Предпосылки травмирования людей подвижным составом

Рис. 4.1. Логика и последовательность прогнозирования риска

2. В качестве основного показателя опасности исследуемых объектов должна использоваться величина связанного с их функционированием техногенного риска, рассчитываемая по формулам (3.2-3.3) - как математическое ожидание случайной в общем случае величины ущерба. При наличии в составе объекта источников непрерывных выбросов, соответствующей ущерб от них учитывается вторым слагаемым выражения (3.2), а размеры соответствующих выплат предприятий определяются по формулам (3.37-3.38) за конкретный период времени, с учетом токсичности вредных веществ.

Состав исходных данных, необходимых для оценки возможного ущерба, зависит от ее цели и выбранного метода. При декларировании безопасности и выполнении дипломной работы (проекта), рекомендуется моделировать сценарии возникновения и распространения вредных энергетических и материальных выбросов. Учитываемыми в этом случае параметрами служат интенсивности отказов технологического оборудования, ошибок эксплуатирующего его персонала и опасных воздействий на них извне, а также гидрометеорологические условия и средняя плотность ресурсов в районе дислокации исследуемого объекта.

Для приближенной оценки риска техногенного ущерба в ходе выполнения курсовых проектов и домашних заданий, можно использовать статистические данные об опасности аналогичного оборудования - размеры зон поражения, частоты и объемы случайных вредных выбросов, закономерности их истечения, распространения, трансформации и разрушительного воздействия на ресурсы региона в пределах зон поражения. Эти сведения можно найти в специальной литературе, а частично - в главе 3 или приложениях к данной работе.

З. Непосредственными источниками опасности исследуемых нами производственных и транспортных объектов следует считать генераторы или аккумуляторы энергии и вредных веществ - цистерны и сосуды с токсичными жидкостями, резервуары и трубопроводы со сжатыми газами, пожароопасные и взрывчатые вещества, подвижные энергоблоки.

В аварийных ситуациях, обусловленных разрушительным высвобождением накопленного в этих элементах энергозапаса, могут проявляться все перечисленные в главе 3 первичные поражающие факторы, а также наведенные ими - вторичные, связанные с так называемым "эффектом домино".

Особо отметим, что вероятность появления таких ситуаций и размеры соответствующего ущерба возрастают по мере старения оборудования, повышения его энергетических потенциалов и плотности ресурсов вблизи рассматриваемых нами объектов.

4-9. При идентификации конкретных источников опасности, нужно руководствоваться величиной накопленной в них энергии, а при принятии решения о необходимости дополнительных мер по обеспечению безопасности или составлению предусмотренной [18] декларации безопасности - предельно допустимыми запасами энергии и вредных веществ (см. табл. П3.1). В качестве критерия в первом случае следует использовать размеры вероятных зон поражения, образуемых при их аварийных выбросах: если они незначительны, то соответствующие устройства исследуемых объектов могут считаться безопасными и исключаться из последующего рассмотрения.

Для принятия решения о необходимости учета непрерывных вредных выбросов рассматриваемых объектов, следует исходить как из установленных для них предельно допустимых норм, так и из “техноемкости” окружающей природной среды. В последнем случае речь идет о необходимости обеспечения безопасности людей, фауны и флоры с учетом того, что вокруг рассматриваемых объектов сами вредные выбросы не будут накапливаться, а их разрушительный эффект в последующем может постепенно нейтрализоваться.

10. Для выявления сценариев нежелательного высвобождения энергозапаса должны использоваться как эмпирические данные (преимущественно - в ходе выполнения домашних и курсовых работ), так и результаты моделирования - при оценке и декларировании безопасности производственных и транспортных объектов, а также в процессе дипломного проектирования.

В двух последних случаях в качестве моделей лучше всего применять дерево происшествия и дерево событий - его возможных исходов, а построение сценариев аварийного высвобождения, трансформации и распространения знергозапаса (истечения и рассеяния вредных веществ) следует проводить в соответствии с вышеприведенными рекомендациями (см. главы 2 и 3).

