УДК 629.039.58

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ УЧАСТКА КОНТАКТНОЙ СЕТИ С ПОМОЩЬЮ ОЦЕНКИ РИСКА ОТКАЗОВ

Куликова Елена Александровна1, Лихачев Денис Андреевич2
1Уральский государственный университет путей сообщения, кафедра «Электроснабжение транспорта», кандидат педагогических наук, доцент
2Уральский государственный университет путей сообщения, электромеханический факультет, студент группы СОэ-432, кафедра «Электроснабжение транспорта»

Аннотация
В статье рассмотрены методика оценки допустимого уровня риска при обеспечении функциональной безопасности объектов инфраструктуры и матрица рисков как инструмент, позволяющий ранжировать и отражать риски путем определения уровней частот и тяжести последствий. Приведен пример оценки риска разрегулировки контактной подвески для участка контактной сети, позволяющий до наступления отказа участка определить риск его возникновения, спланировать сроки и затраты на проведение управляющих воздействий на объекты контактной сети, тем самым повысить надежность работы участка и обеспечить требуемое качество токосъема.

Ключевые слова: матрица рисков, надежность контактной сети, оценка риска, риски отказов, управление рисками


INCREASE OF RELIABILITY OF WORK PIECE OF THE WIRE WITH THE HELP OF A RISK ASSESSMENT FAILURE

Kulikova Elena Alexandrovna1, Likhachev Denis Andreevich2
1Ural State University of Railway Transport, Department of «Power Supply of transport», candidate of pedagogical Sciences, associate Professor
2Ural State University of Railway Transport, Electromechanical faculty, student of group SOE-432, department of «Power Supply of transport»

Abstract
The article considers methods of assessment acceptable risk level while ensuring the functional safety of infrastructure and the risk matrix as a tool to rank and reflect the risks by determining the levels of frequency and severity of consequences. An example of assessing the risk of misalignment of a catenary for a portion of a contact network that allows before the onset of failure of the site to determine the risk of its occurrence, to plan your time and expenses for carrying out of control actions on the objects of the contact network, thus improve the reliability of the site and to provide the required quality of current collection.

Keywords: reliability of the contact network, risk assessment, risk matrix, Risk-management, risks of failure


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Куликова Е.А., Лихачев Д.А. Повышение надежности работы участка контактной сети с помощью оценки риска отказов // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/06/68913 (дата обращения: 28.09.2017).

Железнодорожный транспорт по показателям грузоперевозок занимает одно из лидирующих положений в России. Состояние защищенности процесса движения железнодорожного подвижного состава и самого железнодорожного подвижного состава, при котором отсутствует недопустимый риск возникновения транспортных происшествий и их последствий, влекущих за собой причинение вреда жизни или здоровью граждан, вреда окружающей среде, имуществу физических или юридических лиц − это безопасность движения и эксплуатации железнодорожного транспорта [1].
Основная задача управления рисками на железнодорожном транспорте − достижение и поддержание допустимого уровня риска при обеспечении функциональной безопасности объектов инфраструктуры и подвижного состава [2]. Следовательно, необходимо непрерывно повышать надежность и функциональную безопасность технических средств, входящих в состав объектов инфраструктуры и подвижного состава.
Допустимый уровень риска для конкретного опасного события определяют с целью формулировки разумных критериев частоты (или вероятности) опасного события и его последствий, которые в дальнейшем могут быть использованы при оценивании риска [3].
Контактная сеть как важнейший элемент инфраструктуры электрифицированных железных дорог должна обладать высокими показателями надежности. Техническое состояние элементов и устройств контактной сети оказывает прямое влияние на безопасность движения поездов. Для обеспечения достаточного уровня надежности контактной сети и выявления недопустимых рисков отказов могут применяться различные методики [4].
В основе методики оценки рисков контактной сети лежит матрица рисков отказов. Матрица рисков − инструмент, позволяющий ранжировать и отражать риски путем определения уровней частот и тяжести последствий [2]. Матрица рисков дает информацию в наглядной форме об уровнях рисков для конкретного события.
Оценка рисков позволяет получить достоверную информацию для анализа с целью принятия обоснованных решений при определении уровня риска и дальнейшем выборе оптимальных способов обработки риска [5].
Оценка рисков включает в себя различные этапы: идентификация риска Идентификация риска − процесс нахождения, составления перечня и описания элементов риска [2].; анализ риска, включающий анализ частот и анализ последствий, а также определение (оценивание) уровня риска (построение матрицы рисков на основе результатов анализа риска). Матрица рисков помогает правильно расставить приоритеты в определении мер, направленных на обработку и управление риском.
Проведение оценки рисков необходимо для описания риска и его возможного воздействия на объект железнодорожного транспорта; предоставления необходимой информации лицам, принимающим решения; получения информации, позволяющей оценить допустимость риска после сравнения с предварительно установленными критериями; выбора оптимальных способов обработки риска.
Принятию верных решений в процессе управления рисками способствует учет неопределенности условий и возможности наступления определенных событий или обстоятельств в будущем (запланированных или нет), а также их влияние на достижение поставленных целей ОАО «РЖД» [6].
В таблице 1 представлены связанные с контактной сетью виды рисков и соответствующие им возможные последствия опасных событий Опасное событие − событие, которое может причинить вред [7]. [5].

Таблица 1 – Связанные с контактной сетью виды рисков и последствия опасных событий

Вид риска
Последствие (результат опасного события)
Индивидуальный Поражение электрическим током
Индивидуальный, социальный, технический, экологический, экономический Возникновение загорания или пожара
Технический, экономический Повреждение токоприемников или других частей подвижного состава вследствие провисания провода
Технический, экономический, индивидуальный Повреждение подвижного состава и/или верхнего строения пути вследствие падения опоры
Технический, индивидуальный Нарушение безопасности движения
Экономический Задержка поездов

Приведем пример оценки риска для конкретного участка контактной сети в соответствии с рекомендуемой опытной методикой оценки рисков для контактной сети, утвержденной к применению в ОАО «РЖД» с 2012 года [5].
В качестве исходных данных для расчета были принятые следующие значения:
интервал наблюдения – 3 года;
тип проекта анкерных участков – КС-120, постоянный ток;
количество эталонных объектов (перегонных анкерных участков) – 70;
количество отказов контактной сети на участке – 3 первой категории, 2 третьей категории;
продолжительность устранения отказов до возобновления движения – 2,35 час;
ущерб, соответствующий рассматриваемому риску – задержка поездов, час;
допустимый уровень риска Допустимый уровень риска − уровень риска, который приемлем при данных обстоятельствах, на основании существующих в текущий период времени ценностей в обществе [1].
– задержка поездов на перегоне.
Интенсивность отказов 1-й категории для рассматриваемого участка определяется по формуле:

где л – интенсивность отказов;
r – количество отказов 1 категории;
Тнаб – интервал наблюдения, год.
Интенсивность отказов для заданного события (разрегулировка контактной подвески) вычисляется по формуле:

где k − весовой коэффициент [5].
Вычислим эталонную интенсивность отказов (на 1 эталонный объект) для заданного события по формуле:

где nА – количество эталонных анкерных участков;
kk – переводной коэффициент, зависящий от проекта контактной сети [5];
kc – поправочный коэффициент, учитывающий срок эксплуатации контактной сети [5].
Найдем величину ущерба на один отказ по формуле:

,

где r – количество отказов 1 категории;
C – суммарный ущерб от отказов данного вида.
Определим уровень риска на один эталонный объект по формуле:

R = f • C = л1э • C = 0,011 • 0,78 = 0,0085 час

где f – частота (вероятность) нежелательного события;
C – последствия нежелательного события.
Данный риск означает, что на рассматриваемом участке один эталонный объект может привести к задержке поездов на время 0,0085 часов в год.
Определим уровень риска для участка в целом:

Выполним оценивание риска. Так как допустимый риск задан, проведем сравнение рассчитанного значения с допустимым.
Исходя из полученных значений:

Rуч = 0,171, а Rдоп = 0,1 и Rуч > Rдоп.

Таким образом, уровень риска участка превышает допустимое значение, а следовательно, является неприемлемым.
Построим матрицу рисков для заданного события и рассматриваемого участка. Для этого зададим ось частот. Поскольку у нас отсутствует необходимое количество статистических данных, выберем шаг шкалы частот, равный 2,5, и примем, что частота рассматриваемого события находится в середине области «вероятное» шкалы частот. При этом нижняя (верхняя) граница области «вероятное» будет меньше (больше) интенсивности на половину шага, а границы областей будут отличаться на один шаг, т. е. в 2,5 раза. В результате получим следующие значения, соответствующие шести уровням шкалы частот: 
– частое: ;
– вероятное: ;
– случайное: ;
– редкое: ;
– крайне редкое: ;
– маловероятное: .
Зададим шкалу последствий. Выберем коэффициент шкалы последствий равным 4 и примем, что ущерб, равный 1 часу задержки поезда соответствует границе уровней тяжести последствий «критический» и «катастрофический». Получаем следующие значения, соответствующие четырем уровням шкалы последствий:
– катастрофический: 1 час < C ≤ 4 час;
– критический: 0,25 час < C ≤ 1 час;
– несущественный: 0,063 час < C ≤ 0,25 час;
– незначительный: 0,016 час < C ≤ 0,063 час.
Перемножив шаги шкал частот и последствий, получим коэффициент уровней рисков, равный 10. Определим границы, соответствующие 4-м категориям риска:
– недопустимый: Rдоп < R ≤ 10 • Rдоп > 0,1 час < R ≤ 1 час;
– нежелательный: 0,1 • Rдоп < R ≤ Rдоп > 0,01 час < R ≤ 0,1 час;
– допустимый: 0,01 • Rдоп < R ≤ 0,1  Rдоп > 0,001 час < R ≤ 0,01 час;
– не принимаемый в расчет: 0,001 • Rдоп < R ≤ 0,01  Rдоп > 0,0001 час < R ≤ 0,001 час.
Построим матрицу рисков задержки поездов вследствие разрегулировки контактной подвески, соответствующую данным критерия (рис. 1). Выполним ранжирование ячеек матрицы. Для этого перемножим верхние значения частоты и тяжести последствий, соответствующие каждой ячейке и в зависимости от результата назначим ей требуемую категорию.

Рисунок 1. Матрица рисков задержки поездов вследствие разрегулировки контактной подвески

Поскольку полученная матрица содержит ячейки со всеми четырьмя возможными уровнями риска, то она удовлетворяет условию совместности. Если полученная матрица не удовлетворяет данному условию, то тогда проводят корректировку шкал частот и последствий и повторяют ранжирование ячеек.
Далее определим ячейку матрицы, в которую попадает рассчитанный выше риск. Имеем частоту 0,22 год и тяжесть последствий 0,78 час. Отложим на соответствующих осях эти числовые значения, их пересечение находится в выделенной ячейке на рисунке 1. Поскольку полученный уровень риска  больше допустимого уровня , то риск является недопустимым и соответственно требуется принятие решения по исключению риска и необходимости его обработки.
Реальный риск идентифицирован как недопустимый, а, следовательно, необходимо принять меры для его устранения и произвести перерасчет контактной подвески. После выявления риска должны приниматься меры для снижения его уровня до допустимого. 
Предлагаются следующие способы исключения разрегулировки контактной подвески:
1) вертикальная регулировка;
2) горизонтальная регулировка;
3) продольная регулировка.
Предлагаемый подход к оценке риска разрегулировки контактной подвески позволяет до наступления отказа участка определить риск его возникновения, спланировать сроки и затраты на проведение управляющих воздействий на объекты контактной сети, тем самым повысить надежность работы участка и обеспечить требуемое качество токосъема.
Таким образом, использование матрицы рисков помогает правильно расставить приоритеты в определении мер, направленных на обработку и управление рисками и, в частности, обосновать выбор способа повышения надежности работы участка контактной сети с помощью оценки риска отказов.


Библиографический список
  1. СТО РЖД 1.02.033-2010. Управление ресурсами на этапах жизненного цикла, рисками и анализом надежности (УРРАН). Порядок идентификации опасностей и рисков. – М., 2010.
  2. ГОСТ Р 54505-2011. Безопасность функциональная. Управление рисками на железнодорожном транспорте.
  3. СТО РЖД 1.02.035-2010. Управление ресурсами на этапах жизненного цикла, рисками и анализом надежности (УРРАН). Порядок определения допустимого риска. – М., 2010.
  4. Концепция комплексного управления надежностью, рисками, стоимостью жизненного цикла на железнодорожном транспорте. – М. : ОАО «РЖД», 2010.
  5. Ковалев А.А. Безопасность технологических процессов и технических средств на железнодорожном транспорте : курс лекций / А.А. Ковалев, А.В. Окунев, Н.А. Аксенов. – Екатеринбург : УрГУПС, 2016. – 135 с.
  6. ГОСТ Р 51901.1-2002. Менеджмент риска. Анализ риска технологических систем.
  7. СТО РЖД 1.02.034-2010. Управление ресурсами на этапах жизненного цикла, рисками и анализом надежности (УРРАН). Общие правила оценки рисков и управления рисками. – М. 2010.


Все статьи автора «Куликова Елена Александровна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: