ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Эксплуатация действующих электроустановок связана с повышенным риском поражения электрическим током и высокой смертностью пострадавших, о чем свидетельствует статистика производственного электротравматизма в энергетике, на железнодорожном транспорте и в других отраслях экономики. Так, например, на магистральном железнодорожном транспорте, на долю электропоражений приходится в среднем 20-25% всех смертельных травм.
Как показывают исследования, несчастные случаи происходят преимущественно из-за неправильных, с точки зрения безопасности, действий (решений) как самих пострадавших, так и других работников, в том числе организующих работы в электроустановках.
Для большинства травмированных основной причиной неправильных действий является незнание работниками правил безопасности при эксплуатации электроустановок, объем которых значителен, или их игнорирование, а также неумение успешно применять нужные знания в конкретной, особенно нештатной, ситуации. Поэтому существует объективная необходимость в системе информационной поддержки управления безопасностью при эксплуатации электроустановок.
С учетом вышеизложенного разработка методов и моделей информационной поддержки управления безопасностью при эксплуатации электроустановок является актуальной научной задачей.
Актуальность задачи определяется также происшедшими в последние годы изменениями в нормативной правовой базе по безопасности при эксплуатации электроустановок, появлением новых законодательных актов и нормативно-технических документов, к числу которых можно отнести Федеральный закон «О техническом регулировании» (от 27.12.2002 №184-ФЗ), Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок (2001), Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (2003), ГОСТ Р 12.0.006-2002 ССБТ. Общие требования к системе управления охраной труда в организации и др.
Целью работы является установление причинно-следственных и статистических взаимосвязей между несчастными случаями на производстве и неправильными действиями работников для обоснования и разработки методов и моделей информационной поддержки управления безопасностью при эксплуатации электроустановок.
Идея работы состоит в том, что применение новых разработанных методов и моделей информационной поддержки управления безопасностью при эксплуатации электроустановок, обеспечивающих наглядное и упорядоченное представление информации по вопросам безопасности, способствует уменьшению вероятности (риска) неправильных (опасных) действий и травмирования работников.
Задачи исследования:
1. Провести исследование производственного электротравматизма и установить причинно-следственные и статистические взаимосвязи между несчастными случаями на производстве и неправильными действиями персонала.
2. Выполнить анализ эффективности применяемых систем профессиональной подготовки электротехнического персонала и разработать комплексную оценку уровня его компетентности.
3. Разработать и обосновать логические модели и алгоритмы организации безопасного ведения работ в электроустановках, а также схему (структуру) системы информационной поддержки принятия решений при управлении безопасностью.
4. Обосновать цель, функции и структуру системы управления безопасностью при эксплуатации электроустановок.
Объект исследования — система обеспечения безопасности при эксплуатации электроустановок (на примере установок, используемых на предприятиях железнодорожного транспорта).
Предмет исследования - система управления безопасностью работ при эксплуатации электроустановок.
Научные положения и результаты, выносимые на защиту:
1. Вероятностная модель процесса возникновения электропоражений, учитывающая опасные действия персонала и отказы электроустановок.
2. Метод комплексной оценки уровня компетентности персонала, отличающийся тем, что профессиональная компетентность определяется по интегральному показателю, который учитывает уровни знаний, умений и навыков работника.
3. Логические модели организации безопасного ведения работ в электроустановках, адекватно отражающие действующие требования безопасности и основанные на применении логических функций алгебры логики (приоритетной конъюнкции, дизъюнкции и запрета).
4. Структура системы управления безопасностью при эксплуатации электроустановок, отличающаяся тем, что она содержит подсистемы: информационной поддержки принятия решений при управлении безопасностью; научного и методического сопровождения; ресурсного обеспечения.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: представительным объемом аналитической и статистической информации о производственном электротравматизме и травматизме в целом на железнодорожном транспорте за последние 30 лет и данных анкетирования руководителей и специалистов по охране и безопасности труда; применением методов математической статистики и теории вероятности, алгебры логики, системного анализа, экспертных оценок и теории нечетких множеств; достаточной сходимостью теоретических и экспериментальных исследований, расхождение между которыми не превышает 10%; внедрением результатов исследований в практику организации работ в электроустановках и профессионального обучения персонала предприятий железнодорожного транспорта.
Научное значение работы состоит:
• в обосновании целесообразности принятия стратегии обеспечения безопасности проводимых в электроустановках работ на основе снижения рисков неправильных действий работников за счет повышения качества их
профессиональной подготовки и использования информационной поддержки управления безопасностью;
• в разработке вероятностной модели процесса возникновения электропоражений, позволяющей определять наиболее высокие уровни рисков и с учетом этого разрабатывать мероприятия по их снижению с приоритетным выделением необходимых ресурсов;
• в разработке метода комплексной оценки уровня компетентности персонала, позволяющего принимать обоснованные решения о профессиональной пригодности работника к выполнению возложенных на него функций;
• в обосновании выбора наиболее эффективных методов и технологий обучения по электробезопасности;
• в обосновании целесообразности использования процессного подхода к построению системы управления безопасностью, позволяющего оценивать эффективность использования ресурсов в зависимости от степени достижения поставленной цели.
Практическое значение работы состоит в разработке:
• алгоритма и логических моделей организации безопасного ведения работ в электроустановках, позволяющих в наглядном виде отражать меры безопасности, порядок и условия безопасного производства работ и принимать безошибочные решения по организации и проведению работ;
• структуры системы управления безопасностью при эксплуатации электроустановок;
• схемы (структуры) системы информационной поддержки управления безопасностью;
• тестов в количестве 500 заданий с информационно-справочным материалом по безопасности и охране труда в электроустановках для программированного обучения Межотраслевым правилам по охране труда (правилам безопасности) при эксплуатации электроустановок, позволяющих персоналу повышать свою компетентность по управлению безопасностью.
Личный вклад автора заключается в развитии методов оценки компетентности персонала, в создании вероятностной модели электропоражений; в
разработке тестовых заданий, алгоритма и логических моделей организации безопасного ведения работ в электроустановках, в обосновании целесообразности использования системы информационной поддержки управления безопасностью при эксплуатации электроустановок.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты диссертационной работы приняты к внедрению и используются на предприятиях Южно-Уральской железной дороги — филиале ОАО «РЖД» при эксплуатации электроустановок, а также в учебном процессе ЧИПС — филиале ГОУ ВПО УрГУПС при подготовке специалистов по охране труда и электробезопасности.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и получили одобрение на: Международной научно-технической конференции «Молодые ученые - транспорту» (Екатеринбург, 2003 г.); Второй Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии» (Челябинск, 2003 г.); Региональной научно-практической конференции «Новейшие достижения науки и техники на железнодорожном транспорте» (Челябинск, 2004 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Молодые ученые - транспорту» (Екатеринбург, 2004г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано четырнадцать печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 132 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков, 15 таблиц, список литературы из 137 наименований и 2 приложения.
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1 Анализ состояния и причин производственного электротравматизма на предприятиях железнодорожного транспорта
На рисунке 1.1 представлена динамика показателей смертельного травматизма по фактору «электроток» за период 1992 - 2003гг. (построенная по данным департамента электрификации и электроснабжения ОАО «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД»)).
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1498 1999 2000 2001 2002 2003 2004
Рисунок 1.1 — Динамика смертельного электротравматизма на сети дорог
Как видно из рисунка 1.1, показатели смертельного травматизма имеют существенные колебания по годам, оставаясь на достаточно высоком уровне (в среднем 21 случай в год), наибольшее отклонение от среднего уровня наблюдалось в 2000 году на 28,5% в сторону повышения и в 2001 году на 33% в сторону уменьшения случаев.
На рисунках 1.2 и 1.3 представлены динамики показателей соответственно общего и смертельного травматизма за последние 30 лет на Южно-Уральской железной дороге (ЮУЖД) - филиале ОАО «РЖД», как на основном объекте исследования.
и
600
X 500 m 400 -й 300 | 200 I 100
О
______
НЗТТТПГП ппп
п
Л
Годы
Рисунок 1.2 - Динамика всех несчастных случаев на ЮУЖД - филиале ОАО «РЖД»
и 30
X 25
§ 20 ё 15
1 Ш ^ 0
тттгп
Годы
Рисунок 1.3 - Динамика несчастных случаев со смертельным исходом на ЮУЖД - филиале ОАО «РЖД»
Из приведенных рисунков видно, что, начиная с 1990 года, наметилась тенденция к заметному снижению общего травматизма, а, начиная с 1991 года,-также к снижению травматизма со смертельным исходом.
