Оценка и управление риском пассажирских канатных дорог Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЕМ

УДК 656.35

ОЦЕНКА И УПРАВЛЕНИЕ РИСКОМ ПАССАЖИРСКИХ КАНАТНЫХ ДОРОГ

© 2008 г. А.А. Короткий, В. Б. Маслов, В.Я. Комиссаров, А.Е. Козловский, А. В. Кинжибалов

Пассажирские канатные дороги (ПКД) относятся к непрерывным видам транспорта и так же, как автомобильный или железнодорожный транспорт, участвуют в перевозке пассажиров. Федеральный закон от 8 ноября 2007 г. № 259-ФЗ [1] определяет общие условия перевозок пассажиров и багажа всеми видами пассажирского транспорта, а также грузовыми автомобилями. Документ устанавливает общие требования по предоставлению услуг пассажирам, фрахтователям, грузоотправителям, грузополучателям и перевозчикам на объектах транспортных инфраструктур. Кроме того, в законопроекте определены права и обязанности, а также ответственность всех участников правоотношений в сфере транспорта. Канатные дороги в вышеназванный закон не включены. Поэтому травмирование пассажиров на канатной дороге не относится к несчастным случаям на производстве.

Основной особенностью конструкции канатных дорог 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.

Канатные дороги представляют собой сложную многокомпонентную транспортную систему, безопасность которой является определяющим параметром как при ее создании, так и эксплуатации.

Количество пассажирских канатных дорог в России, занесенных в государственный реестр опасных производственных объектов на 2006 г., составляло 120 единиц, в том числе бугельных (рис. 1). Как следует из диаграммы количество канатных дорог в России незначительное, в то же время ежегодная потребность их составляет 50-100 единиц. Темпы строительства и ввода в эксплуатацию пассажирских канатных дорог значительно превышают показатели в Европе и даже мире.

Стратегической задачей Ростехнадзора в данный момент является формирование политики по безопас-

ности этих сложных технических объектов, на которых травмирование пассажиров вызывает громадный социальный резонанс, так как эти события происходят во время отдыха, как правило, с группой отдыхающих, в которую входят дети и женщины.

Швейцария, 2000 17,5 %

\

Россия, 120 1 %

Австрия, 3500 31 %

Италия, 2000 17,5 %

Рис. 1. Сравнительная диаграмма количества канатных дорог в России и странах Европы

Актуальность и социальная значимость вопроса безопасности при эксплуатации канатных дорог в России особенно возросли в настоящее время, когда Сочи стал городом проведения зимних Олимпийских игр 2014 г., где планируется построить более 100 современных дорог. На рис. 2 представлена карта-схема по размещению пассажирских канатных дорог в Красной Поляне.

Рис. 2. Карта-схема по размещению подвесных пассажирских канатных дорог в Красной Поляне (Олимпийской деревне и на зимних стадионах)

Канатные дороги, 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. Пункт 3 приложения 1 Федерального закона №116-ФЗ [2] к категории опасных производственных объектов относит, в том числе, и объекты, на которых используются стационарно установленные канатные дороги. Статья 2.1.3 ПБ 10-559-03 [3] предполагает при разработке проекта канатной дороги всестороннюю оценку риска и связанной с ней угрозы (ущерба). При оценке риска эксплуатации 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 эксплуатации канатных дорог.

Согласно РД 03-496-02 [4], 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 [3] запас прочности (отношение временного сопротивления материала к напряжению от максимальных статических нагрузок) всех несущих элементов механического оборудования канатной дороги должен быть не менее пяти.

