Расчет индивидуального и коллективного риска при отказе крана-манипулятора на мусоровозе

В последнее время в России растет тенденция на сохранение окружающей среды, так как количество твердых коммунальных отходов, которые утилизируют жители значительно растет. По данным Росприроднадзора за 2022 год на территории России было утилизировано и обезврежено порядка 4125205,4 тыс. тонн отходов производства и потребления, и так как количество отходов продолжает расти, увеличивается и количество контейнерных площадок, для которых необходимо отведение места [5]. Для того, чтобы позволить снизить количество контейнерных площадок на придомовых территория, начали внедрять использование системы подземного накопления ТКО, а для того, чтобы была возможность производить погрузочно-разгрузочные работы с таким видом контейнеров, необходимо использование мусоровозов с краном-манипулятором.

Краны-манипуляторы обладают высокой маневренностью и многофункциональностью, что позволяет его использовать в городских условиях, для погрузки и выгрузки ТКО [1]. Но так, как использование данного оборудо- вания более новое для компаний по транспортировке ТКО, чаще всего возникают ряд проблем, которые могут повлиять на работу оборудования. При проведении работ, могут возникнуть ряд отказов, которые способны вызвать ряд действий, что возможно приведет к аварии на опасном производственном объекте.

Для этого, необходимо изучить ряд всевозможных отказов, которые способны поспособствовать отказу крана-манипулятора и определить коллективный и индивидуальный риск при отказе КМУ.

Дерево отказов представляет собой комбинацию отказов оборудования, ошибок, которые могут быть совершены персоналом, внешних факторов, все это способно привести к основному события - аварии. Данный метод используется для того, чтобы определить возможность возникновения аварийной ситуации, а также для расчета вероятности возникновения аварий [2].

Рассмотрим на рисунке дерево отказов на КМУ, которые установлен на мусоровоз.

Рис. Дерево отказов на крана-манипулятора

A1 – Превышение номинальной грузоподъемности; A2 – Износ механизмов управления грузоподъемностью; A3 – Деформация механизмов; A4 – Потеря прочности конструкции; A5 – Перелом троса; A6 – Срыв механизма подъема; A7 – Перегрев проводки; A8 – Повреждение электронных компонентов; A9 – Проблемы с программным обеспечением; A10 – Дефекты в электронике контроллера; A11 – Обрыв в электрической цепи; A12 – Неисправность генератора; A13 – повреждение гидравлических трубок; A14 – износ уплотнений; A15 – прокол шланга; A16 – износ поверхности шланга; A17 – заедание клапана; A18 – утечка внутренних уплотнений; A19 – обрыв антенны; A20 – дефекты кнопок пульта; A21 – перебои в работе радиосвязи; A22 – неисправность протоколов связи; A23 – неправильное понимание команд; A24 – задержка в выполнении команд.

Для того, чтобы определить индивидуальный риск, коллективный риск и частоту головного события, необходимо провести расчеты по каждому событию, которое может возникнуть при отказе КМУ.

Для расчета индивидуального и коллективного риска необходимо определить частоту головного события [3]:

Частота головного события

Частота негативных ситуаций в год Число всех автокранов

Согласно итоговому докладу о результатах деятельности Ростехнадзора за 2023 год количество аварий на грузоподъемных кранах составило -   22 аварии, количество зарегестрированных КМУ 12 413 [4].

Частота головного события

Частота головного события = 1,77 × 10-4

R(C1) = 1,77 · 10-4 × 0,8 × 0,7 =

0,99 х 10-41/год

R(C2) = 1,77 × 10-4 × 0,8 × 0,3 =

0,42 х 10-41/год

R(C3) = 1,77 × 10-4 × 0,2 = 0,351/год йинд.= 0,375 х (R(C2)) = 0,15 х 10-41/год Лкол. = Линд х кол — во чел. =

0,15 × 10-4 × 2 = 0,3 × 10-41/год

Так при проведении расчетом можно определить, что причины, из-за которых могут возникнуть аварии имеют наибольшую частоту возникновения. К таким событиям относятся:

• -    перегрузка крана;

• -    износ механических деталей;

• -    повреждение тросов/механизмов подъема;

• -    короткие замыкания;

• -    сбой контроллера;

• -    проблемы с электропитанием;

• -    утечка масла;

• -    повреждение гидравлических шлангов;

• -    неисправность гидравлических клапанов;

• -    проблемы с пультом управления;

• -    сбой связи между управляющей системой и краном;

• -    несоответствие команд от оператора.

Коллективный и индивидуальный риск составит:

Линд. = 0,15 х 10-41/год

Лкол. = 0,3^ 10-41/год

Таблица. Результаты расчета риска

№ п/п	Причина / событие	Частота, 1/год
1	Отказ КМУ	1,77 x 10-4
2	Механические отказы	0,708x10 -4
3	Перегрузка крана	0,2832 x 10-4
4	Превышение номинальной грузоподъемности	0,19824x10 -4
5	Износ механизмов управления грузоподъемностью	0,09x10 -4
6	Износ механических деталей	0,2478 x 10-4
7	Деформация механизмов	0,173x10 -4
8	Потеря прочности конструкции	0,07x10 -4
9	повреждение тросов/механизмов подъема	0,17 x 10-4
10	Перелом троса	0,102x10 -4
11	Срыв механизма подъема	0,068x10 -4
12	отказы электрических систем	0,3186 x10-4
13	Короткие замыкания	0,127 x 10-4
14	Перегрев проводки	0,07x10-4
15	Повреждение электронных компонентов	0,05x10-4
16	Сбой контроллера	0,09 x 10-4
17	Проблемы с программным обеспечением	0,027x10-4
18	Дефекты в электронике контроллера	0,063x10-4
19	Проблемы с электропитанием	0,09 x 10-4
20	Обрыв в электрической цепи	0,063x10-4
21	Неисправность генератора	0,027x10-4
22	Отказы гидравлических систем	0,4425 x10-4
23	Утечка масла	0,132 x 10-4
24	повреждение гидравлических трубок	0,079x10-4
25	износ уплотнений	0,039x10-4
26	повреждение гидравлических шлангов	0,221 x 10-4
27	прокол шланга	0,066x10-4
28	износ поверхности шланга	0,15x10-4
29	неисправность гидравлических клапанов	0,08 x 10-4
30	заедание клапана	0,024x10-4
31	утечка внутренних уплотнений	0,056x10-4
32	отказы управляющих систем	0,3009x10-4
33	проблемы с пультом управления	0,105 x 10-4
34	обрыв антенны	0,063x10-4
35	дефекты кнопок пульта	0,042x10-4
36	сбой связи между управляющей системой и краном	0,075 x 10-4
37	перебои в работе радиосвязи	0,048x10-4
38	неисправность протоколов связи	0,026x10-4
39	несоответствие команд от оператора	0,121 x 10-4
40	неправильное понимание команд	0,072x10-4
41	задержка в выполнении команд	0,048x10-4

В результате анализа рисков, связанных с использованием кранов-манипуляторов (ККМ) в мусоровозах, было установлено, что вероятность возникновения аварийных ситуаций, хотя и очень низкая, требует дальнейшего внимания и принятия мер по снижению потенциальных угроз. Достигнутые критерии индивидуального и коллективного риска, хотя и находятся на приемлемом уровне, указывают на необходимость регулярных технических осмотров и профилактических работ КМУ, строгого соблюдения правил безопасности, обучения работников безопасным методам работы. Дальнейшие исследования мо- гут быть направлены на определение отдельных видов отказов посредством обширных статистических данных и детального анализа особенностей конструкции КМУ.

Кроме того, желательно спроектировать и внедрить систему мониторинга состояния КМУ в режиме реального времени, которая позволит своевременно выявлять возможные неисправности и предотвращать аварии. Результаты могут быть использованы для выработки рекомендаций по повышению эксплуатационной безопасности мусоровозов в КМУ и снижению уровня риска персонала.