bezopasnost_zhiznedeyatelnosti_uchebnik_bezopasnost_truda_na_zheleznodorozhnom_transporte_2014

–интенсивностью технологических операций;

–техническими факторами (например, усталость металла);

–внешними неуправляемыми факторами (целенаправленная диверсия);

–человеческим фактором (ошибками эксплуатационного персонала).

Опасности, связанные с аварией, определяются:

–количеством освободившегося при аварии ОВ, его физикохимическими и токсическими свойствами. Например, в случае высвобождения фосфорорганических ОВ наибольшая опасность создается при образовании и распространении облака паров ОВ, в то время как при высвобождении люизита более опасно заражение подпочвенных вод мышьякосодержащими продуктами гидролиза люизита;

–архитектурно-планировочными особенностями застройки и транспортными коммуникациями;

–метеорологическими условиями и характеристиками окружающей среды: особенностями рельефа, характерной растительностью, структурой и свойствами почвы, условиями залегания подпочвенных вод, близостью рек и водозаборных сооружений, гидрографическими условиями;

–фактором наличия проживающего вблизи населения. Если населения в пределах зоны вероятного распространения ОВ в случае

аварии не имеется, то потенциальная опасность близка в момент времени t нулю.

Для количественной оценки последствий аварии необходимо создать математическую модель, позволяющую осмыслить поведение технической системы и с ее помощью оценить различные стратегии риска. Модель должна отражать важнейшие черты явления, т.е. в ней должны быть учтены все существенные факторы, от которых

внаибольшей степени зависит функционирование системы. Вместе с тем она должна быть по возможности простой и понятной пользователю, целенаправленной, надежной (гарантия от абсурдных ответов), удобной в управлении и обращении, достаточно полной, адекватной, позволяющей легко переходить к другим модификациям и обновлению данных.

При построении математической модели можно использовать математический аппарат различной сложности — алгебраические и

551

дифференциальные уравнения как обыкновенные, так и с частными производными. В наиболее трудных случаях, если функционирование системы зависит от большого числа сложно сочетающихся между собой случайных факторов, можно применять метод статистического моделирования.

Выходные параметры функционирования математической модели риска запроектной аварии определяют математическое ожидание количества пораженных жителей, постоянно проживающих в районе, подвергаемом опасности при функционировании объекта, если на объекте или его технологических элементах произойдет в случайный момент времени любая теоретически возможная запроектная авария, вызванная теми или иными причинами.

Рассмотрим возможные аналитические подходы к решению данной задачи. Математическое ожидание (R) количества пораженных людей можно определить следующим образом:

	2π	∞
Rмо	= ∫	∫ r(σ,L)P(σ,L)dσdL,	(13.4)
	σ=0 L=0

где r (σ,L) — расстояние от объекта до точки нахождения человека в полярных координатах (начало координат совмещено с объектом);

P(σ,L) — вероятность поражения человека в точке с координатами (σ,L).

Вероятность поражения P(σ,L) можно записать в виде:

P(σ,L) = α(σ)β(L,σ0 ),

где α(σ) — вероятность того, что в момент аварии будет реализовано направ-

ление ветра σ = σ0;

β(L,σ0) — вероятность поражения на удалении L от места аварии в направлении σ0.

Поскольку авария равновероятна в любой момент времени (это допущение наиболее разумно), то α(σ) определяется на основе розы ветров в данной зоне (регионе).

Если пренебречь различиями в характеристиках подстилающей поверхности по каждому из направлений возможного распространения ОВ в случае аварии и ввести понятие средней (или средневзвешенной) характеристики, то можно существенно упростить задачу, разделив переменные:

552

L=∞	σ=2π
Rмо = ∫	P(L) ∫ r(σ,L)P(σ)dσdL.	(13.5)
L=0	σ=0

Изложенный подход к вычислению критерия риска запроектной аварии является одним из возможных вариантов аналитического метода его оценки.

Рассмотрим существующие подходы для оценки различных видов риска.

13.2.1. Моделирование индивидуального риска

Под индивидуальным риском будем понимать вероятность гибели человека в течение года от определенных причин (или их совокупности) в определенной точке пространства. Результаты анализа индивидуального риска отображаются на карте (ситуационном плане) предприятия (территории возможной природной ЧС) и прилегающих районов в виде замкнутых линий равных значений. Построение линий равного значения индивидуального риска (изолиний) осуществляется по формуле

Rи(x, y) = ∑ m M ∑l L PQ(x,y)F (Am ),

(13.6)

где PQ(x,y) — вероятность воздействия на человека в точке с координатами (х, у) Q-го поражающего фактора с интенсивностью, соответствующей гибели (поражению) человека (здорового мужчины 40 лет) при условии реализации Ат-го события (аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия);

F(Am) — частота возникновения Ат-го события в год;

М — множество индексов, которое соответствует рассматриваемым событиям (авариям, опасным природным явлениям, катастрофам, стихийным или иным бедствиям);

L — множество индексов, которые соответствуют перечню всех поражающих факторов, возникающих при рассматриваемых событиях.

