CC BY
28
УДК 331.45
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ОПЕРАТОРОВ САМОХОДНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН
Белова Т.И.1, Сухов С.С.2, Кончиц С.В.1, Филиппов А.А.3
1 - Брянский государственный аграрный университет 2 - Брянский государственный университет им. акад. И.Г.Петровского, 3 - АО «ПО» «Бежицкая сталь»
В целях управления безопасностью труда операторов самоходных транспортных машин (СТМ) предложена модель обеспечения безопасности СТМ в виде двухблочной вероятностной модели, которая позволяет получить оптимальные параметры скоростного режима и повысить надежность защиты работников путем использования предлагаемого технического устройства.
Ключевые слова: управление безопасностью, двухблочная вероятностная модель, оператор, самоходные
транспортные машины, скоростной режим.
DOI: https://doi.org/10.22281/2413-9920-2016-02-04-124-128
Состояние безопасности дорожного движения на автомобильном транспорте Российской Федерации по-прежнему продолжает оставаться серьезной социально-экономической проблемой. Хотя за последние годы и наметилась тенденция снижения абсолютных показателей аварийности, уровень ее остается высоким.
С ростом уровня автомобилизации существенно изменяются плотность и интенсивность движения на дорогах России, существенно возрастает количество новых, не обладающих достаточным опытом управления транспортным средством водителей, что оказывает и будет оказывать существенное негативное влияние на состояние аварийности.
В этих условиях наиболее часто водители травмируются при столкновении транспортных средств, движущихся в попутном направлении. С целью повышения безопасности операторов самоходных транспортных машин нами была предложена модель обеспечения безопасности СТМ в виде двухблочной вероятностной модели. [ 1 ]
Упрощая несколько задачу в целях управления безопасностью труда операторов СТМ предложенную модель [1] представим в виде следующей двухблочной модели (рис. 1),
где А1, А2 - операторы преобразования входных процессов изменения скоростей движения ведущих и ведомых самоходных машин в выходные блока 1, характеризующие транспортную безопасность операторов СТМ;
А3 - оператор преобразования входных процессов в выходные блока 2, характеризующий надежность защиты работников при использовании существующих технических средств охраны труда СТМ;
А4 - оператор, характеризующий надежность защиты работников при использовании предлагаемого устройства определения тормозного пути СТМ;
А5 - оператор, характеризующий надежность защиты работников при использовании стенда регистрации тормозного пути транспортного средства.
Обратные связи 1,1', 2,2'- характеризуют управление транспортной безопасностью СТМ с целью соблюдения оптимальных допусков А 01, А 01, А 02, А 02 на отклонение параметров процессов Рст (t), от настроечного за счет выбора скоростного режима движения СТМ и соблюдения эксплуатационных допусков А 31, А э 2 учета условий эксплуатации и соблюдения исполнительных допусков А'И1, А'И 2. Обратные связи 1'' и 2'' характеризуют управление эксплуатационной безопасностью за счет совершенствования средств защиты работников с целью соблюдения рациональных допусков А1, А"2 .
А* 1*
1
А3
т
А5
2"
Рис. 1. Модель управления безопасностью операторов самоходных транспортных машин
В случае использования СТМ (рис. 1) уравнения идентификации в частотной области [ ] и, полагая некоррелированными входные воздействия У1(/ ),У2 (^) можно записать следующие выражения:
Рс^лт)] + ЛЛУгШ (1)
$Ртр (с) = {^Р1ст.(с ) + 2ст (с )1А3 (с )]2; (2)
$Ртр (с) =
{^К1.(®)[А1 И2 + 8у2 ОА (С)]2 ¡и (С)]2, (3)
где [А1 (с)]2, [А2(с)]2- амплитудно-частотные характеристики безопасности столкновения ведущей и ведомой СТМ; [А3 (с )]2 - амплитудно-частотные характеристики безопасности
использования технических средств.
Алгоритм основан на вычислении по спектральным характеристикам реализаций процессов на входе и выходе модели частотной функции с последующей аппроксимацией ее аналитическим выражением, результатом которой являются численные оценки коэффициентов передаточной функции модели.
