[11-2022] Развитие технических средств для снижения производственного травматизма

[бабулер80]

Развитие технических средств для снижения производственного травматизма

АНТОНОВ Антон Анатольевич,
Российский университет транспорта РУТ (МИИТ), заведующий кафедрой «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте», доцент, канд. техн, наук, Москва, Россия

КУЗЬМИН Владислав Сергеевич, Российский университет транспорта РУТ (МИИТ), кафедра «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте», ассистент, Москва, Россия

ЦЫБАНОВ Илья Анатольевич,
Российский университет транспорта РУТ (МИИТ), кафедра «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте», аспирант, Москва, Россия

Ключевые слова: охрана труда, травматизм, тоннель, путевые работы, обслуживание, ремонт, риск
Аннотация. В статье приводятся результаты качественного анализа и систематизации технических решений, направленных на снижение числа случаев производственного травматизма при проведении работ, связанных с выходом на пути. Сформулированы основные тенденции развития систем и устройств, обеспечивающих безопасные условия труда при обслуживании и ремонте путевых объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта и метрополитенов. Предложен концептуальный проект перспективных технических решений.


Технологические процессы, связанные с обслуживанием и ремонтом инфраструктуры железнодорожного транспорта, предполагают нахождение персонала на путях или перемещение вдоль них без прекращения движения поездов. При наличии такого источника опасности, как подвижной состав, существенно возрастает вероятность получения работником производственной травмы высокой степени тяжести. Для снижения рисков, связанных с наездом подвижного состава на обслуживающий персонал, создается соответствующая инфраструктура технологических процессов.
Созданию и развитию такой инфраструктуры посвящено значительное число работ, среди которых можно выделить такие, как применение технологий искусственного интеллекта и соответствующих инструментов для снижения числа случаев производственного травматизма в ОАО «РЖД» [1], оценка эффективности информационной системы «Человек на пути» [2] и др.
Проводимые мероприятия по повышению безопасности труда существенно снизили количество несчастных случаев [3], однако задача достижения нулевого производственного травматизма остается актуальной.
Следует отметить, что достаточно редко рассматривается проблема развития технических мер, направленных на исключение случаев наезда, для участков железных дорог, проходящих в ограниченном пространстве (тоннели и эстакады).
Исследования показали, что подавляющее число технических решений относится к классу информационных. Схемы, отражающие основные потоки данных, характерные для информационных систем, представлены на рис. 1: с использованием группового оповещателя и терминала сигналиста (рис. 1, а); только группового оповещателя (рис. 1, б); группового оповещателя и персональных носимых терминалов у работников (рис. 1, в); группового оповещателя с информированием локомотивных бригад (рис. 1, г).
В таких системах и устройствах задача обнаружения приближающегося подвижного состава решается путем предупреждения работающих с помощью стационарных терминалов, устанавливаемых в зоне проведения работ, а также посредством носимых терминалов, которые выдаются каждому работнику. Характерным примером следует считать систему оповещения работников на железнодорожных путях при производстве ремонтно-путевых работ [4].

Системы, относящиеся к классу информационных, различаются между собой преимущественно по типу источника информации и виду оповещения (групповое, индивидуальное, смешанное).
В некоторых источниках описаны технические решения, использующие статические участки приближения. Например, при вступлении подвижного состава на участок формируются предупреждающие сигналы для работающих на путях. Они свойственны для перегонов, жестко привязаны к месту проведения работ и устанавливаются перед их началом. Варианты с динамическими участками приближения чаще предлагаются для случаев проведения работ на раздельных пунктах, имеющих путевое развитие.

В качестве источника информации до начала 2000-х гг. обычно применялись виброакустические датчики. В дальнейшем им на смену пришли ультразвуковые, а также терминалы сигналиста (сигналист самостоятельно формирует известительный сигнал о приближении подвижного состава). В более совершенных вариантах в качестве источников информации о движении состава использовались системы ЖАТ [5]. Кроме того, рассматривалось применение пространственных координат, получаемых с помощью глобальных навигационных спутниковых систем [6]. Развитие таких технических решений привело к использованию метода RTK (Real Time Kinematic) для повышения точности позиционирования.
Текущий уровень развития технологий искусственного интеллекта позволил задействовать их для обнаружения приближающегося подвижного состава к месту проведения работ и иных опасных факторов с помощью системы соответствующих сенсоров [7].
Затрагивался вопрос информирования машиниста о наличии препятствия движению с установленной скоростью. При этом предложено осуществлять такое
информирование с помощью светодиодных вставок на средствах индивидуальной защиты работника.
Следует отметить, что только малая часть исследований посвящена техническим решениям, связанным с обеспечением остановки подвижного состава при создании условий, угрожающих работающим на путях. Их можно условно разделить на две группы. К первой относятся решения, позволяющие осуществлять остановку по приказу каждого отдельного работника (что может быть достаточно актуальным для составителей поездов на железнодорожных станциях). Во вторую группу входят технические решения, которые получают информацию об отсутствии работающих на маршруте следования поезда только от руководителя работ.
Среди основных тенденций развития технических мер по снижению уровня производственного травматизма можно выделить исключение влияния человеческого фактора при формировании уведомления о приближении подвижного состава к месту проведения работ; расширение номенклатуры типов обнаруживаемых опасностей для обслуживающего персонала. Кроме того, к тенденциям относятся повышение точности определения пространственных координат работающих на путях людей и формирование с их учетом динамических границ участков приближения; обеспечение торможения управляемого подвижного состава при приближении к работникам, находящимся в габарите приближения строений.
Вместе с тем, недостатками рассмотренных вариантов являются отсутствие автоматического определения наличия работающих на маршруте движения поезда и воздействий на локомотивные устройства безопасности с целью регулирования скорости движения при проследовании мест проведения работ без участия человека (руководителя работ или машиниста). Это связано с вероятностью ошибки человека-оператора, которая определяет уровень безопасности работающих на путях. Она может быть вызвана опасным действием (бездействием) третьих лиц или собственной способностью работника к восприятию информации и скоростью реакции, зависящих от его психофизического состояния. Известно, что вероятность ошибки человека-оператора велика и в большинстве случаев составляет 10'3-10-4 [8]. Вероятность наезда также достаточна высока, в особенности в условиях ограниченной видимости или плохой слышимости.

Авторами сформулирован концептуальный проект перспективной системы обеспечения безопасности работающего на путях, исключающий влияние человеческого фактора. В его рамках предусмотрен переход к обеспечению безопасности путем регулирования и управления движением поездов и маневровых составов.
Решение этой задачи представляется возможным в первую очередь благодаря получению достоверной информации о пространственных координатах работающих на путях людей. Такую информацию возможно получать от автоматизированных систем планирования работ или мобильных рабочих мест. Схемы, отражающие основные потоки данных, показаны на рис. 2, а. Однако такой подход остается зависимым от человеческого фактора, поскольку связан с наличием мобильного терминала рабочего места, а также своевременной передачей информации в автоматизированную систему.
В связи с этим, создание полноценной системы регулирования требует использования путевой инфраструктуры-специализированных датчиков (рис. 2, б). К ним могут быть отнесены как видеокамеры в купольном корпусе с системой технического зрения, так и оптоволоконные датчики.
Приказы разрешения на движение поезда или маневровых составов могут передаваться по существующему каналу индуктивной связи «путь - локомотив» рельсовых цепей. При разработке систем
регулирования движения поездов на базе радиоканала потребуется обеспечить передачу информации о наличии людей, в том числе персонала, на поезда и маневровые составы от радиоблокцентра.
Чтобы исключить ошибочные разрешения на движение предлагается дополнить системы ЭЦ/ДЦ специализированными блоками парирования (рис. 2, в). При наличии людей, работающих на путях, такие блоки исключат построение маршрутов через место проведения работ, имитируя занятость участка пути.
В настоящее время начато создание соответствующих технических решений и макетов. В частности, для метрополитенов разработано решение, в рамках которого обнаружение перемещения человека по тоннелю осуществляется посредством системы стационарных датчиков объема (инфракрасных датчиков движения) [9]. Она контролирует присутствие человека в тоннеле с учетом особенностей числа путей, наличия путевого развития, кривых и др.
Для организации системы пространство тоннеля разбивается на отдельные области, каждая из которых контролируется одним или несколькими датчиками объема. Протяженность отдельной области пространства тоннеля принимается равной эксплуатационной длине рельсовой цепи, расположенной на соответствующем участке пути. Такой принцип разбиения позволяет обеспечить удобство ограждения места нахождения работника, а также различать вид движущегося объекта: подвижной состав или человек.

Каждая точка доступа в тоннель (станция, вентиляционная шахта, насосная станция) оборудуется самостоятельной подсистемой контроля и управления. В базовом варианте, реализованном на макете, каждая точка доступа оборудована магнитным замком со считывателем карт.
В перспективе возможно контролировать доступ с помощью подсистемы технического зрения и биометрии, а также интегрировать оборудование точек доступа с системами планирования и мониторинга выполнения обслуживания и ремонта инфраструктуры тоннеля. Это позволит исключить доступ в тоннель сотрудникам вне запланированного времени, а также не имеющим допуска к работам.
Для предупреждения наезда подвижного состава на человека предлагается осуществлять кодирование рельсовой цепи частотой 375 Гц, предусмотренной, но в настоящее время не задействованной в типовом оборудовании.
Ситуации в случае отсутствия системы показаны на рис. 3, а и 3, б. Варианты наличия системы представлены на рис. 3, в и 3, г. При отсутствии работника в границах эксплуатационных длин рассматриваемой и смежных с ней рельсовых цепей в нее подается контрольная частота 375 Гц, а при нахождении там человека контрольная частота не транслируется в данную и смежные с ней рельсовые линии.

Локомотивный приемник поездных устройств на метрополитене имеет следующий алгоритм работы. При наличии контрольной частоты 375 Гц на входе он обрабатывает сигналы автоматической локомотивной сигнализации с автоматическим регулированием скорости (АЛС-АРС). При отсутствии частоты 375 Гц локомотивный приемник обеспечивает снижение фактической и допустимой скоростей до безопасного уровня, например, не более 20 км/ч.
Если сигнал АЛС-АРС соответствуют меньшему, чем при отсутствии контрольной частоты значению допустимой скорости, то действует ограничение по сигналам АЛС-АРС. Снижение фактической и допустимой скоростей движения позволяет с одной стороны увеличить время, в течение которого работающие могут покинуть зону движения поезда, с другой -увеличить время принятия решения об остановке или дальнейшем движении состава.
Предложенный вариант учитывает точность определения пространственных координат человека и его перемещение навстречу движущемуся подвижному составу. Например, перемещение работника из области 7П в 9П (см. рис. 3, г).
В заключение еще раз отметим, что сегодня значительная часть технических решений имеет информа
ционный характер. В некоторых из них наблюдается существенное влияние человеческого фактора на уровень безопасности обслуживающего персонала.

В рамках проекта разработаны схемы, отражающие основные потоки данных, содержащие требования к структуре и функционированию перспективной системы регулирования движения поездов с учетом присутствия работников по маршруту следования поезда или маневрового состава. Ведутся работы по созданию макетов соответствующих систем и подтверждению их технико-эксплуатационных характеристик.
Дальнейшие шаги связаны с осуществлением технико-экономического расчета, направленного на выбор стратегии постепенного перехода от информационных систем к системам регулирования движения поездов с учетом присутствия работников на маршруте следования поезда или маневрового состава, а также на выбор критериев сравнения различных систем обеспечения безопасных условий труда.

СПИСОК источников

1. Пазуха А.А. Искусственный интеллект для безопасного технического обслуживания, эксплуатации и технологии ремонта устройств электроснабжения ОАО «РЖД» // Безопасность труда в промышленности. 2021. № 6. С. 46-51.
2. Эффективность применения системы информации «человек на пути» в профилактике наездов подвижного состава / Д.Л. Раенок, Е.А. Муштонина, Г.В. Голышева, Ю.В. Завьялова // Проблемы безопасности российского общества. 2017. № 3. С. 56-59.
3. Производственная безопасности и охрана труда : Годовой отчет ОАО «РЖД» за 2020 г. // Российские железные дороги: официальный сайт. 2021. (дата обращения 30.08.2022).
4. Пат. № 2701267 РФ В61L 23/06. Система оповещения работников на железнодорожных путях при производстве ремонтно-путевых работ/ А.Г. Джавршян, Д.А. Динец, Е.Л. Лагерев, Д.В. Лыткин; патентообладатель ФГБОУ ВО Ир-ГУПС. № 2018110929; заявл. 27.03.2018; опубл. 25.09.2019; Бюл. № 27.
5. Пат. № 2291492 РФ G08B 3/10. Устройство анализа и формирования речевых сообщений и система оперативного речевого оповещения о положении поездов на железнодорожном транспорте/ А.В. Воробьев, В.А. Клочков, Л.В. Уткин; патентообладатель ЗАО «ТЕХТРАНС». № 2005120658/09; заявл. 04.07.2005; опубл. 10.01.2007; Бюл. № 1.
6. Пат. № 2511750 РФ B61L 23/06. Централизованная система оповещения работающих на железнодорожных путях перегона / Д.В. Ананьев, В.С. Андриенко, В.И. Баландин, А.М. Вериго, М.Т. Иванов, Е.Г. Корпусенко, Л.Г. Михеев, А.Н. Слюняев; патентообладатель ОАО «НИИАС». № 2012144943/11; заявл. 23.10.2012; опубл. 10.04.2014; Бюл. № 10.
7. Appl. № 1020180142455 Korea B61L 23/06. System for alarming approach of train cooperating with working clothes / applicant Seowonns. appl. 19.11.2018; publ. 27.05.2020.
8. Дементиенко В.В., Дорохов В.Б. Оценка эффективности систем контроля уровня бодрствования человека-оператора с учетом вероятностной природы возникновения ошибок при засыпании // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2013. Т. 63, № 1. С. 24-32. DOI 10.7868/S0044467713010036.
9. Пат. № 2777670 РФ B61L 3/22. Способ интервального регулирования движения поездов с использованием канала индуктивной связи с мультиплексированием с разделением по частоте и предупреждением о наличии персонала на путях / В.С. Кузьмин, И.А. Цыбанов, А.К. Табунщиков, Н.Н. Титова, Ю.А. Барышев; патентообладатель В.С. Кузьмин. № 2021138035; заявл. 20.12.2021; опубл. 08.08.2022; Бюл. № 22.