11. Оценку вероятности или частоты сценариев разрушительного воздействия вредных веществ и энергии нужно осуществлять по результатам моделирования, полученным на предыдущем шаге, или с помощью статистических данных об аналогичных происшествиях.

Наиболее приемлемы для декларирования безопасности и дипломных работ - точные аналитические выражения (2.5-2.6 и 2.9-2.10), а для курсовых и домашних работ - их приближенные аналоги типа формулы (4.4), увязывающей вероятность головного события с подобными параметрами исходных предпосылок. При наличии исходных данных о значениях последних, оценка вероятности или частоты каждого сценария сводится к проведению несложных вычислений по указанным формулам.

12. Определение количества аварийно высвободившейся энергии или объема вредных веществ также следует проводить с помощью моделей соответствующих истечений (см. формулы (2.13-2.15) или методики[14,15]) и имеющихся статистических данных.

При разработке декларации о безопасности и выполнении дипломных работ (проектов), нужно рассматривать несколько сценариев нежелательного выброса энергозапаса, каждый со своими вероятностями и исходами. Затем, с помощью соответствующего дерева, можно оценить ожидаемый объем утечки - как сумму произведений вероятностей конкретных ее вариантов на сопутствующие им размеры выбросов вредных веществ и энергии.

В ходе выполнения курсовых работ и заданий, можно ограничиться грубыми (пессимистическими) оценками. Например, объем пролитого топлива - считать равным той его величине, которая до аварии находилась в разгерметизированной части емкости или участка трубопровода между запорной арматурой.

Доминирующие по опасности факторы нужно определять с учетом специфики высвобождающихся энергии и вредных веществ: при взрывах - фугасный и тепловой; при пожарах и проливах ядовитых веществ - термический и токсичный; при рассеивании радиоактивных веществ - ионизирующий, а иногда и токсический; при коротких замыканиях в электросетях - тепловой и электромагнитный.

13. Оценку частоты или вероятностипричинения непосредственного (прямого) ущерба следует проводить в соответствии с рекомендациями главы 2 - исходя из частоты воздействия поражающих факторов на не защищенные от них ресурсы и полученной ими мощности дозы поражающего фактора. Вероятности и степени повреждения конкретных ресурсов можно определять также с помощью пробит-функций и зависимостей "доза-эффект" - после сравнения полученных ими доз с их пороговыми значениями.

Учитывая большое число факторов, влияющих на степень повреждения конкретных ресурсов, при определении частоты причинения прямого ущерба рекомендуется: а)при декларировании безопасности и дипломном проектировании - рассмотреть два-три основных опасных фактора и две-три степени поражения каждого ресурса, б)в ходе выполнения курсовых и домашних работ достаточно ограничиться одним (доминирующим) поражающим фактором и одним (летальным) исходом поражения людей или полным разрушением зданий (транспортных средств).

14. Величина зон поражения людских, материальных и природных ресурсов, а также уровни наблюдаемых в них опасных факторов (концентраций вредных веществ) должны рассчитываться следующим образом: а)при составлении деклараций безопасности и дипломном проектировании - по соответствующим формулам глав 2, 3, табл. П3.3 и П3.4 или методикам [14,15], с учетом своевременности оповещения и подготовленности населения к действиям в возможных чрезвычайных ситуациях; б)в других случаях - приближенно, путем представления зон достоверного поражения кругом или шаром с радиусами, оцененными по статистическим данным.

15. Оценка частоты или вероятности причинения вторичного (косвенного) ущерба, вообще говоря, всегда крайне желательна, поскольку тяжесть таких косвенных издержек обычно превышает прямой ущерб в 3-4 раза. Однако, для прогноза подобных издержек от происшествий требуются дополнительные исследования. Именно это и затрудняет оценку косвенного ущерба, например, при выполнении курсовых и домашних заданий, поскольку там такие исследования совсем не предусматриваются.

Для априорного расчета меры возможности причинения косвенного ущерба различным ресурсам при декларировании безопасности и дипломном проектировании, потребуется информация о цепочках снабжения, накопленных запасах и новых источниках их получения, а также о своевременности мер по нейтрализации повреждений, полученных конкретными объектами.

Рекомендуются следующие способы получения таких сведений: а)для материальных ресурсов - изучением взаимосвязей между производственными объектами; б)для природных - прогнозом последствий нарушения естественных геобиохимических циклов; в)для людских - учетом вынужденной миграции населения, ухудшения его здоровья и психологического климата в регионах с повышенной опасностью.

Для редко встречающихся происшествий можно считать одинаковыми частоты возникновения первичного и вторичного ущерба. Однако, по мере роста повторяемости таких аварийных выбросов, вероятность и тяжесть вторичного ущерба будут постепенно снижаться, вследствие постепенной адаптации производственной или природной системы - разрыва ненадежных связей и принятия ими заблаговременных мер по созданию резервов.

16. Предварительную оценку ущерба от происшествий и систематических вредных выбросов удобно проводить по формуле (3.3) - перемножением найденных выше вероятностей (частот) их появления, ожидаемых при этом зон поражения и плотностей расположенных в них ресурсов.

При составлении деклараций о безопасности и дипломном проектировании, следует учитывать изменение всех трех параметров в зависимости от времени года или суток. Например, поголовье фауны и насыщенность зон поражения флорой будут различными зимой и летом, а численность населения в жилых и промышленных районах населенного пункта - днем и ночью. Для приближенной оценки ущерба в курсовых и домашних заданиях, эти отличия можно не учитывать.

17. Суммарная частота причинения ущерба людским, материальным и природным ресурсам в первом приближении - в ходе выполнения курсовых и домашних заданий может быть определена простым суммированием частот его первичного и вторичного появления. Более точная оценка, желательная при дипломном проектировании, предполагает введение соответствующих весов или вероятностей, позволяющих оперировать как бы средневзвешенными частотами возникновения прогнозируемого ущерба. Наконец, при декларировании безопасности, необходимо оговаривать временной лаг проявления ущерба с тем, чтобы учесть и возможную латентности его образования.

18-19. Определение частот и объемов случайных вредных выбросов следует проводить для всех источников опасности данного производственного или транспортного объекта. В итоге можно найти суммарные частоты и ущербы от аварийных выбросов каждого сценария, рассчитывая их как математические ожидания соответствующих случайных величин. Следовательно, риск причинения ущерба конкретному ресурсу может быть рассчитан стандартным способом - по формуле (3.2), при интерпретации ее параметров оценками вероятности и тяжести появления ущерба на данном интервале времени.

20-21. Количественная оценка интегрального техногенного риска, учитывающего ущерб от конкретного производственного или транспортного объекта для всех видов ресурсов (людских, материальных и природных), должна проводится подобно предыдущим этапам рассматриваемой методики. Отличия могут быть в следующем: а)рассматриваются не отдельные выбросы из источников, а все их сценарии и сочетания; б)для людских и природных ресурсов учитывается возможность нелинейного роста суммарного ущерба в результате возможного синергетического эффекта и аккумуляции накопленных ранее повреждений.

Реальный учет последней особенности при декларировании безопасности и дипломном проектировании может быть обеспечен введением в выражения для прогнозирования риска (3.2-3.3) дополнительных слагаемых - произведений вероятностей кумулятивного эффекта и размеров дополнительного ущерба от него.

Для проверки правдоподобности результатов, полученных при прогнозировании риска, а также при выполнении курсовых работ по отдельным аспектам моделирования опасных процессов, целесообразно руководствоваться имеющимися статистическими данными. Например, в работе [26] приведена следующая численность погибших в США при одной катастрофе а)на транспорте: авиационном -78, морском -61, железнодорожном -30; б)в результате одного происшествия типа: взрыв -26, пожар -35 и землетрясение -2500 человек.

Имеются подобные данные и о последствиях тяжелых техногенных происшествий на производстве и транспорте России. В частности, а) средняя стоимость издержек (млн долл) от каждой аварии на наших заводах ныне составляет[20]: нефтеперерабатывающий -45, нефтехимический -47, газоперерабатывающий -55; б)величина среднего ущерба от конкретного происшествия на них равна: пожар -36, взрыв -33, объемный взрыв парогазового облака -60; в)разрушительные последствия одной разгерметизации оцениваются в среднем для: магистрального трубопровода -47, стационарного резервуара -42, реактора химического -68, морского судна -35, компрессора большой мощности -29 и нагревательного котла -18.

Изложенные в работе принципы моделирования опасных процессов проиллюстрированы на рис. 4.2 с помощью дерева происшествия (левая часть диаграммы) и дерева событий - его исходов (правая). В демонстрационных целях, каждое дерево интерпретируется нами для двух нежелательных событий - 1)аварии на производстве (внезапного выброса горючего, являющегося аварийно опасным химическим веществом), и 2)несчастного случая на железнодорожном транспорте - травмирования людей при очистке путей станции.

Рис. 4.2. Дерево происшествий и дерево событий

Моделирование техногенной аварии. В данном случае считается, что авария возникла при заправке летательного аппарата - в результате пролива криогенного ракетного горючего (сжиженного водорода), по причине несвоевременного отключения насосов и переполнения баков заправляемого самолета или ракеты.

Наименования и коды учитываемых исходных предпосылок и промежуточных событий, приведших к исследуемому происшествию, даны в табл. 4.1, совместно с вероятностями появления исходных предпосылок - P_i (i =1...13). Вопросительные знаки в ней указывают, что соответствующие вероятности будут рассчитываться в ходе количественного анализа левой части данной модели.

Предпосылки аварийного пролива горючего при заправке

Код	Наименование исходных и промежуточных событий	P_i
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.	Обрыв цепей передачи сигнала от датчиков объема дозы выданного горючего Ослабление сигнала выдачи дозы помехами (нерасчетное внешнее воздействие) Система автоматической выдачи дозы (САВД) оказалась отключенной (ошибка контроля исходного положения) Отказ усилителя-преобразователя сигнала выдачи дозы Отказ расходомера (измерителя потока горючего) Отказ датчика уровня в баке горючего Оператор не заметил световой индикации о неисправности САВД (ошибка человека) Оператор не услышал звуковой сигнализации об отказе САВД (ошибка человека) Оператор не знал о необходимости отключения насоса по истечению заданного времени Оператор не заметил индикации хронометра об истечении установленного времени заправки Отказ датчика времени заправки (хронометра) Отказ автоматического выключателя электропривода насоса Обрыв цепей управления насосом подачи горючего	0,0005 0,00001 0,0001 0,0002 0,0003 0,0002 0,005 0,001 0,001 0,004 0,00001 0,00001 0,00001
A	Отказ средств передачи сигнала от датчиков объема дозы	?
Б	Отказ средств выдачи сигнала о величине выданной дозы	?
В	САВД не смогла выдать команду на отключение насосов	?
Г	Оператор не среагировал на неисправность САВД	?
Д	Оператор не среагировал на показания хронометра	?
Е	Оператор не пытался отключить насосную установку в заданное время	?
И Л	Команда на отключение насосной установки не поступала Команда на отключение насосов не выполнена	? ?

Дерево происшествия (левая часть диаграммы) строилось нами дедуктивно: от аварии с выбросом АОХВ - головного события (Х) к вероятным причинам - предпосылкам 1,2,3-го и исходного (левого на рис. 4.2) уровней. В отличие от него, дерево исходов аварии синтезировалось индуктивно: от центрального события (Х) к возможным сценариям, отличающимся между собой по количеству высвободившихся вещества или энергии, формам их трансформации и распространения, способам разрушительного воздействия соответствующих потоков на людские, материальные и природные ресурсы.

При моделировании условий, необходимых и достаточных для разгерметизации баков заправляемого летательного аппарата, учтены две причины первого уровня - не отключение насосов из-за невыдачи соответствующей команды (И) или неисправности устройств их отключения (Л), каждая из которых тоже вызвана двумя причинами - соответственно (В,Е) (невыдача нужной команды автоматикой и оператором) и 12,13 (отказ выключателя или обрыв цепи управления насосом), рассматриваемыми для отказа (3) как исходные события.

Каждая из причин второго уровня (В,Е) обусловлена в свою очередь двумя предпосылками третьего уровня (А,Б) - отказ средств выдачи или передачи команды и (Г,Д) - оператор не заметил сигнала на отключение или не смог отключить насосы, а также тремя (3,4и9) предпосылками нижнего уровня: соответственно система автоматической выдачи дозы оказалась отключенной, усилитель-преобразователь сигналов от ее датчиков был неисправным, оператор не знал о необходимости отключения насосов по показаниям хронометра.

Наконец, каждая из четырех предпосылок третьего уровня вызывалась тоже двумя исходными событиями-предпосылками (1,2; 5,6; 7,8 и 10,11 ). В качестве таких исходных событий рассматривались - обрыв цепей, ослабление сигнала, неисправности датчиков уровня и расхода горючего или усилителей-преобразователей их сигналов, а также ошибки восприятия и дешифровки оператором поступающей с них и хронометра информации, нерасчетные внешние воздействия на систему автоматического отключения насосов.

Модель несчастного случая. При моделировании несчастного случая на железнодорожном транспорте, рассматривалась довольно часто встречающаяся ныне ситуация травмирования работников путевого хозяйства подвижным составом, проходящим через станцию, вблизи места работ. Коды событий, учитываемых моделью, а также вероятности ее исходных предпосылок представлены в табл. 4.2.

Код	Наименование исходных и промежуточных событий	P_i
	Отказ проводных датчиков контроля занятости пути Отказ беспроводных датчиков запрещающих сигналов Система автоматической локомотивной сигнализации (САЛС) отсутствует или отключена (ошибка контроля)	0,0001 0,0001 0,0005
	Отказ усилителя-преобразователя устройства запрещающих сигналов, смонтированного в локомотиве	0,0005
	Обрыв цепей основного сигнала на остановку локомотива	0,0001
	Ослабление резервного сигнала на остановку поезда в результате внешних помех (нерасчетное воздействие извне)	0,0005
	Запоздалое информирование машиниста скорого поезда диспетчером об очистке путей рабочими (ошибка)	0,005
	Несвоевременная фиксация машинистом поезда сигналов запрета движения по станции (ошибка)	0,008
	Локомотивная бригада поздно заметила рабочих и не стала резко тормозить - для исключения других происшествий	0,01
	Локомотивная бригада не заметила механических препятствий для движения по станции	0,005
	Локомотивная бригада не заметила людей, неожиданно оказавшихся непосредственно перед ее поездом	0,001
	Выход рабочих на путь, открытый для движения поезда	0,005
	Опасное приближение рабочих к подвижному составу, проходящему по смежным путям	0,003
A	Отказ датчиков занятости пути и индикаторов запрещающего сигнала, смонтированных в скором поезде	?
Б	Отказ устройств управления экстренной остановкой скорого поезда	?
В	Скорый поезд с не работающей САЛС подъехал к месту работ по пневмоочистке стрелочных переводов	?
Г	Бригада скорого поезда пыталась, не смогла его экстренно остановить	?
Д	Бригада скорого поезда не видела необходимости в экстренной остановке поезда	?
Е	Локомотивная бригада экстренно не остановила поезд	?
И Л	Травмирование путевых рабочих скорым поездом Травмирование путевых рабочих подвижным составом, проходящим по смежным путям	? ?