13.2.2. Моделирование социального риска

Социальный риск — зависимость частоты возникновения событий, вызывающих поражение определенного числа людей, от этого числа людей. Зависимости представляются в виде графиков. Социальный риск R(N) — характеризует масштаб возможных чрезвычайных ситуаций и может быть рассчитан по формуле

553

Rс(N ) = ∑ m M ∑l L P(N /Qm )P(Qm / AL)F (AL),

(13.7)

где P(N/Qm) — вероятность гибели (поражения) N людей от Qm-го поражающего фактора;

P(Qm/Al) — вероятность возникновения Qm-го поражающего фактора при реализации Аl-го события (аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия).

13.2.3.Моделирование риска от аварий на пожароопасных

ивзрывоопасных объектах (ПВОО)

После выявления на каждом из принятых к рассмотрению ПВОО всех видов аварий, специфики их возникновения и развития, расчета полей потенциальной опасности этих аварий и определения вероятности реализации их негативного потенциала оценку индивидуального риска можно рассчитать по формуле

	Rв =	∑ x,y R(x,y)N (x,y)	,	(13.8)
		∑ x,y N (x,y)
	где N(x, у) — численность людей на площадке с координатами (x, у);
	R(x, у) — индивидуальный риск в точке с координатами (x, у)
	R(x, y) = ∑ij Hi Eij (x, y)Pj ,			(13.9)

где Hi — вероятность выброса опасных веществ за год по сценарию i (в качестве сценариев аварии могут рассматриваться: нарушение герметичности замкнутых объемов за счет коррозии, нарушения технологического режима и т.п.);

EIJ (x, у) — вероятность реализации механизма воздействия j в точке (х, у) для сценария выброса i (в качестве сценариев механизма воздействия могут рассматриваться: тепловые поражения людей, поражения ударной волной, поражение обломками и т.п.);

Pj — вероятность летального исхода при реализации механизма воздействия.

13.3. Методика прогнозирования технологического риска

Подавляющее большинство из применяемых в настоящее время технологических процессов потенциально опасны или вредны. Наиболее разрушительные техногенные происшествия обычно связаны с неконтролируемым высвобождением, распространением, превращением используемых потоков энергии или токсичного вещества и воздействием их на людей, материальные ценности и при-

554

родные ресурсы. Отсюда следует, что для обеспечения социально приемлемого уровня техногенного риска при использовании подобных объектов технического регулирования (ОТР) менеджмент администрации должен предусмотреть комплекс соответствующих мероприятий, включающих:

–идентификацию источников и признаков возможного проявления техногенного риска в форме различных происшествий — аварий, катастроф, несчастных случаев;

–априорную оценку показателей, характеризующих меру возможности и/или частоту появления всех подобных происшествий;

–априорную оценку показателей, характеризующих результат проявления каждого такого происшествия, т.е. размеры или тяжесть обусловленных им потерь;

–предварительную оценку достаточности имеющихся либо предлагаемых мер по снижению техногенного риска и обоснованию соответствующих предложений;

–прогнозирование и регулирование интегральных показателей техногенного риска с целью принятия решения о его соответствии установленным требованиям.

Перечисленный комплекс мер подтверждает, что эффективность менеджмента во многом определяется качеством оценки и обработки техногенного риска, тогда как повысить результативность действий можно, лишь руководствуясь совокупностью научно обоснованных принципов, вытекающих из энергоэнтропийной концепции аварийности и травматизма. Следуя ей, в общем случае можно считать рассматриваемые здесь ОТР системами «человек — машина — среда». Их первый компонент (человек) является потенциальной жертвой, второй (машина) — источником опасности, все три компонента являются источниками причин техногенных происшествий, т.е. ошибок, отказов, негативных воздействий. Основная же причина риска — неравновесность технического компонента ОТР, вызванная накопленными в нем потенциалами энергии или запасами вредного вещества и приводящая к проявлению соответствующих опасностей из-за прироста энтропии: скачкообразного в результате аварийного выброса энергии, залпового — вещества, постепенного — из-за износа или усталостного разрушения техники, непрерывных вредных выбросов или излучений.

