CC BY
18
Список литературы
1. Тутубалин, В. Н. Теория вероятностей и случайных процессов [Текст] / В. Н. Тутуба-лин / МГУ. - М., 1992. - 400 с.
2. Держо, Г. Г. Организация технического обслуживания электронных устройств на железнодорожном транспорте [Текст]: Учебное пособие / Г. Г. Держо / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. - Омск, 1993. - 47 с.
3. Карпов, Ю. Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с Лпу^ю 5 [Текст] / Ю. Г. Карпов. - СПб: БХВ-Петербург, 2006. - 400 с.
УДК 351.86:656.2
В. В. Поздеев
ПОВЫШЕНИЕ СТЕПЕНИ ЗАЩИТЫ КРУПНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ УЗЛОВ
Крупные железнодорожные узлы являются важными государственными стратегическими объектами страны, защита которых направлена на максимальное снижение прогнозируемых людских и экономических потерь в военное время, а также при возникновении различного рода чрезвычайных ситуаций в мирное время. Предложены организационные и инженерно-технические мероприятия по повышению степени устойчивости защиты крупных железнодорожных узлов, приведены рекомендации по направлению опытных исследований вопросов изучения возможных аварийных ситуаций, их влияния на степень защищенности объекта и их инженерно-технические решения.
Мегаполис представляет собой крупное сосредоточение большого числа промышленных предприятий, учреждений, зданий, сооружений, складов, коммуникаций, дорог, скопление большого количества людей, материальных и культурных ценностей и т. д. Возникновение техногенной, природной катастрофы или военных действий может привести к невосполнимым людским и материальным потерям, моральному ущербу. С целью исключения или максимального уменьшения таких потерь необходимо заблаговременно осуществлять прогноз (анализ, моделирование) всевозможных критических ситуаций для конкретных условий (место, время и условия) и предусматривать заблаговременные мероприятия, направленные на максимальное снижение возможных человеческих и экономических потерь.
В системе мегаполиса, как и в системе небольших городов страны, железнодорожная транспортная артерия является одним из важнейших стратегических государственных объектов, обеспечивающих бесперебойное, круглогодичное передвижение больших масс людей и перемещение различного рода и назначения грузов по всей территории страны.
Даже малейшее нарушение ритма работы железнодорожных объектов может привести к серьезным сбоям перемещения войск и военных грузов, при перевозке людей, горючесмазочных материалов (ГСМ), при поставке сырья предприятиям, товаров, строительных и других материалов, продуктов питания и, соответственно, может повлиять на работу всех отраслей промышленности страны как в мирное, так и в военное время. Поэтому обеспечение необходимой устойчивости железнодорожного транспорта и его объектов является важнейшей задачей в условиях военного времени и чрезвычайных ситуаций (ЧС) и направлено на обеспечение бесперебойных перевозок в заданных объемах, а в случаях нарушения перевозочного процесса - на восстановление его в короткие сроки. В настоящее время на общем фоне значительного снижения объемов перевозок на авиавоздушном и водном (морском) видах транспорта, автотранспорте, железная дорога приобретает все большую популярность, стремительное развитие и востребованность.
Любой железнодорожный узел представляет собой сложный многофункциональный и многогранный инженерно-экономический комплекс и требует к себе постоянного внимания, развития и совершенствования. Возросшие объемы производства, транспортировки, хране-
ния, а в некоторых случаях и нецелевого использования опасных (вредных) веществ, материалов и их изделий, взрыво- и пожароопасных и других веществ налагают особые требования на обеспечение высокой степени защиты железнодорожного узла. Руководство таким комплексом обязывает руководителя любого ранга и участка дороги быть готовым к немед-ленной оценке сложившейся ситуации, принятию экстренных и последующих решений и к практическим действиям в неадекватных чрезвычайных ситуациях, которые могут возникнуть даже независимо от уже заблаговременно предусмотренных (спрогнозированных) и выполненных всех организационных, инженерно-технических и технологических мероприятий на объекте в целом.