Предполагалось также, что очистка стрелочных переходов от снега проводится по отдельным колеям, на которых временно приостанавливается движение, тогда как на соседних путях движение поездов могло продолжаться. Обязанности по обеспечению безопасности бригады возлагались на самих работающих, а также на дежурного по станции и автоматические средства, используемые службой безопасности движения и локомотивными бригадами.

Несмотря на эти меры безопасности, нами допускалась возможность воздействия подвижного состава на работающих, вследствие появления соответствующих случайных предпосылок. В частности, в модели учтена вероятность травмирования людей поездами, проходящими по очищаемому или смежному с ним пути - события И,Л - на левой части рис. 4.2. Они могли произойти из-за случайного въезда на место работ скорого поезда (предпосылки В и Е второго уровня) или выхода рабочих на смежный путь и их столкновения с движущимся там подвижным составом - исходные события 12 и 13.

В свою очередь предпосылки В,Е стали возможными в результате образования причинных цепей А,Б и Г,Д, вызванных ошибками и отказами, содержание которых приведено в табл. 4.2. Мы не раскрываем ниже условия образования предпосылок третьего и последующих уровней. Оставим это для читателя (в качестве задания-упражнения), а сами займемся моделированием последствий исследуемых здесь происшествий.

Моделирование последствий происшествий. Данный этап исследования опасных процессов осуществлен путем построения дерева событий - возможных исходов рассматриваемых происшествий (правая часть рис. 4.2). Как для аварии, так и для несчастного случая исследовалось 13 конечных сценариев на нескольких уровнях, которые формировались в зависимости от условий истечения, трансфор трансформации, распространения и разрушительного воздействия высвободившихся потоков энергии и вредных веществ. (Заметим, что равенство числа исходов и предпосылок в таких моделях - не обязательно)

В частности, для аварии в первую очередь учитывались объемы внезапно пролитого горючего: Б,С,М - большой, средний и малый, вызванные соответственно потерей устойчивости корпуса летательного аппарата, образованием трещины в обечайке его топливного отсека и срабатыванием дренажно-предохранительного клапана. Далее считалось, что большой по объему пролив мог завершиться взрывом (В), пожаром (П) или постепенным испарением топлива (И).

Подобным образом прогнозировались разрушительные последствия каждого сценария, обусловленные воздействием сопутствующих им факторов на людские, материальные и природные ресурсы. В правой части модели они отмечены событиями, соответствующими таким утечкам топлива и способам высвобождения накопленной в нем энергии: а)большая -1…3 (взрыв), 4,5 (пожар) и 6...8 (испарение); б)средняя - 9,10 и в)малая - 11...13. Цифры в скобках на предшествующих ветвях дерева исходов указывают: первые - на вероятности их появления, вторые - на объемы пролитого горючего (1-ый уровень) и размеры зон поражения, возможных при его взрыве, пожаре или испарении (2-ой уровень дерева).

Примерно в такой же последовательности следует прогнозировать и размеры ущерба от несчастного случая, вызванного воздействием на людей кинетической энергии подвижного железнодорожного состава. Действительно, в зависимости от ее величины - Б,С, М и других случайных причин, в контакте с локомотивом или вагонами могут оказаться, например, вся бригада, два или один путевой работник. При групповом несчастном случае, один из них может оказаться под колесами, второй - отброшенным, а третий - захваченным и протащенным по путям в течение некоторого времени - В,П,И.

Естественно, что каждый конечный исход -1...8 будет характеризоваться своим ущербом, зависящим от того, какая часть тела человека оказалась под колесами и была травмирована ударным или захватным воздействием подвижного состава. Как и ранее предоставим читателю спрогнозировать подобные последствия. Сами же, ограничившись иллюстрацией смысла деревев, приступим к демонстрации процедур их качественного и количественного анализа.