Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow БЖД arrow Безопасность жизнедеятельности. Ч. 1: Безопасность в чрезвычайных ситуациях на железнодорожном транспорте

Математическая модель определения необходимого количества восстановительных и пожарных поездов для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций

Проведенный анализ нормативно-методической литературы и деятельности восстановительных поездов ОАО «РЖД» показывает, что время на подход восстановительного поезда к месту транспортного происшествия (крушения, аварии, схода подвижного состава) можно определить по формуле:

где Т — время с момента готовности ВП до начала аварийно-восстановительных работ;

/] — время на подготовку ВП (сбор специалистов ВП, подача локомотива);

t2 — время на маневры по выходу на перегон со станции дислокации;

/3 — время движения на перегоне;

/4 — время на маневры по подходу непосредственно к месту схода подвижного состава.

Переменные t2, /3 зависят от схемы и состояния путей в прямом и обратном направлении, интенсивности движения по направлению, на котором произошло транспортное происшествие. Временной промежуток /3 определяется скоростью движения и длиной участков от места дислокации до места транспортного происшествия.

Дислокация ВП с самого начала выбиралась из надежности прикрытия главных ходов и участков с высокой интенсивностью движения. Необходимо отметить, что при этом вопрос о степени надежности прикрытия прочих участков до сих пор нерассмотрен и не изучен. В основном дело ограничивалось ранее принятой нормой один ВП на 200 км, которая после сокращения числа ВП увеличилась для ряда дорог до 300—500 км путей на один поезд. По состоянию на 01 января 2008 г. средняя длина участка обслуживания одного ВП составляла 350 км, что означает при транспортном происшествии в точке сети, удаленной от места дислокации ВП на 350—500 км, время движения ВП до этой точки с учетом средней скорости не выше 50 км/ч составит 8—10 ч и в этом случае автоматически порог перерыва в движении поездов 6 ч будет превзойден. При наличии ОГ в составе перевозимого груза такая задержка недопустима даже для малодеятельного участка, поскольку экологический ущерб от несвоевременно ликвидируемой ЧС, а с ним и экологические штрафы можгут достигать значительных размеров.

Поэтому первостепенным являются как повышение технической и организационной эффективности работы ВПВП, так и необходимость теоретического анализа готовности системы ВП по уровням 80 и 95 % к надежному техническому прикрытию всей сети ОАО «РЖД», при котором полный перерыв в движении поездов по главному ходу не будет превышать 6 ч.

Воспользуемся предположением об идеальных условиях выезда ВП с места дислокации и подхода к месту транспортного происшествия, при которых время готовности ВП к выезду после получения приказа и время выхода ВП со станции дислокации на перегон не превышают нормативных 40 и 20 мин соответственно.

Показатели нормативов прикрытия участков железных дорог с наиболее интенсивными перевозками силами и средствами ЖТСЧС включают:

  • — время прибытия аварийно-восстановительных формирований из пункта дислокации в зону ЧС;
  • — время восстановления движения;
  • — время ликвидации последствий ЧС (ТП).

Критерии достаточности числа ВП являются интегральными в соответствии с многообразием ситуаций, при которых требуется различное число ВП: от одного до шести. Кроме того, при сходе двухсекционного локомотива требуется ВП с 250-тонным грузоподъемным краном. В соответствии с этим могут рассматриваться условия своевременного подхода к месту ЧС (ТП), которое будем считать случайным, следующего числа ВП: 1) одного ВП; 2) двух ВП;

3) трех ВП; 4) четырех ВП; 5) пяти ВП; 6) шести ВП. Кроме того, подход двух и трех ВП с дополнительным условием, что один из ВП имеет в своем составе железнодорожный кран грузоподъемностью 250 т. Принимаем, что вероятность наступления каждого из вышеперечисленных вариантов подчиняется нормальному закону.

Анализ количества ЧС (ТП), для ликвидации последствий которых требовалось определенное число ВП, показал, что аварийные случаи распределяются следующим образом: привлечение одного ВП — 10 %; привлечение двух ВП — 40 %; привлечение трех ВП — 40 %; привлечение четырех— 5 %; пяти или шести ВП — 5 %. В дальнейшем ограничимся числом ВП от одного до четырех (привлечение 5, 6 и более ВП — редкое явление).

Вектор распределения аварийных случаев по количеству требуемых ВП обозначим как а = (а15 а2, а3, а4}.

Согласно вышеприведенным данным ctj = 0,1; а2 = 0,4; а3 = = 0,4; а4 = 0,05.

Отдельно необходимо рассматривать случаи, когда требуется хотя бы один 250-тонный кран. Особенности технического оснащения каждого ВП не учитывались и считалось, что в 80 % случаев к ликвидации последствий схода подвижного состава привлекаются не менее 2—3 поездов которые в сумме дополняют друг друга по специфике специальных технических средств.

Для формулирования математической задачи картографическое изображение каждой дороги разбивается на участки, причем участком будет являться часть железнодорожных путей, ограниченных двумя, тремя, четырьмя ВП, в зависимости от конфигурации участка. Границей участка может быть и граница железной дороги, и тупиковая точка.

Например, при анализе железной дороги N участком являются железнодорожные пути между станциями А—Б, а следующим участком являются железнодорожные пути между станциями Б—В и т.д. Переход с участка на участок осуществляется переходом через станцию, которая является местом дислокации ВП.

Текущий участок обозначим через Uy Точку на железнодорожных путях внутри участка (возможную точку крушения, аварии, схода — ТП) обозначим через х. Для точек внутри участка рассчитывается набор функций /,(*), f2(x), /3(х), f^(x), где ffx)— расстояние по железнодорожной линии от точки х участка до места дислокации ВП; i = 1, 2, 3, 4.

Железная дорога, таким образом, может быть разбита на участки со своей единственной для каждого участка группой из четырех ВП.

Множество наборов групп ВП обозначим через М = к} к _ ,4, а множество участков, составляющих в целом железную дорогу, через U ={Uj) j = j" ; где п — число участков для данной дороги.

Обозначим и расстояние достижимости ВП (для ближайшего к месту ТП) через Эти данные рассчитываются исходя из средней скорости ВП и принятого предельного времени движения ближайшего восстановительного поезда Ту

Последовательность расстояний достижимости для 2-, 3-, 4-го ВП, которые могут принимать участие в ликвидации последствий ЧС (ТП), обозначаем соответственно Они рассчитываются через предельное времясоответственно /' = 50 7},

I = 2, 3, 4.

Набор функций участка в каждой точке

(километре) рассчитаем с помощью следующего ряда логических условий (в приведенных формулах знак U означает «или»; знак П означает «и»):

Таким образом, dfx) — набор характеристик участка, принимающих в каждой точке значение 1 или 0.

Введем весовую функцию w(x), являющуюся отношением интенсивности движения в текущей точке х к максимальной интенсивности движения (на главном ходу). Если точка х расположена на главном ходу, то w(x) = 1. При этом используется предположение, что интенсивность ЧС (ТП) пропорциональна интенсивности перевозок, поэтому указанная величина одновременно характеризует и отношения интенсивности ЧС (ТП).

Для каждой функции dt{x) рассчитываем Ру — сумму километров с характеристикой 1, умноженной на локальные интенсивности крушений, и Qy — сумму километров с характеристикой 0, также умноженной на весовую функцию.

Тогда для всех х из участка ф что dfx) = 1,

для всех х из участка Up что dfx) = 0

Таким образом,

Величину в правой части обозначим через Ж(ф. Если участок целиком лежит на главном ходу, то W{Up = Цф, где Цф — длина рассматриваемого участка ф Характеристическое значение Ку для участка рассчитываем по формуле

Для железной дороги в составе ОАО «РЖД», это значение рассчитывается по формуле

Задача оценки степени прикрытия с заданным уровнем сводится к определению характеристик d{(x) функций^-для каждой точки участка, а затем к расчету Ру К у и ф Рассчитанная величина и есть вероятность попадания случайного события в зону прикрытия.

С учетом обозначения вектора распределения ЧС (ТП) по количеству требуемых для восстановления движения ВП характеристикой степени прикрытия сети существующим набором ВП (число и места дислокации) является значение R, которое представляет собой скалярное произведение векторов и

Достаточность ВП для участка в целом (интегральный критерий, учитывающий различное число требуемых ВП) определяется выполнением критериального соотношения

где R0 — предельное значение в зависимости от требований к критерию достаточности. Обычно используются 3 значения — 0,8; 0,9; 0,95.

Кроме интегрального критерия могут использоваться дифференциальные критерии достаточности для различного числа требуемых ВП (1, 2, 3, 4):

Дифференциальные критерии позволяют анализировать достаточность ВП раздельно для случаев, когда для восстановления движения требуются один, два, три, четыре ВП.

Данную математическую модель можно использовать и для расчета достаточности прикрытия отдельных участков железных дорог ПП.

По экспертной оценке, основанной на многолетней статистике, ПП, привлекаемые для тушения пожаров на объектах инфраструктуры ОАО «РЖД», распределяются следующим образом: один ПП — 20 %; два ПП — 40 %; три ПП — 30 %; четыре ПП и более — 10 %.

На основе разработанных в общей теории управления и адаптированных к конкретным условиям железнодорожного транспорта принципов и методов подготовлены предложения о принципах, целях и порядке взаимодействия органов управления, сил и средств ЖТСЧС с органами управления, силами и средствами территориальных подсистем РСЧС, между ОАО «РЖД», филиалами и структурными подразделениями ОАО «РЖД». Указанные предложения направлены на обеспечение устойчивой организации безопасного производства на железнодорожном транспорте при возникновении ЧС и ТП, различных уровнях повреждения объектов инфраструктуры (от 30 до 70 %).

С помощью вышеизложенного методического подхода и математического аппарата были выполнены расчеты оценки достаточности количества восстановительных поездов на N и М железных дорогах, а также проведена качественная оценка оптимизации мест дислокации восстановительных поездов на указанных железных дорогах с точки зрения обеспечения оперативного выполнения аварийновосстановительных работ и восстановления движения. Результаты расчетов приведены в табл. 7.13 и показаны на рис. 7.16.

Таблица 7.13

Итоговые данные расчета достаточности количества ВП для прикрытия участков железной дороги N

№ участка

W

Л

?2

Рз

Степень

прикрытия

участка

1

2

3

4

5

6

7

1

167

166

165,5

165,5

165,5

0,94

2

131

131,3

131,3

131,3

131,3

0,95

3

89,5

89,5

89,5

86,6

86,6

0,93

4

106

104,8

103,6

103,6

103,55

0,93

5

32

32

32

32

32

0,95

6

125

125,4

125,4

125,4

125,4

0,95

7

36

36

36

36

36

0,95

8

82

82

82

82

82

0,95

9

56

56

56

56

56

0,95

10

47,5

47,5

47,5

47,5

47,5

0,95

11

69,5

69,5

69,5

69,5

69,5

0,95

12

31

31

31

31

31

0,95

13

76,5

76,5

76,5

76,5

76,5

0,95

14

45,5

45,5

45,5

45,5

45,5

0,95

15

88

88

88

88

88

0,95

16

53,5

53,5

53,5

53,5

53,5

0,95

1

2

3

4

5

6

7

17

87,8

87,8

87,8

87,8

87,8

0,95

18

33

33

33

33

33

0,95

19

34,1

34,075

34,08

34,08

34,075

0,95

20

28,1

28,1

28,1

28,1

28,1

0,95

21

65,1

65,1

65,1

65,1

65,1

0,95

22

15,4

15,4

15,4

15,4

15,4

0,95

23

12,6

7,5

4,9

4,9

4,9

0,39

24

18

15

7,05

7,05

7,05

0,41

25

27,6

27,6

27,6

27,6

27,6

0,95

26

58

57,97

57,97

57,97

57,97

0,95

27

9,7

9,7

9,7

9,7

9,7

0,95

28

28,9

28,9

25,4

25,4

25,4

0,85

29

21

16

16

16

16

0,72

Сумма

1676

1660,6

1645

1642

1641,9

Критериальное значение для различного числа поездов

0,991

0,982

0,979

0,9799

Совместное критериальное значение

0,93

Степень прикрытия железной дороги N в целом для случаев, когда для восстановления движения привлекаются 1, 2, 3, 4 ВП

Рис. 7.16. Степень прикрытия железной дороги N в целом для случаев, когда для восстановления движения привлекаются 1, 2, 3, 4 ВП

Анализ результатов для железной дороги N показывает достаточную степень прикрытия дороги ВП в рамках заданных критериальных временных значений времени прибытия первого, второго, третьего и четвертого ВП.

Недостаточность прикрытия участков слабо влияет на общую степень прикрытия дороги, поскольку направления участков № 23 и 24 не являются главными ходами, интенсивность движения на них невысока, а степень прикрытия участка № 29 близка к 0,8.

Однако значение некоторых участков возрастает в связи с ростом объема перевозок нефтепродуктов в обход некоторых территорий, поэтому в дальнейшем с ростом интенсивности перевозок на этом направлении данная задача может актуализироваться.

На рис. 7.17 представлены в графическом виде степени прикрытия вышеуказанных участков.

Согласно схеме дислокации ВП и ПП в точках дислокации ВП находится, как правило, пункт дислокации ПП. Для тех участков дороги, для которых это верно или число ПП больше чем ВП, расчет степени прикрытия ПП участков совпадает с расчетом степени прикрытия ВП.

Критерий достаточности степени прикрытия ПП выполнен, так как критериальное значение превышает 0,8.

Результаты расчетов степени прикрытия участков железной дороги М приведены в табл. 7.14 и показаны на рис. 7.18

Степени прикрытия ПП для участков железной дороги N одним

Рис. 7.17. Степени прикрытия ПП для участков железной дороги N одним,

двумя, тремя ВП

Расчет степени прикрытия ВП для железной дороги М

№ участка

W

Л

Р2

^3

Степень

прикрытия

участка

1

152

150

118

118

56

0,74

2

261

261

239

176

223

0,78

3

288,4

288,4

288,4

288,4

288,4

0,95

4

29,4

29,4

29,4

29,4

29,4

0,95

5

40,1

30,9

30,9

27,2

27,2

0,69

6

238,95

238,95

238,95

238,95

239

0,95

7

235

235

235

235

235

0,95

8

205

205

205

205

205

0,95

9

201,9

201,9

201,9

201,9

201,9

0,95

10

187

187

187

187

187

0,95

11

249

249

249

249

249

0,95

12

152,7

152,7

152,7

152,7

152,7

0,95

13

172,6

172,6

172,6

172,6

172,6

0,95

14

80

80

80

80

80

0,95

Сумма

2493,05

2481,85

2427,85

2361,15

2346

Критериальное значение для различного количества поездов

0,995

0,973

0,947

0,941

Совместное

критериальное

значение

0,915

Степень прикрытия 1, 2, 3, 4 ВП на железной дороге М

Рис. 7.18. Степень прикрытия 1, 2, 3, 4 ВП на железной дороге М

Анализ результатов в целом для дороги показывает достаточную степень прикрытия дороги ВП в рамках заданных критериальных временных значений времени прибытия первого, второго, третьего и четвертого восстановительных поездов. В то же время для участков № 1, № 5 критерий 0,8 не выполняется, что видно из графы «Степень прикрытия участка» табл. 7.14.

Недостаточность прикрытия этих участков слабо влияет на общую степень прикрытия дороги, поскольку:

  • а) отклонение от критериального значения для участков № 1 и № 2 невелико и им можно пренебречь;
  • б) направления участков № 5 не являются главными, интенсивность движения на них невысока.

Для первых двух участков может быть поставлен вопрос об уменьшении расстояния между пунктами дислокации ВП. Вопрос об увеличении степени прикрытия участка № 5 не актуален из-за небольшой интенсивности движения на нем.

Вместе с тем, прогнозируемое увеличение интенсивности движения и грузооборота с Китаем и Монголией может привести к тому, что интенсивность на направлении участка № 5 станет сопоставима с интенсивностью движения на главном направлении. В этом случае недостаточность прикрытия этого участка может стать главной задачей.

Рассчитаем степень прикрытия ПП для железной дороги М. Согласно схеме дислокации ВП и ПП, как и на железной дороге N, в точках дислокации ВП находится, как правило, пункт дислокации ПП. Для тех участков дороги, для которых это верно, или число ПП больше, чем ВП, расчет степени прикрытия ПП участков совпадает с расчетом степени прикрытия ВП. Исключением из этого правила в данном случае является участок Ушумун — Белогорск, где в пункте Шимановская отсутствует ПП.

Результаты расчета расстояний достижимости в требуемое время для второго, третьего, четвертого ПП с критерием на 0,5 меньшим по времени граничных значений для этого участка, представлены в табл. 7.15.

Расчет расстояний достижимости в требуемое время

Длина

пути

участков

Интенсивность

W

Р

А/

Ri = K*ai

R = /?,-

268

1

268

253,7

0,91

0,1

0,091

0,865

107

0,1

10,7

278,7

253,7

0,91

0,4

0,364

278,7

278,7

253,7

0,91

0,4

0,364

278,7

253,7

0,91

0,05

0,046

Анализ табл. 7.15 показывает, что критерий достаточности прикрытия ПП для этого участка оптимален.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы