Улучшение охраны труда водителей транспортных средств в апк за счёт снижения риска травмированияпри торможении

На правах рукописи

Копылов Сергей Александрович

УЛУЧШЕНИЕ ОХРАНЫ ТРУДА ВОДИТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

В АПК ЗА СЧЁТ СНИЖЕНИЯ РИСКА ТРАВМИРОВАНИЯ
ПРИ ТОРМОЖЕНИИ

Специальность 05.26.01 - Охрана труда (отрасль АПК)

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт – Петербург – Пушкин – 2011

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Орловский государственный университет»

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Загородних Анатолий Николаевич

Официальные оппоненты заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор

Шкрабак Владимир Степанович

кандидат технических наук

Кокарев Святослав Петрович

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт социального развития села ФГОУ ВПО Орёл ГАУ

Защита диссертации состоится «25 » марта 2011 г. в 13.30 на заседании диссертационного совета Д220.060.05 при ФГОУ ВПО “Санкт – Петербургский государственный аграрный университет”, 196601, Санкт – Петербург – Пушкин, Академический проспект, д. 23, ауд. 2.529. Факс (8- 812) 465-05-05, электронный адрес: uchsekr@ spbgau.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Санкт – Петербургский государственный аграрный университет»

Автореферат разослан « »________2011г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Т.Ю.Салова

Общая характеристика диссертационной работы

Актуальность темы. Развитие агропромышленного комплекса ( АПК ) сопровождается увеличением объема перевозок грузов сельскохозяйственного назначения на транспорте.

По данным Федерального государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт охраны труда» ежегодно из общего числа погибших в АПК более 20% составляют водители транспортных средств, причём в более 60% случаев, источником их травмирования стали транспортные происшествия (ТП), которые происходят в основном из-за несовершенства системы сигнализации о торможении транспортных средств. В настоящее время она базируется на простом принципе: сигнал от педали тормоза зажигает стоп-сигналы и никак не реагирует на другие способы торможения, что приводит к столкновениям транспортных средств. Официальная статистика информирует, что столкновения транспортных средств составляют четвертую часть (27,0 %) от общего количества случаев ТП, причём основная их доля 55,6 % приходится на лобовые, фронтальные и задние удары.

Разработка устройства по фиксированию момента начала торможения транспортных средств с более высокой точностью и визуальной информативностью позволит улучшить условия и охрану труда водителей за счёт снижения столкновений транспортных средств, что позволит исключить их травмирование. Это и определяет актуальность выбранного направления исследования.

Цель работы - улучшение охраны труда водителей транспортных средств в АПК за счет снижения риска травмирования при торможении.

Задачи исследования:

1. Провести анализ использования транспортных средств и автомобильных дорог агропромышленного комплекса;

2. Провести анализ аварийности транспортных средств, факторов определяющих производственный травматизм и методов оценки безопасности труда водителей;

3. Провести логико-графический анализ возникновения опасностей столкновения транспортных средств, риска транспортного происшествия ;

4. Разработать устройство по фиксированию момента начала торможения транспортного средства;

5. Провести экспериментальные исследования по оценке достаточности мер по снижению возможности проявления риска столкновения транспортных средств и процесса торможения с различными системами визуального отражения;

6. Разработать учебный стенд для исследования параметров сигнализации торможения транспортных средств;

7. Провести расчет ожидаемой экономической эффективности от внедрения устройства сигнализации торможения транспортного средства.

Объект исследования. Безопасность и охрана труда водителей транспортных средств.

Предмет исследования. Закономерности влияния процесса возникновения опасностей столкновения транспортных средств при визуальном отражении их торможения на риск травмирования водителей.

Научная новизна:

- разработана методология разработки устройства по фиксированию момента начала торможения транспортного средства с более высокой точностью и визуальной информативностью;

- предложен, применительно к технетическому устройству, показатель опасноспособности, позволяющий определить соблюдение требований предъяв­ляемых к нему;

- разработана бальная методика лингвистической оценки показателей транспортного риска столкновения транспортных средств по параметрам характеризующим возможность его проявления при визуальном отражении процесса их торможения;

- проведена экспертная и экспериментальная оценка нового устройства в сравнении со штатной системой сигнализации торможения транспортного средства.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Практическую ценность работы представляет разработанное устройство по фиксированию момента торможения транспортного средства с более высокой точностью и визуальной информативностью. Результаты исследований могут быть использованы конструкторами при разработке и совершенствовании систем визуального отражения процесса торможения транспортных средств.

Результаты работы реализованы в натурном образце функционирующего устройства, экспериментальном стенде сигнализации торможения транспортного средства, а также в разработанном методе комплексного исследования устройств визуального отражения процесса торможения транспортных средств на основе лингвистической оценки показателей транспортного риска.

