ИНИЦИИРУЮЩИЕ СОБЫТИЯ ДЛЯ АВАРИЙ (АВАРИЙНЫЕ СИТУАЦИИ)

Виды инициирующих событий. Опасность потенциально опасных
объектов техносферы проявляется в случае их аварий. Инициирующими или исходными событиями для аварий могут быть как внешние, так и внутренние по отношению к потенциально опасным объектам события. К внутренним событиям относятся отказы технических устройств, влияющих на безопасность, ошибочные действия персонала (так называемый "человеческий фактор"), пожары и др., а к внешним - опасные природные явления, диверсии, несанк­ционированные действия.

Аварийная ситуация с объектом - это сочетание условий и об­стоятельств, создающих аварийные воздействия на объекты. Причинами ава­рийных ситуаций могут быть транспортные аварии, отказы технических уст­ройств, опасные природные явления (удары молнии, землетрясения, ураганы, обвалы, наводнения и пр.), человеческий фактор. Виды и параметры аварий­ных воздействий на потенциально опасные объекты при их эксплуатации оп­ределяются с помощью специально разрабатываемых моделей аварийных си­туаций с ними.

Аварийные ситуации с потенциально опасными объектами по возмож­ности их реализации можно разделить на следующие виды:

- режимные, возникающие при штатном функционировании объекта; по­следствия от них предсказуемые, а защищенность от них персонала и населе­ния высокая;

- проектные - возникают при выходе за допустимые пределы штатных режимов с предсказуемыми и приемлемыми последствиями; защищенность от них достаточная;

- запроектные - возникают при необратимых повреждениях ответствен­ных элементов с высокими ущербами и человеческими жертвами; степень защищенности от них недостаточная, с необходимостью проведения в после­дующем восстановительных работ;

- гипотетические - могут возникать при неучитываемых в проекте вари­антах и сценариях развития аварии с максимально возможными ущербами и жертвами; защищенность от них низкая и восстановлению объекты после ава­рии не подлежат.

Частоты аварийных ситуаций. Вероятностная оценка безопасности объектов определяется по оценкам вероятностей двух событий:

1) возникновения аварийной ситуации, сопровождающейся воздействием на потенциально опасные объекты аварийной нагрузки;

2) перерастания аварийной ситуации в аварию - преждевременное
срабатывание или разрушение объекта при условии действия аварийной на­грузки. С аварией связаны негативные последствия, различающиеся в зави­симости от канала развития аварии и множества влияющих факторов.

Аварийные ситуации являются случайным событиями. Пусть А₁,...,А
,...,Ат - события аварийных ситуаций различного типа за определенный про­межуток времени (как правило, за 4чэд), т - число возможных типов аварий­ных ситуаций. Количественно возможность наступления аварийной ситуации оценивается частотой или (для редких событий) вероятностью P(Aj) реализа­ции. Частота возникновения аварийных ситуаций г'-го типа (i=1,...,m) для произвольного образца объекта из совокупности, находящейся в эксплуата­ции, оценивается по имеющейся статистике аварийных ситуаций за достаточ­но продолжительный интервал времени или по теоретическим моделям. Со­вокупность частот (i=1,...,m) является составной частью описания (моде­ли) условий эксплуатации потенциально опасных объектов.

Потенциально опасные объекты можно разделить на две группы: стационарные и перемещающиеся (транспортируемые). Наиболее часто аварий­ные ситуации с потенциально опасными объектами возникают при их пере­возках. Вероятность транспортньтх аварий зависит от числа транспортных средств п и дальности l перевозки каждым транспортным средством, т.е. объ­ема перевозок S = nl. Если считать аварийность на транспорте в течение все­го срока эксплуатации потенциально опасного объекта неизменной, то интен­сивность аварийных ситуаций с объектами _ас=const. При этих условиях по­ток аварийных ситуаций с объектами является простейшим пуассоновским, для которого случайное число аварийных ситуаций, происходящих на даль­ности перевозки l каждым транспортным средством, распределено по закону Пуассона

(4.1)

где - вероятность k аварийных ситуаций на рассматриваемой дальности перевозки l; - параметр распределения Пуассона (среднее число аварийных ситуаций на дальности перевозки l, );

- частота аварийных ситуаций для одного транспортного средства (среднее число аварийных ситуаций с ним на некоторой единичной дальности пере­возки, (транспорт-км)^-1).

