что пространственное расположение быстротекущих процессов локализовано, и места этих локализаций известны [1, 2].
Воздействие на поезд произойдет, если подвижная единица будет находиться в границах локализации опасных процессов именно в момент их активизации.
Рис. 1. Схема для оценки вариантов «наличие воздействия» - «отсутствие
воздействия»
Большая скорость снежных масс при сходе лавины 50-90 м/сек [2, 3], обуславливает тяжелые потери для железнодорожного транспорта в случае прямого воздействия на него. Сила удара достигает 0,4 Мпа, а при наличии твердых включений может увеличиваться в несколько раз [3]. Оценка степени лавинной опасности содержится также в [4]. Ввиду значительной скорости процесса, считаем, что воздействие происходит течение времени 10-20 секунд, что значительно меньше времени прохождения опасного участка поездами. Учитывать будем также то, что на участках различных категорий различные скорости подвижных единиц, и время проследования опасного участка поездами различно. Вероятность каждого случая возможного воздействия можно оценить, с учетом тех или иных обстоятельств и их сочетания. С помощью общего логико-вероятностного метода можно построить вероятность неблагоприятного события, в данном случае - прямого воздействия поражающего фактора геопроцесса на проходящий по опасному участку поезд. Первоначальный анализ производится без учета лавинно-предупредительных и лавинно-защитных мер, затем оценивается суммарная эффективность применения этих инструментов
Анализ проблемы. Поскольку ключевыми входными данными, определяющими возможность схода подвижной единицы является частота возникновения ударных факторов, время нахождения поезда в опасной зоне, интенсивность движения поездов то в первую очередь производится сбор этих данных.
Эти данные приведены в табл. 1.
Так как вероятность прямого воздействия лавины на подвижную единицу заключается в одновременности двух независимых событий: сход лавины и нахождение поезда на опасном участке, то вероятность такого события будет определяться как произведение вероятности схода лавины на вероятность нахождения поезда в опасной зоне.
Принимая гипотезу о том, что поток сходов лавин на участке - Пуассоновский, вероятность схода одной лавины в течение периода лавиноопасности можно рассчитать по формуле [5, 6]:
Р1 = те-т (1)
где т = (Лт / 365) • № - интенсивность сходов в течение периода снежных дней в районе опасного участка; Лт - средняя частота процесса в соответствии с категорией лавиноопасности участка; № - количество лавиноопасных дней.
Вероятность нахождения поезда в опасном участке можно рассчитать по формуле:
Р2 = (кпп • ^п + кпдс • ^дс + кг • • I / (24 • 3600), (2)
где tпп, tпдс, tг - время нахождения пригородных, дальнего следования, грузовых поезда в опасной зоне в течение суток, при движении с обычными скоростями.
Данные I
Таблица 1
№ i Обознач-е Наименование Пояснение Источник
1 категория лавиноопасного участка Количество лавин /количество лет по многолетним наблюдениям
2 Lу длина опасного участка
3 № Количество лавиноопасных суток в году по многолетним наблюдениям
4 I интенсивность движения поездов Количество поездов во всех видах движения Эксплуатационные данные
5 Скорость движения пассажирских пригородных подвижных единиц Эксплуатационные данные
6 Vпдс Скорость движения пассажирских подвижных единиц дальнего следования Эксплуатационные данные
7 Vг Скорость движения грузовых подвижных единиц Эксплуатационные данные
8 кпп доля пригородных подвижных единиц в общем объеме Эксплуатационные данные
9 кпдс Доля пассажирских подвижных единиц дальнего следования в общем объеме Эксплуатационные данные
10 кг Доля грузовых подвижных единиц в общем объеме Эксплуатационные данные
11 Lпп Длина пригородной подвижной единицы Эксплуатационные данные
12 Lпдс Длина поезда дальнего следования Эксплуатационные данные
13 Lг Длина грузовой подвижной единицы Эксплуатационные данные
Расчет вероятности прямого воздействия лавины на поезд производится как произведение предыдущих двух вероятностей по формуле:
Р = те-т • (кпп • ^п + кпдс • ^дс + кг • Ъ) • I / (24 • 3600), (3)
где Р - вероятность прямого воздействия лавины на поезд на данном участке.
Входящие в (2) и (3) ^п, ^дс, ^ рассчитываются по формулам:
^п = (2Lпп + Lу) / vпп ; (5)
^с (2Lпдс + Lу) /vпдс ; (6)
tг = (2Lг + Lу) / vг , (7)
где Lу - длина лавиноопасного участка; Lпп, Lпдс, Lг - длина пригородных, дальнего следования и грузовых поездов соответственно;
Построим модель оценки вероятности воздействия лавины на подвижную единицу с учетом мониторинговых, предупредительных и защитных мероприятий.
