CC BY
78
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ЙН|
Марюхненко В.С., Комогорцев М.Г., Трускова Т.В.
УДК 685.327(07);62-503.3
ПУТИ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ КРИТИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ НА ТРАНСПОРТЕ
Введение.
В настоящее время в мире эксплуатируются множество наземных, воздушных, транспортных средств и морских судов. С увеличением числа и видов транспорта растёт и количество возникающих критических ситуаций [1]. Аварии и катастрофы возникающие на транспорте, как правило, носят техногенный характер, создают экономические, экологические и социальные проблемы в обществе [2].
Целью статьи является анализ основных причин возникновения критических состояний на транспорте, а также поиск путей предотвращения аварийных ситуаций на транспорте.
1.Чрезвычайные происшествия на транспорте.
Одной из основных задач на транспорте является безаварийная и безопасная перевозка грузов, т.е. выполнение перевозок без аварий и катастроф. Главный критерий в различии аварий и катастроф заключается в тяжести последствий и наличии человеческих жертв. Как правило, следствием крупных аварий и катастроф являются пожары и взрывы, в результате которых разрушаются производственные и жилые здания, повреждаются техника и оборудование. В ряде случаев они вызывают тяжелые экологические последствия: загазованность атмосферы, разлив нефтепродуктов, агрессивных жидкостей и активных химических общеядовитых веществ. [3].
Авария — это повреждение машины, станка, оборудования, здания, сооружения. Производственная авария — это внезапная остановка работы или
нарушение установленного процесса производства на промышленных предприятиях, транспорте и др., которые приводят к повреждению или уничтожению материальных ценностей. Катастрофа — это авария с человеческими жертвами [4].
Ситуациям, которые являются аварийными, т.е. такими, в результате которых наступают тяжелые последствия, как правило, предшествуют предаварийные состояния, в дальнейшем называемые критическими. Своевременное устранение причин, вызвавших преда-варийное, критическое состояние, блокирует дальнейшее развитие его в аварию или катастрофу. Предотвращение возникновения критических ситуаций может быть обеспечено мониторингом предотказных состояний технических объектов, контролем состояния человека—оператора, параметров окружающей среды, и выработки на этой основе информации для оперативного оповещения менеджеров всех уровней о возникновении критических ситуаций. Аварии (катастрофы) происходят на всех видах транспорта и в различных условиях (рис.1).
Только за 6 месяцев 2007 года произошло более десяти крупных катастроф на транспорте (табл.1).
Рис.1. Классификация аварий (катастроф) на транспорте.
Табл. 1
Происшествия на транспорте в первом полугодии 2007 года.
Вид транспорта Дата Происшествие Причины Последствия
1 2 3 4 5
21.03.2007 РФ Во время посадки разбился Ту-134 Отсутствие предупреждающей информации метеонаблюдения
18.07.2007 Бразилия Самолет Л№^-320 при посадке не успел затормозить и выехал за пределы взлетно-посадочной полосы Плохие метеоусловия, незаконченный ремонт взлетной полосы или ошибка пилота Погибло 250 человек, разрушены заправочный пункт и здание авиакомпании
Воздушный транспорт 29.07.2007 РФ Через несколько минут после вылета разбился транспортный самолет Ан-12 Износ транспортного средства Погибло 7 человек
9.07.2007 РФ Во время посадки разбился самолет ЛпЪ^-А310 Самолет сброшен с полосы левым двигателем, перешедшим во взлетный режим в момент включения реверса правого двигателя Погибли 124 человека
11.07.2007 РФ С рельс сошли 15 вагонов, груженых углем Ремонтные работы, проводимые на одном из участков железной дороги На аварийном участке скопились 45 поездов, в том числе пять пассажирских вагоны повредили линию электропередач
Железно- 10.07.2007 РФ Сошли с рельс 9 хвостовых вагонов пассажирского поезда Рельсы деформировались от жары, вагон не вписался в поворот 3 человека ранено
дорожный транспорт 17.07.2007 Украина Сошли с рельсов и перевернулись 15 цистерн с желтым фосфором Из-за вытекания фосфора из одной цистерны произошло самовозгорание 6 цистерн Повреждено 50 м железнодорожного полотна, около 100 м контактной сети и три опоры, образовалось облако из продуктов горения (зона поражения около 90 кв. км)
6.08.2007 Украина С рельс сошли 16 вагонов грузового поезда Техническая неисправность подвижного состава Повреждены парная и непарная колеи
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Табл. 1 (продолжение)
Вид транспорта Дата Происшествие Причины Последствия
1 2 3 4 5
11.07.2007 Индия Пассажирское судно, на борту которого находились 70 человек, пропало без вести Отказ двигателя в штормовую погоду 45 человек пропали без вести, 2 человека погибли
Водный транспорт 16.07.2007 Гондурас Пожар на нефтеналивном танкере в доках Неудовлетворитель-ны е меры безопасности на объекте Погиб 1 человек
