Допустимые значения параметров источников опасности

Исключительная важность знания параметров источников опасности не предполагает, что этим определяется степень его опасности или безопасности. Необходимо знать, при какой же величине параметра воздействие источника опасности приведет к травме или гибели человека или нанесет вред здоровью. Так, воздействие упавшего предмета на человека зависит от его веса, а также от прочности костей, крепости мышц, кожных покровов человека. Воздействие электрического тока зависит от силы тока, напряжения и длительности воздействия. Вращающиеся части машин опасны как силой воздействия, так близостью к частям человека. Химические вещества опасны как величиной распыленного вещества, так и объемом помещения, в котором они распылены и временем нахождения человека в помещении. Таким образом, на основе медицинских исследований можно определить, что каждый параметр каждого источника опасности имеет свои допустимые значения <φ_i^d, ρ_i^d, τ_i^d >

В этом случае перечень источников опасности, приведенный в § 2.2., можно представить в виде таблицы вида:

Таблица 2.1.

Свести в одну таблицу все источники опасности практически невозможно, так как, например, химических соединений на сегодня известно около 70000, и каждое из них имеет свои допустимые значения φ^d, ρ^d, τ^d.

Однако для конкретного агрегата, рабочего места, технологического процесса такие таблицы должны быть составлены, чтобы четко определить, что и каким образом воздействует на человека, каковы допустимые значения параметров этих источников, чтобы можно было построить систему защиты.

Оценка безопасности источника опасности.

На технологическом оборудовании, на рабочем месте, в технологическом процессе имеется множество источников опасности , каждый из которых характеризуется параметрами (φ_i, ρ_i, τ_i) и их допустимыми значениями (φ_i^d, ρ_i^d, τ_i^d).

Представим это множество как пространство измеримых величин, на котором введем норму

, где x_i = φ_i, или ρ_i, или τ_i, а x_i^d = φ_i^d, или ρ_i^d, или τ_i^d

Таким образом, формализация пространства параметров источника опасности позволяет оценить степень его безопасности:

, если x_{i k} < x^d _ik (2.1)

0, если хотя бы для 1 из x_{i k} ≥x^d _ik

При x_{i k} ≥x^d _ik действующее значение параметра источника опасности превышает допустимое значение, что означает опасное воздействие этого источника опасности на человека.

Естественно, что необходимым условием для травмы или гибели С_i^п является выполнение этого условия для мощности источника опасности,

С^п = φ_i ≥ φ_i^d,

а ρ_i и τ_i являются достаточными условиями. Иначе говоря,

φ_i < φ_i^d,

С^б_i = ρ_i > ρ_i^d, (2.2)

τ_i < τ_i^d.

φ_i > φ_i^d,

С^ос_i = ρ_i > ρ_i^d, (2.3)

τ_i < τ_i^d.

φ_i > φ_i^d φ_i ≥ φ^d,

С^п_i = ρ_i < ρ_i^d или ρ > ρ^d , (2.4)

τ_i > τ_i^d τ ≥ τ^d.

Возвращаясь к оценке эффективности системы безопасности, укажем:

Вероятность перехода из состояния С^б_i в состояние С^ос_i α₁₂ есть вероятность того, что мощность источника опасности превысит допустимые значения Р(φ_i > φ_i^d), а вероятность того, что (ρ < ρ^d и τ_i > τ_i^d) равна нулю.

φ_i > φ_i^d

α₁₂ = Р₁₂ ρ > ρ^d (2.5)

τ < τ^d

Вероятность перехода из состояния С^ос_i в безопасное состояние С^б_i есть вероятность возвращения мощности источника опасности из превышения допустимого значения в допустимое.

α₂₁ = Р₂₁(φ_i φ_i < φ_i^d ) (2.6)

Вероятность перехода из состояния опасной ситуации С^ос_i в состояние происшествия С^п_i

φ_i > φ_i^d φ_i > φ_i^d

α₂₃ = Р₂₃ ρ_i < ρ_i^d или Р₂₃ ρ_i < ρ_i^d (2.7) τ_i < τ_i^d τ_i > τ_i^d

Глава 3. Безопасность человека

3.1. Состояние безопасности и собственные свойства человека.

