Теоритические основы безопасности. Понятие и виды риска

Впервые наиболее общее определение риска дал английский ученый Найт, определивший риск как деятельность в состоянии неопределенности ее исхода и возможных неблагоприятных последствий в случае неуспеха. В словаре В. И. Даля слова «рисковать», «рискнуть» толкуются следующим образом: 1) пускаться наудачу, на неверное дело, наудалую, отважиться, идти на авось, делать что-то без верного расчета, подвергаться случайности, действовать смело, предприимчиво, надеясь на счастье, ставить на кон (от игры); 2) (что или чем) подвергаться (то есть подвергать себя) чему-то, известной опасности, превратности, неудаче. И далее: рискованье, риск — отвага, смелость, решимость, предприимчивость, действие на авось, наудачу. Рисковое дело — неверное, отважное. Первое значение слова показывает, что речь идет об активном действии субъекта в условиях неопределенности исхода этого действия с надеждой на удачу. При этом действие порой может быть окрашено эмоциональным состоянием субъекта (отвага, смелость, решительность) и выявляет его волевые качества. Второе значение слова показывает, что результатом действия может быть и неудача. Соединение этих подходов позволяет рассматривать риск как действие, направленное на определенную цель, достижение которой сопряжено с опасностью, угрозой потери или неуспеха, либо как ситуативную характеристику деятельности, включающей неопределенность исхода и возможные неблагоприятные последствия. Причем риск одних может стать опасностью для других. Риск характеризует поведение субъекта, осуществляемое в условиях неопределенности его исходов. Неопределенность выступает признаком появления риска. Возрастание неопределенности, как правило, может повлечь за собой еще больший риск. Полная неопределенность субъективно для человека означает абсолютный риск, т.е. полагание на волю случая. Свободного от риска поведения в природе и обществе не существует, поэтому и нет абсолютной безопасности. В общем случае риск рассматривается как некая мера опасности, количественная характеристика опасностей за конкретный период времени. Часто под риском понимают вероятность реализации угрозы или свертку двух показателей (в простейшем случае произведение) — вероятности реализации угрозы и тяжести последствий. В первом случае риск оценивается на основе произошедших событий за определенный период времени и имеет размерность время. Так нормируется, например, пожарный риск: «Вероятность возникновения пожара от электрического или другого единичного технологического изделия или оборудования при их разработке и изготовлении не должна превышать значения 10^–6 в год» (по ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования»).

Второй подход декларирован в Федеральном законе от 27 декабря 2002 г. № 184ФЗ «О техническом регулировании» (статья 2): «Риск — вероятность причинения вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений с учетом тяжести этого вреда». В этом случае риск может рассматриваться как стоимость возможных потерь в течение определенного временного интервала от реализации угроз в отношении рассматриваемого объекта.

Виды рисков. Обычно различают индивидуальный и коллективный риск. Индивидуальный риск характеризует реализацию опасности определенного вида деятельности для конкретного индивидуума. Это характерно для тех случаев, когда негативные воздействия носят детерминированный характер. Но воздействие некоторых опасных и поражающих факторов, например малых доз ионизирующего излучения, носит только вероятностный характер, поэтому в данном случае используют величину коллективного риска. Социальный риск (точнее — групповой) — это риск для группы людей. Социальный риск — это зависимость между частотой событий и числом пораженных при этом людей. Кроме этого, выделяют мотивированный (обоснованный) и немотивированный (необоснованный) риск. В случае производственных аварий, пожаров, в целях спасения людей, пострадавших от аварий и пожаров, человеку приходится идти на риск. Обоснованность такого риска определяется необходимостью оказания помощи пострадавшим людям, желанием спасти от разрушения дорогостоящее оборудование или сооружения предприятий. Нежелание работников на производстве руководствоваться действующими требованиями безопасности технологических процессов, неиспользование средств индивидуальной защиты и т.п. может сформировать необоснованный риск, как правило, приводящий к травмам и формирующий предпосылки аварий на производстве. В литературе упоминаются технический, социальный, профессиональный, деловой, коммерческий, политический, страховой, хозяйственный, экологический, экономический, педагогический и иные виды рисков.

Варианты оценочных функций при выборе решений

В данном разделе рассматривается выбор решения, т.е. один из таких нескольких (не менее двух) состояний системы (машины, оборудования, технологического процесса), характеризующейся более, чем одним показателем. Жизнь часто ставит перед человеком, задачу выбора решения из некоторого множества возможных вариантов.