При _ас⁼const случайная величина L интервала между двумя последующими аварийными ситуациями (пробега до первой аварийной си­туации) с имеет экспоненциальное распределение с функцией

(4.2)

Если So - объем перевозок в год, то из (4.1) следует, что вероятность хотя бы одной аварийной ситуации, в год вычисляется по формуле . Для редких событий .

Уровни риска вовлечения опасных грузов в аварийные ситуации неко­торых видов приведены в табл. 4.4.

Таблица 4.4

Уровни риска вовлечения опасных грузов в аварийную ситуацию

Опасное событие	Интенсивность аварийных ситуаций , 1/(транспорт-км)
Аварии автомобиля при перевозке опасных грузов	1,2 * 10-6
Аварии железнодорожного транспорта в расчете на вагон	3,8 * 10-7

При транспортировке опасных грузов автотранспортом частота аварийных ситуаций составляет 1,2-10^-6 аварий/(машина-км). При этом в США, например, автотранспортом перевозится 60 % опасных грузов, среднее расстояние перевозок для бензовозов составляет 45 км, а для грузовиков с химическими веществами - 420 км. Важной характеристикой является распределение аварий по величине ущерба. Как показывает практика, к выбросам под давлением, проливам или утечкам приводят около 0,5 всех аварийных ситуаций. Доля значимых утечек (аварий) составляет 0,2 случаев аварийных ситуаций.

Для расчета уровней аварийных воздействий на упаковки с опасными грузами разрабатывают модели аварийных ситуаций с транспортными средствами. Это может быть, например, столкновение транспортного средства при скорости 60 км/час с жесткой преградой, опрокидывание транспортного сред­ства под откос с высоты 2,5 м и др.

В США из общего числа грузовых поездов около 35 % перевозят опас­ные грузы. Наиболее вероятны аварии на участках маневрирования. При ана­лизе выбросов опасных материалов наиболее значимой (со значительным повреждением корпуса) является авария, которая происходит при значительных нагрузках, реализующихся при столкновениях составов или сходе вагонов с рельс. Аварийность на железнодорожном транспорте оценивается величиной 1,9*10^-6 1 /(состав-км). Чтобы перевести эту цифру в величину на вагон-км, принимают долю поврежденных вагонов, равной 0,2. Тогда интенсивность аварийных ситуаций составит 3,8-10^-7 1/(вагон-км). В отношении распределения размеров проливов принимается следующее: 0,5 для 10 % потери груза, 0,2 для 30 % потери груза, 0,3 для полной потери груза.

Для оценки опасности при перевозках необходимо также учитывать годовое число вагонов, объем груза на один вагон, общее расстояние перевозок по главным путям, в том числе вблизи населенных пунктов, общее расстояние при маневрировании одного вагона.

В табл. 4.5 приведены вероятности различных категорий транспорт­ных происшествий при перевозках ядерно- и радиационноопасных грузов.

Таблица 4.5

Распределениепроисшествий по тяжести

Степень	Необходимые условия	Доля происшествия с данной степенью
тяжести	Скорость в момент удара, км/час	Продолжитель­ность пожара, час	Тяжести (распределение предельных нагрузок)
Незначитель­ная	0-50 50-80	0-0,5	0,2
Умеренная	0-50 50-110	0,5-1 0-0,5
Серьезная	0-80 50-110	0,5-1
Очень серьезная	80-110 >110	0,5-1
Исключитель­ная	>110

Для возможных аварийных ситуаций с потенциально опасными объектами на различных этапах их жизненного цикла необходимо заблаговременно разрабатывать комплекс организационно-технических мероприятий для снижения вероятности их реализации.

Человеческий фактор. Вклад человеческого фактора в аварийные ситуации на ПОО очень существенный. Так, для АЭС он составляет 30-80 %. Человеческий фактор сыграл роковую роль в авариях на АЭС «Три-Майл-Айленд» и в Чернобыле. Поэтому подбору и уровню квалификации персона­ла, обучению и тренировке на тренажерах, организации рабочих мест, ин­формационному обеспечению, взаимодействию и распределению ответственности персонала уделяется в последние годы большое внимание.

Применительно к персоналу обычно рассматривают два аспекта:

- неправильное решение, приводящее к ошибочным действиям, которые могут стать инициирующими событиями для аварий, либо способствуют развитию уже произошедшей аварийной ситуации в аварию;

- несанкционированные действия, которые являются предметом специального рассмотрения.

•Ошибки персонала - это непреднамеренное воздействие на управляющие органы или пропуск правильного действия; или непреднамеренное неправильное действие при техническом обслуживании систем, важных для безопасности.

Ошибочное решение - неправильное непреднамеренное выполнение или невыполнение ряда последовательных действий из-за неверной оценки протекания технологических процессов. Статистические данные по авиакатастрофам и авариям на промышленных объектах свидетельствуют, что основными причинами аварий являются технические причины (20-30 %), ошибки персонала (60-70 %), неблагоприятное воздействие внешних факторов и дру­гие (до 10 %).

Проблема человеческого фактора наиболее полно рассмотрена применительно к первому аспекту. Она является одной из центральных в инженер­ной психологии и изучается в связи с анализом надежности человеко-машинных систем и поиском оптимальных решений в управлении сложными и потенциально опасными объектами. Типичными ошибками человека-оператора являются: оператор стремится к ошибочной цели; поставленная цель не может быть достигнута из-за неправильных действий оператора; опе­ратор бездействует, когда его участие необходимо.

Качество оператора зависит от степени нагрузки. Есть оптимальный уровень нагрузки (объем информации, механические действия оператора), при котором число ошибок минимально. Слишком малая или высокая нагрузки приводят к снижению качества. Наконец, на качество работы влияют индивидуальные свойства оператора и психофизиологические факторы: усталость, стрессовое состояние, растерянность либо, наоборот, излишняя само­уверенность, переоценка собственного опыта, недооценка опасности ситуа­ции и ее последствий. Отметим, что ошибки, связанные с психофизиологиче­ским состоянием, могут возникать независимо от квалификации и опыта опе­ратора.

Особое место среди причин аварий занимают природно-антропогенные факторы, имеющие в своей основе влияние и природных, и техногенных факторов на очень многих людей. Для здоровья людей опасны магнитные бури в соединении с нысокой влажностью воздуха и быстрым па­дением давления. Эти и другие факторы приводят к перевозбуждению людей, их плохому самочувствию и, как следствие, к неадекватному поведению и авариям.

Если исключить подобные причины и чисто механические ошибки, то на первый план выходят ошибки интеллектуального уровня, т.е. ошибочные действия, предпринятые сознательно, на основе собственных решений. В этом классе ошибок важную роль играет качество и объем получаемой оператором информации.

Основными способами повышения надежности персонала являются:

- квалификационный и психофизиологический отбор и тренировка кандидатов на должности операторов;

- автоматизация рутинных операций, не требующих интеллектуальных усилий:

- усовершенствование рабочего места, информационного обеспечения и поддержки оператора, организации управления.

Радикальным решением проблемы было бы исключение человека из процесса управления потенциально опасным объектом. Но такое решение является несвоевременным и неэффективным, учитывая уникальные свойства человека находить оптимальное решение в сложной ситуации. При этом должны быть приняты меры по созданию условий для принятия правильных решений по предотвращению аварий.

Понятие риска является одним из ключевых в описании деятельности человека-оператора сложных систем управления, в особенности процесса принятия решений. Оно широко используется в связи с оценкой управленческой ситуации, анализом возможных вариантов решения, принятием решения и его реализацией. В данных задачах проявление риска связывается с поступ­ком человека - осознанным им общественным актом. С этих позиций риск -это действие (поступок), выполняемое в условиях выбора в ситуации неопре­деленности, когда существует опасность в случае неудачи оказаться в худшем положении, а в случае удачи, наоборот - в лучшем. При такой трактовке вся­кая деятельность в условиях опасности расценивается как проявление риска.

Риск зависит от многих факторов, в том числе от индивидуальных особенностей человека-оператора, его профессиональных качеств, социальной принадлежности, внешних условий деятельности и пр. Построение моде­лей рискованного поведения возможно с помощью аппарата фреймов, кото­рый позволяет описывать структуру личности действующего субъекта, ис­пользуемые им средства, объект риска, материальное и социальное окружение.

С помощью такого аппарата оказывается возможным дифференциро­вать различные виды рискованного поведения. Так, уточнение взаимодейст­вующих во фрейме подструктур позволяет описывать физические и социаль­ные риски, уточнение связей между подструктурами - риски, преследующие избежание неудачи или достижение цели, мотивированные и немотивирован­ные (бескорыстные) риски, а уточнение нечетких оценок - поступки с боль­шим или меньшим риском. Расширение фреймовых описаний дополнитель­ными условиями дает возможность описывать риски объективные и субъек­тивные, оправданные и неоправданные, риски с тяжелыми и легкими послед­ствиями. Другие модификации фреймов позволяют различать риски новаторские, направленные па достижение социальной пользы, от чисто спортивных, связанных только с личными интересами, риски правомерные в данной ситуации, от неправомерных.

Отказы технических устройств. В ряде случаев отказы технических

устройств являются инициирующими событиями для аварий потенциально опасных объектов, чаще - располагаются в аварийных цепочках, приводящих к авариям. Исключая конструктивные дефекты, отказы технических устройств можно разделить на две группы:

- параметрические отказы, возникающие в нормальных условиях эксплуатации в результате естественных процессов старения, износа, разрегули­рования и т.д.;

- внезапные катастрофические отказы, возникающие в результате внешних воздействий, превышающих пределы стойкости устройств.

Отказы первого вида, как правило, выявляются при проверках технических устройств и устраняются. Для их прогнозирования используется параметрическая модель отказов «параметр - поле допуска». Их распределения во времени F(t) = P(T<t), где Т - наработка до отказа, наиболее хорошо описываются вероятностно-физическими законами распределения. Отказы второго вида возникают непосредственно в процессе развития аварии.

Для прогнозирования отказов второго вида используются модели типа «нагрузка - несущая способность», а их распределение во времени практически повторяет распределение внешних инициирующих событий. В общем случае необходимо рассматривать отказы первого и второго видов совместно в рамках одной модели, в качестве основы которой может быть использован аппарат многомерных марковских случайных процессов.

Актуальной задачей являются также применение системных аспектов теории надежности к обеспечению безопасности потенциально опасных объектов. Пока безопасность потенциально опасных объектов обеспечивается в основном путем предъявления экстраординарных требований к качеству как оборудования, так и персонала. Однако стремление к повышению надежности на элементном, функциональном и системном уровнях в процессе согласования функционирования составных частей объекта почти неизбежно приводит к появлению ряда дополнительных свойств и возможных состояний, не соот­ветствующих проектным. В этом состоит феномен эволюционной неожидан­ности сложных технических систем.

Дальнейшие доработки и модификации, выполняемые с целью повышения безопасности объектов, нередко дают противоположный эффект. Они могут породить «лабиринтную» конфигурацию систем, отвечающих за безопасность. А это может привести к их неоднозначной реакции на одни и те же внешние воздействия со стороны окружающей среды и персонала. Применяемый для исключения таких ситуаций вероятностный анализ безопасности пока не обеспечивает приемлемой точности. Оценки одних и тех же объектов, выполненные разными группами специалистов, пока различаются на 2-3 по­рядка.

Поиск по сайту: