Повышение безопасности железнодорожных перевозок опасных грузов с учётом взаимодействия с другими видами транспорта и окружающей средой

Скачать 298.16 Kb.

Название	Повышение безопасности железнодорожных перевозок опасных грузов с учётом взаимодействия с другими видами транспорта и окружающей средой
Дата публикации	21.07.2013
Размер	298.16 Kb.
Тип	Автореферат

100-bal.ru > Спорт > Автореферат

На правах рукописи

Мартынюк Игорь Владимирович

Автореферат на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Ростов-на-Дону – 2007

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения» (РГУПС)
Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Гуда Александр Николаевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Козубенко Владимир Григорьевич (РГУПС)

доктор технических наук, профессор

Медведев Владимир Ильич

(Сибирский государственный университет путей сообщения (СГУПС)

Ведущая организация Всероссийский научно-исследовательский

институт железнодорожного транспорта

(ФГУП ВНИИЖТ МПС России, г. Москва)

Защита состоится 2 июля 2007 г. в 16 ⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета Д 218.010.01 при Ростовском государственном университете путей сообщения по адресу: 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « 1 » июня 2007 г.
Ученый секретарь диссертационного

совета Д 218.010.01 доктор

технических наук, профессор В. А. Соломин

ЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Актуальность разработки и внедрения методов повышения безопасности железнодорожных перевозок опасных грузов (ОГ) и мероприятий, направленных на снижение различных ущербов от транспортных происшествий, обусловлена значительным износом основных производственных фондов, интенсификацией перевозочного процесса, прогрессирующим усложнением среды движения с точки зрения потенциальной опасности, а также изменениями условий работы железнодорожного транспорта, связанными с технологическим и организационным реформированием отрасли. Прирост грузооборота в 2006 году составил 4,3%, а прирост объема перевозок ОГ за этот же год возрос более чем на 6%.

Несмотря на существенное снижение за последние годы числа крушений и аварий на железных дорогах, количество браков в работе, аварийных ситуаций и инцидентов с ОГ практически не снижается, сохраняются риски возникновения транспортных происшествий при перевозке ОГ.

На сегодняшний день можно отметить, что в отечественной и зарубежной практике не существует окончательно сформировавшихся научных основ обеспечения безопасности транспортных систем, людей и окружающей среды по критериям риска. Вместе с тем практикой ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС) в России и в других странах достоверно подтверждено, что затраты на ликвидацию последствий ЧС многократно превышают затраты на их предупреждение.

Объектом исследования являются железнодорожные перевозки ОГ с учётом их взаимодействия с автомобильным, трубопроводным транспортом и окружающей средой на маршрутах движения составов и в зоне действия припортовых железнодорожных станций.

Предметом исследования является обеспечение безопасности перевозок ОГ на основе снижения рисков и смягчения последствий от возникновения транспортных происшествий на маршрутах следования составов, в условиях их взаимодействия с другими видами транспорта и окружающей средой.

Целью исследования является разработка и обоснование технологических мероприятий по организации перевозки ОГ, направленных на снижение ущербов от возникновения вероятных транспортных происшествий на маршрутах следования составов с ОГ и в крупных железнодорожных узлах, повышение безопасности железнодорожных перевозок ОГ во взаимодействии с другими видами транспорта и окружающей средой.

Задачи исследования:

- разработать методологию оценки риска возникновения транспортных происшествий и экономических ущербов от них для железнодорожного транспорта и конкретных маршрутов перевозки ОГ;
- сформировать схемы вариантных расчётов последствий возможных ЧС с их отображением на картографической основе программными средствами геоинформационных (ГИС) технологий. Разработать математическую модель при пожаре разлива нефтепродуктов (бензин, дизельное топливо) для припортовой станции;

- разработать электронные карты фонового уровня комплексного природно-техногенного риска вдоль основных маршрутов следования грузовых составов по железнодорожной транспортной сети;

- получить и систематизировать результаты оценки рисков возникновения аварийных ситуаций и ущербов от них при перевозке взрывчатых материалов (ВМ) и нефтепродуктов по маршрутам следования для сети железных дорог с учётом наличия взаимодействия в местах опасных пересечений с автомобильными дорогами на переездах и системами трубопроводного транспорта;

- разработать и обосновать технические, технологические и управленческие решения по условиям сравнительного выбора приемлемых по показателям риска маршрутов движения составов с ОГ и обходов железнодорожных станций и узлов, расположенных в черте крупных населённых пунктов.

Методы исследования. В теоретических исследованиях и численных экспериментах использованы методы статистического анализа, теории вероятности, математической статистики, методы экспертных оценок, математического анализа, математического моделирования, оптимизации и теории принятия решений.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

- разработана методология оценки рисков возникновения транспортных происшествий и экономических ущербов от них для железнодорожного транспорта и конкретных маршрутов перевозки ОГ;

- разработана математическая модель для припортовой станции массовой переработки нефтеналивных грузов и её программная реализация, позволяющая получать вариантные расчёты последствий в динамике развития возможных сценариев при пожаре разлива. Решена задача по определению массы и площади пожаровзрывоопасного пятна разлива легко воспламеняющейся жидкости (ЛВЖ) при постоянных и переменных скоростях инфильтрации в различные подстилающие поверхности рабочих зон станционной территории;

- разработан новый подход и выполнена комплексная оценка рисков от воздействия природных (сейсмологические, штормы и смерчи, лавины и сели) и техногенных факторов опасности на возникновение крушений по сети железных дорог;

- впервые, с учётом взаимодействия с другими видами транспорта (автомобильный, трубопроводный), определены наиболее интенсивные направления и выполнена оценка рисков возникновения транспортных происшествий (крушения, аварии) и ущербов от них при перевозке нефтепродуктов и ВМ.