555

Опираясь на подобные представления, логично сформулировать три основных принципа снижения техногенного риска при обращении с рассматриваемыми объектами:

–максимально возможное снижение их энергоемкости и насыщенности вредными веществами;

–исключение возможных происшествий путем предупреждения ошибок людей, отказов техники и неблагоприятных внешних воздействий;

–заблаговременная подготовка к предпосылкам происшествий

исамим происшествиям с целью предотвращения образования причинной цепи и снижения возможного ущерба.

Естественно, что важная роль при оценке и обработке техногенного риска принадлежит используемым при этом методам и показателям, формам представления исходных данных, обоснованию сферы применимости сделанных выводов и рекомендациям, необходимым для решения таких задач, как:

–выявление «узких мест», т.е. наиболее значимых для проявления риска в конструкции и технологии использования объекта или его основных компонентов;

–выбор предпочтительных (по критерию «эффективность — затраты») вариантов снижения техногенного риска путем усиления или устранения таких мест;

–оценка соответствия объекта в целом требованиям промышленной, пожарной и экологической безопасности, охраны труда и природы, предупреждения и смягчения ЧС;

–улучшение деятельности надзорных органов и ведения документов по эксплуатации, техническому обслуживанию и ликвидации (локализации) последствий аварий;

–сравнение оценок техногенного риска от использования объекта с установленными критериями социальной приемлемости, а при отсутствии критериев — с наиболее благополучными аналогами;

–принятие решения о необходимости дополнительных мер по обеспечению или совершенствованию безопасности обращения с объектом;

–оценка эффекта от мероприятий по совершенствованию менеджмента техногенного риска и системы обеспечения безопасной эксплуатации объекта в целом.

556

Предполагается также, что эффективное решение каждой такой задачи можно осуществить следующими способами:

–идентифицировать источники и признаки проявления техногенного риска на ОТР;

–определить параметры предпосылок к происшествиям, сценарии их развития и проявления с помощью диаграмм причинноследственных связей типа «дерево» и достоверных статистических данных по надежности людей и техники, аварийности и травматизму на исследуемом и аналогичных объектах;

–оценить достаточность мероприятий, уже внедренных и предлагаемых для снижения степени возможности и результата проявления техногенного риска, методами системного анализа упомянутых выше «деревьев», включая основанное на них имитационное моделирование происшествий в человеко-машинных системах.

Для этого требуются следующие исходные данные:

–о дислокации объекта и его окружении (климатические, сейсмические и топографические условия, удаленность от населенных пунктов и особо охраняемых территорий, средняя плотность проживающих там людей и т.п.);

–о составе и свойствах самого ОТР (характеристика зданий, сооружений, технологических процессов и используемого оборудования, обращающихся в них видов энергии и вредных веществ, численность и размещение персонала на территории);

–об оснащенности объекта средствами ведения аварийно-спа- сательных работ, его защите от проникновения посторонних лиц

иобеспечении безопасности — биологической, пожарной, радиационной, химической, электрической и др.

При отсутствии достоверных статистических данных или невозможности использования методик и моделей, адекватных исследуемым подсистемам и процессам в ОТР, оценку показателей, характеризующих возможность, результат и продолжительность проявления техногенного риска, допускается проводить методом экспертных оценок с использованием универсальных шкал базовых балльных, словесных и численных оценок.

Методика оценки и обработки техногенного риска при функционировании ОТР включает восемь этапов и определенную очередность их выполнения. Рассмотрим основные этапы данного итерационного процесса.

557

Процесс рекомендуется проводить последовательно, декомпозируя каждый ОТР на ряд структурных компонентов или функциональных подсистем, отличающихся видом используемой энергии: механическая энергия движущихся тел и сжатых газов; химическая энергия агрессивных, взрывчатых, воспламеняющихся, горючих, перегретых, токсичных и других аварийно опасных либо вредных веществ; электрическая; энергия ионизирующих и когерентных излучений.

Источниками опасности следует считать адсорберы, аккумуляторы, генераторы, трансляторы и трансформаторы перечисленных выше видов энергии и опасных или вредных веществ, а признаками возможного проявления соответствующего риска — все нежелательные процессы и события, способные привести к неконтролируемому высвобождению потенциально опасного энергозапаса ОТР.

Если в технологических узлах и установках какой-либо подсистемы ОТР используются опасные или вредные вещества, то их запас оценивается как «высокий». Отклонения от данного норматива в меньшую или большую сторону на 10 % будут соответствовать другим значениям словесной, балльной и числовой оценки проявления соответствующего риска на шкалах «мера результата» и «мера длительности» проявления последствий техногенного происшествия.

