ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………. 6

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО
ПЕРСОНАЛА ОТ РИСКА ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТРАВМ ПРИ
ОБСЛУЖИВАНИИ УСТРОЙСТВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ……….. 15

1.1 Оценка и анализ риска электрических травм электротехнического персонала
при обслуживании устройств энергетического комплекса ……………………………….. 16

1.2 Статистические показатели электротравматизма в энергетическом комплексе
ОАО «РЖД» ……………………………………………………………………………………………………. 31

1.3 Опасные и вредные факторы, связанные с эксплуатацией устройств
энергетического комплекса ……………………………………………………………………………… 41

1.4 Анализ переносных защитных заземлений, применяемых на контактной сети
электротехническим персоналом энергетического комплекса, пути развития
эффективности ………………………………………………………………………………………………… 46

1.4.1 Отечественные переносные защитные заземления, применяемые при
эксплуатации контактной сети энергетического комплекса ……………………………… 47

1.4.2 Зарубежные переносные защитные заземления, применяемые при
эксплуатации контактной сети…………………………………………………………………………. 50

1.5 Пути развития эффективности переносных защитных заземлений ……………… 54

Выводы по первой главе ………………………………………………………………………………….. 56

2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РИСКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТРАВМ
ПЕРСОНАЛА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ ОАО «РЖД» ………………… 58

2.1 Прогнозирование параметров состояния опасных ситуаций и опасных зон при
эксплуатации и ремонте контактной сети ………………………………………………………… 59
2.2 Применение теории нечетких множеств с целью прогнозирования
электроопасных ситуаций ……………………………………………………………………………….. 64

2.3 Разработка математической модели возникновения несчастного случая при
работах на контактной сети по категории работ со снятием напряжения и
заземлением ……………………………………………………………………………………………………. 68

2.4 Выявление способов снижения риска электрических травм персонала
применением системы контроля переносных заземляющих штанг …………………… 71

2.5 Расчет уровня электробезопасности персонала за счет внедрения системы
контроля применения переносных заземляющих штанг …………………………………… 74

2.6 Теоретические исследования электрических процессов на участке контактной
сети со снятой рельсошпальной решеткой ……………………………………………………….. 75

2.6.1 Анализ существующих способов заземления рельсовой сети при
капитальном ремонте пути по технологии «закрытого перегона» …………………….. 84

2.6.2 Расчет параметров рельсовой сети с использованием защитного способа
заземления контактной подвески на заземляющие контуры инфраструктуры …… 93

Выводы по второй главе ………………………………………………………………………………….. 98

3 РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ
ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМ И СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ УРОВНЯ
ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ …………………………………………………………………………… 99

3.1 Основные этапы по созданию систем контроля для повышения эффективности
применения переносных защитных заземляющих устройств с изолирующими
штангами ………………………………………………………………………………………………………. 100

3.2 Методика проведения экспериментальных исследований работоспособности и
эффективности системы контроля применения защитных заземляющих штанг 104

3.3 Разработка методики обеспечения электробезопасности при капитальном
ремонте пути по технологии «закрытого перегона» ……………………………………….. 111
3.4 Методика обеспечения электробезопасности при появлении высокого
напряжения на изолированной площадке железнодорожного транспортного
средства ………………………………………………………………………………………………………… 113

3.5 Опытная эксплуатация систем контроля применения переносных защитных
заземляющих штанг ………………………………………………………………………………………. 117

3.6 Поиск путей повышения эксплуатационных характеристик и расширения
функциональных возможностей систем контроля ………………………………………….. 119

Выводы по третьей главе ……………………………………………………………………………….. 128

4 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ, РАЗРАБОТАННЫХ СПОСОБОВ И СИСТЕМ
КОНТРОЛЯ, ЗАЩИТНЫХ УСТРОЙСТВ БЕЗОПАСНОСТИ ………………………… 129

4.1 Выбор методики применения, разработанных способов и систем контроля, по
условиям минимизации риска травм электротехнического персонала …………….. 130

4.2 Оценка показателей методики по фактору электробезопасности……………….. 131

4.3 Оценка показателя оптимального выбора по фактору надежности технических
средств ………………………………………………………………………………………………………….. 139

4.4 Оценка экономических показателей системы ……………………………………………. 141

4.5 Методика оптимального выбора переносного заземляющего устройства по
методу Байеса – Лапласа с учетом риска ………………………………………………………… 146

Выводы по четвертой главе……………………………………………………………………………. 151

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………………………………. 156

Приложение А Анализ случаев электрического травмирования работников
энергетического комплекса ОАО «РЖД» с 2012 по 2020 г. .. 171

Приложение Б Каталог изолирующих и шунтирующих штанг, применяемых на
контактной сети железных дорог ………………………………………. 189

Приложение В Результаты расчетов вероятности возникновения электрической
травмы при эксплуатации контактной сети по категории работ
со снятием напряжения и заземлением без использования и при
использовании контролирующего устройства применения
переносных заземляющих штанг ………………………………………. 199

Приложение Г Протокол измерения сопротивления заземляющих устройств на
перегоне Комарихинская – Кутамыш Свердловской железной
дороги ………………………………………………………………………………. 203

Приложение Д Патенты на изобретени ……………………………………………………… 205

Приложение Е Результаты опытной эксплуатации …………………………………….. 220

Приложение Ж Акт о внедрении контролирующего устройства применения
переносной заземляющей штанги контактной сети……………. 223

Приложение З Справка о практическом использовании научных результатов
диссертационной работы ………………………………………………….. 225