Практическая ценность работы заключается в получении количественных оценок природно-техногенных рисков и ущербов от возникновения транспортных происшествий с ОГ для сети путей сообщения, позволяющих при управлении перевозками ОГ сформировать наиболее безопасные маршруты следования поездов, а также выработать рекомендации по совершенствованию технологической работы транспортных узлов с целью снижения рисков от транзитного проследования составов с нефтепродуктами и вагонов с ВМ.

Разработанная модель и программное обеспечение для определения последствий, в динамике развития пожара нефтепродуктов, для инфраструктуры припортовой железнодорожной станции, персонала, населения, прилегающих жилых и производственных объектов позволяет в дальнейшем принять рациональные меры оперативного реагирования и снизить ущербы окружающей среде при ликвидации последствий конкретной ЧС.

Реализация и внедрение результатов работы. Разработанная методология и результаты оценки рисков возникновения ЧС на железнодорожном транспорте использованы в системе МЧС России при подготовке программных средств с целью оценки индивидуального, социального и экономического рисков и построения карт комплексного риска для территорий Российской Федерации от ЧС природного и техногенного характера.

Программное обеспечение «Spill Oil», моделирующее последствия при пожаре разлива нефтепродуктов на территории припортовой станции Туапсе установлено на рабочем месте ревизора по опасным грузам Северо-Кавказской железной дороги и внедрено в опытную эксплуатацию.

Положения диссертации по повышению безопасности при перевозке нефтепродуктов и ВМ включены в рекомендации по уточнению маршрутов пропуска транзитных вагонов с ОГ в обход Московского железнодорожного узла (Указание МПС РФ от 25.08.97г. № Г-1036у), которые поддержаны и используются Департаментом безопасности движения ОАО «Российские железные дороги».

Основные положения, выносимые на защиту:

- методология оценки риска возникновения транспортных происшествий на маршрутах перевозки ОГ и экономических ущербов от них с учётом взаимодействия с другими видами транспорта и окружающей средой;

- модель последствий пожара при разливе нефтеналивных ОГ на припортовой железнодорожной станции и её программная реализация;

- метод комплексной оценки природных и техногенных рисков возникновения крушений для сети железных дорог;

- научно обоснованные технические, технологические и управленческие решения по условиям сравнительного выбора приемлемых по показателям риска маршрутов движения составов с ОГ и обходов железнодорожных станций и узлов, расположенных в черте крупных населённых пунктов.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Шестой Международной научно-практической конференции «Информационные технологии на железнодорожном транспорте» (Сочи, 2001 г.), на Шестой Всероссийской научно-практической конференции МЧС России «Управление рисками чрезвычайных ситуаций» (Москва, 2001 г.), научно-практических конференциях «Безопасность движения поездов» (Москва, 2002, 2003, 2005, 2006 гг.), на Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2006» (Ростов-на-Дону, 2006 г.), на Пятой Юбилейной Международной научно-практической конференции «ТелекомТранс-2007» (Сочи, 2007 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 8 научных статьях и 6 тезисах докладов.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников и 11 приложений. Диссертация изложена на 154 стр. основного текста, содержит 71 рисунок, 36 таблиц. Библиография содержит 79 наименований.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационного исследования, степень ее научной разработанности, определяются цели, задачи, объект и предмет исследования, методологические основы его проведения. Во введении также отражены научная новизна выполненного научного исследования и практическая значимость работы.

В первой главе «Теоретические и нормативные основы обеспечения безопасности процессов на железнодорожном транспорте» выявлено, что существующая директивная и затратная система обеспечения «абсолютной» безопасности движения поездов в условиях рыночной экономики, новых стратегических целей развития ОАО «РЖД», последних изменений в нормативно-законодательной базе регулирования безопасности практически исчерпала свои возможности на дальнейшую перспективу. Обеспечение достигнутого к настоящему времени уровня безопасности осуществляется в определенной степени за счет интенсификации эксплуатации ремонтной базы, роста числа неплановых ремонтов подвижного состава, содержания больших штатов дефектоскопистов. Сохранение стабильного положения и переход к обеспечению гарантированного уровня безопасности движения при перевозках должны базироваться на концепции «приемлемого» риска.

Показана необходимость гармонизации отраслевой терминологии в градации транспортных происшествий различной степени тяжести и общегосударственной системы понятий «чрезвычайное происшествие данного уровня», используемое в системе МЧС России. Поиск обоснованного компромисса в позициях является здесь настоятельной необходимостью с точки зрения адекватной оценки показателей рисков как возникновения ЧС, так и ожидаемого ущерба от них. Обнаружены противоречия и несоответствия в формулировках понятийного аппарата в области анализа риска на железнодорожном транспорте. Предложены основные требования к терминологическому аппарату понятий риска.

Весомый вклад в формирование понятийного аппарата и разработку основ методологии оценки рисков в целом и от возникновения транспортных происшествий при железнодорожных перевозках опасных грузов, в частности, внесли учёные: В.Н. Андросюк, А.Г. Базазьян, А.Л. Кармолин, А.В. Костров,

Л.Н. Косарев, В.А Котляревский, В.Г. Иноземцев, В.М. Лисенков, В.И. Медведев, Б.Л. Недорчук, А.М. Островский, Ю.В. Пузанов, В.М. Рудановский, И.С. Таубкин, Л.Э. Шейнкман и др. За рубежом развитие этого направления связывают с именами A.E. Green, A.J. Bourne, R.E Barlow, H. Kumamoto, F.N. Proschan, E.J. Henly.

Выполнен анализ трёх основных концептуальных подходов к определению безопасности. Показано, что в последние годы, благодаря интенсивному развитию фундаментальных наук (математики, теории вероятностей, статистики и др.), возникли объективные предпосылки для создания методов измерения опасности на основе введения соответствующей меры.

Выделены основные этапы исследования аварийности и оценки риска возникновения ЧС, включающие:

- выявление факторов риска возникновения ЧС;

- оценку обстоятельств и частоты их возникновения;

- изучение характера и последствий аварий и (или) ЧС.

Системный подход к рассматриваемой проблеме оценки и управления риском возникновения транспортных происшествий, в частности, при реализации технологического процесса перевозки ОГ по сети железных дорог предполагает решение двухэтапной задачи стохастического программирования:

- разработку методов количественной оценки уровня риска возникновения нарушений безопасности движения на железнодорожном транспорте;

- разработку математических моделей последствий аварийных ситуаций на железнодорожном транспорте и выбор рациональных мероприятий по снижению риска их возникновения и размеров ущерба от уже наступившей ЧС.

Классификация показателей опасности возникновения нарушений безопасности движения на железнодорожном транспорте должна соответствовать именно такой декомпозиции поставленной задачи, включая две взаимосвязанных группы показателей опасности, характеризующих последствия аварий (материальный и социальный ущерб) и вероятностные показатели её реализуемости (вероятность аварии вследствие действия некоторого фактора риска).

Установлено, что по имеющейся статистической информации о крушениях и авариях поездов реально возможно оценить только соответствие показателей состояния безопасности движения поездов экспоненциальному или пуассоновскому закону распределения с постоянной и переменной интенсивностью событий.

Показано, что при подготовке дорожных и сетевых планов формирования грузовых поездов, регламентирующих маршруты следования составов, в частности, под перевозку ОГ, не принимается во внимание обоснование значений показателей безопасности движения с использованием методологии анализа природно-техногенного риска. Таким образом, на сегодняшний день отсутствуют условия для обоснованного сравнительного выбора приемлемых по показателям риска маршрутов, зачастую пролегающих по густонаселённым территориям.

Поставлены задачи по совершенствованию методологии и ускорению получения оценок риска возникновения транспортных происшествий и экономических ущербов от них для сети железных дорог, отдельных территорий и конкретных маршрутов перевозки ОГ с учётом имеющихся опасных пересечений с трубопроводным и автомобильным транспортом, наличием сопредельной производственной и городской застройки (в частности, в зоне припортовых станций массовой перевалки нефтеналивных грузов), а также различных факторов природной опасноcти.

По результатам анализа научно-исследовательских работ в этой области сформулированы основные задачи исследования по снижению рисков возникновения транспортных происшествий на маршрутах следования составов с ОГ.

Во второй главе «Методологическое и математическое обеспечение установления, оценки и прогнозирования рисков в транспортных процессах» показано, что научная база определения основных количественных показателей риска строится на основе статистической модели безопасности перевозок железнодорожным транспортом и статистического обоснования типа потока случайных событий. Это позволяет выбрать конкретную модель, описывающую состояние безопасности движения посредством получения количественных оценок показателей риска.

Предложено рассматривать систему статистических данных о крушениях и авариях, маркированную по времени, в формате итоговых просуммированных данных по годам, как одну реализацию некоего абстрактного пуассоновского процесса. Возможно также рассмотрение потока опасных событий как пуассоновского потока случайных событий с переменной интенсивностью, если речь идет о значительном промежутке времени. Предложено в качестве вспомогательной задачи рассматривать статистическую модель безопасности движения поездов на ограниченном отрезке времени (год), как стационарный пуассоновский поток событий, для которого вероятность того, что на отрезке времени длины t наступит ровно k событий:

R{C(t,t) = k}= a^k e^-^a/ k! , (1)

где C(t,t) – функция количества случайных опасных событий; k – количество опасных случайных событий на протяжении рассматриваемого времени;

a=lt – параметр; l – интенсивность потока опасных событий; t – рассматриваемый интервал времени.

Основанием для применения такого подхода является то, что поток опасных событий при перевозках железнодорожным транспортом укладывается в рамки понятий теории случайных процессов. Кроме того, в пользу возможностей использования такой модели говорит то, что базовые показатели аварийности: количество крушений, количество сходов, столкновений, случаев брака являются характеристиками потоков с применением к ним процедуры случайного прореживания (как отражение процедуры контроля и исключения браков в процессе перевозок).

Следует отметить также, что общий поток опасных событий на железнодорожном транспорте складывается из частных потоков случайных событий по ряду причинных факторов по ряду дорог в составе ОАО «РЖД» в связи с чем возможно использование того фундаментального факта теории потоков, что сумма независимых пуассоновских потоков является также пуассоновским потоком.

Приведены основные требования к терминологическому аппарату понятий риска:

соответствие выбранной модели, описывающей состояние безопасности и риска;
непротиворечивость и полнота набора понятий;
соответствие концепции «приемлемого риска».

Необходимость удовлетворения первому требованию вытекает из того, что понятийный аппарат должен соответствовать существующим и будущим возможностям собираемой с 1992 г. статистики по случаям нарушений безопасности движения поездов. В противном случае будем иметь аппарат, не позволяющий построить адекватное представление о состоянии безопасности при перевозке ОГ, вносящий постоянную и трудно оцениваемую погрешность в итоговые значения рисков. Удовлетворение этого требования осуществляется подведением научной базы определения основных количественных показателей риска. Необходимость удовлетворения второго требования очевидна, а последнего связана с действием железнодорожной транспортной системы (ЖТС) в рамках концепции устойчивого развития, принятой государством.

Обосновано включение в ряд понятий описывающих риск понятия «временная» частота событий (или интенсивность, частота) на заданном промежутке времени.

Показано, что одним из общих определений, наиболее близко соответствующим требованиям гармонизации понятийного аппарата для оценки рисков железнодорожных перевозок является определение риска принятое в теории управления в социально-экономических системах. Последнее учитывает временной интервал и подтверждает необходимость учета вероятности возникновения опасного события и частоты опасных событий (интенсивности).

Предложены пути устранения противоречий и конкретные изменения в терминологии и определениях количественных показателей рисков и ущербов. Сформулированы основные понятия: «риск ущерба», под которым понимается математическое ожидание нормированных потерь на заданном промежутке времени, и «риск возникновения транспортного происшествия» определённым как средняя вероятность возникновения транспортного происшествия в одной поездке на рассматриваемом интервале времени.

Показана ограниченность использования отраслевых стандартов организации СТО РЖД 1.02.001 - 1.02.012-2006 серии «Безопасность железнодорожных перевозок» для отдельных полигонов движения поездов.

Подготовлена номенклатура показателей безопасности движения, используемая для расчётов фактических и прогнозируемых рисков перевозки ОГ.

В третьей главе «Разработка схем расчёта рисков и ущербов при перевозке опасных грузов по сети, территориям и отдельным маршрутам железных дорог» рассмотрены особенности применения критериев сравнения рисков при различных вариантах действий по уменьшению риска возникновения самого аварийного события при перевозке ВМ и ожидаемого ущерба социальной составляющей и инфраструктуре. Показано, что меры защиты и предупреждения по гарантированному снижению интенсивности аварийных событий до допустимых значений должны выбираться с тройным запасом. Предложено проводить сравнение рисков по критерию математического ожидания ущерба.

В дополнение к традиционному подходу в оценках риска, основанному на учёте полной информации о законах распределения случайных величин, участвующих в процессе оценки (интенсивность неблагоприятных событий, величина ущерба) и их параметров, предложено рассматривать способы и тактику (варианты противодействия) отрасли по уменьшению риска возникновения нарушений безопасности движения поездов.

Разработаны алгоритмы расчёта рисков при перевозке ОГ по сети, территориям (отдельным железным дорогам) и маршрутам следования составов с учётом внутренних и внешних, по отношению к ЖТС, факторов опасности.

Оценка риска возникновения крушения при перевозке ОГ:

R_m= P_lm/Q_m, (2)
где P₁_m – распределение (интегральное) Пуассона для рассчитанной интенсивности λ на данной территории c порядковым номером m; Q_m – количество поездов с ОГ за год для территории c порядковым номером m .

Оценка риска перевозки ОГ по заданным маршрутам:

R_w = R₁ + R₂ + R_{3 ,} (3)

где R₁ – риск ущерба, связанный со сбоями в работе железнодорожного транспорта, перевозящего ОГ; R₂ – риск ущерба, связанный со сбоями в работе продуктопроводов c возможным образованием факторов поражающего действия; R₃– риск ущерба, связанный с наличием пересечений с автомагистралями c возможным нарушением правил дорожно-транспортного движения.

Риск материального ущерба, связанный со сбоями в работе железнодорожного транспорта:

R₁= r• Q_м•(1/L)•

W_м (i) dl, (4)

где r – риск крушения для одного поезда; Q_м – годовое количество отправок ОГ (полных составов с ОГ) по маршруту; L –длина маршрута; W_м (i) – функция ущерба маршрута.

Риск ущерба, связанный со сбоями в работе продуктопроводов:

R₂ =

r_пр * r_q₁ *W_j(2) , (5)

где r_пр – риск сбоя продуктопровода с возникновением источника возгорания или детонации; r_q₁ - вероятность нахождения состава с ОГ в зоне детонации или возгорания продуктов, вытекших из продуктопровода; W_j(2)–функция распределения ущерба, связанная со сбоями продуктопроводов в точках пересечения с железнодорожным полотном, определяемая по объему вытекшего и/или возгоревшегося (взорвавшегося) продукта в зоне аварии.

Риск ущерба, связанный с прохождением пересечений с автомагистралями:

R₃ =

r_п*W_j(3), (6)

где r_п– вероятность аварии на переезде с участием состава с ОГ; W_j(3) – функция распределения ущерба при ДТП на переезде.

Для снижения ущербов от возникновения вероятных пожаров при разливе нефтепродуктов, при утечках и повреждении нефтеналивных цистерн, в частности, на припортовых железнодорожных станциях, где осуществляется их массовая перевалка на танкерный флот водного транспорта, необходима разработка советующих систем (систем поддержки принятия управляющих решений) по ликвидации последствий аварий.

Учитывая относительно небольшое время для выбора рационального решения и большой объём сопутствующей информации (местоположение источника возгорания на станции, подвижной состав на соседних путях, прилегающие производственные объекты и жилая застройка, их населённость и пожарные характеристики, тактико-технические данные пожарных поездов, пути эвакуации и т.д.) целесообразно автоматизировать процесс её сбора и обработки. При обработке информации несомненный интерес будет представлять и прогноз динамики развития аварийной ситуации, например, последствий пожара разлива нефтепродуктов с отображением геометрии и размеров пятна пожара разлива и перечисленной выше сопутствующей информации средствами технологий геоинформационных систем на карте с нанесёнными объектами станционной инфраструктуры и прилегающей территории городской застройки. Данные такого прогноза позволят снизить негативное воздействие на окружающую среду (загрязнение воздуха и почвы) припортовой станции за счёт более оперативного реагирования на развитие аварийной ситуации.

Для решения поставленной задачи предложена математическая модель аварийного разлива нефтепродуктов (бензин, сырая нефть, дизельное топливо). Модель реализует алгоритм вариантных расчетов геометрических размеров зон разлива и масс веществ в пятне разлива для различных степеней разгерметизации вагонов-цистерн с истечением опасного содержимого на различные подстилающие поверхности (гравий, бетон, песок, земля) с учётом специфики распространения пожара разлива на железнодорожных путях.

Предложено решение задачи по определению объема ЛВЖ на поверхности для переменной скорости инфильтрации.

Количество инфильтрата определяется интегралом:

, (7) где v(t,у) = v·exp[-k(t-t₁(y))] – описывает переменную скорость инфильтрации ЛВЖ;

– элемент площади (dS); k – коэффициент снижения скорости инфильтрации ЛВЖ; t₁ – время достижения пятном разлива точки у; t – время (длительность) разлива в точке истока; у – точка внутри площади разлива S._.

Неизвестной величиной является

, которая определяется через

– приращение площади разлива в момент времени t. Она определяется из уравнения баланса для скорости изменения объема жидкости на поверхности в момент времени t:

, (8)

где V_s– объем ЛВЖ на поверхности; M – масса вытекающей ЛВЖ;

– плотность ЛВЖ.

В четвёртой главе «Электронные карты фонового уровня комплексного природно-техногенного риска вдоль основных маршрутов движения составов с опасными грузами по сети железных дорог» предложена методология перерасчёта интенсивностей факторов природных опасностей в оценки риска крушений при железнодорожных перевозках. При анализе природных и техногенных рисков учитывалась степень загруженности железнодорожных линий (грузонапряжённость).

В части природного риска рассматривалось воздействие следующих факторов опасности окружающей среды:

- сейсмологические;

- штормов и смерчей для прибрежных районов страны;

- лавин и селей.

Необходимость учёта именно этих видов природных опасностей связана со спецификой работы железнодорожного транспорта, при которой повреждения инфраструктуры своевременно идентифицируются и движение на опасных участках перекрывается. С точки зрения сохранения безопасности движения указанные плохо прогнозируемые быстротекущие процессы несут основную опасность.

В части техногенных рисков для построения карты использовались отраслевые данные по аварийности, собранные на предыдущих этапах исследования.

Техногенные риски включают в себя:

- риски крушений и аварий по причинам ненормативного состояния элементов инфраструктуры ЖТС;

- риски от наличия взаимодействия при пересечениях с магистралями трубопроводного транспорта;

- риски от от наличия взаимодействия при пересечениях с автомобильными магистралями и дорогами на переездах.

Расчет сейсмического риска возникновения крушения:
R_п_L= [λ (A)*P_c^A*Р_ск^А + λ (B)* P_c^B *Р_ск^В + λ (С)* P_c^C *Р_ск^С]*F(I), (9)

где F(I) – функция от интенсивности движения, определяющая вероятность нахождения подвижного состава в зоне землетрясения рассматриваемой балльности;

F (I) = (L_з)/(10*24*v)*I, (10)

где I – суточная интенсивность движения; L – длина участка, L_з- протяжённость зоны с данной сейсмоактивностью (50 км); 10 – нормировочный коэффициент (по смыслу – линейный размер границы области, где балльность землетрясения сохраняет данный уровень; 24 – продолжительность суток; λ (A), λ (В), λ (С) – расчетные данные об интенсивности и частоте землетрясений в баллах интенсивности шкалы MSK-64; P_c, P_c_к– расчетные значения для вероятностей схода и превращения схода в крушение в зависимости от балльности землетрясения.

Риск крушения по причине шторма высокой балльности:
R_ш_L= [p(7)*E(7)+p(8)*E(8)+p(9)*E(9)]* F_ш_L, (11)
где р(х) – вероятность возникновения шторма балльности уровня х; E_ш– вероятность крушения поезда по причине шторма заданной балльности; F_ш_L– функция интенсивности, определяющая вероятность нахождения состава в зоне воздействия волны шторма.

Риск крушения по причине схода лавины, селя, прохождения смерча:
R_л= λ_л*E_л *F_л(I) + λ_с* E_c *F_с(I) + λ_см* E_c_м* F_см(I), (12)

где λ_л, λ_с, λ_см– интенсивность схода лавин, селя и смерча соответственно; E_л, E_c, E_c_м – вероятность крушения поезда при заданной разрушающей способности селя, лавины и смерча соответственно; F_л (I), F_с(I), F_см(I) – вероятность нахождения поезда в зоне схода лавины, селя и смерча в зависимости от интенсивности движения.

Формирование карты природно-техногенных рисков в перевозочном процессе производилось суммированием значений природных и техногенных рисков в расчете на один поездо-км.