9.08.2007 Гренландия Экскурсионный корабль натолкнулся на айсберг Плохие метеоусловия 18 пострадавших, судно повреждено упавшими на палубу крупными осколками льда
Автотранспорт 19.04.2007 РФ, Красноярский край На скоростной магистрали столкнулись одновременно 19 автомобилей Водитель грузовика в условиях сильного тумана и гололёда превысил скорость и не справился с управлением Нарушено движение транспорта по магистрали
23.07.2007 Польша С моста упал пассажирский автобус Водитель не справился с управлением 26 человек погибли, 24 пострадавших
Железнодорожный транспорт считается одним из наиболее безопасных видов транспорта. Однако, по показателям безопасности движения железнодорожный транспорт занимает третье место после автомобильного и воздушного. Статистические данные последних лет свидетельствуют о значительном числе пострадавших и погибших в результате крушений пассажирских поездов [5]. Аварийные ситуации при перевозке по железным дорогам опасных и особо опасных грузов приводят к значительным разрушениям, заражению местности и поражению токсичными веществами больших масс людей. Так же аварии на железнодорожном транспорте приводят к большим экономическим потерям, нарушается весь трафик движения, чего, как правило, не происходит на остальных видах транспорта.
Авиакатастрофы происходят относительно редко, но количество погибших во время одной авиакатастрофы в несколько раз превышает число жертв во время одного чрезвычайного происшествия на железнодорожном и автомобильном транспорте.
Аварии на водном транспорте приводят как к тяжёлым экономическим и социальным последствиям (большое число жертв, при крушении пассажирских судов, потеря материальных ценностей) так и серьёзным экологическим последствиям, таким как разливы нефти. Особое внимание следует обратить на то, что на водном транспорте используются энергетические установки, построенные на атомных реакторах, в случае крушения таких судов возможны крупные выбросы радиоактивных веществ в водную среду и атмосферу.
Наибольшее число жертв катастроф на транспорте приходится на автомобильный транспорт, ввиду большого количества транспортных средств и невысокой, в сравнении с другими сферами транспорта, квалификации операторов.
Причинами ЧС на транспорте являются увеличение плотности транспортных потоков, отказы технических устройств (рис.2). Большое число аварий возникает по вине человека.
©
УПРАВЛЕНИЕ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Рис. 2. Причины возникновения ЧС на транспорте.
2. Человеческий фактор при управлении подвижными объектами.
В современном мире человек и машина взаимодействуют всё более тесно, происходит их взаимная интеграция. Развитие современных систем управления с участием человека характеризуется двумя противоречивыми направлениями. С одной стороны человек все более исключается из непосредственного управления машинами и механизмами, и автоматические системы выполняют все больший объем рутинных для человека действий. С другой стороны за человеком остаются все более важные, требующие высокого интеллекта и уровня подготовки, функции по принятию существенных, часто финальных, решений управления. Как следствие — «человеческий фактор» (ЧФ), выходит на первый план в вопросах обеспечения безопасности на транспорте [8].
Человеческий фактор на транспорте проявляется в неадекватных действиях операторов подвижных объектов (ПО) во время движения, или же в неграмотных действиях или халатном отношении работников служб обеспечивающих безопасность движения. Перечисленные причины в критических ситуациях приводят к возникновению аварий или катастроф [6].
Система управления подвижным транспортным объектом является человеко-машинной и состоит из регулятора, в состав которого входит оператор (вахтенный судоводитель, пилот, машинист), и объекта регулирования, которым является транспортное средство [7]. На систему управления воздействуют как внешние дестабилизирующие факторы (на-
пример, изменяющаяся навигационная обстановка, решение задач предотвращения столкновений, изменение погодных условий), так и внутренние (энергонасыщенность, прочность, инерционность объекта, отказы элементов управляющих систем и др.) (рис.3). К внутренним дестабилизирующим факторам, влияющим на качество работы системы, относится также психофизиологическое состояние оператора к моменту принятия решения.
Между внутренними и внешними факторами существуют взаимосвязи, их характер непрерывно изменяется, и они с течением времени в различной степени влияют на качество работы системы управления подвижным объ-
Рис.3. Воздействие дестабилизирующих факторов на подвижной объект.
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
ектом. На качество принятого оператором решения по управлению подвижным объектом влияют:
а) полнота исходной информации для принятия решения;
б) личностные характеристики оператора;
в) эргономичность системы управления
ПО.
Любое принятое оператором решение по управлению объектом носит субъективный характер и заранее формализовать логику его принятия невозможно. Пока что, не представляется возможным заранее выработать правила (законы) логического мышления, которыми должен руководствоваться оператор в различных обстоятельствах. "Законы поведения" влияют как на логическое мышление человека, так и на время принятия им решения. При построении систем контроля состояний ПО необходимо проводить исследования, которые бы позволяли достаточно полно учитывать законы поведения человека.
Влияние ЧФ на систему управления ПО возможно учитывать посредством непрерывного контроля его физического состояния, а также сбором и анализом статистических данных о поведении операторов ПО, оказавшихся в аварийных ситуациях.
Методы и инструментальные средства современных медицинских технологий позволяют эффективно выполнять наблюдения за состоянием человека. Особое внимание привлекает использование методик прогностической оценки состояний, основанных на принципах слежения за системными показателями организма. К подобным показателям можно отнести характеристики протекания регуляторных процессов в физиологических системах организма и, в частности, показатели активности процессов вегетативной регуляции в сердечно-сосудистой системе.
Ритм сердечных сокращений является наиболее доступным для регистрации физиологическим параметром, отражающим процессы вегетативной регуляции в сердечно-сосудистой системе. Динамические характеристики ритма сердца определяются путем регистрации последовательного ряда межпульсовых интервалов (чаще всего R-R интервалов ЭКГ), измерения их длительностей и проведения математической обработки динамического ряда полученных значений для вычисления диагностических показателей (вариационная пуль-сометрия [10]). Динамические характеристики
ритма сердца позволяют оценить выраженность сдвигов симпатической и парасимпатической активности вегетативной нервной системы при изменении состояния наблюдаемого индивида. Активность вегетативной регуляции проявляется в изменении показателей хронотропной структуры сердечного ритма. Математические методы анализа длительностей межпульсовых интервалов, следующих друг за другом, обнаруживает вариабельность сердечного ритма - изменчивость интервалов друг относительно друга. Изменение вариабельности сердечного ритма связано с интенсивностью процессов активации отделов вегетативной нервной системы по отношению к сердечно-сосудистой системе и позволяет судить о степени адаптационной реакции организма на то или иное воздействие в целом. Оценка вариабельности сердечного ритма показала большие потенциальные возможности в распознавании состояний функционального напряжения и перенапряжения, предшествующего развитию болезни. Это позволяет также оценить адаптационные способности оператора на конкретном этапе его деятельности в различных условиях: смещение рабочего времени «вечер-ночь»; переменная цикличность (дальние поездки; физические и психические напряжения, дефицит времени и т.п.).
Обработка показателей в реальном времени позволяет решить вопрос о возможностях адаптации оператора в каждом конкретном случае, наличие или отсутствие резервных возможностей при работе в стрессовой ситуации (ночное время, сложный участок пути, экстренное торможение). Данная методика позволяет также разработать рекомендации по режиму труда и отдыха, длительности рабочей смены, частоты профилактических осмотров.
Анализ статистических данных о поведении операторов, оказавшихся в аварийных ситуациях позволяет определить среднестатистические законы поведения, и на этой основе выработать корректуру их действий за счет индивидуальных особенностей операторов, или путём моделирования различных ситуаций с использованием тренажеров по управлению подвижным объектом.
Задача проведения эксперимента на тренажерах состоит в выявлении законов поведения и их влияния на принятие решения оператором, определяющего безопасность подвижного объекта и его экипажа. Одновремен-
©
УПРАВЛЕНИЕ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
но должна решаться задача определения несоответствия существующих правил
(инструкций) естественным законам поведения человека и при необходимости их коррекция. Для минимизации действия ЧФ на результат управления транспортным средством целесообразно применять: а) результаты вероятностной обработки множества моделей поведения; б) количественная оценка степени уверенности минимизации влияния ЧФ на безопасность транспортного средства (нормирование ЧФ); в) адаптивная коррекция динамических характеристик регулятора в соответствии с психофизиологическим состоянием оператора.
3. Технические средства предотвращения критических состояний на транспорте.
Использование дополнительных технических средств, таких, как приборы медицинской диагностики операторов транспортных средств, интеграция с глобальными спутниковыми радионавигационными системами, построение систем контроля возникновения критических состояний в системе человек-машина, приведёт к снижению риска возникновения аварийных ситуация.