В главе 1 модель системы безопасности включает уравнение состояния человека:

Исключим пока из рассмотрения влияние информации и управления. Обозначим показатель безопасности техники В_Т, а показатель безопасности среды В_Е. Тогда (3.1) можно представить следующим образом:

C_Ч = [B_T + ΔB_T{S_Ч^T} + B_E + ΔB_E{S_Ч^E} + ΔB_T(E) + ΔB_E(T)], (3.2)

где: ΔB_T{S_Ч^T} - изменение показателя безопасности техники от «собственных» свойств человека,

ΔB_E{S_Ч^E} - изменение показателя безопасности среды от «собственных» свойств человека,

ΔB_T(E) - изменение показателя безопасности техники от влияния среды,

ΔB_E(T)]- изменение показателя безопасности среды от влияния техники.

Рассмотрение показателей безопасности техники В_T и среды В_Е предстоит в следующих главах. Сейчас рассмотрим «собственные» свойства безопасности человека, под которыми будем понимать свойства человека, обеспечивающие его безопасность. Такими свойствами являются:

- обученность практическим навыкам правильной и безопасной работы,

- дисциплинированность,

- выносливость,

- прочность скелета,

- электрическое сопротивление кожи человека,

- невосприимчивость к химическим веществам,

- невосприимчивость к холоду,

- невосприимчивость к изменению атмосферного давления,

- устойчивость к радиации,

- невосприимчивость к электромагнитным полям.

Первые три свойства можно сгруппировать показателем отсутствия ошибок как вероятности отсутствия ошибки, которую определяют через интенсивность ошибок l_ош, т.е. количество ошибок в единицу времени, а через этот параметр – на среднее время между ошибками .

Для конкретного рабочего места выбираются r необходимых «собственных» свойств человека. Тогда:

, (3.3)

где: ,

- коэффициент влияния свойства на показатель безопасности техники,

- отклонения показателя свойств от расчетных, полученных в медицинских исследованиях.

Рассмотрим «собственные» свойства человека относительно природы. Такими свойствами могут служить:

- обученность правилам поведения в природных условиях,

- умение плавать,

- устойчивость к солнечной радиации,

- устойчивость к аллергенам.

Первые два свойства относятся к безошибочности и оцениваются также временем между двумя ошибками .

, (3.4)

где: ,

- коэффициент влияния свойства на показатель безопасности природы.

Очень интересными являются показатели безопасности техники при влиянии природы и показатели безопасности природы при влиянии техники .

Обозначим источники опасности природы , . Причем очевидно, что существует обратное воздействие некоторых факторов техники через природу вновь на технику. Это, например, загрязнение атмосферы, воды, грунта химическими соединениями, которые затем воздействуют на технику, в виде «кислотного» дождя, «кислотной» пыли и т.п. Тогда:

, (3.5)

. (3.6)

Оценка безопасности человека со стороны природы усечена, потому что основные природно-климатические факторы включены в перечень опасных и вредных производственных факторов системой стандартов безопасности труда - температура воздуха t^○C, влажность воздуха φ %, давление атмосферное d и подвижность воздуха Vм/сек. Следует лишь отметить, что здесь следует сравнивать не с допустимыми, а с комфортными значениями этих параметров – с нижним значением, если параметр меньше его, и с верхним значением, если параметр выше комфортного. Остаются такие явления природы, как осадки, молнии, а также источники чрезвычайных ситуаций. Поскольку чрезвычайным ситуациям, их возникновению и развитию посвящена глава 8, то здесь они не рассматриваются.

Оценка осадков как источников опасности природы следует проводить так же, как и источников опасности техники:

, (3.7)

где - количество выпадающих осадков в единицу времени,

- на каком расстоянии от рабочего места падают осадки,

- сколько времени продолжают выпадать осадки.