Для этого введем понятие эффективности мониторингового или защитного мероприятия. Определим эффективность мероприятия как уменьшение вероятности схода лавины, или возможности воздействия на подвижную единицу. Обозначим эффектив-
ность ьго мониторингового или защитного мероприятия через Fi.. Тогда для
одного участка оценка вероятности столкновения его с поездом описывается формулой:
Рм = Р • Ш , (8)
г=1
где Рм - вероятность воздействия лавины на подвижную единицу с учетом защитных
п
мер; ^ - знак произведения п - сомножителей Fi. отвечающих за снижение итоговой
г=1
вероятности удара.
Проведем пробные расчеты и сопоставим значения вероятности с использованием средств мониторинга и без.
Данные, характеризующие лавиноопасный участок, приведены в табл. 2.
Таблица 2
Данные по лавиноопасному участку__
№ Наименование данного фактическое данное Символьное обозначение для расчета Советующее значение символьного параметра
1 Категория лавиноопасности II Лт 0,5
2 Интенсивность движения 50 I 50
3 Категория участка 1 Ку
4 Длина лавиноопасного участка 300 Lу 300
5 Количество лавиноопасных дней в году 60 N0
7 Относительное количество пригородных поездов (к общему числу) 0,1 кпп 0,1
8 Относительное количество пассажирских поездов дальнего следования ( к общему числу) 0,3 кпдс 0,3
9 Относительное количество грузовых поездов( к общему) 0,6 кго 0,6
10 Скорость пассажирских 80 км/ч Vп 80 км/ч
11 Скорость грузовых 70 км/ч Vу 70 км/ч
Таблица 3
Данные по снегозащитным мероприятиям_
№ Вид снегозащитного мероприятия: эффективность в воздействии на вероятность столкновения
1. Снегомерные рейки 0.5
2. Снегоудерживающий забор 0.4
Особенности мониторинговых и защитных мероприятий описаны также в [7-8], а мероприятия по снегоборьбе в [9].
Средние длины поездов принимаем равными:
Lпп = 175, Lпдс = 500, Lг = 1000 м, [10-11].
Данные по категориям участков, представлены в [2].
Результаты расчетов. Рассчитывая по формулам (1-7) вероятность прямого воздействия лавины на поезд на участке с приведёнными характеристиками получаем:
Р = 8.92 • 10"3,
а с учетом средств защиты:
Рм = 1.78 • 10"3.
Графически сравнение этих результатов приведено на рис. 2.
Ниже в табл. 4 приведены данные по лавиноопасным участкам согласно [1], данные по методам мониторинга и предупреждения лавинной опасности в табл. 5, оценены вероятности нарушений безопасности движения с использованием одного из методов мониторинга в целом по участкам.
Оценивались вероятности воздействия лавины на подвижную единицу при применении различных систем мониторинга, предупреждения и защиты.
70
Для этого учитывались методы мониторинга лавиноопасности, предупреждения и защиты. При рассмотрении этих методов и их совокупностей использована нумерация, приведенная в табл. 6.
0.010 0.009 0.008 0.007 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 0.000
Без применения защитных мероприятий
С применением защитных мероприяттий
Наличие /отсутствие защитных мероприятий
Рис. 2 Сравнение вероятности прямого воздействия лавины на поезд для одного лавиноопасного участка в течение года
Таблица 4
Данные по длине участков лавинной опасности 1, 2, 3 категории лавиноопасности
Кат. Данные по длине участков лавинной опасности (км)
I кат. Шахта-Холмск (Сах) 60 Малодеятельные
Кунерма-Н.Чара (ВСБ) 100 Средней нагруженности
II кат. Откосная-Датта (ДВС) 45 Малодеятельные
Междуреченск-Бискамжа (КРС) 136 Средней нагруженности
III кат. Аша-Симская (КБШ) 34,5 Малодеятельные
Инзер-Айгир (КБШ) 16 Малодеятельные
Кропачево-Усть-Катав (ЮУР) 10 Средней нагруженности
Вязовая-Катав-Ивановск (ЮУР) 53 Малодеятельные
Дубиновка-Кувандык (ЮУР) 40 Малодеятельные
Таблица 5
Интегральная значение математического ожидания схода по причине
лавиноопасности по сети (1/год) (без учета существующей системы _предупреждения)__
Матожидание на участках лавиноопасности Значение матожидания
Матожидание на участках 1-кат лавиноопасности 1,18
Матожидание на участках 2-кат лавиноопасности 2,51 • 10"01
Матожидание на участках 3 кат лавиноопасности 2,13 • 10"02
Й |5
3 ы
т
участки 1-кат
участки 2-кат
участки 3-кат
Категории участков
Рис. 3 Сравнение риска на участках 1,2,3 категории лавиноопасности
без мониторинга и защиты
71
Таблица 6
Нумерация методов мониторинга лавиноопасности, предупреждения и защиты, __примененных в расчетах_
№ метода Наименование метода мониторинга лавинной опасности или защиты
1. Наблюдение и обследования лавиноопасных участков. Мониторинг гидрометеорологических условий
2. Автоматизированная система контроля схода лавин
3. Мониторинг и предупреждение с помощью искусственного спуска лавин
4. Лавинопредупреждающие сооружения
5. Лавинозащитные сооружения
Расчеты показали, что применение какого-либо одного метода мониторинга не дает приемлемого результата. Эффект достигается при применении 2х - 3х методов мониторинга и защиты.
Эффективность существующей системы (применяемой на настоящий момент) мониторинга: уменьшение вероятности прямого воздействия на подвижную единицу в 10 раз, до 1,4 • 10-1 (происшествие с одним поездом один раз в 7 лет).
Выводы
1) Значение вероятности прямого воздействия лавины на подвижную единицу на одном участке первой категории лавиноопасности показывает, что математическое ожидание воздействия лавины, например, по всем лавиноопасным участкам, будет оцениваться величиной 1,18 (1/год) что является значимым показателем. Эта оценка проведена без учета имеющихся лавинозащитных мероприятий на лавиноопасных участках.
2) Существующий уровень вероятности воздействия лавины на поезд составляет по статистическим данным 1,4 -10"1. Такое снижение достигается за счет применения существующих защитных мероприятий.
3) Существующая система защитных мероприятий от лавиноопасности включает в себя 2-3 метода мониторинга и защиты для каждого лавиноопасного участка, за счет чего достигается эффект снижения математического ожидания опасного события,
4) Как показали расчеты по данной методике, применение одного (любого метода защиты) не дает удовлетворительного результата по уменьшению риска воздействия лавины на подвижную единицу. Расчетами подвержден этот известный из практики факт [1].
Список литературы
1. Инструкция по применению методов дистанционного мониторинга и предупреждения опасных природных воздействий на инфраструктуру железных дорог. М.: ОАО «РЖД». 2010. 37 с.
2. Инструкция по обеспечению безопасности движения поездов и технике безопасности на лавиноопасных участках ОАО «РЖД», утверждена распоряжением ОАО «РЖД» от 23.07.2009. № 1546р. 27 с.
3. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Книга 1. // Под.ред. К.Е Кочеткова, В.А. Котляревского.М., 1995. 319 с.
4.Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Книга 3 // Под. ред. К.Е. Кочеткова, В.А. Котляревского. М., 1998. 413 с.
5. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Высш. школа, 2001. 576 с.
6. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. М.: Наука,1985. 121 с.
7. СНиП 2.01.15-90 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования.
8. ГОСТ 22.1.08-99 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование опасных гидрологических явлений и процессов. Общие требования.
9. ЦП-544 Инструкция по содержанию земляного полотна железнодорожного
пути.
10. Пассажирские вагоны. Альбом -справочник. ФПК. М., 2013. 93 с.
11. Грузовые вагоны железных дорог колеи 1520 мм. Альбом-справочник. М., 1998. 283 с.
Веревкина Ольга Ивановна, канд. техн. наук, доцент, ov18111966@mail.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения
METHODOLOGY OF MANAGEMENT OF DECISION-MAKING TO ENSURE THE RELIABILITY OF PRODUCTION PROCESSES AT INFRASTRUCTURE FACILITIES IN THE EVENT OF A TRANSIENT OCCURRENCE OF TECHNOLOGICAL RISKS
O.I. Verevkina
The development of risk assessment systems at infrastructure facilities requires, among other things, an assessment of the probability of damage to a mobile unit during transient geoprocesses: avalanches, landslides, rockfalls. The paper evaluates the probability of the listed geoprocesses taking into account the frequency of the process and the intensity of traffic on the main routes of infrastructure facilities, taking into account the frequency of occurrence of shock factors, the time spent by the mobile unit in the danger zone, the intensity of movement of mobile units. The assessment is based on statistical data and the use of various monitoring methods. The probabilities of an avalanche impact on a mobile unit were estimated when using various warning and protection systems.
Key words: avalanche risk, geoprocesses, risk calculation, security, infrastructure, monitoring, protective measures.
Verevkina Olga Ivanovna, candidate of technical sciences, docent, ov18111966@,mail.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University (RSTU)