Амплитудно-частотные характеристики [А1 (с )]2, [А2 (с )]2 могут быть аппроксимированы выражениями вида:
2
[а ,(4
[а (с)]2 =
^d11 С4 + d21a2 +1)К12 С01 с6 + Спа + С21С2 +1'
(d12 С4 + d22ю2 + 1)к22 С02 с6 + С12 С + С22&2 +1
которым соответствуют передаточные функции:
2 Г^2 +1
Wl(S)=к
W2(S)=к.
T31S2 +7221S2 +T3lS+1' 2 2S +T22S + 1 2 7132S2 + T222S2+ Т32 S+1'
(4)
(5)
(6) 7)
где С1 = T24; С2 = T23 - 2T22; С/ = T24 - 2T3T{3; d = т^; d1 = T4; d2 = T - 2т;2 - постоянные, размерность времени; К2, к 22 - коэффициенты усиления.
имеющие
1 '-""2
2 ' Л ^
Анализ амплитудно-частотных характеристик безопасности [Д (о)]2 [Л2 (о)]2 предполагает установление зависимостей коэффициентов усиления K2 и постоянных коэффициентов d1, d 2, с0, с1, с2от факторов, характеризующих транспортную безопасность машин. На основании поисковых исследований установлено, что значительное влияние на осуществление безопасности транспортных работ оказывает скоростной режим движения, от которого зависит тормозной путь и, соответственно, дистанция между ведущей и ведомой СТМ. Оптимальными условиями работы транспортной машины будут такие, при которых соответственно тормозные пути STH, STi и время срабатывания на торможение tTi будут минимальными. При этом оптимальная зависимость РСТ (t) = f (STH, STi, tTi) достигается за счет:
- сокращения нормативного значения тормозного пути STH;
- сокращения тормозного пути STi в реальных условиях эксплуатации;
- сокращения времени срабатывания на торможение tTi.
В связи со случайным характером распределения значений тормозного пути, а также вероятностью столкновения, скоростной режим по условию максимальной безопасности операторов определяется исходя из вероятностно-статистических характеристик процессов РСТ1 (t), PCT 2 (t), которые в свою очередь зависят о вероятностно-статистических характеристик процесса Уд1 (t),Уд2(t) и амплитудно-частотных характеристик [Л1 (о)]2, [Л2(о)]2 безопасности операторов СТМ.
Оптимизация амплитудно-частотных характеристик безопасности [Л1 (о)]2, [Л2 (о)]2 операторов СТМ определяется исходя из физического смысла функции спектральных плотностей SPCT 1(ю), SPCT 2(о) процессов РСТ 1(t), РСТ 2(t), по кривым которым можно определить
преобладающий спектр юэ1,юэ2 колебаний параметра и соответствующую ему дисперсию процесса. Исходя из логической сущности процессов РСТ 1(t),РСТ2(t), частоты юэ1,юэ2 характеризуют преобладающую частоту остановок, а величины D^, D3l - длительность тормозного пути. Тогда цель оптимизации {оэ1,оэ2 ^ 0;(D31,Dэ2min} достигается минимизацией операторов Л1, Л2 по модулю, где юэ - частота, соответствующая пику спектральной плотности S^ (о) процесса РСТ (t) .
Условие (оэ1,оэ20 соответствует
[Л/(0)]2 = Kj2 = f (Vhi );
[Л2 (0)]2 = К* = f (Vh 2), а условие (DM,Dэ2min соответствует
[Л/(о)]2 = 0; [Л2 (о)]2 = 0, где [Л/(о)]2 = 0, [Л2(о)]2 = 0 - первые производные амплитудно-частотных характеристик безопасности СТМ соответственно по VH1 (t), VH 2 (t).
С целью упрощения расчетов проводят аппроксимацию уравнений коэффициентов К2 - К^, d11 - d1n, d2j - d2n, c01 - c0n, c11 - c1n , c21 - c2n в зависимости от значений скоростей
движения СТМ VH 1(t),VH2(t), по которым определяются значения [Л1 (о)]2, [Л2(о)]2 в зависимости от VH1,VH 2.
При обосновании параметров скоростного режима исходили из условия получения минимального значения дисперсии Dp процесса РСТ (t)
0,50
Dp = £ sr (®)[a(®)]2 а®, (8)
®=0
где $рек(ш) - спектральная плотность процесса (t) при скорости ведомой СТМ VpeK, соответствующей минимальному статистическому среднему значению РСТ ; А® - элементарный участок оси частот ( А® = 0,0033 ч-1).
С целью управления безопасностью операторов СТМ согласно предлагаемой вероятностной модели (рис. 1) рассматривается блок 2, характеризующий надежность обеспечения безопасности операторов при существующих технических и предлагаемых технических средствах. В нашем случае используется устройство определения тормозного пути транспортного средства [2]. В связи с тем, что большой уровень транспортного травматизма происходит из-за неудовлетворительного состояния тормозной системы, актуальной является проблема определения тормозного пути, что позволит заранее определять состояние тормозной системы по величине тормозного пути.
Таким образом, нами разработана более точная модель управления безопасностью операторов СТМ, которая позволяет получить оптимальные параметры скоростного режима и повысить надежность защиты работников путем использования предлагаемых технических средств.
Список литературы
1. Белова, Т.И. Теоретическое обоснование модели обеспечения безопасности системы самоходных транспортных машин / Т.И. Белова, С.С. Сухов, С.В. Кончиц // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. - 2015. - №2. - С. 67-70.
2. Патент 2534689 Российская Федерация. Устройство определения тормозного пути транспортного средства» / Т.И. Белова, С.С. Сухов [и др.]. - Опубл. 10.12.2014. - Бюлл. №34.
Сведения об авторах
Белова Татьяна Ивановна - доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой безопасности жизнедеятельности ФГБОУ ВПО «Брянский государственный аграрный университет», belova911@mail.ru.
Сухов Сергей Сергеевич - кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой безопасности жизнедеятельности ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского», bgd_cc@bk.ru.
Кончиц Сергей Владимирович - аспирант ФГБОУ ВПО «Брянский государственный аграрный университет», st0974@mail.ru.
Филиппов Александр Алексеевич - инженер АО «ПО» «Бежицкая сталь», vlada_alex77@mail.ru.
WAYS TO IMPROVE THE SAFETY OF OPERATORS OF SELF-PROPELLED VEHICLES
Belova T.I.1, Sukhov S.S.2, Konchits S.V.1, Filippov A.A.3
1 - Bryansk State Agricultural University 2 - Academician I.G. Petrovskii Bryansk State University 3 - JSC "PO "Bezhitskaya steel"
In order to manage the safety of work of operators of self-propelled transport machines (STM) proposed a security model of STM in the form of a two-unit probabilistic model, which allows for semi-optimum parameters of the speed limit and to increase the reliability of protection of workers through the use of the proposed technical device. Keywords: safety management, two-unit probabilistic model, the operator, self-propelled transport vehicles, the speed limit.
DOI: https://doi.org/10.22281/2413-9920-2016-02-04-124-128
References
1. Belova T.I., Sukhov S.S., Konchits S.V. Theoretical substantiation of the security model of the system of self-propelled vehicles. Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Bryanskogo gosudarstven-nogo universiteta, 2015, No. 2, pp. 67-70.
2. Patent RU 2534689. Ustroystvo opredeleniya tormoznogo puti transportnogo sredstva [Device determine the braking distance of a vehicle]. Belova T.I, Sukhov S.S. Published 10.12.2014.
Authors' information
Tatyana I. Belova - Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of chair of safety at Bryansk State Agricultural University, belova911@mail.ru.
Sergey S. Sukhov - Candidate of Technical Sciences, Associate professor, Head of chair of safety at Academician I.G. Petrovskii Bryansk State University, bgd_cc@bk.ru.
Sergey V. Konchits - postgraduate at Bryansk State Agricultural University, st0974@mail.ru.
Aleksandr A. Filippov- engineer of JSC "PO "Bezhitskaya steel", vlada_alex77@mail.ru.
Дата публикации (Date of publication): 25.12.2016