Исследование электротравматизма, выполненное на примере Южно-Уральской железной дороги - филиале ОАО «РЖД» за период с 1974 по 2004 годы и в целом на магистральном железнодорожном транспорте, показывает, что удельный вес несчастных случаев, связанных с поражением электрическим током, относительно невелик (3-5%) по отношению ко всем несчастным случаям /22/. Однако на его долю приходится около 20-25% всех случаев со смертельным исходом /66/. В среднем каждая третья электротравма имеет смертельный исход (рис. 1.4), что свидетельствует о высокой тяжести поражений электрическим током. Риск смертельного электротравматизма за последние 10 лет (1995-2004гг.) составил 2,43-10"4 и по сравнению с периодом 1985-1994гг. уменьшился приблизительно в 1,4 раза.
Годы
Рисунок 1.4 - Динамика несчастных случаев на ЮУЖД, связанных с действием электрического тока: О - общее количество НС, С количество НС со смертельным исходом
10
#
На рис. 1.5 представлена динамика несчастных случаев по годам, происшедших по вине самих пострадавших /17/, которые являются доминирующими по удельному весу (см. рис. 1.14).
1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
Годы
Рисунок 1.5 - Динамика несчастных случаев, происшедших по вине пострадавших
Данная динамика с достаточной точностью описывается уравнением регрессии, полученным методом наименьших квадратов /75/. Уравнение имеет вид:
84,54
Ухг
• = 15,46 +
хг
(1.1)
где X,- — порядковый номер /-того года, г—1 соответствует 1989 году, /=16 - 2004 году;
у .- расчетное (теоретическое) количество случаев, происшедших в /-
том году по вине пострадавших, в % по отношению к случаям в 1989 году;
15,46 и 84,54 - параметры гиперболы.
Фактическое количество несчастных случаев изображено в виде ломаной (1), а расчетные данные показаны в виде кривой (2) - гиперболы. Сопоставление графиков свидетельствует о достаточно близком совпадении фактических данных с расчетными. Средняя квадратическая ошибка (дух) уравнения регрессии (1.1) составила 1,14.
Полученные зависимости свидетельствуют о наметившейся тенденции снижения доли несчастных случаев, происходящих по вине пострадавших. По-видимому, эта тенденция явилась тем определяющим фактором, благодаря которому в последние годы произошло существенное снижение производственного электротравматизма и травматизма в целом.
11
Анализ электротравматизма показывает, что несчастные случаи, связанные с самими пострадавшими, происходят вследствие неправильных или опасных действий и решений (самовольных, несанкционированных, запрещенных, бесконтрольных, беспорядочных и др.), которые не адекватны требованиям действующих правил безопасности /31/.
На рис. 1.6 приведено распределение пострадавших по стажу работы в электроустановках /17/. Фактическое количество пострадавших показано в виде ломанной (1), а теоретическое - в виде кривой (2), рассчитанной методом наименьших квадратов.
120
2,5
7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 Стаж работы, в годах
27,5 30 32,5 35
Рисунок 1.6 Распределение пострадавших по стажу работы в
электроустановках
Полученное уравнение регрессии имеет следующий вид:
~ 1 + ^, ' (1-2)
i
где х, - порядковый номер принятого возрастного интервала, /=1 соответствует стажу до 2,5 лет, /=2 - стажу до 5 лет и т.д.
у .— расчетное (теоретическое) количество пострадавших со стажем xh в
% по отношению к пострадавшим, имеющим стаж до 2,5 лет;
-4,4 и 104,4 - параметры гиперболы.
Фактические (1) и расчетные (2) данные имеют достаточно близкое совпадение.
Средняя квадратическая ошибка полученного уравнения составила 2,13. При степени свободы г=13 критерий хи-квадрат х^\,0. То есть вероятность соответствия эмпирического распределения теоретическому составляет 0,975 /75/, что свидетельствует о приемлемости принятой модели.