Оценка молний как источника опасности природы аналогична:

, (3.8)

где - мощность молний в электроновольтах максимальной из них,

- расстояние от молнии до рабочего места,

- продолжительность разрядов молний.

Модель развития опасности

В предыдущей главе 2 рассмотрены параметры источника опасности φ, ρ и τ. В процессе работы эти параметры могут изменяться как закономерно (износ элементов оборудования, старение материалов, разрегулировки), так и случайно (внезапный отказ, ошибка персонала, случайные природные явления).

Обозначим: U₁ – случайное событие изменения φ,

U₂ – случайное событие изменения ρ,

U₃ - случайное событие изменения τ.

Тогда φ = φ (U₁ (t), t),

ρ = ρ (U₂ (t), t), (3.9)

τ = τ (U₃ (t), t).

Рис. 3.1

Изменения случайных величин φ(t), ρ (t), τ (t) будут иметь вид:

, (3.10)

, (3.11)

. (3.12)

В (3.10), (3.11), (3.12) , , - плотности распределения вероятностей случайной величины изменения величины параметра. Поскольку это случайное изменение величины параметра зависит от большого разнообразия факторов, то, как правило, это распределение подчинено нормальному закону. Так как это изменение не может быть ни +∞, ни -∞, т.е. ограничено физическим смыслом, то случайные величины подчинены усеченному нормальному закону.

Рис. 3.2

, (3.13)

где: С – коэффициент усечения,

- среднеквадратическое отклонение усеченного нормального закона.

- плотности распределения времени наступления случайного события U₁(t), U₂(t), U₃(t). Распределение времени наступления событий зависят от принятых законов распределения: экспоненциальное, Вейбулла или др. Если принято экспоненциальное распределение , где l- параметр потока отказов, то среднее время между двумя отказами:

. (3.14)

В любом случае общий подход к оценке М(t) известен:

. (3.15)

В (3.10), (3.11), (3.12) - функции закономерного изменения параметров источников опасности во времени, т.е. функции старения, износа, разрегулировки.

В итоге определены реальные функции изменения параметров источников опасности:

, (3.16)

, (3.17)

. (3.18)

3.3. Необходимые и достаточные условия изменения состояния системы безопасности.

Запишем начальные условия безопасности.

В момент времени t₀ система находится в состоянии

φ(t₀) < φ^d,

С^б_ч(t₀) = ρ(t₀) > ρ^d, (3.19)

τ(t₀) < τ^d.

В процессе функционирования системы параметры изменяются в соответствии с (3.9), (3.10), (3.11). При этом может оказаться, что φ(t) достигла допустимого значения.

φ(t₁) > φ^d,

С^ос_ч(t₁) = ρ(t₁) > ρ^d, (3.20)

τ(t₁) < τ^d.

Условие (3.19) – это условие опасной ситуации. Мощность источника опасности достигло или превышает допустимое значение – это необходимое условие происшествия. Однако ни приведенное расстояние, ни время опасного воздействия своих допустимых значений не достигли, т.е. не возникло достаточных условий для происшествия.

Дальнейшее функционирование системы может привести к изменению ρ(t) и τ(t). Тогда могут возникнуть следующие условия:

φ(t₂) > φ^d,

С^п_ч(t₂) = ρ(t₂) < ρ^d,

τ(t₂) < τ^d.

(3.21)

φ(t₃) > φ^d,

С^п_ч(t₃) = ρ(t₃) > ρ^d,

τ(t₃) > τ^d.

Условия (3.20) – условия происшествия, при которых выполнены и необходимые условия, и достаточные.

Графически выполнение необходимых и достаточных условий изображено на рис. 3.3 и рис. 3.4

Точка А показывает выполнение условия (3.19).

Точка В показывает выполнение условия (3.20).

Точки С и Д показывают выполнение условия (3.21).

На рис.3.4. рассмотрим изменение параметров во времени.

Рис. 3.4