Анализ аварийных ситуаций при шлюзовании судов

УДК 626.4 Т. Ю. Нычик,

аспирант,

СПГУВК

АНАЛИЗ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИ ШЛЮЗОВАНИИ СУДОВ

ANALYSIS OF ACCIDENTS WHEN LOCKING

Статистика аварий и аварийных происшествий показывает, что главным фактором происхождения аварий является не только техническое состояние сооружения, но и воздействие судна на сооружение — навал. Настоящая статья посвящена анализу статистической обработки данных о транспортных происшествиях на Волго-Балтийском и Волго-Донском водных путях за навигацию 2005-2010 гг. с целью выявления факторов, влияющих на риск возникновения аварий в судоходных шлюзах.

The statistics of accidents and incidents shows that the main factor in the origin of accidents is not only a technical condition of the facilities, but also impact of the ship on the construction. This article is devoted to the analysis of statistical data of accidents on the Volga-Baltic and Volga-Don waterways for navigation 2005-2010, in order to identify factors influencing the risk of accidents in the shipping lock.

Ключевые слова: статистика аварий, аварийное происшествие, фактор риска.

Key words: statistics accidents; incident show, a risk factor.

УДОХОДНЫЕ шлюзы — это «мосты водного транспорта». В современной России для целей судоходства эксплуатируются тысячи километров внутренних водных путей, на которых работают более сотни судоходных шлюзов [1, с. 88-89]. Протяженность внутренних водных путей составляет 100 тыс. км, в том числе 16 698 тыс. км искусственных водных путей, на которых находится 110 судоходных шлюзов с напорами от 3 до 32 м [2]. Техническое состояние (износ) конструкции шлюза, особенно рабочих ворот, может спровоцировать аварию в шлюзах даже при незначительных воздействиях (навал судна, гидродинамические воздействия длинных волн, образующихся при входе судов и т. д.) [3, с. 73-83].

Изучение статистики навалов судов на ворота шлюзов имеет цель дать ответ на следующие основные вопросы:

1. Какова степень опасности навалов, их частота, ущерб, наносимый сооружению и судам?

2. Какие ворота (верхние или нижние) и с какой стороны (сверху или снизу) наиболее часто подвергаются навалам и в первую очередь нуждаются в защите?

3. Какие шлюзы в большей степени подвержены навалам судов на ворота и требуют защиты последних в первую очередь?

4. Какие суда или составы чаще всего наваливаются на ворота?

Кроме того, анализ статистики аварий навалов по годам позволит построить временную математическую модель измерения числа аварий и осуществить прогнозирование числа аварий на предстоящую навигацию, что позволит спланировать соответствующие профилактические мероприятия в соответствующих отраслевых подразделениях.

Анализ данных об аварийных происшествиях позволяет сделать вывод о том, что не всегда техническое состояние элементов сооружения является причиной аварии, однако при каждой аварии причиной или инициирующим аварию событием является воздействие судна. Отмечаем, что наибольшее число происшествий, в том числе и с тяжелыми последствиями, происходит по вине судоводителя. Анализ происшествий в судоходных шлюзах Волго-Балтийского водного пути за 2005-2010 гг. показал, что практически каждый случай, который вызвал повреждение конструкций в шлюзе, а иногда и его остановку в шлюзовании связан с судном, при этом наиболее подвержены авариям элементы нижней головы (табл. 1).

Навал на ворота нижней головы является опасным событием, так как происходит

^105

Выпуск 4

|Выпуск4

при наполненной камере, а потому является наиболее вероятным событием для прорыва напорного фронта шлюза. Как показывает анализ транспортных происшествий, аварии на верхней голове связаны обычно с навалами

на опущенные под порог ворота или навалы на пазы и створки открытых ремонтных ворот, происшествия в камере в основном включают навалы на рымы или зависание судна на парапетах (табл. 1).

Таблица 1

Происшествия в судоходных шлюзах Волго-Балтийского водного пути

Наименование шлюза Число происшествий в шлюзе

Годы Нижняя голова Камера Верхняя голова

Шлюз № 1 3 — —

Шлюз № 2 5 — 3

Шлюз № 3 7 — 1

Шлюз № 4 10 — 9

Шлюз № 5 2005-2010 10 — 2

Шлюз № 6 16 — —

Нижнесвирский шлюз 1 1 3

Верхнесвирский шлюз 1 — 2

Итого 53 1 20

106]

Первым закономерным фактором, влияющим на риск возникновения аварии в судоходном шлюзе, который удалось выявить, является интенсивность судопропуска. Установлено, что наибольшее число аварий происходит в шлюзах, где интенсивность судопропуска достигает проектных значений, а иногда и превышает их. Большое число шлюзуемых

Обское Северо-Двинское Беломорско-Онежское Азово-Донское Волго-Донское Камское Волжское ФГУП «Канал им. Москвы» Волго-Балтийское

судов вызывает определенную напряженность как у судоводителя, так и у диспетчеров шлюза, а это, в свою очередь, вызывает проявление отдельных ошибок, то есть вступает в силу «человеческий фактор».

По судопропуску Волго-Балтийское и Волго-Донское ГБУВПиС входят в тройку лидеров, согласно данным о судопропуске по

113444 123411

116587

2010 г.  2009 г.

Рис. 1. Данные о судопропуске по ГБУВПиС по состоянию на 21 ноября 2010 г.

ГБУВПиС на 21 ноября 2010 г. (рис. 1). Турнирная таблица распределяется следующим образом: на первом месте Волго-Донское ГБУВПиС, на втором — ФГУП «Канал им. Москвы» и на третьем — Волго-Балтийское ГБУВПиС. На рис. 1 видно, что в 2010 г. по сравнению с аналогичным периодом 2009 г. судопропуск на Волго-Балтийском водном пути, как и на Волго-Донском, увеличился.

В анализе количества аварий на судопропускных сооружениях Волго-Балта по годам (рис. 2) также прослеживается тенденция увеличения аварийных происшествий в 2010 г., по сравнению с аналогичным периодом 2009 г., что позволяет сделать вывод о том, что интенсивность судопропуска и риск возникновения аварии в судоходном шлюзе зависят друг от друга, иными словами, чем больше интенсивность судопропуска, тем

больше вероятность возникновения аварийной ситуации.

Более наглядно интенсивность судо-пропуска как фактор, влияющий на возникновение риска аварии в судоходном шлюзе, представляется возможным рассмотреть по месяцам. Как правило, открытие навигации на водных путях приходится на март-апрель, закрытие — на октябрь-ноябрь, в зависимости от района судоходства. Так, например, на исследуемых водных путях, Волго-Балтий-ском и Волго-Донском, навигация начинается в апреле и заканчивается в ноябре. Данные по судопропуску за 2005-2010 гг. (по месяцам) на Волго-Балте позволяют отметить, что максимальное количество пропущенных судов приходится на летние месяцы: июнь, июль и август, хотя количество шлюзований предельно высоко и в мае, и в сентябре.

Рис. 2. Количество аварийных происшествий по годам на судоходных шлюзах Волго-Балта

] 11892 ..'У48'М7512247 12465

1  * 10227 1«546

8069 7913 I

11ММ 1

14000 12000 Н 10000 8000 6000 4000 2000 0

Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь

Интенсивность судопропуска в 2009 г.  Интенсивность судопропуска в 2010 г.

ПсТ

Рис. 3. График изменения интенсивности судопропуска в навигацию 2009-2010 гг. на Волго-Балтийском водном пути

Выпуск 4

Данные об аварийных транспортных происшествиях на Волго-Балте по месяцам за 2005-2010 гг. также демонстрируют увеличение количества аварийных происшествий в летние месяцы по каналу в целом. Рис. 3 демонстрирует вариации изменения количества пропущенных судов за 2009 и 2010 гг. (как вариант); рис. 4, напротив, иллюстрирует изменение количества аварийных происшествий за те же годы. Интенсивность судопропуска в июле 2010 г. возросла по сравнению с аналогичным периодом 2009 г., такая же тенденция прослеживается и на графике изменения количества аварийных происшествий в тот же период. Так, анализ соответствия двух диаграмм по месяцам позволяет еще раз сделать вывод о прямопропорциональной зависимости между ростом интенсивности судопропуска и увеличением риска возникновения аварийных происшествий в шлюзах. Отмечаем, что данная теория зависимости взаимосвязанного

изменения судопропуска и количества аварии в примерах рис. 3-4 не работает на месяцах ноябрь, сентябрь и май, что вполне объяснимо. Здесь необходимо вспомнить о том, что на качество шлюзования влияет много факторов, но абсолютно неконтролируемыми при прогнозах количества судопропуска и количества аварий в шлюзах являются «человеческий фактор» и «фактор внешней среды». В данном случае такую зависимость между интенсивностью судопропуска и риском аварий (например, в мае) представляется возможным объяснить влиянием «фактора внешней среды». Май 2010 г. был более холодным по сравнению с аналогичным периодом 2009 г., количество штормовых предупреждений в мае 2010 г. было значительно больше, следовательно, и количество аварий в 2010 г. имеем на 1 единицу больше, хотя интенсивность су-допропуска в рассматриваемом периоде снижена.

и

3 . £ 2 а*

я в а я

2 В В а

? і а а.

4

3 2

„ 1 0

Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь

Количество аварий в 2009 г.  Количество аварий в 2010 г.

Рис. 4. График изменения количества аварийных происшествий в навигацию 2009-2010 гг.

на Волго-Балтийском водном пути

2 2 2 2 2

I  ± I

0 0 0 1 °І 1 0 0

Е 20 I 16

18

17

00 00 12

3   . 3

^ ^ Сооружения Волго-Балтийского водного пути

Рис. 5. Статистика аварийных происшествий на Волго-Балтийском водном пути

На рис. 5 приведена диаграмма, иллюстрирующая распределение аварийных происшествий на судопропускных сооружениях Волго-Балтийского водного пути в период навигации 2005-2010 гг.

Рис. 5 наглядно демонстрирует, что 35 % всех аварий происходит на шлюзе № 4, около 30 % — на шлюзе № 6, порядка 22 % на шлюзе № 5, а остальные 13 % приходятся на аварии 1, 2, 3-го Нижнесвирского и Верхнесвирского шлюзов.

Распределение судопропуска по сооружениям в рассматриваемый период (20052010) приведено на рис. 6.

Отмечаем, что наиболее интенсивен су-допропуск на шлюзах № 1 и Верхнесвирский, в то время как по количеству совершаемых аварий «лидируют» шлюз Новинкинской лестницы № 4 и Пахомовский шлюз № 6. Здесь в силу вступает второй закономерный фактор, влияющий на риск возникновения аварии в шлюзе, — конструктивно-компоновочное решение судопропускного сооружения и гидроузла в целом.

Как отмечалось выше, инициирующим аварию событием является, как правило, воздействие судна на элементы конструкций шлюзов. В навигацию по Волго-Балтийскому водному пути перевозки осуществляются по-

о

в.

в

в

is

о

к

н

и

о»

т

S

8200

8000

7800

7600

7400

7200

7000

6800

6600

8046

7501

7381

средством судов различного класса, с различными габаритами и техническими характеристиками. Анализ транспортных происшествий на шлюзах Волго-Балта за навигацию 2005-2010 гг. позволяет выделить несколько типов судов, многократно инициирующих аварийные происшествия. Несомненным является и тот факт, что «человеческий фактор» в вариации «сложность маневрирования при шлюзовании» зависит главным образом от соотношения габаритов судна и конструктивнокомпоновочных решений шлюзов. С целью выявления зависимости, влияющей на риск возникновения аварии в шлюзе и характеризующей связь между габаритами судов и проектными характеристиками шлюзов, сопоставляем эксплуатационные характеристики судов, инициирующих аварии соответственно габаритам сооружений, в которых имело место аварийное происшествие.

В результате, отмечаем несколько типов судов, которые способствовали инициированию аварии на каждом из исследуемых шлюзов. Так, к этим судам относим теплоходы типа «Волго-Дон», «Волго-нефть», составы типа «ОТ + баржа + ОТ» и «МБ + баржа + ОТ». На рис. 7 представлена диаграмма, которая иллюстрирует повторяемость аварий в шлюзах Волго-Балта инициирующими судами.

7991

7275

7193

7301

7326

\ у N V3 у </

✓ у ^ / /

Сооружения Волго-Балтийского водного пути

[lQ9

Рис. 6. Статистика среднегодового судопропуска на Волго-Балтийском водном пути

в период 2005-2010 гг.

Выпуск 4

§

я

В

§

и

М

м

к

о.

е

е

и

Верхнесвирский шлюз Нижнесвирский шлюз Шлюз № 6

МБ+баржа+ТО

0 1 2 3 4 5

Количество инициируемых аварий, ед.

Рис. 7. Повторяемость аварий инициирующими судами в шлюзах Волго-Балтийского водного пути

В практическом плане рис. 7 позволяет сделать вывод о том, что чем больше соотношения между длиной камеры шлюза и длиной судна или состава, а также шириной камеры шлюза и шириной судна или состава, тем меньше вероятность возникновения аварии в сооружении. Обращая внимание на то, что габариты шлюзов Волго-Балта различны, а именно шлюзы № 4-6 имеют длину на 17 м и ширину на 3,7 м меньше большей (наибольшая длина — 281 м, ширина — 21,5 м), обосновываем высокий риск аварий в шлюзах № 4-6 при сравнительно невысоком судопропуске по сравнению с другими сооружениями исследуемого пути. Расстояние между бортами наибольших расчетных судов, проходящих через шлюзы, и лицевыми гранями устоев голов шлюза не должно превышать полезной ширины камер и может составлять по Правилам технической эксплуатации речного транспорта РФ для шлюзов шириной 18 м и менее всего 0,4 м. При таких небольших запасах между конструкциями шлюза и бортами наибольших судов ввод их в шлюз и вывод из него возможны только строго по курсу с отклонениями не более чем на 0,5°. Но суда и при входе в шлюз и, в несколько меньшей степени, при выходе из него испытывают боковое или косое

воздействие ветровой волны и ветра, а иногда и течения. Поэтому для безопасности эксплуатации необходимо, чтобы составы судов могли двигаться в течение всего периода ввода их в шлюз и вывода из него точно по прямой, а возможное воздействие в это время на них ветра было строго ограничено. Для всех однониточных шлюзов желательно, а для шлюзов с большим судооборотом обязательно расположение на той же прямой участков подходов, на которых отстаиваются суда, ожидающие шлюзования, так как обход перед шлюзом встречных составов по кривым представляет значительные неудобства для судовождения. На фото 1 изображен пропуск крупногабаритного судна «Махачкала-1» через Вытегорский каскад шлюзов.

Зависимость риска аварии в шлюзе от конструктивно-компоновочного решения его конструкции можно рассмотреть и с другой стороны. Статистика аварий на исследуемых шлюзованных путях за пятилетний период (1990-1994) показала, что количество аварийных происшествий, инициированных навалами судов на ворота, и общее число аварий в шлюзах на Волго-Донском водном пути значительно превышает аварии на Волго-Балте. Данную статистику иллюстрирует табл. 2.

Фото 1. Пропуск крупногабаритного судна «Махачкала-1»

Таблица 2

Сведения о навалах судов на ворота шлюзов на Волго-Балтийском и Волго-Донском водных путях

Год ГБУВПиС Число навалов Общее число аварий в шлюзах

Верхние ворота Нижние ворота

1 2 3 4 5

1990 Волго-Балт — — 6

Волго-Дон 2 2 6

1991 Волго-Балт — 3 4

Волго-Дон — — 8

1992 Волго-Балт — 2 4

Волго-Дон — — 5

1993 Волго-Балт — — 2

Волго-Дон 1 — 3

1994 Волго-Балт — — 2

Волго-Дон 1 — 2

Выпуск 4

|Выпуск4

Габариты камер шлюзов Волго-Донского водного пути составляют 148^18 м, средние габариты камеры Волго-Балта — 260^18 м. Как показывает практика судовождения, ВолгоДонской канал с точки зрения безопасности шлюзования сложен в эксплуатации, особенно если шлюзуются крупногабаритные суда. Например, судно типа «Волго-Дон» занимает практически всю длину и ширину камеры, оставляя на маневры судоводителей 8-9 м по длине (в общей сложности на корму и нос) и 1-2 м по ширине (на оба борта), повышая тем самым риск возникновения аварии. В то время как при шлюзовании на Волго-Балте судно того же типа, находясь в камере, оставляет на маневрирование 100-120 м по длине (на корму и нос), и также 1-2 м по ширине (на оба борта).

Отмечаем, что основным судоходным требованием к компоновке гидротехнических узлов сооружений на судоходных реках и искусственных водных путях является правильное и целесообразное в данных природных условиях расположение судоходных шлюзов и подходов к ним в плане. Расположение шлюзов и подходов к ним в плане должно обеспечивать безопасные и удобные условия:

а) для ввода составов судов в шлюз и вывода из него;

б) отстоя составов в подходах к шлюзу в ожидании шлюзования в случаях, когда каме-

ра шлюза занята другим составом судов;

в) подхода составов судов к месту их отстоя перед шлюзованием с реки или водохранилища.

Таким образом, на риск возникновения аварии или аварийного происшествия в судоходном шлюзе могут оказать воздействие следующие факторы:

— конструктивно-компоновочные решения шлюзов, а именно запасы по ширине и длине между бортами и стенками камеры;

— интенсивность судопропуска, под которой понимается количество судопропусков в навигацию;

— «человеческий фактор».

Анализ характера аварий навалов позволяет сделать следующие выводы:

— в защите от навалов судов прежде всего нуждаются нижние ворота шлюзов при движении судна со стороны верхнего бьефа, так как их разрушение при наполненной камере чревато наиболее тяжелыми последствиями;

— для уменьшения количества навалов судов на ворота шлюзов необходимы разработка специальных мероприятий для помощи судоводителям в определении местонахождения судна в камере, расстояния до ворот и скорости судна, а также совершенствование системы дистанционного автоматического управления и навыков судовождения.

Список литературы

1. Липатов И. Проблема повышения технико-эксплуатационных качеств работы судоходных шлюзов на внутренних водных путях России / И. Липатов // Речной транспорт. — 2006. — № 4.

2. Кривошей В. А. Увеличение пропускной способности судоходных шлюзов с головной системой питания: автореф. дис. на соискание ученой степени д-ра техн. наук / В. А. Кривошей; Московская гос. акад. водного транспорта. — СПб., 2000.

3. Колосов М. А. Развитие шлюзованных водных путей России / М. А. Колосов // Внутренние водные пути России: регион. науч.-техн. конф. — СПб., 1988.

4. Колосов М. А. Характеристика современного эксплуатационного состояния судоходных шлюзов / М. А. Колосов // Безопасность речных судоходных сооружений: материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвященной 100-летию гидротехнической лаборатории им. проф. В. Е. Тимо-нова. — СПб., 2008. — С. 49-70.

5. Колосов М. А. Безопасность водно-транспортных гидротехнических сооружений / М. А. Колосов // Безопасность водного транспорта: тр. науч.- практ. конф. — СПб., 2003. — Т. 2. — С. 12-17.

6. Колосов М. А. Безопасность судоходного шлюза / М. А. Колосов // Гидротехническое строительство. — 2002. — № 4. — С. 6-9.