Это может касаться приобретения, например, автомобиля. В прайс-листе для автомобиля указаны стоимость, производитель, мощность двигателя и др. Таким образом, принятие решения в этом случае представляет собой выбор одного лучшего варианта из некоторого множество рассматриваемых вариантов.

      Для оценки m вариантов, каждый из которых имеет n состояний (факторов), вводится оценочная функция для каждого варианта e_ir, т.е. для первого варианта e _{1 r}, для второго e _{2 r} и т.д. В этом случае матрицу решений ||e_ij|| можно превратить в матрицу оценочных функций, состоящих из двух столбцов: столбца вариантов и столбца оценочных функции.

      Оценочная функция, характеризующая каждый вариант системы, может быть выбрана в зависимости от позиции конструктора осуществляющего это выбор. Наиболее часто встречающиеся позиции приведены ниже:

      1. Позиция компромисса между оптимистическим и пессимистическим прогнозом:

         Выбор варианта осуществляется по максимальному значению суммы комбинации из наибольшего и наименьшего результата:

2. Оптимистическая позиция:

Целевые функции представляют собой максимальные значения оценок:

      Выбор варианта осуществляется по максимальному значению целевых функций:

3. Позиция нейтралитета:

Целевые функции представляют собой средние значения оценок:

      Выбор варианта осуществляется по максимальному значению целевой функций:

4. Пессимистическая позиция предполагает выбор наилучших целевых функций, составленных из наихудших оценок:

      Выбор варианта осуществляется на основе выбора максимального значения целевой функций:

5. Позиция относительно пессимизма:

Оценочная функция представляет собой максимальное значение разности максимальной и текущей оценок, представляющие собой, по существу, максимальный разброс оценок: 

Выбор варианта осуществляется по минимальной величине оценочной функции или выбирается тот вариант, разброс оценок в котором минимален:

Рассмотрим 26 вариантов полувагона, за вариант примем длину вагона по осям сцепления (2 L _сц), а за параметры принимаем: технический коэффициент тары (K_Т); среднюю погонную нагрузку нетто (q п_нт) и коэффициенты устойчивости вагона от вкатывания гребня колеса на рельс под действием продольных сил (К_ус1; К_ус2 ), и сведем параметры в таблице 10.1:

 

Таблица 10.1 - Параметры крытого вагона

Вариант	Кус1	Кус2	K T	qп_нт
10,67	1,524	2,834	0,289	4,430
10,92	1,528	2,888	0,293	4,418
11,17	1,533	2,938	0,297	4,404
11,42	1,536	2,985	0,301	4,389
11,67	1,538	3,027	0,305	4,374
11,92	1,540	3,065	0,309	4,358
12,17	1,541	3,099	0,313	4,341
12,42	1,541	3,130	0,317	4,324
12,67	1,540	3,158	0,321	4,306
12,92	1,538	3,182	0,325	4,288
13,17	1,536	3,204	0,329	4,270
13,42	1,533	3,223	0,333	4,251
13,67	1,530	3,240	0,337	4,231
13,92	1,532	3,290	0,343	4,230
14,17	1,521	3,266	0,346	4,192
14,42	1,516	3,278	0,350	4,161
14,67	1,511	3,284	0,354	4,123
14,92	1,506	3,290	0,359	4,085
15,17	1,499	3,294	0,363	4,048
15,42	1,490	3,285	0,367	4,010
15,67	1,479	3,261	0,372	3,973
15,92	1,468	3,233	0,376	3,935
16,17	1,457	3,208	0,380	3,899
16,42	1,446	3,183	0,385	3,862
16,67	1,434	3,155	0,389	3,826
16,92	1,423	3,129	0,394	3,790

         Для возможности выбора оценок приведем реальные показатели к долевым, принимая лучший показатель за единицу. Это позволит построить матрицу решений таблица 11.2:

Таблица 10.2 - Матрица выбора

Вариант	Кус1	Кус2	K T	qп_нт
10,67	0,989	0,860	1,000	1,000
10,92	0,992	0,877	0,987	0,997
11,17	0,995	0,892	0,974	0,994
11,42	0,997	0,906	0,961	0,991
11,67	0,998	0,919	0,949	0,987
11,92	0,999	0,930	0,936	0,984
12,17	1,000	0,941	0,924	0,980
12,42	1,000	0,950	0,913	0,976
12,67	0,999	0,959	0,901	0,972
12,92	0,998	0,966	0,890	0,968
13,17	0,997	0,973	0,879	0,964
13,42	0,995	0,978	0,868	0,960
13,67	0,993	0,984	0,857	0,955
13,92	0,994	0,999	0,843	0,955
14,17	0,987	0,991	0,836	0,946
14,42	0,984	0,995	0,826	0,939
14,67	0,981	0,997	0,816	0,931
14,92	0,977	0,999	0,806	0,922
15,17	0,973	1,000	0,797	0,914
15,42	0,967	0,997	0,787	0,905
15,67	0,960	0,990	0,778	0,897
15,92	0,953	0,981	0,769	0,888
16,17	0,945	0,974	0,760	0,880
16,42	0,938	0,966	0,751	0,872
16,67	0,931	0,958	0,743	0,864
16,92	0,923	0,950	0,734	0,856