В общем случае система контроля возникновения критических состояний на управляемых человеком подвижных объектах, может выглядеть следующим образом (рис.4):
Состояние системы оператор-машина постоянно анализируется комплексом датчиков. Информация о состоянии транспортного средства передаётся на пульт управления оператора, так же эта информации в любой момент времени может быть запрошена с диспетчерского пункта. Датчики контроля состояния оператора постоянно анализируют его состояние, в случае резких критических изменений показаний, на диспетчерский пункт поступает сигнал тревоги. Постоянный контроль местоположения ПО осуществляется посредством глобальных спутниковых радионавигационных систем (СРНС) или систем обеспечивающих определение местоположение ПО с при-
Рис.4. Система контроля возникновения критических состояний на управляемых человеком транспортных средствах.
емлемой точностью. Система передачи данных может быть построена, как на основе наземных проводных систем передачи данных, систем радиосвязи, так и на основе системы навигационных космических аппаратов многоцелевого назначения [9].
Применение систем контроля построенных по подобному принципу обеспечивает: получение в реальном масштабе времени достоверной информации как только о транспортном средстве, так и о состоянии оператора, постоянный контроль местоположения ПО, своевременное информирование о наступлении аварийной ситуации о ее координатах, информирование о ЧС менеджеров всех уровней.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Аварии при транспортировке. Анализ причин инцидентов // М.: Эпицентр, 2003. -215с.
2. Белов С.В., Девисилов В.А. и др. Безопасность жизнедеятельности // М.: Высшая школа, 2002. - 326с.
3. http://www.petrozavodsk-mo.ru/html/ uploadZgo4-1.doc.
4. В. Г. Атаманюк, Л. Г. Ширшев, Н. И. Акимов. Гражданская оборона // М.: Высшая Школа, 1986. - 431с.
5. Медико-тактическая характеристика железнодорожных катастроф // Конспекты
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
по обязательной 35 -часовой программе обучения врачей и средних медицинских работников по вопросам гражданской обороны, http:// www.belkmk.narod.ru/ ironroad.htm
6. Волкова И.В, Калинина Е.В, Осадчая О.Н, Витвинская Е.Ю. «Человеческий фактор»: критерии оценки профдеятельности в культуре безопасности// НПЦ «Прогноз-Петербург», 2004. // http://www.proatom.ru.
7. А.Е.Сазонов Человеческий фактор и безопасность управления подвижными объек-
тами // Сборник материалов XVI Общего собрания академии навигации и управления движением, 23.10.2003. — С. 33-39. Бугай В.И. Доклад на заседании коллегии ФСНТ, 6.06.2007 // http://www.aviafond.ru Соловьёв Ю.А Спутниковая навигация и её приложения // Эко-Трендз 2003г, 322 с.
10. Газенко О.Г., Баевский P.M. Физиологические методы в космической медицине // Искусственные спутники Земли. - 1963. -Вып. 11. - С. 67-73.
8.
9.
Елисеев С. В., Упырь Р.Ю. УДК. 621.01
ОСОБЕННОСТИ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В МЕХАНИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ_
В решении задач динамики расчетные схемы в виде механических колебательных систем являются отправной точкой исследования, в ходе которого определяются параметры динамического состояния, необходимые для оценки показателей надежности и безопасности работы, прогноза надежности и устойчивости функционирования оборудования приборов и аппаратуры. Механические цепи, как показано в работах [1,2,3], являются важными элементами колебательных систем и рассматриваются как дополнительные связи, принимающие в зависимости от конкретных обстоятельств те или иные конструктивно-технические формы [4]. Элементы механической цепи входят между собой в типовые соединения, среди которых наиболее применяемыми и известными являются параллельные и последовательные, как это показано на рис.1а,б.
Отметим, что при образовании соединения элементов с передаточными функциями 51 и 52 ,можно рассматривать точки 2 на рис.1 а и 1б, как место совпадения или совмещения двух точек, каждая из которых принадлежит одному из входящих в контакт звеньев. В этом случае можно предполагать, что обычное соединение относиться к тому случаю, когда параметры соединения, как некоторого особого процесса, осуществляемого специальным эле-
ментом или звеном, носят нулевой характер. Однако при других обстоятельствах эти параметры могут быть и не равным нулю, а сам носитель функции соединения, если иметь в виду его физическое представление, может рассматриваться, например, как невесомый стержень, рычаг или, что такое возможно — как специальное звено, обладающее своими параметрами состояния.
При параллельном соединение, если иметь в виду рычажное соединение, то схема на рис.1 а преобразуется к виду, как показано на рис.2а,б,в.
«Разнос» точек на рис.2а,б,в обеспечивается безынерционным (в данном случае) рыча-
Рис.1. Два вида типовых соединений: параллельное (а) и последовательное (б).