По существующей статистике произошедших чрезвычайных ситуаций за многие годы функционирования железной дороги можно спрогнозировать наиболее общие вероятностные случаи, которые могут иметь место на железнодорожном узле:
- при ведении военных действий (широкомасштабные войны, локальные конфликты, террористические акты);
- перевозке военной техники и военного имущества, боеприпасов;
- перевозке, хранении, работе со взрыво- и пожароопасными грузами;
- перевозке ядерных компонентов или отходов ядерного топлива;
- перевозке, хранении, работе с нефтепродуктами;
- перевозке вредных химических, бактериологических, биологических и других токсичных видов продукции или их компонентов;
- складировании и хранении опасных грузов;
- изношенности технического парка железнодорожной техники;
- недостатках в профессиональной подготовке специалистов железнодорожного транспорта;
- физиологических и психологических нагрузках отдельных категорий специальстов;
- сбоях в работе автоматических предупредительных защитных систем;
- несанкционированных противозаконных действиях на территории железнодорожного узла и т. п.
Все эти и другие вероятностные случаи можно подразделить на произошедшие чрезвычайные ситуации, функционально зависящие от природного, техногенного и человеческого факторов.
Принимая во внимание сказанное выше, можно выделить ряд проблемных вопросов, затрагивающих, главным образом, природный и техногенный факторы чрезвычайных ситуаций и подлежащих детальному их исследованию по обеспечению достаточной степени защиты железнодорожных узлов.
Защита (устойчивость) железнодорожного узла как цельного организма, обеспечение условий его бесперебойного функционирования как в условиях чрезвычайных ситуаций, так и в угрожаемый период военного времени достигается
- дублированием наиболее важных или отдельных элементов функционирования железнодорожного узла (обоснованной реконструкцией и расширением действующих объектов железнодорожного узла, устройством дополнительных путей для рассредоточения стоянок локомотивов, объектов энергетики, связи и т. д.), размещаемых в защитных, заблаговременно возведенных сооружениях (для органов управления различных уровней объекта - узла, дизельных электростанций, узлов связи, медицинских пунктов, складов горюче-смазочных материалов, комплектующих изделий, продуктов питания и т. п.) для обеспечения бесперебойной работы узла во всех сложившихся ситуациях. Железнодорожный узел, состоящий из п числа объектов, обеспечивающих его бесперебойную работу, составляет надежность каждого объекта р. Надежность же всего узла обеспечивается дублированием из п такого же числа объектов. Тогда обеспечение устойчивости (степени защиты) всей системы узла составит:
при дублировании каждого объекта -
Р =
1 -(1 - р )2
всего железнодорожного узла ■
Р = 1 -(1 - рп )2.
(2)
Вероятность повышения защиты узла как по отдельным объектам, так и в целом при дублировании может составлять от 0,7 до 0,9 [1];
- рассредоточением наиболее ответственных объектов с целью исключения их одновременного поражения (полного или частичного разрушения) в зависимости от расчетного случая воздействия или при сочетания нескольких поражающих факторов:
т > (3)
безоп — разр > \ У
где Ь безоп - безопасное расстояние между ответственными объектами, м;
Яразр - радиус разрушения от заданного средства (источника) поражения, м [8];
- принимая во внимание, что элементы (объекты) железнодорожного узла являются стационарными, представляется необходимым и важным исследование вопроса о разработке и создании моноблочных мобильных защитных сооружений различного типа и назначения или создание комплекта унифицированных защитных сооружений [3] для нужд ОАО «РЖД», применяемых в случаях массовых разрушений при военных действиях или при чрезвычай-ных ситуациях, а также имеющих место их применения в повседневной технологической схеме работы объекта. Основные требования, предъявляемые к таким сооружениям:
1) доставка к месту их возведения любым видом транспорта;
2) простота конструкции в сборке, перевозке и эксплуатации;
3) компактность, удобство в эксплуатации;
4) минимум средств механизации при возведении (извлечении) сооружений;
5) необходимая степень защиты;
6) быстрота возведения и извлечения;
7) многократность применения;
8) унификация элементов внутреннего оборудования и т. п. или замена защитных стационарных сооружений объекта - узла - в случаях их разрушений или невозможности их временного применения;
- возведением защитных сооружений различного назначения из подручных, местных и строительных материалов. В первую очередь с использованием пришедшего в негодность парка железнодорожной техники и имущества (позволяет вести разработки конструкций типовых защитных сооружений многопрофильного и многократного применения из контейнеров, вагонов, корпусов локомотивов, цистерн, емкостей различных объемов, отработанных материалов при строительстве дорог, путевых искусственных сооружений и др.); разработкой сооружений податливой конструкции, обеспечивающих высокую несущую способность (работа за пределом прочности материала конструкций) от действия динамических нагрузок [3];
- проведением ряда организационных и инженерно-технических мероприятий по обеспечению защиты большого количества людей, скапливающегося на самих железнодорожных станциях, и обслуживающего весь объект (железнодорожный узел) [5] персонала путем приспособления уже имеющихся сооружений (подземные пешеходные переходы, станции метро, тоннели, подвалы, гаражи, коммуникации и т. п.), разработкой под конкретные сооружения защитных конструкций основных и запасных входов, аварийных выходов при различных условиях прогнозируемых чрезвычайных ситуаций или для условий военного времени [4];
- разработкой технических приемов (модификация существующих и разработка новых) и способов защиты для подвижных и стационарных объектов железнодорожного транспорта, узлов, приборов, деталей, механизмов, ценного и уникального оборудования в условиях воздействия различных видов нагружений, таких как:
1) взрыв - волновая динамическая и осколочная нагрузка (от воздействия фрагментов осколков разрушений на объекты, технологическое оборудование, аппаратуру и т. д.) - опыты на стендах с ударным бойком, платформа с закрепленной аппаратурой, оборудованием, ударная труба, аэродинамическая труба, взрывная камера;
2) удар - те же стенды, что и при взрыве;
3) вибрация - виброплатформа, вибростенд;
4) электромагнитный импульс (ЭМИ);
5) тепловая нагрузка (пожар, горение, тление, детонация и т. д.) - теплокамера, труба;
6) зараженность местности, отдельных объектов и в целом железнодорожного узла;
7) опрокидывание, столкновение, сход с путей, обрыв питающих источников энергии и другие различные комплексные нагружения (сочетания) - стенд-платформа с одиночным или комплексным нагружениями и др.
На основе поставленных задач - создание универсального или нескольких различных по назначению стендов, разработка методик для изучения поведения приборов, механизмов, узлов, деталей, отдельных специально защищенных рабочих мест или помещений (защитных блоков) в условиях различных нагружений с целью проведения анализа, выводов по исследуемым вопросам, разработкой практических рекомендаций, внедрению в производство;
- исследованием состояния существующих зданий и сооружений [6, 7] железнодорожного узла (отдельных его объектов) на сейсмо- и взрывобезопасность, особенно в проблемных геологических районах (где имеет место зависимость от характера состояния слагающих пород, а также от нагрузок, формирующихся при возможных техногенных взрывах в виде сейсмических волн различной мощности, и от конструктивных особенностей зданий и сооружений (критерий оценки зависит от отношения Т/Т0 (Т - период колебания грунта; Т0 - период
собственных колебаний зданий и сооружений);
- на базе уже существующих конструкций и выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработка взрывобезопасных конструкций вагонов, цистерн, емкостей с легковоспламеняющейся жидкостью (ЛВЖ), предназначенных для перевозки взрывчатых веществ (ВВ) и ЛВЖ (полностью или частично энергопоглощающие экраны, межвагонные и вагонные демпферные конструкции для исключения передачи детонации, использование кумулятивного эффекта конструкции вагона, водяные, эмульсионные, пенные и другие технические способы (приспособления) для гашения детонационного процесса, горения взрывчатых веществ, ЛВЖ и т. п.);
- заблаговременной подготовкой и складированием различных материалов (местных, подручных, строительных) и инструментов, предназначенных для массового возведения защитных сооружений от простейшего вида (щель открытая или перекрытая) до сооружений с коллективными условиями защиты, с определением мест их возведения (карточка на сооружение, глубина посадки, особенности возведения), с созданием условий для кратковременного или длительного пребывания людей, с необходимыми запасами жизнеобеспечения. С этой целью - выработка практических рекомендаций, разработка методик по обеспечению необходимой степени защиты отдельных объектов железнодорожного узла и самого узла в целом. Отработкой практических занятий с обслуживающим персоналом действий по возведению простейших укрытий (сооружений) и их эксплуатацией в чрезвычайных ситуациях;
- обеспечением (созданием) необходимых условий безопасных перевозки, хранения, погрузки (разгрузки) взрыво-, пожароопасных, химических, биологических, бактериологических и других опасных грузов, находящихся на территории железнодорожного узла, разработкой комплекса организационно-технических мероприятий по созданию и обеспечению надежной защиты:
1) технологические защитные сооружения;
2) защитные «козырьки» и тюфяки;
3) податливые разрушаемые (или частично разрушаемые) конструкции, инженерно-технические приспособления доя локализации разрушительных эффектов взрывов или пожаров;
4) «разрыв» состава цистерн с ЛВЖ (автоматические размыкатели, пиропатроны, механические или тепловые контролеры и др.);
5) аварийный сброс топлива через нижние люки (створки). Новые конструктивные решения по емкостям, предназначенным для перевозки ЛВЖ (цель - обеспечение максимального снижения поражающих факторов при возникновении ЧС);
6) создание аэродинамических внешних защитных профилей (обтекаемая форма при волновой нагрузке);
7) максимальное использование защитных и маскирующих свойств рельефа местности с учетом «розы» ветров;
8) обваловка (устройство насыпи);
9) защитное экранирование (от индивидуального объекта до коллективного);
10) создание защитных подвижных «коридоров» с энергопоглощающими (демпфирующими) материалами;
11) использование технических средств пенообразования - завесы плюс водные завесы (эмульсии), слои однородной и неоднородной моно- и полидисперсной газовзвесей для гашения детонации взрывчатого вещества, встречные микровзрывы с гашением волн и другие способы. Эффект снижения скорости детонации и срыв последней может достигать 25 % [6], при этом снижение скорости распространения взрывной волны на небольшом удалении от источника может составлять три раза и более [6]. Выполненные экспериментальные и теоретические исследования могут найти практическое инженерно-техническое применение на отдельных объектах узла при перевозке и работе с ЛВЖ, ВВ ит. п.;
12) своевременная предупредительная система автоматической сигнализации;
- разработкой организационных и инженерно-технических мероприятий по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций для конкретных условий.
Список литературы
1. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей [Текст] / Е. С. Вентцель. - М.: Наука, 1969. - 576 с.
2. Baker, W. E. Explosien hazards and evaluation / W. E. Baker, P. A. Cox, P. S. Westine. -Amsterdam-N.Y.-Oxford: Elsevier, 1983. - 798 p.
3. Плата, П. В. Обеспечение населения защитными сооружениями гражданской обороны [Текст] / П. В. Плата. - М.: Деловой экспресс, 2007. - 287 с.
4. СНиП 11-11-77. Защитные сооружения гражданской обороны в подземных горных выработках [Текст] / Еосстрой СССР. - М., 1977. - 62 с.
5. Юрпольский, И. И. Еражданская оборона на железнодорожном транспорте [Текст] / И. И. Юрпольский, Е. Т. Ильин, Н. Н. Янченков. - М.: Транспорт, 1987. - 227 с.
6. Фролов, С. М. К вопросу о подавлении детонации завесами и пенами [Текст] / С. М. Фролов, Б. Е. Еельфанд // Физика горения и взрыва. - 1991. - № 6. - С. 116 - 124.
7. Котляревский, В. А. Убежища гражданской обороны. Конструкции и расчет [Текст] / В. А. Котляревский, В. И. Еаннушкин. - М.: Стройиздат, 1989. - 606 с.
8. Инструкция по определению радиуса опасной зоны действия ударных воздушных волн взрывов на застекление [Текст] / Союзвзрывпром. - М., 1979. - 20 с.