 

      На основе матрицы решений составим матрицу оценочных функций для различных позиций при выборе решения таблица 10.3:

Таблица 10.3 - Матрица оценочных функций

Вариант	Позиция компромисса	Оптимистическая позиция	Позиция нейтралитета	Пессимистическая позиция	Относительный пессимизм
10,67	1,860	1,000	0,962	0,860	0,140
10,92	1,874	0,997	0,963	0,877	0,121
11,17	1,887	0,995	0,964	0,892	0,103
11,42	1,903	0,997	0,964	0,906	0,091
11,67	1,917	0,998	0,963	0,919	0,079
11,92	1,930	0,999	0,962	0,930	0,069
12,17	1,924	1,000	0,961	0,924	0,076
12,42	1,913	1,000	0,960	0,913	0,087
12,67	1,900	0,999	0,958	0,901	0,098
12,92	1,888	0,998	0,955	0,890	0,108
13,17	1,875	0,997	0,953	0,879	0,118
13,42	1,863	0,995	0,950	0,868	0,127
13,67	1,850	0,993	0,947	0,857	0,136
13,92	1,842	0,999	0,948	0,843	0,156
14,17	1,828	0,991	0,940	0,836	0,155
14,42	1,821	0,995	0,936	0,826	0,169
14,67	1,813	0,997	0,931	0,816	0,181
14,92	1,805	0,999	0,926	0,806	0,192
15,17	1,797	1,000	0,921	0,797	0,203
15,42	1,785	0,997	0,914	0,787	0,210
15,67	1,768	0,990	0,906	0,778	0,212
15,92	1,751	0,981	0,898	0,769	0,212
16,17	1,734	0,974	0,890	0,760	0,214
16,42	1,718	0,966	0,882	0,751	0,215
16,67	1,700	0,958	0,874	0,743	0,215
16,92	1,684	0,950	0,866	0,734	0,216

 

      Сведем лучшие и худшие варианты по различным позициям при выборе оценочных функций в таблицу 10.4.

Таблица 10.4 - Результаты выбора варианта крытого вагона по различным позициям при выборе оценочных функций

Позиция при выборе оценочных функций	Лучший вариант	Худший вариант
Компромисс между оптимистическим и пессимистическим прогнозом	2 L сц = 1 1,92 м	2 L сц =16,92 м.
Оптимистическая позиция	2 L сц =10,67 м; 12,17 м; 1 2,42 м; 15, 17 м.	2 L сц =16,92 м.
Позиция нейтралитета	2 L сц =11,17 м; 1 1, 42 м.	2 L сц =16,92 м
Пессимистическая позиция	2 L сц = 1 1,92 м	2 L сц =16,92 м.
Позиция относительного пессимизма	2 L сц = 1 1,92 м	2 L сц =16,92 м

 

Вывод:

 Из анализа таблицы 10.4, можно сделать вывод, что оптимальным вариантом полувагона может считаться вариант с длиной вагона по осям сцепления равным 11,92 м, т.к. это вариант является наилучшим по большинству позиций выбора.

В рассмотренном примере оценку проводили, основываясь только на четырех параметрах, на практике же их количество должно быть больше.

 

Заключение

На основе анализа базового вагона для дипломного проекта и произведенных расчетов параметров можно сделать следующие выводы:

1. Вагон может использоваться в рамках габарита 1-ВМ, т.к. полученная в результате расчетов его допустимая ширина составляет 3228 мм.

2.Из расчетов видно, что в случае перевозки вышеперечисленной номенклатуры грузов не происходит повышения средней погонной нагрузки вагона нетто

3. По третьему расчетному режиму рама полувагона удовлетворяет требованиям прочности ( кг/см²).

4. Амплитуда ускорений для груженого вагона в вертикальном направлении j_B соответствует требованиям «Норм» на оценку «отл.» (0,092<0,20), а в горизонтальном направлении j_T - на оценку «удовл.» (0,15<0,178<0,30).

5. Результаты расчетов показывают, что коэффициент запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса для рассматриваемого порожнего вагона больше допускаемого значения [К_ус]=1,4. Следовательно, по этому показателю качества хода вагон удовлетворяет требованиям «Норм…».

6.Боковая рама тележки удовлетворяет требованиям прочности, так как полученные напряжения в ее поясах меньше допускаемого уровня [σ]_III =170 МПа.

Условный метод расчета оси на прочность с нагрузкой q₀=230,3 кН показал, что она имеет достаточный запас прочности.

7. Оценка работоспособности типового подшипника качения с учетом использования его под рассматриваемым вагоном показала, что его долговечность не соответствует требованиям, предъявляемым «Нормами...». Следует подобрать другие подшипники для большей работоспособности.

Стандартные подшипники соответствуют предъявляемым к ним требованиям по условию контактной прочности, т.к. они изготавливаются из стали ШХ15СГ, а она имеет [σ] = 3500 МПа.

8. Проверка соответствия ударно-тяговых устройств выбранной конструкции вагона показывает, что при аварийной скорости соударения 300 см/сек и рабочим ходе 19,35см (2 аппарата), аппарат не закрывается, сила соударения составляет 2,28МН, что ниже, чем определенно «Нормами».

9. Из расчёта видно, что при использовании передаточного числа рычажной передачи n=4, условие отсутствия юза выполняется для чугунных и для композиционных колодок.

В целом можно сделать вывод, что механическая часть тормозного оборудования вагона соответствует требованиям «Норм»

10. При прохождении полувагоном кривых участков пути с возвышением наружного рельса над внутренним м, конструкция имеет достаточный запас коэффициента устойчивости.

Из сравнения рассчитанных нами значений коэффициента запаса устойчивости полувагона от опрокидывания с их допускаемыми величинами видно, что при действии на вагон растягивающих продольных сил существует вероятность опрокидывания порожнего полувагона внутрь кривой.

11. использование конструкции полувагона обеспечивает чистый денежный поток в сумме 1,5 млн руб/т в год на 1 вагон.

12. Из анализа таблицы 11.4, можно сделать вывод, что оптимальным вариантом полувагона может считаться вариант с длиной вагона по осям сцепления равным 11,92 м, т.к. это вариант является наилучшим по большинству позиций выбора.

 

Список литературы:

1) Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). – М.: ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996, 317 с.

2) Вагоны: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / Л.А. Шадур, И.И. Челноков, Л.Н. Никольский, Е.Н. Никольский, В.Н. Котуранов, П.Г. Проскурнев, Г.А. Казанский, А.Л. Спиваковский, В.Ф. Девятков; Под ред. Л.А. Шадура. – 3-е изд., перераб. и доп. – M.: Транспорт, 1980. – 439 с.

3) Лукин В.В., Анисимов П.С., Федосеев Ю.П. Вагоны. Общий курс: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / Под ред. В.В. Лукина. – М.: Маршрут, 2004. – 424 с.

4) Вагоны. Основы конструирования и экспертизы технических решений: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта / А.П. Азовский, Е.В. Александров, В.В. Кобищанов, В.Н. Котуранов, В.П. Лозбинев, М.Н. Овечников, Б.Н. Покровский, В.И. Светлов, А.А. Юхневский; Под ред. В.Н. Котуранов. – М.: Маршрут, 2005.           

5) Азовский А.П., Кобищанов В.В., Котуранов В.Н., Светлов В.И., Юхневский А.А. Вагоны. Схемы оценки проектных решений: – М.: МИИТ, 1999. – 186 с.

6) С.В. Вершинский, Е.Н. Никольский, Л.Н. Никольский, А.А. Попов, Л.А. Шадур. Расчет вагонов на прочность. Под ред. А.А. Попова. – М.: Всесоюзное издательское-полиграфическое объединение министерства путей сообщения, 1960. – 360 с.    

7) Гражданская оборона на железнодорожном транспорте. Под ред. И.И. Юрпольского. – М.: Транспорт, 1987. – 272 с.

8) А.В. Лощинин, Ю.Г. Сибаров, В.С. Терешин. Охрана труда на железнодорожном транспорте. Справочная книга. Под ред. А.В. Лощинина. – М.: Транспорт, 1977. – 448 с.

9) Грузовые вагоны железных дорог колеи 1520 мм. Каталог. – М.: ПКБ департамента вагонного хозяйства МПС Российской Федерации. 1998. – 284 с.