Во введении изложена актуальность представленной диссертацион- ной работы, определены цели и основные задачи, сформулированы объект
и предмет исследования, а также научная новизна и практическая ценность. В первой главе проведено групповое исследование электротравма- тизма с оценкой и анализом риска электрических травм электротехниче- ского персонала энергетического комплекса железнодорожного транспорта
при эксплуатации и ремонте электроустановок.
Индивидуальный риск гибели работников энергетического комплекса
ОАО «РЖД» во время трудовой деятельности на два порядка превышает риск смертельного природного воздействия на человека, который принима- ется в качестве предельно допустимого в настоящее время у нас в стране, так и за рубежом 1∙10-6чел. / год. (Рисунок 1).
Среднее значение индивидуального риска гибели работников при об- служивании и ремонте устройств контактной сети во время трудовой дея- тельности составило 163·10-6 чел./год, что многократно превышает риск смертельного природного воздействия на человека, принятого в качестве предельного для технических систем.
Рисунок 1 – Индивидуальный риск гибели работников энергетического комплекса ОАО «РЖД» во время трудовой деятельности с 2012 по 2020 гг.
Статистический метод анализа травматизма показал, что в целом по энергетическому комплексу ОАО «РЖД», так и по отдельным его отрас- лям, к примеру, контактная сеть, тяговые подстанции, отсутствует тенден- ция снижения коэффициентов частоты, тяжести и частоты смертельного травматизма за рассматриваемый период.
Результаты применения методики краткосрочного прогнозирования электротравматизма не подтверждают значительного снижения случаев электрического травмирования электротехнического персонала энергетиче- ского комплекса (Рисунок 2).
Анализ распределения основных причин электротравматизма на устройствах контактной сети с 2012 по 2020 гг. подтвердил целесообраз- ность совершенствования и разработки способов и технических средств защиты персонала от электрического травмирования.
16 12 8 4 0
y = -0,381x + 778,31
y = -0,3214x + 650,71
Год
Количество электротравм в энергетическом комплексе ОАО “РЖД”
Прогноз электротравм в энергетическом комплексе ОАО “РЖД”
Количество электротравм на контактной сети энергетического комплекса ОАО “РЖД” Прогноз электротравм на контактной сети энергетического комплекса ОАО “РЖД”
Рисунок 2 – Прогноз количества электрических травм в период с 2020 по 2022 гг.
Во второй главе разработана модель событий опасных производ- ственных факторов на основе построения логико-вероятностной модели (Рисунок 3), где
Х1, Х3, Х4, Х5, Х6 – события, связанные с эксплуатацией и ремонтом устройств электроснабжения контактной сети;
Количество электротравм

Х2, Х7, Х8, Х9, Х10 Х11, Х12, Х13, Х14, Х15, Х16, Х17, Х18, Х19 Х20, Х21, Х22 – события, связанные с получением электрической травмы;
F – конечное событие.
Содержание события указаны в тексте диссертационной работы
Х3
Х1 Х2 Х4
Х10 Х14
Х11
Х12
I
II
Х7 Х13
Х9
Х10
III Х15 IV Х16
Х17 Х18
VI
Х8 Х11 Х19
Х11 Х20 Х22
F
V
Х8 Х6VIIХ21
Х5
Рисунок 3 – Структурная схема логико – вероятностной модели возникно- вения электрической травмы при эксплуатации и ремонте контактной сети
В соответствии с логико-вероятностной моделью, вероятность полу- чения электротравмы при работе на контактной сети по категории работ со снятием напряжения и заземлением рассчитывается по формуле:
РFp 11p 1p 1p 11p 1p 1p p p , (1) 1 39 13 157 10 141112
– нечеткие вероятности событий.
– вероятность возникновения электротравмы;
гдеР1 F
p,p,p,p ,p ,p ,p ,p ,p
3 7 9 10 11 12 13 14 15
Вероятность возникновения электротравмы F представляет собой
нечеткое число: (0,3·10–4; 2,7·10–4; 6,0·10–4).
Значения функции принадлежности в точках из интервала (0,3·10–4;
6,0·10–4) и ее график (Рисунок 4) позволяют утверждать, что вероятность возникновения получения электротравмы по категории работ со снятием напряжения и заземлением равна  2,7·10–4 чел./год.
Разработанная логико-вероятностная модель соответствует реальным условиям, что проверено с использованием статистики травматизма.
Для повышения уровня электрической безопасности рас- смотрим применение контроли- рующего устройства. При уста- новке заземляющих штанг добав- ляются элементы Х23, Х24, Х25 (таб- лица 1), так как контролирующее
μ
0,5
3 1,5 2,
устройство фиксирует и информирует об их применении причастных ра- ботников.
0
0, 7 4,4 6,0
~ –4 P10
Рисунок 4 – Функция принадлежно- сти вероятности Р1 F 

Таблица 1 – Элементы логико-вероятностной модели возникновения электрической травмы на контактной сети при снятии
Событие Х23
Х24
напряжения и заземлении
Содержание
Нет или неисправно контролирующее устройство
Не распознан сигнал о состоянии заземляющей штанги
Х25
Производитель работ не оснащен пультом контролирующего устройства (автоматизированное рабочее место энергодиспет- чера не функционирует с ГЛОНАСС/GPS -трекером)
Вероятность получения электрической травмы по категории работ со снятием напряжения и заземлением с применением контролирующего устройства рассчитывается по формуле:
(2)
эксплуатации контактной сети по категории работ со снятием напряжения и заземлением при использовании системы контроля;
̃̃̃̃ ̃ ̃ ̃ ̃ ̃ ̃ ̃ ̃–нечеткиевероятности событий.
РFp11p1p 1p 11p 1p p  
2 3 9 13 15 23 2425 11p 1p 1p p p ,
гдеР2 F
7 10 141112
– вероятность возникновения электрической травмы при
Значения функции принадлежно- сти в точках из интервала (0,9·10–5; 6,4·10–5) и ее график (Рисунок 5) поз- воляют утверждать, что вероятность возникновения получения электриче- ской травмы по категории работ со снятием напряжения и заземлением равна  2,0·10–5.
μ
0,5
9 1,5 2,0
Повышение уровня электробезопасности после внедрения контроли- рующего устройства применения переносных заземляющих штанг кон- тактной сети оценивается измерением вероятности возникновения элек- трической травмы по категории работ со снятием напряжения и заземлени- ем:
(3)
0, 4,2 6,4
~
P 10 –5
Рисунок 5 – Функция принад- лежности вероятности Р2 F 
Р (F)
К=1, ПУЭ Р (F)
где К ПУЭ
Р F,Р F
– кратность нечетких вероятностей, характеризующая по- вышение уровня электробезопасности;
– нечеткие вероятности возникновения электрической травмы при эксплуатации контактной сети по категории работ со снятием
12

напряжения и заземлением без использования и при использовании кон- тролирующего устройства.
Получена кратность нечеткой вероятности, которая характеризует уровень повышения электрической безопасности:
̃
устройства при эксплуатации контактной сети по категории работ со сня- тием напряжения и заземлением снижает индивидуальный риск гибели ра- ботников в 13 раз (до 2,0·10–5 чел./год).
Существенным недостатком специального (искусственного) зазем- лителя, погруженного в грунт на глубину не менее 0,5 метра (при капи- тальном ремонте пути – не менее 1 метра), является то, что сопротивление растеканию тока не измеряется и, как правило, оно превышает нормируе- мое значение.
Предложен принципиально новый способ применения защитного за-
земления контактной подвески при капитальном ремонте пути по техноло-
гии «закрытого перегона» со снятой рельсошпальной решеткой, который
защитит персонал от поражения электрическим током (Рисунок 6).
( ).
Моделирование показало, что применение контролирующего
4 5
6
33 13
ЭЦ
12 КТПО 8
1 14
10 10 2 1111
КТП
Рисунок 6 – Схема осуществления способа защитного заземления контактной сети при замене рельсошпальной решетки широким фронтом
На рисунке 6 представлено: 1 – контактная подвеска; 2 – рельсы; 3 – тяговая подстанция; 4 – воздушная линия продольного электроснабжения; 5 – воздушная линия автоблокировки; 6 – заземляющий контур сигнальной точки; 7 – заземляющий контур поста электрической сигнализации; 8 – за- земляющий контур комплектной трансформаторной подстанции однофаз- ной; 9 – заземляющий контур комплектной трансформаторной подстанции; 10 – заземляющие штанги контактной сети; 11 – искусственные заземлите- ли; 12 – заземляющие проводники; 13 – зажимы типа КС-054; 14 – зажимы типа КС-053.
Принцип действия заключается в дополнительном заземлении кон- тактной подвески на имеющиеся стационарные заземляющие контуры ин- фраструктуры железнодорожного транспорта: сигнальные точки, посты электрической централизации, комплектные трансформаторные подстан- ции, комплектные однофазных трансформаторные подстанции сигнальных
точек и на естественные контуры искусственных сооружений.
В системе электроснабжения постоянного тока действующего пере- гона ст. Комарихинская – ст. Кутамыш Свердловской железной дороги применен предложенный метод защитного заземления контактной подвес- ки при капитальном ремонте пути по технологии «закрытого перегона» со снятой рельсошпальной решеткой, который показал снижение расчетного возможного тока, проходящего в аварийном режиме по телу человека с
0,183 А до 0,054 А.
С помощью теории нечетких множеств проведены сравнительные
расчеты по логико-вероятностным моделям, показавшие эффективность внедрения новых систем контроля при использовании заземляющих штанг и штанг для переноса и выравнивания потенциала.
Предложен новый метод защитного заземления контактной подвески при капитальном ремонте пути по технологии «закрытого перегона» со снятой рельсошпальной решеткой, повышает эффективность защиты пер- сонала энергетического комплекса от поражения электрическим током и существенно снижает расчетное значение тока, проходящего по телу чело- века в 3 раза.
В третьей главе представлены результаты теоретических и экспери- ментальных исследований, направленных на создание систем контроля применения изолирующих штанг, способа защитного заземления контакт- ной подвески при капитальном ремонте пути по технологии «закрытого пе- регона» со снятой рельсошпальной решеткой, способа защиты работника при попадании высокого потенциала на изолированную рабочую площадку железнодорожного транспортного средства.
Разработаны схемы, конструк- ции, методики эксплуатации, контро- лирующих устройств применения пе- реносных заземляющих штанг кон- тактной сети. Переносная заземляю- щая штанга оснащена контролирую- щим устройством с автономным пуль- том (Рисунок 7).
На рисунке 7 показано: 1 – изо- лирующая часть; 2 – токопроводящая труба; 3 – крюк; 4 – усовик; 5 – фикси- рующая пружина; 6 – контролирую- щее устройство; 7 – хомут крепления; 8 – кнопка включения; 9 – светодиод; 10 – заземляющий трос; 11 – кон- тактный провод; 12 – крюки; 13 – ав- тономный пульт; 14 – радиосигнал.
3
68 7
2
1
14
13 9
14
Рисунок 7 – Переносная заземляю- щая штанга

