Факторы риска на объектах железнодорожного транспорта, эксплуатирующегося в Якутии

Объекты железных дорог Якутии строятся и эксплуатируются в зоне распространения вечномерзлых грунтов и низких климатических температур. В настоящее время на территории Якутии ведется интенсивное строительство железной дороги Беркакит-Якутск-Магадан. Железнодорожный транспорт является потенциальным источником возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС) с большим числом пострадавших, значительным материальным ущербом, наступлением неблагоприятных экологических последствий. Аварии и чрезвычайные ситуации обусловлены нарушением технологических регламентов и режимов при строительстве и эксплуатации, заводскими дефектами оборудования и материалов, опасными природными явлениями и взаимодействием технологических элементов с природной средой, человеческим фактором.

Цель работы: анализ факторов риска объектов железнодорожного транспорта, строящегося и функционирующего в условиях Севера.

Используемый порядок анализа рисков ориентирован на рассмотрение неопределенных ситуаций состояния объектов, производств и процессов проекта, при которых имеется возможность нанесения щерба и потерь. Крупные железнодорожные узлы относятся к критически важным [1] и потенциально опасным объектам [2]. К потенциально опасным объектамотносятся объекты, на которых используют, производят, перерабатывают, хранят или транспортируют радиоактивные, пожаровзрывоопасные, опасные химические и биологические вещества, создающие реальную угрозу возникновения источника ЧС [3]. Риски возникновения чрезвычайных ситуаций с тяжелыми последствиями для обслуживающего персонала железных

дорог, населения, объектов территорий и окружающей среды при перевозках опасных грузов нельзя полностью исключить, а в определенных случаях они весьма существенны. Одним из основных подходов к повышению эффективности управления при возникновении чрезвычайных ситуаций, минимизации экономического ущерба от последствий аварий и катастроф, возможного их предупреждения является внедрение информационных технологий, моделирование природных и технологических процессов, оценка риска с использованием ГИС-технологий. В этом случае анализ риск-факторов должен включать:

• -    идентификацию опасностей;

• -    определение причин, которые могут привести к возникновению опасных ситуаций;

• -    разработку вероятных сценариев развития нежелательных ситуаций;

• -    составление списка мер безопасности, которые могут предотвратить наступление таких событий;

• -    составление списка мер по снижению масштабов ущерба потенциального происшествия;

• -    описание последствия событий, происшествие которых может оказать на людей и окружающую среду негативное влияние (построение полей поражающих факторов; выбор критериев поражения; оценка последствий воздействия поражающих факторов);

• -    расчет показателей риска (анализ частот реализации сценариев на основе фактических данных за прошлый период);

• -    фиксирование любых дополнительных мер или действий, которые могут быть рассмотрены в целях дальнейшего уменьшения риска, связанного с предполагаемым сценарием.

При анализе факторов риска необходимо учитывать не только вопросы диагностики и контроля технического состояния объектов железнодорожного транспорта, но и влияние на них природной и геологической среды. Причины и факторы возникновения и развития аварий, связанные с внешними воздействиями природного и геологического характера, присущие территории Якутии следующие: природные явления - наводнения, сейсмика, лесные пожары; опасные геологические процессы - термоэрозия; термокарстовые явления; заболачивание мест прохождения трассы.

Причины возникновения опасных геологических процессов - нарушения в процессе строительства поверхностных условий снятия растительного покрова с нарушением почвеннодернового горизонта; заболачивание, связанное с условиями прохождения трассы через мари, алаа-сы, долины рек и ручьев, характеризующиеся слабой дренажирующей способностью грунтов. Заболачивание обусловлено, как правило, нарушениями технологии строительства железнодорожного полотна; перекрытие естественных путей стока поверхностных вод.

Участки с многолетнемёрзлыми грунтами представляют наибольшую сложность при оценке их опасности для объектов железной дороги из-за высокой динамичности и изменчивости геокриологических процессов, которые обусловлены внешними климатическими условиями и воздействием железнодорожных объектов на окружающую среду. Перечисленные выше основные причины, обуславливающие возможность возникновения аварийных ситуаций, создают следующие факторы воздействия на техническое состояние объектов железной дороги:

• -    создание напряжений в теле конструкции связанное с механическим перемещением, провисанием, перекручиванием рельсового полотна из-за изменения рельефа поверхности (протаивание и размывка грунтов);

• -    циклические сезонные мерзлотные процессы, вызывающие пучение грунтов при промерзании и осадки при оттаивании, что приводит к созданию сложно деформированного состояния конструкции и служит причиной ее возможного разрушения.

Причины аварий разнообразны и развиваются по мере совершенствования технологий, но есть основные факторы присущие специфике железнодорожного транспорта:

• •    большие скорости движения железнодорожного состава;

• •    большое расстояние тормозного пути;

• •    наличие электрического тока высокого напряжения (до 30 кВ);

• •    многообразие поражающих факторов и возможность их комбинированных сочетаний;

• •    перевозка людей или опасных грузов;

• •    необходимость проезда по зонам плотной городской застройки;

• •    отсутствие технических требований на работу тепловозов и тепловых двигателей в условиях ниже -40°С;

• •    малый объем данных по работоспособности железнодорожной техники в условиях Крайнего Севера.

Последствия аварий объектов железнодорожного транспорта могут быть очень тяжелыми по ущербу и человеческим жертвам:

• •    гибель и нанесение вреда здоровью людей;

• •    ущерб окружающей среде;

• •    повреждение подвижного состава;

• •    повреждения и потеря груза;

• •    задержки в продвижении грузопотока из-за ремонтных работ на разрушенных участках железнодорожного пути.

Поражающими факторами рассмотренных аварий являются:

• •    ударная волна;

• •    тепловое излучение и горячие продукты горения;

• •    токсичные продукты горения;

• •    осколки разрушенного оборудования, емкостей;

• •    загрязнение водной и воздушной среды, почв и грунтов при разливе токсичных продуктов.

В целях обеспечения необходимых показателей надежности и долговечности узлов и агрегатов железнодорожной техники, работающей в холодном климате, необходимо разработать региональный технический регламент эксплуатации железнодорожного подвижного состава, тяги, путевого хозяйства и грузоподъемных механизмов [4]. Оценка надежности металлоконструкции производится на основе моделей роста и развития трещин и старения материала, с учетом: - природно-климатических условий - режима эксплуатации - дефектов и отклонений от проекта

• -    так же учитываются все причины отказов и разрушений.

В целом для обеспечения надежной эксплуатации железнодорожного транспорта в условиях низких климатических температур следует провести:

• -    постоянный мониторинг технического состояния путевого хозяйства;

• -    производить диагностику и прогноз эксплуатационной прочности и долговечности узлов и сварных соединений несущих элементов металлоконструкций;

• -    создание базы данных по отказам техники на железнодорожном транспорте в условиях низких климатических температур, с выделением лимитирующих надежность узлов;

• -    установление причин разрушений, проведения исследований дефектного состояния, напряженно-деформированного состояния элементов техники ж/д состава, в т.ч. рентгеновскими методами неразрушающего контроля;

• -    для обеспечения безопасного состояния линейной системы необходима организация системы геотехнического мониторинга, в первую очередь, для решения комплексного привлечения материалов космо- аэровизуальных съемок и ГИС-технологий [4].

Организация пространственной информации в геоинформационных системах значительно повышает обоснованность и качество управляющих инженерных решений по защите объектов железнодорожной сети от воздействия опасных природных и природно-техногенных процессов, исключают ошибки в оценке состояния природнотехногенной системы, связанные с недостатком информации о степени опасности развития природных и природно-техногенных процессов.

Для проведения комплексной оценки факторов природно-техногенного риска необходимо использовать разномасштабные картографические и аэрокосмические данные и определить: ланд-шафтно-неотектонические и техногенные условия; развитие (скорость активизации или затухания) пространственно-временных параметров опасных процессов; механизмы взаимовлияния природных и технических объектов. Для оценки опасности активации и развития экзогенного процесса на трассе железнодорожного полотна используются следующие тематические карты с масштабными уровнями: почвенные 1:100 т.– 1:10 т. для выделения участков болот и заболоченных земель, подвижных песков, солонцов, солончаков, схематическое инженерно-геологическое районирование по трассе; почвенные 1: 5 млн. – 1: 200 т. для оценки категорий грунтов по трассе; климатические 1: 5 млн. и менее; гидрологические 1: 5 млн. – 50 т. для выявление условий водостока; геоморфологические 1: 200 т – 1: 25 т для выявление участков распространения физико-геологические процессов (карст, оползни, сели и т.д.); топографические, геологические 1: 25 т – 1: 5 т для мониторинга активации и развития экзогенных процессов; топографические 1: 100 т – 1: 50 т для определения границы населенных пунктов, объектов растительного покрова, гидрографии, дорог.

В комплексе все параметры состояния природно-технической среды, определяемые взаимодействием природных и техногенных факторов, служат основой для составления специализированных карт геоэкологической нап-равленности и являются неотъемлемой составной частью информационного обеспечения системы предупреждения природно-техногенных аварий.