Сравнение значений показывает, что природные риски, привнесённые в перевозочный процесс факторами опасного взаимодействия с окружающей средой, преобладают над техногенными на отдельных участках главных ходов Восточно-Сибирской, Дальневосточной, Забайкальской, Западно-Сибирской, Сахалинской, Северо-Кавказской дорог. Для остальных дорог имеется значительное превышение (на один-три порядка) техногенных рисков над природными, что наглядно иллюстрируется диаграммой значений сейсмологического и техногенного риска для различных дорог (рис.1).

Анализ полученных данных показал:

1) техногенные риски более или менее равномерно распределяются по главным направлениям сети дорог и отличаются для различных дорог не более чем на порядок. Одновременно с этим уровень природных рисков для различных регионов отличается на величину до трёх порядков (в 1000 раз).

2) при этом величина техногенного риска превышает на один-три порядка (от 10 до 1000 раз) природные риски примерно на 95 % протяжённости главных направлений. К дорогам, где имеет место такое превышение, относятся: Октябрьская, Московская, Северная, Куйбышевская, Юго-Восточная, Приволжская, Свердловская.

3) оставшиеся 5 %, то есть участки, где природный риск превышает техногенный, относятся к:

- предгорным и горным участкам Северо-Кавказской дороги;

- отдельным участкам Восточно-Сибирской и Забайкальской железных дорог;

- практически половине эксплуатационной длины Сахалинской дороги (около 400 км);

- участку Дальневосточной дороги (в районе Биробиджана).

Рис. 1. Сравнение техногенных и сейсмологических рисков для железных дорог в составе ОАО «РЖД»
В пятой главе «Результаты оценок риска по различным маршрутам перевозки нефтепродуктов и взрывчатых материалов» в результате анализа маршрутов перевозок нефтепродуктов в Центральном и Южном регионах управления перевозками (ЦУПР) выявлено четыре наиболее напряженных маршрута. Риск ущерба для проверенных маршрутов перевозки нефтепродуктов составил порядка 18–20 тыс. руб. в год, причём основной вклад в это значение привносит риск ущерба железнодорожной технике. В данном случае риск ущерба следует признать малозначимым. Вклад в риск (ущерб) небольших населенных пунктов с невысокой (до 6000 чел./кв. км) плотностью населения на прилегающих к железной дороге территориях следует признать незначительным, а организацию обходов для них – нецелесообразной при отсутствии других факторов (наличие потенциально опасного производства и объектов селитебной инфраструктуры в черте города на прилежащей к путям территории, в частности, в полосе отвода железных дорог).

К таким железнодорожным узлам проследования составов с нефтепродуктами, по результатам анализа приказа МПС России от 25.08.97 г.

№ Г-1036у «О перевозке опасных грузов», содержанием которого было организация обходов вокруг одноименных городов, относятся Ковров, Киров, Арзамас, Лиски, Кочетовка и Оскол.

В результате анализа маршрутов перевозки ВМ по Центральному и Южному ЦУПР выявлен 61 маршрут и выделено 7 наиболее насыщенных направлений движения. При этом определились 3 основные станции исходной отправки ВМ и около 18 основных станций грузополучателей, расположенных в рассматриваемых регионах.

В результате анализа маршрутов перевозки ВМ в зоне действия Северного и Восточного ЦУПР выявлено около 200 маршрутов и выделено 6 наиболее насыщенных направлений движения. При этом определились 9 основных станций исходной отправки ВМ и около 40 основных станций грузополучателей, расположенные в рассматриваемых регионах.

Установлено, что основной вклад в риск социального ущерба вносит проезд через крупные населенные пункты с большой плотностью населения. Например, проезд через г. Ростов-на-Дону составляет около 30 % вклада в суммарный риск по маршруту. При перевозке ВМ по маршрутам, проходящим через Большое Московское окружное кольцо, риск ущерба уменьшается на порядок по сравнению с вариантом маршрута, проходящим по территории г. Москвы (рис.2.).

Рис.2. Сравнение рисков ущербов при объезде по большому окружному

железнодорожному кольцу (1) и через г. Москву (2)

По результатам расчета рисков по выбранным маршрутам, можно заключить, что значительную долю риска при перевозке по основным направлениям ВМ привносит движение транзитных поездов через крупные железнодорожные узлы: Свердловск, Самару, Челябинск, Красноярск, Уфу, Омск, Новосибирск, Иркутск.

Главной составляющей риска является риск социального ущерба (до 80 %).

Сопоставление вклада этих населенных пунктов с общим уровнем риска позволяет сделать вывод, что при наличии обходов вокруг названных городов, их использование снизит общий уровень риска при перевозке ВМ на 40-60 %.

Анализ картографической информации позволил разработать предложения по корректировке действующего приказа № Г-1036у «О перевозке опасных грузов» от 25.08.1997 г., поскольку были выявлены железнодорожные узлы при городах Красноярск, Новосибирск, Иркутск, Екатеринбург (при следовании вагонов от станции Верхняя), для которых обходы, упомянутые в приказе, в действительности не снижают риски (ущербы) при проследовании составов, включающих вагоны с ВМ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные теоретические и расчётные исследования позволили прийти к следующим основным выводам и результатам:

1. Cуществующая директивная и затратная система обеспечения «абсолютной» безопасности движения поездов в условиях рыночной экономики, новых стратегических целей развития ОАО «РЖД», последних изменений в нормативно-законодательной базе регулирования безопасности практически исчерпала свои возможности на дальнейшую перспективу. Сохранение стабильного положения и последующее обеспечение гарантированного уровня безопасности движения при перевозках ОГ должно базироваться на концепции «приемлемого» риска. Эффективность технических, организационных и технологических мероприятий по снижению рисков возникновения транспортных происшествий необходимо сопоставлять в единой шкале «затраты – предотвращённый социально-экономический ущерб».