12
Исследованиями выявлено, что электропоражения происходят в условиях опасных ситуаций, вызванных отклонениями от норм и правил безопасности и правил технической эксплуатации электроустановок /31/. Эти отклонения порождаются либо отказами электроустановок или средств защиты, либо неправильными действиями (или бездействием) персонала. Так, при аварийном ремонте электроустановок, отыскании и устранении в них неисправностей произошло около 60% всех электротравм, против 16% - при плановом (рис 1.7). Имели место также нештатные ситуации, которые не регламентированы нормами и правилами безопасности.
16%
60%
Рисунок 1.7 ¦ Распределение электротравм по видам работ, выполняемых в электроустановках и вблизи них: 1 - аварийный ремонт, поиск и устранение неисправностей; 2 оперативное обслуживание (осмотр, переключения, подключение приемников к источнику питания); 3 монтаж
электрооборудования; 4 - самовольное производство строительных работ под проводами воздушной линии электропередачи.
В таблице 1.1 и на рисунке 1.8 представлено распределение несчастных случаев, связанных с действием электрического тока, по профессиям работников, по данным службы охраны труда и промышленной безопасности ЮУЖД -филиала ОАО «РЖД».
Таблица 1.1 - Распределение несчастных случаев по профессиям, в процентах от общего количества всех случаев
Профессия Всего НС В том числе со смертельным исходом
1. Электромонтер, в том числе: 43,19 45,35
1.1 Электромонтер контактной сети 7,51 6,98
1.2 Электромонтер тяговой подстанции 0,94 1,15
2. Электрослесарь, слесарь-электрик 10,80 4,65
3. Электромеханик, в том числе: 6,57 3,49
3.1 Электромеханик тяговой подстанции 1,41 0
4. Электросварщик 1,88 3,49
5. Машинист, помощник машиниста 8,45 6,98
6. Машинист машин и механизмов 6,10 10,47
13
Продолжение таблицы 1.1
7. Монтер пути 5,16 5,81
8. Механик рефрижераторной секции 6,10 10,47
9. Слесарь по ремонту подвижного состава, осмотрщик вагонов, составитель поездов 3,30 3,49
10. Разные 8,45 5,81
3,30% 8-45%
43,19%
1,88%
В 1. Электромонтер
¦ 2. Электрослесарь, слесарь-электрик
? 3. Электромеханик D4. Электросварщик
¦ 5. Машинист, помощник машиниста
? 6. Машинист машин и механизмов
¦ 7. Монтер пути
? 8. Механик рефрижераторной секции
¦ 9. Слесарь по ремонту подвижного состава, осмотрщик вагонов, составитель поездов
¦ 10. Разные
Рисунок 1.8 - Распределение несчастных случаев, связанных с действием электрического тока, по профессиям
Из таблицы 1.1 и рисунка 1.8 видно, что наибольшее число травмированных было у электромонтеров (в том числе электромонтеров контактной сети и тяговых подстанций), на втором месте находятся слесари-электрики и электрослесари.
Из распределения несчастных случаев по возрасту пострадавших (рис. 1.9) следует, что наибольшее количество случаев приходится на пострадавших в возрасте от 26 до 45 лет (64,5%) и свыше 50 лет (20,5 %), наименьшее - на пострадавших в возрасте 20-25 лет (5 %).
а: 20 -g 15 -о S in , ...¦¦-——
о S
|
20-25 26-30 31-35 36-40 41-45 46-50 свыше 50
Возраст работника
Рисунок 1.9 — Распределение несчастных случаев по возрастным группам пострадавших работников, занятых на работах в электроустановках
14
На рисунке 1.10 представлена диаграмма групп мероприятий по предупреждению производственного электротравматизма, предложенных комиссиями по расследованию несчастных случаев /24, 73/.