Если на объекте действуют мощные источники непрерывных вредных материальных выбросов (дыма, пепла, сточных вод, шлаков), то их серьезность следует оценивать аналогичным способом.

Для выявления технических предпосылок должны использоваться не только эмпирические данные и результаты качественного анализа с помощью традиционного метода «Что будет, если...», но и более сложные модели типа «дерево происшествия». Основное внимание при этом следует уделять так называемым критически значимым отказам, возникновения каждого из которых достаточно для нежелательного или неконтролируемого высвобождения энергозапаса, накопленного в ОТР. При прогнозе подобных предпосылок необходимо также учитывать возможность их появления как по причине старения, загрязнения, увлажнения, перегрева или переохлаждения, так и из-за конструктивно-производственных дефектов технологического оборудования либо ошибочных действий эксплуатирующего персонала.

558

Идентифицируя возможные ошибки, нужно помнить, что обычно они связаны с неправильным пониманием нормативной документации, неточным восприятием или искаженной интерпретацией данных о состоянии объекта, пропуском или умышленным изменением установленной очередности предписанных действий, или, напротив, с выполнением непредусмотренных. При этом нужно анализировать последствия не только отдельно взятых, но и нескольких одновременно допущенных человеком ошибок. Появление подобных предпосылок может быть обусловлено внутренними (отсутствие должных психологических установок, знаний и навыков) и внешними для человека факторами (неэргономичность рабочего места, несовершенство технологии работ, низкая или высокая напряженность трудового процесса).

При прогнозировании нерасчетных внешних воздействующих факторов следует учитывать неблагоприятные для людей и техники условия рабочей среды, неожиданные и/или превышающие допустимые пределы воздействия со стороны смежных функциональных подсистем либо объектов, другие внешние причины, включая стихийные бедствия, аномальные явления и прочие форс-мажорные обстоятельства.

Параллельно с идентификацией всех трех типов предпосылок— признаков возможного проявления техногенного риска рекомендуется оценивать достаточность организационно-технических мероприятий, как уже реализованных на ОТР, так и предлагаемых для внедрения. При этом необходимо соблюдать следующие приоритеты в устранении:

–отказов техники — резервирование ненадежных элементов, оснащение их приборами безопасности, внедрение сигнализации об отказах;

–ошибок людей — техническая блокировка, технологическая защита, организационный контроль;

–опасных для них внешних воздействий — ограждение, локализация последствий, предупреждение о возможности проявления техногенного риска.

Предполагаемую возможность (частоту или вероятность) возникновения всех выявленных выше предпосылок каждого типа целесообразно определять на основе имеющихся статистических данных, результатов моделирования или с помощью метода эксперт-

559

ных оценок. Подобным способом следует прогнозировать также и снижение этого показателя, ожидаемое как от уже реализованных, так и предлагаемых для внедрения мероприятий.

Последовательность проведения этапа «прогнозирование риска и меры тяжести опасности» такая же, как на предыдущем этапе, за исключением:

–вместо трех типов предпосылок здесь исследуются четыре стадии причинения ущерба: расконсервация (высвобождение), трансляция (распространение), трансформация (физико-химичес- кое превращение), адсорбция (поглощение) аварийно высвободившегося энергозапаса и его поражающих факторов незащищенными объектами;

–в качестве основных моделей используются зависимости типа «доза — эффект» или «пробит-функция и эрфик-функция»;

–исходными данными служат сведения, полученные на предыдущих этапах или при анализе подобных происшествий;

–конечными результатами прогноза являются наиболее вероятные формы причиненного ущерба (уничтожение, повреждение, вывод из строя, снижение эффективности, ускоренный износ) и их стоимостные оценки.

При затруднениях в практическом применении рекомендованных моделей (невозможности разработки или получения исходных данных) прогноз техногенного ущерба допускается проводить с помощью «дерева событий», а его параметры определять методом экспертных оценок, включая шкалу «мера длительности». Ее приме-

нение необходимо для оценки доз и времени экспозиции опасного фактора, в том числе в форме косвенного ущерба Y II, обусловленного нарушением производственных связей или естественных

циклов вещества в природе.

При оценке Y II основное внимание нужно уделять:

–для материальных ресурсов — хозяйственным связям между ОТР и взаимодействующими предприятиями;

–для природных — последствиям возможного ослабления естественных биогеохимических циклов;

–для людей — вынужденной миграции населения из-за ухудшения здоровья в результате воздействия вредных выбросов объ-

екта.

Мера возможности QII причинения косвенного ущерба редко встречающимися авариями будет определяться частотой их появ-

560