Обработка статистических данных по причинам аварий показывает, что большинство их происходит вследствие неквалифицированных действий персонала или внешних антропогенных воздействий. Так, в результате аварии на канатной дороге в Австрии близ альпийского горнолыжного курорта Зелден (земля Тироль) в сентябре 2005 г. погибли 9 человек и еще 10 получили тяжелые ранения. Причиной аварии стала неисправность системы подвески вертолета - по не установленной причине оборвался 700-килограммовый контейнер и обрушился на несуще-тяговые канаты дороги. При этом сорвало одну кабину с пассажирами, которая упала на землю с 30-метровой высоты. В то же время из другой кабины пассажиры были выброшены сильнейшими колебаниями канатов.

В марте 2004 г. на горнолыжном курорте в поселке Домбай (Республика Карачаево-Черкесия) произошли три остановки подряд в течение трех суток канатной кресельной дороги. При этом спасатели каждый раз эвакуировали пассажиров с остановившейся канатной дороги, оказывая им помощь в спуске на землю: первый раз 40 человек, второй - 57 человек, третий - 68 человек. В ходе эвакуации людей с канатной дороги пострадал один пассажир, ему была оказана медицинская помощь.

17 сентября 2007 г. в Цейском ущелье Северной Осетии при эвакуации с канатно-кресельной дороги

погибла туристка из Пятигорска. Причиной гибели стали неправильные действия спасателей, у которых при эвакуации заклинило веревку, которая оборвалась и пассажир упал с большой высоты, ударившись головой о камни.

Управлять и предупреждать антропогенные явления человечеству еще не по силам, между тем на канатных дорогах происходят длительные остановки по техническим причинам, при которых производятся операции по эвакуации и спасению пассажиров с подвижного состава, что является не совсем безопасной процедурой.

В связи с этим имеет смысл ввести новое понятие события, связанного с отказом канатной дороги -«аварийная остановка» - остановка канатной дороги, требующая проведения спасения и эвакуации пассажиров.

Согласно статье 6.4 ПБ 10-559-03 [3], общая длительность проведения спасательных работ, предусмотренная в плане эвакуации и спасения, не должна превышать трех часов. При этом отсчет времени начинается с момента остановки дороги и продолжается до момента спасения последнего пассажира и доставки его в установленное место. Этот пункт правил дает основание отнести работы по проведению спасательных операций пассажиров при аварийных остановках к категории эксплуатации канатных дорог.

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.

Эвакуация пассажиров из подвижного состава осуществляется с применением инвентарных средств спасения (рис. 3). Выбор и способ применения инвентарных средств спасения зависит от типа канатной дороги. Различают следующие средства спасения:

- используя альпинистское снаряжение - спуск пассажира из подвижного состава с помощью каната вручную либо с применением лебедки;

- специальный спасательный подвижной состав (вагон, кабина, платформа), перемещаемый посредством дополнительного тягового каната либо автономного движителя;

- лестницы (жесткие или веревочные) и т. п.

В виде дублирующих средств эвакуации используются: лестницы; вертолеты; эластичные спасательные рукава; слип-эвакуаторы; параллельно установленные действующим спасательные канатные дороги.

Анализ аварийных остановок показывает, что вероятность травмирования пассажиров при проведении спасательной операции на пассажирских канатных дорогах весьма велика, поэтому проблеме повышения безопасности этого вида транспорта следует уделять особое внимание. Одним из показателей безопасности может быть индивидуальный риск (Ки). Индивидуальный риск (в промышленной безопасности) - риск

(частота возникновения) поражающих воздействий определенного вида, возникающих при реализации определенных опасностей в определенной точке пространства (где может находиться индивидуум). Характеризует распределение риска. Зависимость риска (частоты возникновения) событий, состоящих в поражении определенного числа людей, подвергаемых поражающим воздействиям определенного вида при реализации определенных опасностей, от этого числа людей. Характеризуется масштабом катастрофичности опасности.

в

Рис. 3. Эвакуация пассажиров на канатных дорогах: а - с креслами; б - с кабинами; в - с вагонами

Статистические исследования аварийных остановок на пассажирских канатных дорогах, а также анализ причин их возникновения свидетельствуют о том, что 22 % случаев связано с отсутствием в конструкциях высокоэффективных и безопасных систем (узлов) спасения и эвакуации пассажиров (рис. 4).

При оценке индивидуального риска, связанного с аварийными остановками, следует проанализировать различные сценарии, отражающие как наиболее типичные и вероятные, так и неблагоприятные (как правило, маловероятные) события. Следует детально выявить условия и оценить вероятность реализации сценариев аварий с причинением вреда жизни, здоровью, имуществу пассажиров, обслуживающего персонала и другим лицам.

Базой для оценки индивидуального риска служит процедура идентификации, основанная на представленной информации об объекте, данных экспертизы, статистических данных по работе подобных систем, документирования частоты отказов оборудования, информации о числе пострадавших при проведении спасательных операций и пр. Результатом идентификации является четкое описание всех присущих объекту опасностей в отношении пассажиров, персонала и третьих лиц.

При идентификации рекомендуется рассматривать четыре группы опасностей: 1 - опасность, связанная с ошибочными действиями персонала; 2 - опасность, связанная с техническим состоянием канатных дорог; 3 - опасность, связанная с взаимодействием канатных дорог и окружающей среды; 4 - опасность, связанная с внешним антропогенным воздействием, несвязанным с эксплуатацией канатных дорог. На рис. 5 (фрагмент 1) Р1(?), Р2(0, Р3(0, Р4(0 - вероятности опасностей изображены в виде векторов, связанных с нулевым значением риска, имеющих направление, характеризующееся соответствующими углами ф1 - ф4 и величиной в поле возможных реализаций. Дисперсия (рассеивание) вероятностей опасностей представлена в виде окружностей, центры которых связаны с концами соответствующих векторов опасностей. Поле возможных реализаций опасностей статически разделено на три области:

- пренебрежимого риска, Я и > 10-8;

- приемлемого риска, 10-б< Я и < 10-8;

- недопустимого риска, Я и < 10-6.

За счет деградационных процессов изменяются опасности и, соответственно, вектор, характеризующий конкретную опасность, уменьшается, в том числе и окружности, характеризующие дисперсию, увеличиваются. Кинетика реализации остановки канатной дороги во времени состоит в том, что окружности двигаясь, могут пересечься секторами между собой, либо пересечь линию области недопустимого риска на поле возможных реализаций. Вышеописанный процесс аварийной остановки представлен в виде четырех фрагментов на рис. 5.

Воздействие окружающей среды 17 %

Нарушение требований безопасности при эксплуатации ПКД 4 %

Отключение электропитания

Ошибочные 4 %

действия персонала 4 %

Рис. 4. Диаграмма распределения причин аварийных остановок канатных дорог

10"'

10"'

Область пренеб режим ого риска

Область при емлем ого риска

Фрагмент 1

Область недопустимого риска

1 ? 2 ? 3 ? 1

R ■

10

10"'

Область пренебрежимого риска

Область при емлем ого риска

Фрагм ент 2

Область недопустимого риска

10

Область пренебрежимого риска

Область при емлем ого риска

10

Область пренебрежим ого риска

Область приемлем ого риска

10

Фрагм ент 3

Область недопустимого риска

10"

Фрагм ент 4

Область недопустимого риска

Рис. 5. Фрагменты процесса возникновения и развития неблагоприятного события (аварийной остановки) во времени

На практике идентификация опасности, исходящая от конкретного оборудования ПКД или деятельности обслуживающего персонала, может давать, в качестве результата, большое число сценариев аварийных остановок. При этом детализированный коли-

чественный анализ частот и последствий не всегда осуществим. В таких ситуациях может оказаться целесообразным качественное ранжирование сценариев, помещение их в матрицы риска, указывающие их уровни.

R

R

R

Квалифицируя аварийную остановку как вероятность возникновения несчастного случая с учетом количества пострадавших в соответствии с п. 5, 9, 10 [5] и требованиями ГОСТ Р 51901-2002 [6] и РД 03418-01 [7], построим матрицу «вероятность аварийных остановок - число пострадавших» в зависимости от оценки индивидуального риска на пассажирской канатной дороге (табл. 1).

На основании матрицы индивидуального риска (табл. 1), рекомендаций по проведению риск-анализа и на основе количественной оценки риска предлагаются варианты управления безопасностью пассажирских канатных дорог - принятие управленческих решений (табл. 2). Используя данные табл. 2 по принятию одного из решений по оснащению канатной дороги

Матрица индивидуального риска связанной с аварийной остано

дополнительными средствами спасения и эвакуации либо выполнению корректировки трассы канатной дороги и/или выбору другого типа канатной дороги, конструктор на этапе проектирования добивается требуемого уровня безопасности.

Для определения индивидуального риска на первом этапе проведения риск-анализа предлагается использовать зонирование трассы пассажирской канатной дороги. 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 /-х участках трассы.

Таблица 1

[ проведении спасательной операции, й пассажирской канатной дороги

Качественная характеристика Частота события в год Ожидаемое количество пострадавших, «п

ип =15 5< пп <15 1< пп <5 1

Частое > 1 В В В С

Вероятное 1 - 10-2 В В В М

Случайное 10-2 - 10-4 В В С М

Маловероятное 10-4 - 10-6 В С М Н

Невероятное < 10-6 С С Н Н

Примечание: В - высокая величина риска - обязателен количественный анализ риска или требуются особые меры обеспечения безопасности; С - средняя величина риска - желателен количественный анализ риска или требуется принятие определенных мер безопасности; М - малая величина риска - рекомендуется проведение качественного анализа опасностей или принятие некоторых мер безопасности; Н - незначимая величина риска - анализ и принятие специальных (дополнительных) мер безопасности не требуется.

Таблица 2

Оценка безопасности пассажирских канатных дорог при проведении спасательной операции

по величине индивидуального риска

Оценка Признак опасности Категория опасности Количественные параметры Рекомендации

Незначимая Отсутствует операция спасения и эвакуации Отсутствует угроза травмирования я и <|Хн ]; 1р = 0; «п = 0 Средств спасения и эвакуации не требуется

Малая Необходимое условие проведения операции спасения и эвакуации Вероятность травмирования с малыми последствиями я и <[я ин ]; г р + Тн.э <М; 1< пп <5 Эвакуация и спасение с использованием типовых схем и средств спасения

Средняя Необходимое и достаточное условие проведения операции спасения и эвакуации Возможна угроза жизни и здоровью я и <[ Яин ]; < [т] < гр +тнэ 5< «п <15 Специальные дублирующие* технические решения по спасению и эвакуации

Высокая Операция спасения и эвакуации невозможна Неизбежна угроза жизни и здоровью я и > [ Я ин ]; Гр > [т]; «п = 15 Корректировка трассы канатной дороги и/или типа канатной дороги

Примечание: * Технические решения дублирования при проектировании систем эвакуации и спасения: дополнительный привод; спасательный вагон с независимым приводом; дополнительный канат вдоль трассы с независимым подвижным составом и др.

На рис. б представлен алгоритм расчета индивидуального риска на этапе проектирования пассажирских канатных дорог.

/ Производительность / параметры трассы!

R' <

[ R н ]■

(1)

где

где Qао - вероятность аварийной остановки канатной дороги в год; Q^ - вероятность присутствия пассажиров в подвижном составе (при работе канатной дороги: 0,3 - в одну смену, 0,7 - в две смены); Q эв -вероятность эвакуации людей; Qэтр - вероятность

эффективной работы технических решений, направленных на спасение и эвакуацию пассажиров, Qэтр ^ 0,95.

Вероятность эвакуации Qэв рассчитывают по формуле:

Qэв = 1 - (1 - Рэ.п)(1 - Рэ.н), (3)

где Рэ.п - вероятность спасения по эвакуационным путям согласно специально разработанному плану; Рэ.н - вероятность спасения по эвакуационным путям не отраженным в плане эвакуации (принимают равной 0,03, и 0,001 - при их отсутствии).

Вероятность Рэ.п рассчитывают по формуле

Р =

э.п

[т] -1 p

если t_ < [т] < t_ + т н

н.э

0,999,

если t p +т н.э

если tp > [т],

< [т];

(4)

где [т] - допускаемое время проведения спасательных работ, предусмотренное в плане эвакуации и спасения, мин (не должно превышать 180 мин); - расчетное время эвакуации людей, мин; т нэ - интервал времени от возникновения аварийной остановки до начала эвакуации людей, мин (не должен превышать 90 мин).

Расчетное время эвакуации пассажиров следует определять как сумму времени движения людского потока по отдельным участкам эвакуационного пути ^ по формуле

Рис. б. Алгоритм оценки индивидуального риска канатной дороги при проведении операции спасения и эвакуации

Уровень обеспечения безопасности пассажиров при аварийной остановке канатной дороге отвечает требуемому (допустимому), если выполняется условие:

tp = ti + t2 + t3 +,... + t„

(5)

где и - время эвакуации пассажиров из подвижного состава, мин; /2, ,..., ^ - время движения людского потока на каждом из следующих после первого участка эвакуационного пути, мин.

Вероятность эффективной работы технических решений, направленных на спасение и эвакуацию пассажиров рассчитывают по формуле:

Я н ^ - нормируемый индивидуальный риск,

Я н ^ = 10-6 год4; Я и - расчетный индивидуальный

риск на 1-ом зонированном участке трассы канатной дороги.

Расчетный индивидуальный риск Я и на 1-м зонированном участке трассы канатной дороги рассчитывают по формуле

Q'

= 1 -П (1 - P ):

i =1

(6)

R и = Q aoQnp(1 - QЭв)(l - Q этр),

(2)

где п - число технических решений по эвакуации и спасению пассажиров; Рг - вероятность эффективного срабатывания г-го технического решения.

Для проектируемых канатных дорог индивидуальный риск первоначально оценивают по формуле (2) при Qэв = 0. Если при этом выполняется условие (1), то безопасность пассажиров при аварийной остановке канатной дороги обеспечена на требуемом

уровне системой спасения и эвакуации. Если это условие не выполняется, то расчет индивидуального риска Яи следует проводить по расчетным зависимостям (2) - (6).

Допускается индивидуальный риск оценивать на одном или нескольких участках, установленных при зонировании трассы канатной дороги, например, наиболее удаленных от выходов пассажиров в безопасную зону.

Проведем оценку индивидуального риска для пассажиров на примере подвесной кольцевой канатной дороги с 8 местными кабинами.

Зонирование трассы, план и схемы спасения, предусматривающие альпинистское снаряжение эвакуации из подвижного состава канатной дороги, а также маршруты движения приведены на рис. 7. Наиболее опасной для проведения операции по спасению и эвакуации является зона, где одновременно могут находиться четыре кабины с общим количеством пассажиров 32 человека.

Вероятность аварийной остановки канатной дороги в год, Qао = 1,3-10-3.

Канатная дорога работает в две смены, Qпр = 0,7.

Вероятность эффективной работы альпинистского снаряжения, Qэтр = 0,95.

Вероятность спасения и эвакуации по эвакуационным путям согласно разработанному плану рассчитываем по формуле:

Р э.п =

[т] -1 p = 180 -118,4 тнэ = 90

= 0,68.

Вероятность эвакуации:

Qэв = 1 - (1 - 0,68)(1 - 0,03) = 0,69. Расчетный индивидуальный риск:

Я 4 = 1,3-10 -3 • 0,7 • (1 - 0,69) • (1 - 0,95) = 2,02-10 -6

По результатам расчета условие безопасности (1) не выполнено, значение индивидуального расчетного риска больше допустимого. Следовательно, необходимо применение других специальных средств спасения и эвакуации, например, эластичный спасательный рукав.

При этом расчетное время эвакуации одного пассажира /р из кабины с использованием спасательного рукава составляет ^ = 3 мин. Максимальное расчетное время эвакуации, /р1 = 67,2 мин. Расчетная вероятность спасения по эвакуационным путям согласно специально разработанному плану Рэп = 0,99. Вероятность эффективной работы спасательного рукава, Qэтр=0,98.

Вероятность эвакуации:

Qэв = 1 - (1 - 0,99)(1 - 0,03) = 0,99.

Расчетный индивидуальный риск: Я 4 = 1,3 • 10-3 • 0,7 • (1 - 0,99) • (1 - 0,98) = 1,82 • 10-7.

Условие безопасности выполняется.

При проектировании необходимо применять средства спасения с временем эвакуации с подвижного составе не превышающем трех минут и вероятностью эффективной работы технических решений не ниже 0,98.

На основании проведенных исследований установлено (выводы):

1. Темпы роста строительства и ввода в эксплуатацию пассажирских канатных дорог в России составляет 50-100 дорог в год, что значительно превышает показатели в Европе и даже мире.

2. Стратегической задачей российской технической политики в области промышленной безопасности при проектировании и эксплуатации канатных дорог должен стать риск-анализ, на основе индивидуального риска, проведенного в отношении пассажиров при проведении спасательной и эвакуационной операции, возникающей в определенной точке на трассе в результате аварийной остановки.

Нижняя станция

Зона Зона Зона

эвакуации эвакуации эвакуации № 1 № 2 № 3

Зона эвакуации № 4

Зона эвакуации № 5

Кабины № 2 Верхняя станция

МШ

*— - маршрут эвакуации пассажиров своим ходом; \| 3 маршрут эвакуации пассажиров на ротроках; - предварительное место сбора пассажиров

Рис. 7. Схема к расчету времени спасения и эвакуации пассажиров

3. Социальная значимость вопроса безопасности при эксплуатации связана с травмированием пассажиров при спасении и эвакуации с канатной дороги во время отдыха, происходящее, как правило, с группой отдыхающих, в которую входят дети и женщины. Особенно актуальной эта проблема стала в настоящее время, когда Сочи выбран городом проведения зимних Олимпийских игр 2014 г., где планируется построить более 100 современных дорог, безопасности которых уделяется повышенное внимание.

4. Авторами предложен новый, не имеющий аналогов в мире метод проведения риск-анализа, алгоритм оценки и управления индивидуальным риском перевозимых пассажиров, основанный на зонировании трассы канатной дороги с учетом рельефа местности, производительности, путей и способов эвакуации, проверка которого на практике дала хорошую сходимость результатов.

Литература

1. Федеральный закон «Устав автомобильного транспорта и городского наземного электрического транспорта» от 8 ноября 2007 г. № 259-ФЗ.

2. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 20 июня 2007 г. ФЗ-116.

3. Правила устройства и безопасной эксплуатации пассажирских подвесных и буксировочных канатных дорог (ПБ 10-559-03) / Колл. авт. М., 2003.

4. РД 03-496-02 Методические рекомендации по оценке ущерба от аварий на опасных производственных объектах.

5. Положение о расследовании несчастных случаев на производстве (утверждено Постановлением Правительства РФ 11.03.99 № 279, с изменениями и дополнениями Правительства РФ от 28.01.00 № 78 и 24.05.00 № 406).

6. ГОСТ Р 51901-2002 Управление надежностью. Анализ риска технологических систем.

7. РД 03-418-01 Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов.

Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт); Ростехнадзор, г. Москва; Завод канатных дорог «СКАДО», г. Самара;

Ростехнадзор, г. Ставрополь 19 декабря 2007 г.