Передача информации о применении переносного заземляющего устройства осуществляется по радиосигналу (дальностью до 1000 метров) от контролирующего устройства на автономный пульт, который находится у производителя работ (Рисунок 8). Производитель работ получает также световую сигнализацию о применении переносного заземляющего устрой- ства. Далее по усмотрению руководителя дистанции электроснабжения ежедневно или ежемесячно с нарядами – допусками сдается отчет о приме- нении переносных заземляющих штанг контактной сети специалисту по охране труда или инженеру – диспетчеру. Отчет содержит информацию о дате, времени снятия и установки переносной заземляющей штанги и ее порядковом номере.
Отчет о применении переносных заземлений
Контролирующее устройство
Переносное заземление
Начальник района контактной сети
Контактная сеть
Рельс
Производитель работ
Автономный пульт
Контролирующее устройство
Переносное заземление
Рисунок 8 – Схема передачи информации о применении переносных заземляющих устройств с помощью контролирующего устройства с автономным пультом
Передача информации о применении переносного заземляющего устройства осуществляется в режиме реального времени при космическом позиционировании с помощью контролирующего устройства с GPS- трекером (или ГЛОНАСС-трекером) (Рисунок 9). GPS-трекер (или ГЛО- НАСС-трекер) передает информацию о времени и координатах местона- хождения с точностью до 2-5 метров применения переносного заземляю- щего устройства в энергодиспетчерский пункт в режиме реального време- ни. Переданные данные преобразовываются, контролируются и записыва- ются в энергодиспетчерском пункте.
ГЛОНАСС/GPS
Контактная сеть
Защитное носимое устройство
Производитель работ
Рельс
Рисунок 9 – Схема передачи информации о применении переносных заземляющих устройств с помощью контролирующего устройства с GPS-трекером (или ГЛОНАСС-трекером)
Разработаны схема, конструкция, методика применения устройства обеспечения электрической безопасности при непредвиденном появлении
Специалист по охране труда, инженер – диспетчер
Энергодиспетчер, инженер – диспетчер
Контролирующее устройство
Переносное заземление
Контролирующее устройство
Переносное заземление
15

высокого напряжения на изолированной площадке железнодорожного транспортного средства и при наличии там работающего персонала (Рису- нок 10). На рисунке 10 показано: 1 – железнодорожное транспортное сред- ство; 2 – рабочая площадка; 3 – опорная рама; 4 – механизмы подъема; 5 – механизмы поворота; 6 – опорные изоляторы; 7 – нейтральная переходная площадка; 8 – лестница; 9, 13 – модули; 14 – кабина железнодорожного транспортного средства; 18 – звуковая информационная сигнализация; 19 – заземляющий токоприемник; 20 – контактный провод.
Рисунок 10 – Подъемное устройство для обслуживания и ремонта контактной сети
Срабатывание контактов в блоке коммутации вызывает срабатывание короткозамыкателя заземляющего токоприемника, который, через опреде- ленное время, поднимается и электрически соединяется с контактным про- водом, тем самым выравнивая опасную разность потенциалов.
Представлены описания разработанных систем и способов повыше- ния уровня электробезопасности в полевых условиях, даны методики их применения, а также рекомендации по повышению эксплуатационных ха- рактеристик и функциональных возможностей систем контроля примене- ния переносных заземляющих штанг.
В четвертой главе разработаны методики оценки эффективности разработанных способов и систем контроля обеспечения безопасных усло- вий труда при производстве работ на устройствах контактной сети энерге- тического комплекса.
Обоснованы требования к числу защитных переносных заземляющих штанг контактной сети при производстве работ на контактной сети по ка- тегории работ со снятием напряжения и заземлением, а также к макси- мально допустимому расстоянию между ними.
Доказана техническая и экономическая эффективность от внедрения разработанного способа защитного заземления контактной сети при капи- тальном ремонте пути с заменой рельсошпальной решетки широким фрон- том. Приведенные затраты при заземлении контактной подвески перегона ст. Комарихинская – ст. Кутамыш при капитальном ремонте пути по тех- нологии «закрытого перегона» на контуры сигнальных точек, балансодер- жателями которых являются дистанция электроснабжения и дистанция сигнализации, централизации и блокировки, по предлагаемому способу со-
ставили 353 730,3 руб., а при заземлении контактной подвески на искус- ственные заземлители по существующим технологиям составили 504 441,7 руб.
Предложен метод оптимизации с использования критерия Байеса – Лапласа при выборе оптимального варианта переносного заземляющего устройства контактной сети, включающий выбор оптимального варианта с учетом уровня электрической безопасности и введением параметра вероят- ности возникновения электрической травмы.
Лучшим вариантом переносной заземляющей штанги контактной се- ти, с учетом весовых показателей, признана заземляющая штанга, осна- щенная контролирующим устройством.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе представлено новое решение актуальной научно-технической задачи охраны труда по снижению индивидуального риска электрического травмирования электротехнического персонала при обслуживании устройств энергетического комплекса железной дороги раз- работкой и внедрением новых способов и систем контроля технических средств, обеспечивающих повышение уровня электробезопасности. Вы- полненные исследования позволили получить следующие основные ре- зультаты и сделать выводы:
1. На основе проведенного с помощью группового метода получены результаты оценки и анализа риска электрических травм электротехниче- ского персонала при обслуживании устройств энергетического комплекса. Среднее значение индивидуального риска гибели работников при обслужи- вании и ремонте устройств контактной сети во время трудовой деятельно- сти составило 163·10-6 чел./год, что многократно превышает риск смер- тельного природного воздействия на человека. Выделены наиболее весо- мые причины электротравматизма на контактной сети, такие как созна- тельный отказ работников от установки изолирующих штанг на месте ра- бот (14% от всех электрических травм на контактной сети), нарушения тре- бований охраны труда при применении изолирующих штанг (5% от всех электрических травм на контактной сети).
2. Разработана логико-вероятностная модель возникновения электри- ческой травмы при эксплуатации контактной сети по категории работ со снятием напряжения и заземлением. Логико-вероятностная модель соот- ветствует реальным условиям, что основано на применении реальных ста- тистических данных электротравматизма в энергетическом комплексе ОАО «РЖД». Проведен расчет вероятности возникновения электрической трав- мы с помощью теории нечетких множеств при применении контролирую- щего устройства, который показал, что уровень электробезопасности при работе на контактной сети электротехнического персонала по категории работ со снятием напряжения и заземлением можно повысить в 13 раз.
3. Разработана, обоснована и внедрена методика систем контроля пе- 17

реносных заземляющих устройств на изолирующих штангах, обеспечива- ющих высокий уровень электробезопасности при эксплуатации и ремонте устройств энергетического комплекса железнодорожного транспорта. Со- здан опытный образец контролирующего устройства применения перенос- ной заземляющей штанги контактной сети. Контролирующее устройство применения переносной заземляющей штанги контактной сети внедрено в Чусовской дистанции электроснабжения Свердловской железной дороги.
4. Разработан и обоснован защитный способ обеспечения электробез- опасности работников энергетического комплекса при капитальном ремон- те пути по технологии «закрытого перегона» со снятой рельсошпальной решеткой. Выполнено моделирование реализации способа защитного за- земления контактной сети при капитальном ремонте пути с заменой рель- сошпальной решетки широким фронтом на действующем перегоне ст. Ко- марихинская – ст. Кутамыш Свердловской железной дороги. Доказана тех- ническая и экономическая эффективность применения способа защитного заземления контактной сети при замене рельсошпальной решетки широким фронтом.
5. Разработана схема, конструкция, методика применения устройства обеспечения электробезопасности при появлении высокого напряжения на изолированной площадке железнодорожного транспортного средства.
6. Разработана методика оценки эффективности разработанных спо- собов и систем контроля обеспечения безопасных условий труда при про- изводстве работ на устройствах контактной сети. Реализован метод крите- рия Байеса – Лапласа при выборе оптимального варианта переносного за- земляющего устройства контактной сети на основе оценки уровня электро- безопасности с введением параметра вероятности возникновения электри- ческой травмы.

Важнейшую роль в транспортном комплексе Российской Федерации
продолжают играть железные дороги, основной грузопоток и пассажиропоток
осуществляется по электрифицированным участкам железнодорожной
магистрали, не малую роль в организации транспортного процесса играет охрана
труда персонала с мероприятиями по сохранению жизни и здоровья работников.
При высоком уровне функционирования компании ОАО «РЖД» не всегда
обеспечивается соответствующий уровень безопасности труда в
электроустановках, допускаются случаи электрического травмирования
электротехнического персонала. Обеспечение электробезопасности работников
при эксплуатации и ремонте устройств электроснабжения железных дорог
является актуальной задачей.
Актуальность проблемы. Согласно статистике, ежегодно в
энергетическом комплексе ОАО «РЖД» при эксплуатации и ремонте устройств
электроснабжения погибают работники энергетического комплекса от
электрических травм. Только за девять лет (2012-2020 гг.) произошло 97
электротравм, из них 50 со смертельным исходом. На контактной сети, которая
осуществляет непрерывный подвод энергии к движущимся электрическим
локомотивам и требует постоянного обслуживания и ремонта произошло 44
электротравмы, из них 25 со смертельным исходом. Основными причинами
случаев электрического травмирования работников энергетического комплекса,
ежедневно обслуживающих устройства контактной сети, являются:
неудовлетворительная организация работы, невыполнение технических
мероприятий при работе в электроустановках (недостаточное или неполное
количество отключений и числа установленных защитных переносных
заземляющих устройств контактной сети, неправильное применение штанг для
наложения переносного заземления и штанг для переноса и выравнивания
потенциала).
Индивидуальный риск гибели работников при эксплуатации и ремонте
устройств энергетического комплекса железнодорожного транспорта многократно
превышает риск смертельного травмирования работников в электроустановках в
целом по стране, что свидетельствует о чрезвычайной актуальности проблемы.
Актуальность проблемы основана на задачах Политики холдинга
ОАО «РЖД» в области охраны труда и окружающей среды, промышленной и
пожарной безопасности; программы реализации концепции «VizionZero» на
период 2019-2021 гг., а также стратегией научно-технологического развития
холдинга «РЖД» на период до 2025 года и на перспективу до 2030 года (Белая
книга ОАО «РЖД») от 17.04.2018 г. Стратегия формирует основные мероприятия
в области безопасности труда, предусматривает разработку и внедрение системы
управления безопасностью труда и охраной здоровья на основе применения риск-
менеджмента, направленного на предупреждение и сокращение
производственного травматизма и профессиональных заболеваний, формирование
корпоративной системы безопасности труда работников холдинга.
Одним из перспективных направлений снижения уровня
электротравматизма электротехнического персонала электрифицированного
транспорта является разработка и применение способов и технических средств
контроля за процессом применения защитных переносных заземляющих
устройств с изолирующими штангами для наложения заземления и штангами с
устройствами для переноса и выравнивания потенциала на конструкциях
высоковольтной контактной сети, а также создание методики их применения.
Развитие способов и технических средств защиты персонала железных
дорог от электрического травмирования является актуальной задачей.
Степень разработанности темы исследования. Проблеме обеспечения
безопасности при эксплуатации и ремонте устройств электроснабжения
посвящено множество научных работ, таких ученых как: Б.А. Аржанников,
В.Ф. Бухтояров, С.П. Власов, П.А. Долин, Т.В. Еремина, Я.А. Зельвянский,
Р.Н. Карякин, Б.А. Князевский, А.В. Котельников, Е.С. Колечицкий, А.Б. Косарев,
Б.И. Косарев, А.А. Красных, К.Б. Кузнецов, В.П. Ларионов, Л.М. Макальский,
В.Е. Манойлов, К.Г. Марквардт, В.Т. Медведев, А.В. Наумов, Л.О. Петри,
А.И. Ревякин, Ю.Г. Сибаров, А.И. Сидоров, Е.Ф. Цапенко, Н.В. Шипунов,
В.И. Шуцкий и другие.
Труды ученых направлены на совершенствование электробезопасности
персонала при эксплуатации электроустановок, но при этом не рассматривались
методики системы контроля заземляющих штанг с применением космического
позиционирования, способы обеспечения электробезопасности при капитальном
ремонте пути с заменой рельсошпальной решетки широким фронтом с
использованием заземляющих контуров инфраструктуры.
Тема соответствует п.3 паспорта научной специальности 05.26.01 – Охрана
труда (по отраслям): «Разработка методов контроля, оценки и нормирования
опасных и вредных факторов производства, способов и средств защиты от них» и
п.7 «Научное обоснование, конструирование, установление области
рационального применения и оптимизация параметров способов, систем и средств
коллективной и индивидуальной защиты работников от воздействия вредных и
опасных факторов».
Целью диссертационной работы является совершенствование
безопасности персонала от электрического травмирования при эксплуатации и
ремонте электроустановок энергетического комплекса железнодорожного
транспорта за счет развития и внедрения способов и технических средств защиты.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
научные задачи:
1. Выполнить оценку и анализ риска электрических травм
электротехнического персонала при обслуживании электроустановок
энергетического комплекса.
2. Применить логико-вероятностную модель защиты от индивидуального
риска электрических травм персонала с использованием принципиально новых
систем контроля при эксплуатации защитных заземляющих штанг и штанг для
переноса и выравнивания потенциала, оценить уровень электрической
безопасности персонала при использовании данных систем контроля.
3. Предложить методику системы контроля установки заземляющих штанг
и штанг для переноса и выравнивания потенциала, обеспечивающую повышение
уровня электрической безопасности при эксплуатации и ремонте
электроустановок энергетического комплекса железнодорожного транспорта.
Разработать способ и устройство защитного заземления контактной сети при
капитальном ремонте пути с заменой рельсошпальной решетки широким
фронтом, а также разработать методику обеспечения электробезопасности при
появлении высокого напряжения на изолированной площадке железнодорожного
транспортного средства.
4. Провести опытную эксплуатацию систем контроля применения
переносных заземляющих штанг, обосновать выбор методики их применения по
условиям минимизации риска травм электротехнического персонала. Определить
социально-экономическую эффективность от внедрения разработанных методик и
способов повышения уровня электробезопасности работников при эксплуатации и
ремонте электроустановок энергетического комплекса железнодорожного
транспорта.
Область исследования – обеспечение электрической безопасности
электротехнического персонала энергетического комплекса железных дорог.
Объект исследования – рабочие места персонала при эксплуатации и
ремонте электроустановок энергетического комплекса железнодорожного
транспорта.
Предмет исследования – закономерности оценки индивидуального риска
электрического травмирования персонала на рабочем месте энергетического
комплекса железнодорожного транспорта и разработка способов и технических
средств защиты электротехнического персонала энергетического комплекса от
электрического травмирования.
Научная новизна работы.
1. Произведено групповое исследование охраны труда по фактору
электротравматизма с оценкой и анализом риска электрических травм
электротехнического персонала энергетического комплекса железнодорожного
транспорта при эксплуатации и ремонте электроустановок.
2. Реализовано построение модели полей опасных производственных
факторов при анализе риска травмирования персонала на основе логико –
вероятностного моделирования, что позволило представить совокупность
событий, ведущих к электрическому травмированию работников при оценке
принципиально новых методов контроля заземляющих штанг и штанг для
переноса и выравнивания потенциала, определить степень повышения уровня
безопасности и эффективность их применения.
3. Впервые разработана и обоснована методика системы контроля
заземляющих штанг и штанг для переноса и выравнивания потенциала,
обеспечивающие высокий уровень электрической безопасности при эксплуатации
и ремонте устройств электроснабжения энергетического комплекса
железнодорожного транспорта.
4. Впервые обоснован и разработан защитный способ заземления
контактной сети при капитальном ремонте пути с заменой рельсошпальной
решетки широким фронтом с использованием заземляющих контуров
инфраструктуры.
5. Разработан и обоснован способ, обеспечивающий электробезопасность
персонала при появлении высокого напряжения на изолированной площадке
железнодорожного транспортного средства.
Теоретическая и практическая значимость работы:
Теоретическая значимость:
1. Осуществлены оценка, анализ, расчет риска электрических, включая
смертельных, травм и индивидуального риска электротехнического персонала
энергетического комплекса железнодорожного транспорта при эксплуатации и
ремонте устройств электроснабжения.
2. Применена разработанная логико – вероятностная модель пространств
воздействия опасных производственных факторов, на основе, которой
осуществлена оценка степени риска травмирования персонала энергетического
комплекса.
3. Использована на основе теории электрических цепей методика
применения системы контроля при применении переносных заземляющих штанг
и штанг для переноса и выравнивания потенциала, которая повышает уровень
электрической безопасности персонала при эксплуатации и ремонте устройств
электроснабжения железнодорожного транспорта.
4. На основе электротехнических закономерностей разработан новый
способ защитного заземления отключенной контактной сети с использованием
стационарных заземляющих устройств при производстве работ капитального
ремонта пути с заменой рельсошпальной решетки широким фронтом.
Практическая значимость:
1. Впервые разработана система контроля применения переносных
заземляющих штанг и штанг для переноса и выравнивания потенциала
(переносное заземляющее устройство), использующая системы космического
позиционирования, позволяющая осуществлять постоянный контроль за
эффективностью установленных защитных заземляющих устройств.
2. Разработано новое устройство, обеспечивающее электробезопасность
персонала при появлении высокого напряжения на изолированной площадке
железнодорожного транспортного средства, позволяющее предотвращать случаи
возникновения электрического травматизма и повышающее уровень
электробезопасности персонала при эксплуатации и ремонте устройств
электроснабжения энергетического комплекса железнодорожного транспорта.
3. Предложен метод оптимального выбора с использованием критерия
Байеса – Лапласа при оценке варианта переносного заземляющего устройства
контактной сети на основе использования критерия уровня электрической
безопасности с учетом параметра вероятности возникновения электрической
травмы.
Практическая значимость и новизна решений подтверждается получением
патентов на изобретения и актом внедрения результатов научно-
исследовательской работы.
Методология и методы исследования. В основу работы положены
теоретические и экспериментальные исследования в реальных условиях
эксплуатации.
Для решения поставленных теоретических задач использованы методы:
экспериментальный, анализа данных, математическая статистика, теория
вероятности, теория нечетких множеств, основные законы электротехники,
теория выбора решений и применение классического критерия Байеса – Лапласа.
Расчеты, математическое моделирование, графическое построение
проводились на ПЭВМ: в программной среде МаthCAD, MSWord, MSExcel,
MSVisio. Экспериментальные исследования проведены на реальном опытном
образце контролирующего устройства применения переносных заземляющих
штанг контактной сети в полигонных условиях на путях общего пользования
ОАО «РЖД».
Положения, выносимые на защиту:
1. Выводы по оценке риска на основе статистических исследований
электрических травм электротехнического персонала энергетического комплекса
железнодорожного транспорта при эксплуатации и ремонте электроустановок.
2. Адекватность логико – вероятностной модели полей опасных
производственных факторов условиям труда, на основе, которой осуществлена
оценка степени риска электротравмирования персонала при использовании
переносных заземляющих штанг и штанг для переноса и выравнивания
потенциала, использующая системы космического позиционирования и
позволяющая осуществлять постоянный контроль за эффективностью работы
защитных заземляющих устройств.
3. Применение разработанной методики системы контроля переносных
заземляющих штанг и штанг для переноса и выравнивания потенциала повышает
уровень электробезопасности при работе на устройствах контактной сети
энергетического комплекса по категории работ со снятием напряжения и
заземлением не менее чем в 13 раз.
4. Способ защитного заземления контактной сети при производстве работ
по капитальному ремонту пути с заменой рельсошпальной решетки широким
фронтом, который оценивается эффективностью снижением расчетного
возможного тока, проходящего в аварийном режиме по телу человека в 3 раза.
5. Методика обеспечения электробезопасности персонала
железнодорожного транспортного средства осуществлением способа защиты при
появлении высокого напряжения на изолированной площадке.
Степень достоверности и апробация результатов.
Степень достоверности результатов определяется корректным применением
методов: экспериментальных исследований, анализа данных, математической
статистики, теории вероятностей, теории нечетких множеств, основных законов
электротехники, теории выбора решений и применение классического критерия
Байеса – Лапласа и проведение экспериментальных исследований.
Степень апробации результатов диссертационной работы подтверждается
актом внедрения и опытом эксплуатации системы контроля применения
изолирующих штанг с переносным заземляющим устройством, оборудованным
системой позиционирования, на действующем полигоне Свердловской железной
дороги.
Испытания и разработка контролирующего устройства применения
переносных заземляющих штанг контактной сети освещены в газете «Уральская
магистраль» № 059, 119, 204, 240.
Апробация результатов исследования. Основные положения
диссертационной работы докладывались на Международной научно-техническая
конференции «Инновационный транспорт – 2016: специализация железных дорог»
(Екатеринбург, 2016), на IV-й Всероссийской студенческой конференции
(с Международным участием) «Безопасность жизнедеятельности глазами
молодежи» (Челябинск 2017), на Региональной научно-практической
конференции «Транспорт Урала – 2018» (Екатеринбург, 2018);
на V Всероссийской студенческой конференции (с международным участием)
«Безопасность жизнедеятельности глазами молодежи» (Челябинск 2019);
на VII Международной научно-практической конференции «Безопасность
жизнедеятельности в третьем тысячелетии» (Челябинск 2019); на Международной
научно-практической конференции «Экологическая, промышленная и
энергетическая безопасность – 2019» (Севастополь 2019), на Всероссийской
научно-практической конференции «Транспорт Урала – 2019» (Екатеринбург,
2019), на Международной научно-практической конференции «Инновации в
транспорте. Управление, экономика, безопасность» (Екатеринбург, 2020), на XIII
Международной научно-практической конференции «Наука и образование
транспорту» (Самара, 2020), на Всероссийской научно-практической
конференции «Транспорт Урала – 2020» (Екатеринбург, 2020), на XX
Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность движения
поездов» (Москва, 2020), на VI Международной научно-практической
конференции «Комплексные проблемы техносферной безопасности» (Воронеж,
2020), на семинаре аспирантов кафедры «Безопасность жизнедеятельности»
ФГАОУ ВО «ЮУрГУ» (Челябинск, 2020), VI Всероссийской студенческой
конференции (с международным участием) «Безопасность жизнедеятельности
глазами молодежи» (Челябинск, 2021).
Результаты диссертационной работы в полном объеме заслушаны и
одобрены на расширенном заседании кафедры «Техносферная безопасность»
ФГБОУ ВО «УрГУПС» (Екатеринбург, 24.09.2020).
Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в
21 печатной работе, в том числе 13 работ опубликованы в изданиях, входящих в
«Перечень изданий, рекомендованных ВАК для публикации научных результатов
диссертаций», 8 статей (из них 1 статья индексированная Scopus) и 5 патентов на
изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из
введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа
представлена на 226 страницах, содержит 170 страниц основного текста, 67
рисунков, 20 таблиц и 8 приложений на 56 страницах, 138 наименований
библиографического списка, включая 11 наименований иностранных источников.

В диссертационной работе представлено новое решение актуальной научно-
технической задачи охраны труда по снижению индивидуального риска
электрического травмирования электротехнического персонала при обслуживании
устройств энергетического комплекса железной дороги разработкой и внедрением
новых способов и систем контроля технических средств, обеспечивающих
повышение уровня электробезопасности. Изложены новые научно обоснованные
технические решения и разработки, способствующие к снижению
индивидуального риска электрического травмирования работников
энергетического комплекса. Выполненные исследования позволили получить
следующие основные результаты и сделать выводы:
1. Проведено с помощью группового метода охраны труда исследования
электротравматизма с оценкой и анализом риска электрических травм
электротехнического персонала при обслуживании устройств энергетического
комплекса. Среднее значение индивидуального риска гибели работников при
обслуживании и ремонте устройств контактной сети во время трудовой
деятельности составило 163·10-6 чел./год, что многократно превышает риск
смертельного природного воздействия на человека. Выделены наиболее весомые
причины электротравматизма на контактной сети, такие как сознательный отказ
работников от установки изолирующих штанг на месте работ (14% от всех
электрических травм на контактной сети), нарушения требований охраны труда
при применении изолирующих штанг (5% от всех электрических травм на
контактной сети).
2. Разработана логико-вероятностная модель возникновения электрической
травмы при эксплуатации контактной сети по категории работ со снятием
напряжения и заземлением. Логико-вероятностная модель соответствует реальным
условиям, что основано на применении реальных статистических данных
электротравматизма в энергетическом комплексе ОАО «РЖД». Проведен расчет
вероятности возникновения электрической травмы с помощью теории нечетких
множеств при применении контролирующего устройства, который показал, что
уровень электробезопасности при работе на контактной сети электротехнического
персонала по категории работ со снятием напряжения и заземлением можно
снизить в 13 раз.
3. Разработана, обоснована и внедрена методика систем контроля
переносных заземляющих устройств на изолирующих штангах, обеспечивающих
высокий уровень электробезопасности при эксплуатации и ремонте устройств
энергетического комплекса железнодорожного транспорта. Создан опытный
образец контролирующего устройства применения переносной заземляющей
штанги контактной сети. Выполнены исследования и испытания на действующем
полигоне Свердловской железной дороги. Теоретически и практически
подтверждена возможность применения контролирующего устройства.
Контролирующее устройство применения переносной заземляющей штанги
контактной сети внедрено в Чусовской дистанции электроснабжения
Свердловской железной дороги.
4. Разработан и обоснован защитный способ обеспечения
электробезопасности работников энергетического комплекса при капитальном
ремонте пути по технологии «закрытого перегона» со снятой рельсошпальной
решеткой. Выполнено моделирование реализации способа защитного заземления
контактной сети при капитальном ремонте пути с заменой рельсошпальной
решетки широким фронтом на действующем перегоне ст. Комарихинская – ст.
Кутамыш Свердловской железной дороги. Доказана техническая и экономическая
эффективность применения способа защитного заземления контактной сети при
замене рельсошпальной решетки широким фронтом.
5. Разработана схема, конструкция, методика применения устройства
обеспечения электробезопасности при появлении высокого напряжения на
изолированной площадке железнодорожного транспортного средства.
6. Разработана методика оценки эффективности разработанных способов и
систем контроля обеспечения безопасных условий труда при производстве работ
на устройствах контактной сети. Реализован метод критерия Байеса – Лапласа при
выборе оптимального варианта переносного заземляющего устройства контактной
сети на основе оценки уровня электробезопасности с введением параметра
вероятности возникновения электрической травмы.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?

Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

Публикации автора в научных журналах

Влияние периодов суток на безопасность труда при обслуживании и ремонте устройств контактной сети

Транспорт Урала.– No1 (64). – 2– С. 110 – Кузнецов, К.Б. Повышение уровня электробезопасности персона- ла усилением контроля процесса завешивания и снятия заземляющих штанг и шунтирующих перемычек контактной сети / К.Б. Кузнецов, А.А. Пазуха // Безопасность и охрана труда на железнодорожном транспор- те No1/2– С. 15

Координатная система контроля и оповещения об опасных электрических потенциалах при эксплуатации и технологии ремонта устройств электроснабжения ОАО «РЖД»

К.Б. Кузнецов, А.А. Па- зуха. // Известия Транссиба. – 2– No 4 (44). – С. 37

Обеспечение функциональной надежности заземляющих штанг и шунтирующих перемычек контактной сети

К.Б. Кузне- цов, А.А. Пазуха// Вестник УрГУПС.– No3(39). – 2– С. 98- Кузнецов, К.Б. Оценка на основе теории нечетких множеств эф- фективности защитных заземляющих устройств при эксплуатации кон- тактной сети / К.Б. Кузнецов, А.А. Пазуха // Вестник УрГУПС.– No4(44). – 2– С. 101

Повышение уровня электробезопасности на контактной сети за счет создания новых знаков безопасности труда

Вестник УрГУПС.– No2(46). – 2– С. 103 – Пазуха, А.А. Анализ профессиональных рисков при обслуживании и ремонте устройств контактной сети // Наука и техника транспорта. – No4 – 2– С. 85– 18

Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее

Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее

Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее

Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

Хочешь уникальную работу?

Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все

Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.

#Кандидатские #Магистерские

9 Выполненных работ

Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и со... Читать все

Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и создаю красивые презентации. Сопровождаю работы до сдачи, на связи 24/7 ?

#Кандидатские #Магистерские

359 Выполненных работ

Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации

#Кандидатские #Магистерские

836 Выполненных работ

Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все

Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.

#Кандидатские #Магистерские

158 Выполненных работ

Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все

Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.

#Кандидатские #Магистерские

100 Выполненных работ

Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все

Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.

#Кандидатские #Магистерские

39 Выполненных работ

Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все

Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.

#Кандидатские #Магистерские

224 Выполненных работы

Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.

#Кандидатские #Магистерские

335 Выполненных работ

Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все

Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.

#Кандидатские #Магистерские

362 Выполненных работы