CC BY
37
УДК 658.382.2
Н.И. Чепелев, А.В. Зотов
ОБОСНОВАНИЕ ИНФОРМАТИВНОГО ПАРАМЕТРА БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ОПЕРАТОРОВ МОБИЛЬНЫХ КОРМОРАЗДАТЧИКОВ
В статье даны оценка информативного параметра и способ определения условной опасности травмирования операторов мобильных кормораздатчиков. Предложены пути повышения безопасности труда операторов при эксплуатации мобильных кормораздатчиков.
Для определения параметра безопасности труда исходим из статистических данных распределения травматизма за ряд предшествующих лет. Наиболее опасным объектом в отношении травмирования операторов является блок отбойных битеров мобильного кормораздатчика. Травматическая ситуация в общем виде может быть представлена следующим образом. При перегрузках на рабочих органах агрегата или в механизме привода срабатывает предохранительная пружинно-зубчатая муфта. Прощелкивание элементов предохранительной муфты является сигналом для оператора об отказе.
Наиболее характерными отказами (приводящими к травмированию) являются:
- забивание рабочих органов смерзшимся кормом или посторонними предметами;
- примерзание подвижных частей мобильного кормораздатчика к корпусным деталям агрегата.
Тракторист с целью сокращения времени на устранение отказа, не выключив вал отбора мощности
трактора, удаляет забившуюся массу. В момент снятия нагрузки рабочих органов или передаточного механизма автоматически происходит включение предохранительной муфты и при возобновлении вращения блока битеров возникает повышенная вероятность травмирования исполнителя работ.
Рабочая гипотеза ликвидации этих травматических ситуаций заключается в разработке блокировочного устройства, которое с позиции обеспечения безопасности должно обладать достаточным быстродействием. Именно быстродействие блокировочного устройства гБ и должно быть принято в качестве первичной информации о потенциальной опасности травмирования работающих на обслуживании кормораздатчика при наличии системы блокировки рабочих органов на агрегате.
Параметр гБ может быть достоверно определен только экспериментальным путем. Взаимная связь между гБ вероятностью травмирования РТр оператора в зоне рабочих органов и может быть представлена (первая теоретическая предпосылка) логистической кривой, приведенной на рис. 1, и имеющей предположительно следующее математическое описание в общем виде:
где (Ух - среднее квадратическое отклонение параметра х;
е - основание натуральных логарифмов; тх - математическое ожидание .
В соответствии с рис. 1 и конкретными условиями выражение (1) принимает следующий вид:
(1)
где pt - вероятность попадания работающего в зону действия блока отбойных битеров в зависимости от
времени.
Наибольшая вероятность травмирования рТр соответствует точке B и в то же время характеризует
современное положение вещей, состоящее в отсутствии системы блокировки обойных битеров. С другой стороны, точка B соответствует среднестатистическому времени, необходимому работающему для попадания из-за борта в кузов кормораздатчика. Отрезок 0 - tE соответствует допустимому быстродействию
срабатывания системы защиты.
Для оценки вероятности травмирования оператора мобильного кормораздатчика введем параметр безопасности деятельности KD:
KD = 1-P(t) . (3)
Очевидно, что величина KD и tE взаимосвязаны. Чем меньше tE, тем выше KD. С учетом изложенного целевая функция может быть выражена одной из следующих зависимостей:
t Б —min 1 (4)
1 (t Б-tn)
Kd ~ 1— /_ ' e 2ot ——1
ог-!рж
(5)
Рис. 1. Вероятность попадания работающего в опасную зону действия битеров в зависимости от времени: А - время срабатывания системы блокировки; В - среднестатистическое время, необходимое для попадания работающего в опасную зону
С целью пояснения процедуры прогнозирования приводится схема на рис. 2.
При наличии количественной оценки Кв возможен прогноз показателей травматизма операторов
мобильных кормораздатчиков, основанный на анализе процесса изменения параметра безопасности деятельности методом теории выбросов [1].
Оценка Кв одновременно является показателем вероятности работы без травм РБТ и может принимать значения 0 < Кв < 1. Причем, значение Кв = 0 соответствует рТр = 1 и, наоборот, при кв = 1, ртр = о. Степень достоверности принятой методики оценки текущих значений величины Кв определяет точность прогноза вероятности травмирования операторов.
с г I
Рис. 2. Реализация процесса изменения параметра безопасности деятельности оператора мобильного кормораздатчика: к% - настроечный уровень; к* - предельно допустимый уровень
Настроечный уровень К% устанавливается в зависимости от условий функционирования раздатчика
кормов, а также от цели и глубины требуемого прогноза травматизма.
Согласно рис. 2, механизм прогнозирования заключается в следующем. Общее время существования вероятности возникновения травматических ситуаций за исследуемый период времени Лг равно сумме составляющих г1 + г2 +... + гп-1 + гп. Время работы мобильного кормораздатчика без опасных ситуаций равно сумме следующих значений: Т1 + Т2 +... + Тт-1 + Тт. Таким образом, в соответствии со схемой, представленной на рис. 2, можно утверждать, что наблюдается вероятность возникновения четырех травматических ситуаций, причем, в том числе две из них (С2 и С4) с летальным исходом. Время возможного травматизма
определяется экстремумом КД , находящимся ниже уровня К% . Отношение К% к значению конкретных Кд , соответствующим времени прогнозируемых несчастных случаев, пропорционально потерям рабочего времени в результате травмирования. Причем, для Кд 2 и Кд 4 это отношение будет равно бесконечности, что не противоречит логике.
Представленная методика позволяет прогнозировать не только абсолютное число несчастных случаев и их тяжесть, но и определить значения общепринятых показателей частоты КЧ и тяжести КТ производственного травматизма. Имея число выбросов пЛ за уровень параметра К% , можно ожидать
где А - коэффициент пропорциональности, зависящий от условий эксплуатации кормораздатчика, срока службы и других факторов.
Для рассматриваемого случая К в в общем виде определяется в соответствии с формулой (5). Алгоритмизация процесса прогнозирования производственного травматизма предполагает учитывать следующие исходные положения:
- предельно допустимое значение параметра безопасности К*:
К Ч =^Мооо, Н р
(6)
где Нр - число работающих (операторов).
Для перехода к КТ справедливо соотношение
(7)
(8)
ЛКВ, /ЗКВ - соответственно абсолютный и относительный допуск на отклонение параметра от настроечного значения;
- обобщенными оценками безопасности функционирования мобильного кормораздатчика являются средняя относительная длительность РЛ (или Рв) сохранения заданного допуска ЛКВ (или (ЗКВ) за время наблюдения Т и среднее число выбросов пЛ (или Пр) в единицу времени.
Алгоритм вычисления оценок РЛ (или Рр) не составляет особого труда, так как значения ординат процесса Кв (г) сравниваются с его настроечным значением К% . Тогда, согласно рис. 2,
РЛ кВ = ЛТ Т . (10)
а средняя относительная длительность %КВ выбросов за поле допуска
К =1-Рл кв- <11>
В случае, если непосредственно реализация процесса КВ (г) отсутствует, но известно, что ординаты этого процесса распределены по нормальному закону и известно среднеквадратическое отклонение процесса оКв, то относительная длительность выхода параметра КВ из зоны, ограниченной значением К*В, определяется по формуле:
о (12)
#КВ =1- { I(КВ )йКВ = о,5+Ф(2), ( )
ъ 2
_ 2
0
А Ко.
где ф(2) = ^=-Ц е~2 Ж ~ функция Лапласа; Ъ =
оКв
Оценка пЛкВ определяется непосредственно по реализации процесса КВ(г) или расчетным по его известным статистическим данным {тКВ, ВКВ,УКВ,рКВ (г), оКв (ю)...} . Для стационарного процесса с распределением координат по нормальному закону оценка пЛкВ определяется согласно [1] по формуле:
юКв -Щв , (13)
Пл к В ~~2П'е 0
где СОКВ =0ЛкВ /оКв ; оУКв - среднеквадратическое отклонение скорости изменения процесса
К в (г).
Значение оУКв определяется по формуле:
оУКо =
] со2 £ (о)<0 ’ ^
где со - круговая частота колебаний значений Ко (г).
Таким образом, получаем алгоритм прогнозирования производственного травматизма операторов мобильных кормораздатчиков в результате воздействия рабочих органов.
Литература
1. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей: учеб. для вузов / Е.С. Вентцель. - 6-е изд. стер. - М.: Высш. шк., 1999. - 576 с.
о