2. По имеющейся статистической информации о крушениях и авариях поездов установлено, что реально возможно оценить только соответствие показателей состояния безопасности движения поездов экспоненциальному или пуассоновскому закону распределения с постоянной и переменной интенсивностью событий. Предложено в качестве вспомогательной задачи рассматривать статистическую модель безопасности движения поездов на ограниченном отрезке времени (год), как стационарный пуассоновский поток событий.

3. Рассмотрены особенности критериального сравнения рисков при различных вариантах действий по уменьшению риска возникновения самого аварийного события при перевозке ВМ (действующие правила перевозки ВМ) и ожидаемого ущерба социальной составляющей и инфраструктуре (технология выбора маршрутов перевозки). Показано, что меры защиты и предупреждения по гарантированному снижению интенсивности аварийных событий до допустимых значений должны выбираться с тройным запасом. Предложено проводить сравнение рисков по критерию математического ожидания ущерба.

Разработана методология и алгоритмы расчёта рисков при перевозке ОГ по сети, территориям (отдельным железным дорогам) и маршрутам следования составов с учётом взаимодействия с другими видами транспорта и окружающей средой.

4. Предложена и верифицирована математическая модель динамики развития последствий пожара при аварийных разливах нефтепродуктов (бензин, сырая нефть, дизельное топливо) на территории припортовой железнодорожной станции.

В рамках модели предложено оригинальное решение задачи по определению объема ЛВЖ при переменной скорости инфильтрации в различные подстилающие поверхности станционной территории.

Рациональность в выборе решения по ликвидации пожара при разливе нефтепродуктов на станции, связанного с ограниченным временем для анализа большого объёма сопутствующей информации (местоположение источника возгорания, подвижной состав на соседних путях, прилегающие производственные объекты и жилая застройка, их населённость и пожарные характеристики, тактико-технические данные пожарных поездов, пути эвакуации и т.д.), может быть достигнута в рамках реализации разработанной программы «Spill Oil». Данные прогноза позволят снизить негативное воздействие на окружающую среду (загрязнение воздуха и почвы) припортовой станции за счёт более оперативного реагирования на развитие аварийной ситуации.

5. Разработана методология и выполнена оценка природно-техногенных рисков возникновения крушений поездов с ОГ для сети железных дорог Российской Федерации. Выявлено, что величина техногенного риска превышает на один-три порядка (от 10 до 1000 раз) природные риски примерно на 95 % протяжённости главных направлений.

6. По результатам оценок риска более чем 250 маршрутов перевозки нефтепродуктов и ВМ по сети железных дорог Российской Федерации и приказа МПС России от 25.08.97 г. № Г-1036у «О перевозке опасных грузов» выявлены крупные железнодорожные узлы, для которых обходы, упомянутые в приказе, в действительности не снижают риски проследования составов по показателям ожидаемого социально-экономического ущерба.

По перевозке нефтепродуктов к таким узлам относятся: Ковров, Киров, Арзамас, Лиски, Кочетовка и Оскол.

По перевозке ВМ – это Красноярск, Новосибирск, Иркутск, Свердловск (при следовании вагонов от станции Верхняя).

Для снижения рисков проследования составов с рассмотренными ОГ сформированы предложения по корректировке упомянутого приказа.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В РАБОТАХ:

1. О разработке компьютерных карт потенциальных опасностей и последствий аварийных ситуаций при перевозке опасных грузов с использованием геоинформационных технологий / Даниленко В.Ф., Мартынюк И.В., Попов О.Н. и др. // Сб. докладов Шестой Международной науч.-практ. конф. «Информационные технологии на железнодорожном транспорте». – Ростов н/Д: РГУПС, 2001. – С. 156-161.

2. Мартынюк И.В., Попов О.Н., Флегонтов Н.С. О разработке принципов и методов оценки рисков возникновения чрезвычайных ситуаций на железнодорожном транспорте // Труды Третьей науч.-практ. конф. «Безопасность движения поездов». – М., 2002. – С. II-21.

3. Мартынюк И.В., Попов О.Н., Флегонтов Н.С. Результаты применения методологии оценки рисков возникновения чрезвычайных ситуаций на железнодорожном транспорте // Труды Третьей науч.-практ. конф. «Безопасность движения поездов». – М., 2002. – С. II-20.

4. Мартынюк И.В., Попов О.Н., Флегонтов Н.С. О разработке принципов и методов оценки рисков возникновения чрезвычайных ситуаций на железнодорожном транспорте. – М., Информ. бюл. ФЦП «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2005 года», 2002. – № 1-2, – С. 8-16.

5. Мартынюк И.В., Попов О.Н., Флегонтов Н.С. Снижение рисков чрезвычайных ситуаций техногенного характера – стратегическое научно-техническое направление на железнодорожном транспорте // Сб. докладов 8-й Всерос. науч.-практ. конф. МЧС России. – М., 2003. – С. 63-82.

6. Мартынюк И.В., Попов О.Н., Флегонтов Н.С. О работах по обоснованию условий выбора оптимальных маршрутов перевозок опасных грузов на основе оценки рисков возникновения аварийных ситуаций и ущербов от них по различным направлениям железных дорог // Труды Шестой научн.-практич. конф. «Безопасность движения поездов». – М., 2005. – С. I-18.

7. Мартынюк И.В. Выбор критериев сравнения оценок риска по различным маршрутам перевозки опасных грузов // Сб. науч. трудов молодых учёных, аспирантов и докторантов «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта». – Ростов н/Д: РГУПС. – 2005. – С. 64-66.

8. Мартынюк И.В. Разработка электронных карт комплексного природно-техногенного риска вдоль основных маршрутов движения составов с опасными грузами по сети железных дорог // Сб. науч. трудов молодых учёных, аспирантов и докторантов «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта». – Ростов н/Д: РГУПС. – 2005. – С. 67-70.

9. Гуда А.Н., Мартынюк И.В. Оптимизация управления рисками возникновения чрезвычайных ситуаций на железнодорожном транспорте // Тр. всерос. науч.-практ. конф. «Транспорт-2006». Ч. 3. – Ростов н/Д: РГУПС. –2006. – С. 296-297.

10. Мартынюк И.В. О разработке принципов и методов прогнозной оценки рисков возникновения чрезвычайных ситуаций на железнодорожном транспорте // Наука и техника транспорта, 2006. – №4. – С. 52-58.

11. Мартынюк И.В. Выбор оптимальных маршрутов перевозок опасных грузов по результатам оценки рисков возникновения нарушений безопасности движения и ущербов от них // Вестник РГУПС. – Ростов н/Д: 2006. – №3. - С. 103-106.

12. Мартынюк И.В., Попов О.Н. О проблемных вопросах технического регулирования на железнодорожном транспорте // Труды Седьмой науч.-практ. конф. «Безопасность движения поездов» (дополнение). – М., 2006. – С. 2-3.

13. Мартынюк И.В., Попов О.Н. Об особенностях применения стандартов организации СТО ОАО «РЖД» серии «Безопасность железнодорожных перевозок» // Труды Седьмой научн.-практич. конф. «Безопасность движения поездов» (дополнение). – М., 2006. - С. 2.

14. Веремеенко Б.А., Гуда А.Н., Мартынюк И.В. Геоинформационные технологии в сфере защиты окружающей среды на железнодорожном транспорте // Аннотации докл. Пятой Юбил. Междун. науч.-практич. конф. «ТелекомТранс-2007». – Ростов н/Д: РГУПС, 2007. – С. 23-25.

Мартынюк Игорь Владимирович

Повышение безопасности железнодорожных перевозок опасных грузов с учётом взаимодействия с другими видами транспорта и окружающей средой
Специальность: 05.22.01 – Транспортные и транспортно-технологические системы страны, её регионов и городов, организация производства на транспорте.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук
Подписано к печати 29.05.2007г. Формат бумаги 60х84/16.

Бумага офсетная. Ризография. Усл.печ.л.

Тираж 100. Заказ №

Ростовский государственный университет путей сообщения.

Ризография РГУПС.

344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2.

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Н. С. Лямова на расширенном заседании Коллегии Министерства транспорта Российской Федерации ...		«о ходе реализации мер по обеспечению безопасности перевозок пассажиров... Заместитель Председателя Правительства Московской области – министр транспорта Правительства Московской области – П. Д. Кацыв
	Состояние отдельных видов транспорта Железнодорожный транспорт В секторе перевозок генеральных грузов железнодорожный транспорт испытывает растущую конкуренцию со стороны автомобильного транспорта....		«Современные вызовы безопасности Центральной Азии» г. Токмок, 15 мая 2010 Гэф. Цель проекта, с учетом предшествующих достижений, укрепление регионального контроля за окружающей средой и применение нового...
	Российской федерации Настоящие Правила по охране труда для работников хозяйства перевозок федерального железнодорожного транспорта (далее Правила) устанавливают...		Реферат Автотранспорт и его влияние на экологию города Он перевозит более 80% народнохозяйственных грузов, что обусловлено высокой маневренностью автомобильного транспорта, возможностью...
	Протокол соответствия продукции нпо «Сибсвязь» требованиям Приказа... Глонасс или глонасс/gps и предназначенным для обязательного оснащения транспортных средств категории М, используемых для коммерческих...		Реферат по курсу: Социальная экология тема: Формирование различных экосистем К экологии часто относят большое количество смежных отраслей знаний, главным образом из области охраны окружающей среды. В данной...
	Конвенция о договоре международной перевозки грузов (кдпг) Договаривающиеся стороны, признавая желательность внесения единообразия в условия договора международной перевозки грузов и, в частности,...		’’экология’’ В более общем смысле экология – это наука, изучающая взаимоотношения организмов и их сообществ с окружающей их средой обитания (в...
	Учебной дисциплины наименование дисциплины Охрана окружающей среды... Дисциплина "Охрана окружающей среды" обязательная дисциплина цикла оп, объединяющая тематику безопасного взаимодействия человека...		Название Город / Регион ...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Они изучаются в контексте взаимодействия с другими видами искусств и их конкретными связями с жизнью общества и человека		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Они изучаются в контексте взаимодействия с другими видами искусств и их конкретными связями с жизнью общества и человека
	Реферат Рассмотрены глобальные проблемы взаимосвязей цементной промышленности...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Способствовать повышению роли семьи в воспитании у детей любви к природе, формированию правил экологически грамотного взаимодействия...

Повышение безопасности железнодорожных перевозок опасных грузов с учётом взаимодействия с другими видами транспорта и окружающей средой

Мартынюк Игорь Владимирович

Автореферат на соискание ученой степени

Мартынюк Игорь Владимирович

Похожие: