Теоретические обоснования путей повышения безопасности операторов сельскохозяйственной самосвальной транспортной техники

2. Установлено, что при пространственной альтернативной дифференциации решения климатической повторяемости эффективность скомпенсирует отрицательные влияния опасных явлений.

3. Разработан комплекс математических моделей и алгоритмов, позволяющих оценивать потенциальный (теоретически достижимый) эффект, который принципиально может быть получен за счет пространственной дифференциации решений.

Л и т е р а т у р а

1. Матерон Ж. Основы прикладной геостатистики.- М.: Мир, 1968.- 408 с.

2. Якушев В.П., Жуковский Е.Е. и др. Вариограмный анализ пространственной неоднородности сельскохозяйственных полей для целей точного земледелия: Метод. Пособие / АФИ. -СПб: 2010.- 48 с.

3. Захарян Ю.Г., Жуковский Е.Е. Об учете пространственной изменчивости характеристик сельскохозяйственного поля // Науч. - техн. бюл. по агропомической физике / АФИ.-1983.- № 54.- С. 3942.

4. Murphy A.H. The value of climatological, categorical and probalistic forecasts in the cost-loss ratio situation // Mon Wea. Rev.- 1977.-v.105 №7.- P. 803-816.

5. Thompson J. C. A. Numerical method for forecasting rainfall in the Los Angeles area // Mon. Wea. Rev.-1950.- v.78 №7.- P. 113 — 124.

6. Захарян Ю. Г. Оценка эффективности агротехнологических воздействий с учетом геостатистического анализа неоднородности : Мат. науч. сессии по итогам 2013 год / ГНУ АФИ РАСХН.- СПб, 2014.

7. Захарян Ю.Г., Усков А.О. Технологическая дефферентация и выбор планируемого урожая по фактической продуктивности в системах точного земледелия // Плодородие.-2009.- №2.-С. 26-28.

8. Брагинская Л.Л., Жуковский Е.Е. Методические рекомендации по построению функций полезности (Применительно к задачам использования Гидрометеорологической информации об опасных явлениях).- Ярославль: ГГО, 1981.- 15 с.

9. Чернов Г., Мозел Л. Элементарная теория статических решений.-М., 1962.- 406 с.

10. Брагинская Л.Л., Вимберг Г. П. и др. Методические рекомендации по оптимальному использованию и оценки потенциальной экономической эффективности прогнозов опасных явлений.-Л.: ГГО, 1983.- 46 с.

11. Жуковский Е.Е., Захарян Ю.Г., Саноян М.Г. О пространственной дифференциации агротехнических решений // Агроклимат и программирование урожая /, АФИ -СПб.- 1986.- С. 100-110.

12. Uskov A.O., Zakharian J. C. Expredient spatial differentiation of technologies of precise agriculture — 0тф0рматир0ван0: английсжий (США) according to productivity fastors. LAC 2009 Book of abstracts // Wageningen Akademic Publishers, The

Netherlands.- 2009.

УДК 658.382.2:631.3 Канд. техн. наук М.С. ОВЧАРЕНКО

(СПбГАУ, ovcharenko_ms@mail.ru) Канд. техн. наук А.А. ОВЧАРЕНКО

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЯ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ОПЕРАТОРОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ САМОСВАЛЬНОЙ ТРАНСПОРТНОЙ

ТЕХНИКИ

Производственный травматизм, несчастный случай, транспортное средство, Марковская цепь

В процессе эксплуатации, технического обслуживания и ремонта самосвальных транспортных средств к возможным опасностям, которым подвергаются операторы в результате самопроизвольного опускания грузовых платформ, относятся придавливания, удары и другие.

Под травмированием оператора понимаем состояние, в котором он оказался в результате несчастного случая при работе на самосвальной сельскохозяйственной технике из-за придавливания грузовой платформой.

Возникновение такого несчастного случая возможно лишь в том случае, если оператор будет находиться в зоне падения платформы самосвальной техники, при отказе в системе гидравлического опрокидывающего устройства и отсутствии или неэффективности блокировочного устройства [1].

Несчастный случай, связанный с придавливанием оператора самосвальной платформой, происходит при наличии опасного фактора и при нахождении самого оператора в опасной зоне.

На рис. 1 - 2 представлено нахождение оператора и его помощника в опасной зоне при разгрузке самосвальной техники.

Проведем вероятностный анализ состояний, необходимых для образования несчастного случая в результате самопроизвольного опускания (падения) платформы, связанного с придавливанием оператора грузовой платформой самосвальной техники.

Рис. 1. Нахождение оператора в опасной зоне при чистке прилипшего груза на платформе

Рис. 2. Нахождение помощника оператора в опасной зоне при разгрузке самосвальной техники

Для возникновения исследуемого несчастного случая необходима поднятая на гидравлике платформа и наличие следующих четырех состояний [1]:

1. Состояние 0 - нахождение оператора в опасной зоне под поднятой на гидравлике грузовой платформой, в случаях: ремонта и технического обслуживания гидравлического опрокидывающего устройства; очистки транспортного средства; нахождения помощника (оператора) и постороннего человека во время разгрузки в зоне опускания - подъема самосвальной платформы в связи с выполнением им служебных обязанностей; нахождение оператора или помощника во время разгрузки на платформе (рис. 3).

6

Рис.3. Нахождение оператора в опасной зоне под поднятой на гидравлике платформой:

а - автомобиля-самосвала КамАЗ-55102; б - ГАЗ-САЗ-З51166

На рис. 3 видно, что оператор, находясь в одном из состояний (0), находится в опасной зоне при поднятой на гидравлике платформе, где травмирующим элементом является платформа.

2. Состояние 1 - отсутствие средств защиты (рис. 4), в случаях: отсутствия установки работником страховочного упора при нахождении под поднятой на гидравлике грузовой платформой; неправильной установки или установки непригодного, изношенного временем, некачественного страховочного упора или случайного предмета.

Рис. 4. Нахождение в опасной зоне под поднятой на гидравлике платформой при отсутствии средств защиты

3. Обозначим состояние 2, заключающееся в отказе гидравлической системы, в случаях: вырывания или разрыва гибкого гидрошланга; утечки масла из гидроцилиндра через поврежденный штуцер или прокладочные кольца гидроцилиндра; смещения яблока гидроцилиндра; поломки верхнего кронштейна гидроцилиндра; выхода из строя гидрораспределителя.

4. Состояние 3 - психофизиологическое состояние оператора (степень его работоспособности), в случаях: утомления; дремотных или просоночных состояний; психического угнетения или агрессии; болезненного или лекарственного состояния; состояния алкогольного опьянения. Снижение психофизиологического состояния (работоспособности), то есть вероятность попадания оператора в состояние 3, выражается запоздалыми реакциями у оператора, что может привести к несчастному случаю.

Наличие всех вышеперечисленных состояний позволило предположить о возможном попадании системы «оператор - машина» в состояние возникновения или отсутствия несчастного случая (травмирования оператора), при этом состояние (0) заключается в нахождении оператора в опасной зоне и определяется профессиональной и трудовой необходимостью оператора, связанной с самосвальной техникой, выполняя определенные технологические операции; состояние (1), заключающееся в принятии решения оператором (не использовать или использовать некачественный упор); состояние (3) - такое состояние, в котором он мог бы адекватно реагировать в экстремальных ситуациях и принимать мгновенные правильные решения. Это состояние определяется субъективными качествами, на которые нельзя полагаться при проектировании средств безопасности.

Таким образом, при поднятой на гидравлике грузовой платформы и нахождении оператора под ней существует опасность возникновения неисправности в гидравлическом опрокидывающем устройстве (попадание в состояние 2), что непременно приведет к самопроизвольному ее опусканию, а, следовательно, и к травмированию оператора (или персонала) - состояние 4. При попадании в состояние 5 будем считать, что несчастного случая с оператором не произойдет.

Рассмотрим возможные состояния и их исходы. Ситуация, связанная с выполнением оператором опасного действия. Опасным действием, приводящим к несчастному случаю, является попытка оператора опустить «заклинившую» на гидравлике платформу. При нахождении системы в состоянии 0, 1, 2, 3 несчастный случай произойдет (состояние 4), если установлен некачественный упор или ненадежный случайный предмет, и не произойдет (состояние 5), если, соответственно, установлен качественный упор или надежный случайный предмет.

Поэтому попадание системы в состояние 4 характеризуется тем, что если упор не выдерживает или упор выдерживает некоторое время, а потом ломается, то происходит несчастный случай.

В случае, если упор выдерживает некоторое время, потом ломается, существует вероятность попадания в состояние (4) и (5), то есть в момент самопроизвольного опускания, находясь в опасной зоне, оператор не успевает покинуть опасную зону (состояние 4) - несчастный случай и, наоборот,

упор не выдерживает, платформа падает, оператор успевает среагировать и оперативно покинуть опасную зону - состояние 5.

Наступление данного предположения определяется следующими факторами (состояние 3): психическим и физиологическим состоянием оператора, способностью в экстремальных ситуациях принимать мгновенные, правильные решения, техническим состоянием блокировочного упора, состоянием окружающей среды, состоянием его здоровья, настроением, атмосферой в коллективе и др. Возможна ситуация, когда угол подъема платформы не достаточный для травмирования, то есть придавливание помощника оператора не произойдет (состояние 5), так как он не находится в опасной зоне. Величина опасной зоны, зависящая от угла подъема платформы, была установлена экспериментальным путем и принимает следующие значения: при росте оператора от 170 - 185 см угол подъема платформы составляет 14° [1].

Таким образом, при угле подъема платформы меньше 14° несчастного случая со смертельным исходом не произойдет. Несомненно, такой угол может стать причиной травмирования, а именно: захвата частей тела или одежды, но не приведет к смерти оператора.

При отсутствии оператора (или помощника) в опасной и переменных опасных зонах в результате отказа в гидравлическом опрокидывающем устройстве и отсутствии или отказе блокировочного устройства, при этом травмы не произойдет, вероятность травмирования оператора равна нулю [1].

На основе вышеизложенного рассмотрим вероятностную модель возможного травмирования оператора самосвальной техники в процессе его трудовой деятельности.

Процесс трудовой деятельности оператора мобильной сельскохозяйственной самосвальной техники опишем в виде регулярной Марковской цепи [2] с двумя поглощающими состояниями, представленной на рис. 5.

Процесс, протекающий в физической системе, называется Марковским, если для каждого момента времени поведение системы в будущем зависит только от состояния системы в данный момент и не зависит от того, каким образом система пришла в это состояние. Иначе говорят, что процесс обладает Марковским свойством [2].

Случайный процесс с дискретным временем называется случайной последовательностью или случайной цепью. Случайная цепь, для которой в каждый момент времени дальнейшая последовательность событий зависит только от состояния системы в данный момент, называется Марковской цепью [2].

1-р 1-р 1-р 1-р

Рис. 5. Граф-схема Марковской цепи переходов возможного травмирования оператора транспортной сельскохозяйственной самосвальной техники. Состояние перехода: 0 - нахождение оператора в опасной зоне под поднятой на гидравлике грузовой платформой; 1 - отсутствие средств защиты; 2 - отказ гидравлической системы; 3 - психофизиологическое состояние оператора. Поглощающее состояние: 4 - возникновение и 5 - отсутствие несчастного случая.

Трудовой процесс оператора при работе на самосвальной технике с вероятностью благоприятных условий (Р) переходит в окончание трудового процесса без травмирования (без несчастного случая). В случае возникновения во время работы нештатных ситуаций (отказа в работе гидравлической системы подъемника) при нахождении оператора под поднятой на гидравлике платформой, а также нарушений им правил техники безопасности с вероятностью 1-Р переходит в поглощающее состояния, заключающиеся в возникновении или отсутствии несчастного случая с оператором мобильной самосвальной техники. Цепь имеет два невозвратных состояния, после прохождения, которых оператор заканчивает технологическую операцию (рис. 5): невозвратное состояние 4 характеризует возникновение несчастного случая с оператором; состояние 5 -благополучное без несчастного случая и без травмирования завершение трудовой деятельности оператора.

В соответствии с методом исследования Марковских цепей, используя метод декомпозиции, представим рис. 5 в виде совокупности матриц из четырех составляющих: р - вероятностей; Я -перехода; 0 - нулевой; Е - единичной.

"б Я

_ 0 Е

0 1 - р 0 0 0 р

0 0 1-р 0 0 р

0 0 0 1-р 0 р

0 0 0 0 1 - р р

0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 0 1

Такая запись приводит матрицу к уравнению Колмогорова-Чепмена, решение которого позволяет получить ряд показателей для стационарного состояния Марковской цепи [2]:

1. Число попаданий в каждое из состояний

N =

2. Математическое ожидание длительности пребывания оператора в каждом из состояний

М = N  В,

3. Вероятность перехода из промежуточных состояний в поглощающее:

В = N  Я.

Выражения (1 - 3) представляют собой матричные операции, которые можно применить к Отформатировано: Отступ: Первая строка: 1,25 см

анализу возможного травмирования оператора, трудовая деятельность которого связана с эксплуатацией и техническим обслуживанием транспортной самосвальной сельскохозяйственной техники с вероятностью попадания в различные поглощающие состояния от 0 до 1.

Результаты обработки данных с помощью МаЛСАЭ представлены на рис.6, на котором кривые 1 и 2 характеризуют поглощающие состояния соответственно 4 и 5, из которых следует, что при возникновении нештатных ситуаций с вероятностью свыше 0,7 (кривая 1) (отказ в гидросистеме, нарушение правил техники безопасности оператором и др.) несчастные случаи будут отсутствовать.

При возникновении нештатной ситуации с вероятностью ниже 0,7 вероятность возникновения несчастных случаев может достигать 100%. Однако проведенный анализ травматизма за последние 16 лет показал, что вероятность возникновения нештатных ситуаций не превышает 0,6.

При такой вероятности возникновение несчастного случая при самопроизвольном опускании грузовой платформы равняется 3%, в том числе 1,2% приходится на придавливания грузовыми

платформами, связанными с неисправностями блокировочных устройств и гидросистемы, их отсоединением или отсутствием.

1

« 0,9

1 0,8 | 0,7

8 0,6

о

.0 0,5

8 0,4

Ё 0,3

£ 0,2 ф

ш 0,1 0

Вероятность возникновения нештатной ситуаций

Рис. 6. Изменение вероятностей возникновения несчастного случая:

1 - несчастный случай (поглощающее состояние 4);

2 - без несчастного случая

Таким образом, проведенные теоретические обоснования повышения безопасности операторов транспортной сельскохозяйственной самосвальной техники позволили получить процент возможного травмирования операторов, который считается достаточно высоким. В связи с этим доказана необходимость кардинально и достаточно широко уделить внимание одному из важнейших профилактических мероприятий, а именно: разработке и внедрению средств инженерно-технического обеспечения безопасности операторов в результате придавливания грузовой самосвальной платформой.

Л и т е р а т у р а

1. Овчаренко М.С. Повышение безопасности операторов транспортной сельскохозяйственной техники за счет разработки и внедрения инженерно-технических и организационных мероприятий: Дис... канд. техн. наук. - СПб, 2007. - 196 с.

2. Раскин Л.Г. Анализ сложных систем и элементов теории оптимального управления. - М.: Советское радио, 1976. - 344 с.

УДК 638.382 Доктор техн. наук В.С. СЕЧКИН

Доктор техн.наук Н.И. ДЖАББОРОВ

(nozimjon-59@mail.ru, ИАЭП) Код поля изменен

Канд.техн.наук Р.В. ШКРАБАК (СПбГАУ. v.shkrabak@mail.ru, ФБОУ ВПО СПбГАУ) Соискатель Н.И. РУЗАНОВА

ДИНАМИКА ЛЕТАЛЬНЫХ ТРАВМ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

И ПУТИ ИХ ПРОФИЛАКТИКИ

Электротравмы, динамика, профилактика

В экономике страны и её агропромышленного комплекса (АПК) широко используется электрооборудование и тепловые установки. Отметим, что наличие энергетических мощностей и потребление электроэнергии только в сельскохозяйственных организациях характеризуется