К защите предъявляются следующие научные результаты:

1. Анализ используемых транспортных средств и автомобильных дорог агропромышленного комплекса;

2. Анализ аварийности транспортных средств, факторов определяющих производственный травматизм и методов оценки безопасности труда водителей;

3. Логико-графический анализ возникновения опасностей столкновения транспортных средств, риска транспортного происшествия ;

4. Устройство по фиксированию момента начала торможения транспортного средства;

5. Экспериментальные исследования по оценке достаточности мер по снижению возможности проявления риска столкновения транспортных средств и процесса торможения с различными системами визуального отражения;

6. Учебный стенд для исследования параметров сигнализации торможения транспортных средств;

7. Расчет ожидаемой экономической эффективности от внедрения устройства сигнализации торможения транспортного средства.

Внедрение. Устройство по фиксированию момента торможения транспортного средства внедрено в производство и используется в ООО «Автомобилист» Курской области Конышевского района.

Метод комплексного исследования устройств торможения на основе лингвистической оценки показателей транспортного риска внедрен в научные исследования ФГНУ «Всероссийский НИИ охраны труда» г.Орел.

Стенд сигнализации торможения используется в учебном процессе при подготовке специалистов, обучающихся в ОрёлГТУ по специальности 170900 «Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование», 150200 «Автомобили и автомобильные хозяйства» в лекциях, лабораторных и практических занятиях, а так же при проведении курсового и дипломного проектирования.

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на следующих международных научно-практических конференциях: III международном конгрессе «Безопасность и охрана труда» (2005 г.), г. Москва; 10-й научно-технической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов «Неделя науки –2005», Орел: Орел ГТУ, 2005; Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность через образование», Брянск: БГУ,2006; Научно-технической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов «Неделя науки», Орёл: ГОУ ВПО ОГУ, 2008-2009; Всероссийской научно-практической конференции «Требования безопасности к пестицидам и агрохимикатам», Орёл: ФГОУ ВПО Орёл ГАУ, 2009; Всероссийской научно-практической конференции «Концепция безопасности жизнедеятельности в агропромышленном комплексе», Орёл: ФГОУ ВПО Орёл ГАУ, 2009; Учёном Совете Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 10 печатных работах, подана заявка на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация содержит введение, шесть глав, общие выводы, список литературы из 102 наименований и 5 приложений. Основной текст изложен на 149 страницах и включает 32 рисунка и 14 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована тема диссертации, отмечена научная новизна и изложены основные положения выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние проблемы и выбор направления исследования» дан анализ используемых транспортных средств и автомобильных дорог Агропромышленного комплекса (АПК), который позволил установить, что основную часть сельскохозяйственных грузов перевозят автомобильным (до 80 %) и тракторным ( 20…27% ) транспортом.

Выполнен анализ аварийности на автомобильных дорогах, который позволил установить, что уровень транспортного травматизма в стране остается крайне высоким и находится в пределах 32…35 тыс. аварий со смертельным исходом в год. Наблюдается рост количества ТП в расчете на 10 тыс. единиц транспортных средств (54,4). Столкновения транспортных средств составили четвертую часть (27,0 %) всех ТП, причем основная их доля – 55,6 % приходится на лобовые, фронтальные или задние удары.

Дан анализ факторов определяющих производственный травматизм на транспортных средствах, который позволил выявить несовершенство систем сигнализации транспортных средств, срабатывающих только лишь при нажатии на педаль тормоза и никак не реагирующих на другие способы торможения, например двигателем. Таким образом её отсутствие создаёт один из главных факторов опасности.

Проведён анализ существующих систем и устройств по определению отрицательного ускорения, который показал, что существуют технические разработки устройств по определению отрицательного ускорения и включения стоп-сигналов. Однако, большинство устройств имеет ряд недостатков, например, низкую эксплуатационную надежность, большую инерционность и срабатывание в ограниченных условиях движения.

Рассмотрены существующие методы оценки аварийности, травматизма и безопасности труда водителей транспортных средств таких учёных, как: Шкрабака В.С., Лапина А.П., Юркова М.М., Копылова Г.И., Полишко Г.Ю., Гальянова И.В, Илларионова В.А., Купермана А.И., Мишурина В.М., Амбарцумяна В.В., Олянича Ю.Д., Ермакова Ф.Х., Рыбина А.Л., Шкрабака В.В., Афанасьева В.Н., Галушко В.Г., и других., это позволило установить, что применение существующих показателей и оценок безопасности труда операторов транспортных средств не позволяют в полной мере использовать методический арсенал допускового контроля безопасности труда с целью эффективного управления ею из-за невозможности определения вида и параметров корреляционных функций процессов изменения этих показателей и оценок, что требует корректировки методических подходов к данной проблеме.

Во второй главе «Теоретические исследования процесса возникновения опасностей столкновения транспортных средств при визуальном отражении процесса их торможения» дан анализ причин транспортных аварий, который показал что их возникновение и развитие характеризуется комбинацией случайных локальных событий, возникающих с различной частотой на разных стадиях аварии. Для выявления причинно-следственных связей между этими событиями были использованы логико-графические методы.

Для анализа возникновения опасностей столкновения транспортных средств нами были использованы диаграммы в форме дерева событий, а с помощью предварительно построенных диаграмм – деревьев были получены математические модели, например, аварийности и травматизма.