6%
9%
12%
55% 18%
|Ш1 Я2 D3 D4 Я5 |
Рисунок 1.10 Гистограмма групп мероприятий по предупреждению производственного электротравматизма: 1 - мероприятия по повышению качества обучения и информированности (проведение внеочередных инструктажей, проверок знаний, ознакомление персонала с обстоятельствами НС и т.д); 2 мероприятия по улучшению технического состояния ЭУ и повышению надежности их работы (испытания электрооборудования, совершенствование технологического процесса); 3 - мероприятия по совершенствованию существующей нормативно-технической документации;
4 - мероприятия по улучшению организации безопасного производства работ;
5 - мероприятия по ужесточению контроля за соблюдением требований безопасности со стороны инженерно-технических работников
Из рисунка 1.10 следует, что преобладающей по удельному весу является группа мероприятий по повышению качества обучения и информированности персонала, на втором месте по весовому коэффициенту находится группа мероприятий по улучшению технического состояния электроустановок и повышению надежности их работы.
Как показывают исследования, повышение качества обучения персонала, в том числе качественное проведение инструктажей на рабочих местах, является одним из важнейших мероприятий по предупреждению неправильных действий персонала.
На рисунке 1.11 представлено распределение частоты встречаемости несчастных случаев от времени проведения инструктажей на рабочих места и
15
проверок знаний по охране труда до момента наступления несчастного случая
/24/.
Время, дни
В Частота НС от времени проведения инструктажа до наступления НС ¦ Частота НС от времени проведения проверки знаний до наступления НС
Рисунок 1.11 - Распределение частоты встречаемости несчастных случаев от времени проведения инструктажей на рабочих местах и проверок знаний до момента наступления несчастного случая
Из приведенного рисунка следует, что с увеличением времени от момента последней проверки знаний до наступления несчастного случая наблюдается рост несчастных случаев, поскольку человек имеет свойство забывать со временем нужный материал, что приводит к ошибочным действия. Согласно кривой забывания по Г. Эббингаузу /10, 41, 43, 48, 59, 82, 89, 121, 136/, в начальный период в течение короткого срока забывается более 60% полученного материала, но в дальнейшем забывание происходит за более длительный промежуток времени. Однако динамика частот наступления несчастных случаев от времени проведения инструктажей на рабочих местах показывает, что они находятся практически на одном и том же уровне в промежутке от 0 до 40 дней, и их увеличение наблюдается только по истечении большего временного интервала. Появление несчастных случаев в интервале времени свыше 90 дней свидетельствует о грубом нарушении правил, так как повторный инструктаж должен проводиться не реже чем один раз в три месяца /106, 107/.
Анализ производственного электротравматизма позволил установить /31/, что 85% всех поражений электрическим током происходят в результате неправильных действий и ошибок пострадавших (рис. 1.12), которые выражаются в прикосновении к токоведущим частям, находящимся под напряжением или при приближении к ним на недопустимо близкое расстояние (в электроустановках
16
напряжением выше 1000 В). Неправильные действия являются одним из основных факторов существующих производственных и профессиональных рисков.
IВ том числе со смертельным иходом
Рисунок 1.12 - Распределение несчастных случаев по видам опасных действий персонала за период с 1989-го по 2003-й гг. на предприятиях ЮУЖД: 1 прикосновение к токоведущим частям, находящимся под рабочим или наведенным напряжением; 2 - приближение к токоведущим частям на опасное расстояние; 3 - короткое замыкание на месте работы; 4 - подача напряжения на отключенные (но незаземленные) для работы токоведущие части; 5 — попадание под шаговое напряжение
Как показывают исследования /25/, к основным причинам неправильных действий можно отнести: отсутствие у персонала навыков защиты от опасностей в условиях нештатных ситуаций и состояний; принятие ошибочных решений; неумение прогнозировать реально складывающуюся обстановку, предвидеть ход событий и оценить степень опасности; неадекватное восприятие и отражение окружающей среды, использование неполной или недостоверной информации о состоянии безопасности на рабочих местах при принятии решений; незнание схем и особенностей электроустановок как объектов повышенной опасности; психофизиологическое несоответствие персонала выполняемой работе; невозможность выполнить задание другим способом; стремление получить результаты при наименьших затратах труда и времени; забывчивость.
Исследования показывают /33/, что электротравматизм является многопричинным явлением /34, 69, 88, 118/. Каждый несчастный случай имеет как непосредственную причину, так и много других опосредованных причин (факторов, условий, обстоятельств), способствующих возникновению этих случаев (рис. 1.13).
17

Получить работу