Создание дерева заключалось в определении его структуры: а) элементов – головного события (происшествия) и ему предшествующих предпосылок; б) связей между ними – логических условий, соблюдение которых необходимо и достаточно для его возникновения.

Выявление возможных происшествий было увязано с логикой нежелательного высвобождения и распространения энергии, а предпосылками и условиями их появления с процессами, сопровождающими изменение свойств рассматриваемой системы.

Определение соблюдения требований, предъяв­ляемых к техническому устройству, прово­дилось при помощи показателя, именуемого опасноспособностью.

Математическое описание способности технического устройства создавать воздействия послекритического уровня становится возможным в результате комбинирования эксергетического и психофизического подходов к интерпретации техногенных воздействий. Эксергия в общепри­нятом смысле представляет собой максимальную часть энергии термодинамической системы, кото­рая может быть превращена в работу при перехо­де из текущего состояния в состояние равновесия с внешней средой. Выражение для эксергии тепло­ты имеет вид:

, (2.1)

где EQ — эксергия теплоты; Q — количество тепло­ты в термодинамической системе; Т0 — темпера­тура внешней среды; Т — текущая температура в термодинамической системе; kQ — коэффициент пропорциональности.

Распространение понятия эксергии на техно­генные воздействия приводит к введению анало­гичного понятия. Эксергия воздействия послекритического уровня:

, (2.2)

где — количество эквивалентной энергии, за­меняющее собой максимальное количество ве­щества, способного участвовать в воздействии, или максимальное количество энергии, способ­ной участвовать в техногенном воздействии; D — текущее значение создаваемой дозы; Dкр — критическое значение внешней дозы техногенного воз­действия.

При анализе технических устройств связанных с процессом визуального отражения информации, данные о восприятии световой энергии, полу­ченные в разное время исследователями Бугером, Вебером, Фехнером, позволили сформулировать обобщение, отражающее изменение светового восприятия водителем транспортного средства в зависимости от изменения светово­го раздражителя:

, (2.3)

где L— приращение восприятия; a — коэффици­ент пропорциональности; R— приращение раз­дражителя; R — раздражитель.

Если предположить, что в техногенном воздей­ствии раздражителем является эксергия, а вос­приятие сопровождается эксергетическими эф­фектами, то комбинирование эксергетического и психофизического подходов приводит к следую­щей формуле:

, (2.4)

где — эксергетический эффект техногенного воздействия.

Эксергетический эффект техногенного воздей­ствия при бесконечно малом изменении создава­емой дозы:

, (2.5)

Эксергия воздействия послекритического уров­ня определяется той частью энергии, которая со­ответствует переходу технетического компонента из состояния, способного к созданию послекрити­ческого воздействия, в состояние с критическим воздействием. Показатель способности технического устройства создавать техногенные воз­действия послекритического уровня приобрета­ет универсальный характер после интегрирования выражения:

, (2.6)

где D, max — создаваемая доза, которая соответ­ствует максимальному количеству вещества или энергии техногенного компонента, способному уча­ствовать в воздействии; D, kp — критическое зна­чение внешней дозы техногенного энергетического воздействия.

Показатель способности технетического ком­понента создавать техногенные воздействия по­слекритического уровня получает наименование опасноспособности. Опасноспособность имеет од­нотипное количественное выражение для разных техногенных воздействий и измеряется в джоулях.

Способность технического компонента соз­давать опасное техногенное энергетическое воз­действие:

или или (2.7)

где — максимальное количество энергии, спо­собное участвовать в техногенном энергетическом воздействии; D тах — создаваемая доза, соответ­ствующая максимальному количеству энергии; D кр - критическое значение внешней дозы техно­генного энергетического воздействия; Wmax — мак­симальное количество энергии; D пр — предельно допустимое значение внешней дозы техногенного энергетического воздействия; П тах — максималь­ное значение параметра энергетического воздей­ствия; П пр — предельно допустимое значение па­раметра энергетического воздействия.

Определение опасноспособности технических систем проводилось в несколько стадий. Для оценки опасности столкновения транспортных средств при визуальном отражении процесса их торможения выделялись следующие стадии:

1. Системно-логического пред­ставления технологии процесса столкновения транспортных средств.

2. Идентификации техногенных воздействий, акцентирующейся на источниках воздействия.

3. Отнесения технических компонентов к неопасным или опасным.

4. Вычисление опасноспособности технической системы. Опасноспособность технического компонента, создающего несколько разновидностей энергети­ческих воздействий,

, (2.8)

где I, J— количество разновидностей энергетических воздействий, соз­даваемых техническим компонентом; i, j — теку­щий номер энерге­тического воздействия.

Опасноспособность технической системы представляет собой сумму опасноспособностей входящих в ее состав технических компонентов:

, (2.9)

где К— количество технических компонентов, входящих в состав технической системы и соз­дающих или способных создавать опасные воздействия; к — текущий номер компонента технической системы исходного шага соподчиненности.