Как меняется сегодня политика в сфере обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте? И почему новая техника, в том числе и зарубежная, порой показывает себя не с лучшей стороны на наших железных дорогах? Обо всем этом мы беседуем с заведующим отделом прочности Всероссийского научно–исследовательского и конструкторско–технологического института подвижного состава (ВНИКТИ), доктором технических наук Эдуардом ОГАНЬЯНОМ.
– Эдуард Сергеевич, правительство страны поручило Российской академии наук разработать новую теорию безопасности с использованием критериев стратегических рисков. Насколько новая система будет эффективна, например, на железнодорожном транспорте?
– Нельзя сказать, что новая система обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте уже создана, но она создается. Такая система необходима. Она основана на ряде федеральных законов («О техническом регулировании», «О транспортной безопасности» и др.), направленных на предупреждение технических аварий и катастроф.
Новая система оправдана уже тем, что прямо связана с обеспечением безопасности перевозок, снижением рисков травмирования и гибели людей, причинения ущерба подвижному составу и окружающей среде. Она предполагает создание соответствующей нормативной базы, а также разработку целого комплекса различных мероприятий.
Результатом этой работы должны стать «Свод правил», «Технический регламент», нацеленные на обеспечение норм безопасности эксплуатации технических систем, интегральным показателем функционирования которых является подтверждение необходимого и достаточного уровня риска в процессе жизненного цикла. Задача состоит в том, чтобы установить обоснованные величины риска эксплуатации железнодорожного транспорта. Приемлемость уровня риска определяется так называемым фоновым, психологически допустимым уровнем риска, обусловленным естественными факторами, а также состоянием экономики страны и уровнем развития общества (что общество может принять, а что отвергает).
Учитывая неравномерность фоновых рисков, экономически целесообразно перевозку грузов реализовывать с различными рисками в зависимости от опасности воздействия на человека и окружающую среду. Например, перевозки угля и ядерных отходов осуществляются по разным регламентам.
В целом оценка величины приемлемого уровня риска возможна на основе учета доли вложений на обеспечение безопасности перевозок в прибыли ОАО «РЖД» и уровня рентабельности. В частности, выполненные нами (ОАО «ВНИКТИ») совместно с Институтом машиноведения (ИМАШ) РАН расчеты и анализ опыта эксплуатации показывают, что используемые нормы проектирования несущих конструкций локомотивов обеспечивают их безопасную эксплуатацию в течение заданного срока службы с риском порядка 10–4, что технически и экономически является оправданным. Для грузовых вагонов, количество которых в эксплуатации в десятки раз больше, чем локомотивов, за приемлемый уровень риска можно принять 10–5.
– Безопасность является одним из главных критериев при создании нового подвижного состава. Но тем не менее к новинкам (в частности, это касается локомотивов) много претензий, например, отдельные узлы и детали не выдерживают гарантийного срока и пробега. В чем, на ваш взгляд, причины?
– Если коротко, то это вызвано несовершенством нормативных требований, недостаточной расчетно–конструкторской проработкой и неполным объемом испытаний на стадии создания новой техники, а также слабой организационно–технической и технологической дисциплиной при ее производстве и ремонте.
Выполненный ВНИКТИ совместно с ИМАШ РАН анализ расчетных и экспериментальных материалов ряда конструкций подвижного состава показывает, что нормы их проектирования в части оценки прочности и долговечности должны быть уточнены и дополнены. Так, нормы для проектирования вагонов дают удовлетворительные оценки прочности традиционных конструкций вагонов, но для ряда конструкций нового типа с оригинальными массо–габаритными параметрами, например, длиннобазных платформ, надо менять методики оценки прочности.
Нормативный коэффициент запаса, принятый для локомотивов (2,0), обеспечивает надежную работу несущих конструкций в течение определенного срока службы. Однако и эти нормы нуждаются в уточнении и дополнении. При этом должны быть учтены результаты теоретических и экспериментальных исследований, опыт эксплуатации, а также повышение осевых нагрузок и скоростей движения подвижного состава (ПС). В частности, необходимо установить более четкие требования к ресурсу ответственных деталей, предусмотреть оценку их долговечности, а также удароустойчивости кузова и кабины машиниста с целью обеспечить безопасность локомотивной бригады при столкновениях. Необходимо также дополнить нормы требованиями по применяемым материалам, технологии изготовления, методам и регламенту проведения неразрушающего контроля с выявлением остаточных напряжений после изготовления или ремонта подвижного состава.
– Говорят, что и зарубежная техника на наших железных дорогах тоже показывает себя порой не с лучшей стороны. Но почему?
– У нас различные нормативные требования к проектированию конструкций, параметрам локомотивов и специальных путевых машин, а также разные условия для их эксплуатации (нормы и качество содержания путевого хозяйства, природно–климатические условия и т. д.). Кроме того, некоторые свойства «их» техники проявляются при эксплуатации именно в наших условиях. Поэтому она требует некоторой адаптации, а также испытаний и проверки технических параметров в условиях российских железных дорог.
– Как вы считаете, оправдан ли переход на новые материалы при строительстве подвижного состава с точки зрения надежности и безопасности?
– С точки зрения экономики, безусловно, да. Но дело в том, что конструкции железнодорожного подвижного состава в процессе эксплуатации подвергаются нагрузкам различного уровня и характера действия (статического, переменного, динамического), вызывающим деформации в отдельных элементах и деталях. При этом накопление повреждений в конструкционных материалах не должно приводить к внезапным отказам и полной потере их работоспособности. В связи с этим стоит задача создать более совершенные конструкции подвижного состава, обладающие минимальной металлоемкостью и в то же время большим эксплуатационным ресурсом, и она требует выбора геометрических параметров и свойств материалов деталей с максимальным их соответствием условиям работы. Поэтому нужен не просто переход, а, что называется, адресный перевод на новые материалы, в соответствии с характером и режимом работы разных частей и элементов конструкций подвижного состава.
Есть ведь материалы, в частности, легированные (хромом, никелем, ванадием и др.), которые обладают высокими механическими характеристиками (предел прочности, предел текучести), но они плохо работают в условиях циклических нагрузок, т. к. имеют низкое сопротивление усталости и более чувствительны к концентратам напряжений (сварные швы, галтели, отверстия и т. п.). Такие материалы эффективны в конструкциях, воспринимающих преимущественно большие постоянные или медленно изменяющиеся и при этом мало повторяющиеся (статические, квазистатические) нагрузки. Например, в рамах и кузовах локомотивов, грузовых вагонов, специальных путевых машин. Детали, непосредственно определяющие безопасность движения (рамы тележек, оси, колеса и другие детали колесных пар) должны обладать и высокой усталостной прочностью, и хорошей «живучестью» (способность противостоять развитию трещины).
Большое количество подвижного состава работает в агрессивной среде. Для него, безусловно, требуются коррозионностойкие или нержавеющие материалы.
Таким образом, вопрос о применении новых материалов должен решаться избирательно, на основе технического обоснования и экономической целесообразности.
– Какие аспекты проблемы безопасности сегодня остаются «белым полем» на железнодорожном транспорте?
– В марте 2007 года ОАО «РЖД» приняло функциональную стратегию обеспечения гарантированной безопасности и надежности перевозочного процесса. Она предусматривает обоснование допустимых уровней риска, показателей безопасности, а также норм по безопасности при формировании нормативно–правовой базы с учетом гармонизации их с международными стандартами. В компании ведутся мониторинг и прогнозирование возможных негативных последствий, выработка эффективных предупреждающих действий на основе оперативных данных о состоянии перевозочного процесса.
Для обеспечения гарантированной безопасности, на наш взгляд, необходимы более широкое применение эффективных систем диагностики состояния конструкций подвижного состава на основе методов неразрушающего контроля, определение критически важных и потенциально опасных объектов, а также использование устройств и технологий, снижающих экологическую нагрузку на окружающую среду.
С нашей точки зрения, остается недостаточно изученным ряд связанных с этим специальных технических задач, в том числе: совершенствование численных и экспериментальных методов анализа нагруженности, текущего и предельного напряженно–деформированного состояний конструкций подвижного состава в физически (упруго–пластическое поведение материала) и геометрически (большая деформация, контактное взаимодействие) нелинейной постановке. А также дальнейшее исследование характеристик сопротивления усталости и деградации свойств материалов и сварных типовых элементов конструкций в гигацикловой области нагружения.
– Изношенность инфраструктуры и подвижного состава на транспорте вызывает особое беспокойство. Как обеспечить безопасность, когда нет возможности вкладывать в них масштабные инвестиции?
– На железнодорожном транспорте существует планово–предупредительная система ремонта. И она не отменялась даже в периоды спада объемов перевозок и экономических кризисов в стране. Однако необходимо учитывать, что сегодня собственниками подвижного состава являются не только ОАО «РЖД», но и частные компании, промышленные предприятия, базы технического обслуживания и ремонта, где не всегда возможно обеспечить надежный контроль за состоянием технических средств. Да и частный бизнес нередко экономит на безопасности. А законодательно его ответственность за техническое состояние объектов не установлена.
Тем не менее стоит отметить, что в последние годы стали модернизироваться и обновляться как железнодорожная инфраструктура, так и технические средства. Появились новые комфортабельные пассажирские вагоны, новые локомотивы и грузовые вагоны. Более глубоко стали анализироваться случаи нарушения безопасности движения с целью выявить причины аварий и в дальнейшем их предотвратить. Проводятся и специальные исследования, направленные на улучшение технических характеристик эксплуатируемого подвижного состава и совершенствование норм содержания пути.
И что особенно важно (в связи с изношенностью инфраструктуры и старением подвижного состава), проводится диагностика подвижного состава с истекшим сроком службы, а затем предпринимаются дополнительные меры по усилению повреждаемых элементов конструкций подвижного состава и повышению их ресурса. Для этого ВНИКТИ совместно с ИМАШ РАН, ВНИИЖТом и другими научно–исследовательскими и проектными организациями разработал и согласовал с Федеральным агентством железнодорожного транспорта комплекс нормативно–технических документов для правового и методического обеспечения таких исследований, оценки остаточного ресурса и определения условий, обеспечивающих дальнейшую надежную эксплуатацию подвижного состава.
– Специалисты дают неутешительные прогнозы роста техногенных катастроф. В последнее время они действительно участились: провал на месте подземных выработок «Уралкалия» в Березниках, авария на Саяно–Шушенской ГЭС. Есть ли у них какие–то общие причины?
– Сложные технические системы, в том числе транспорт, стали заложниками обстоятельств в новых условиях хозяйствования, когда их стали использовать для получения прибыли без вложения необходимых финансовых ресурсов в поддержание нормального технического состояния, создание новых мощностей, подготовку специалистов и обслуживающего персонала.
Между тем достижение заданного уровня безопасности, определяемого величинами приемлемых рисков, требует определенных экономических затрат. Расчетное определение этих затрат базируется на анализе рисков, а сами затраты возрастают по мере увеличения техногенных рисков на железнодорожном транспорте.
Новая государственная политика в области обеспечения безопасности и снижения техногенных рисков основывается на разделении затрат, направленных на снижение рисков техногенных катастроф в производственной сфере и на страхование рисков в случае возникновения аварий и катастроф. Для наиболее тяжелых техногенных аварий и катастроф регулирование процедур оценок рисков и страхования осуществляется на основе решения совместного заседания Совета безопасности РФ и президиума Госсовета РФ от 13.11.2003 («О повышении защищенности критически важных объектов инфраструктуры»). Более строгие требования в этом направлении формируются сейчас при подготовке проекта федерального закона «О независимой оценке рисков в Российской Федерации».
– Академия наук издает фундаментальный труд под названием «Безопасность России. Правовые, социально–экономические и научно–технические аспекты». Каково, на ваш взгляд, его значение?
– Этот труд демонстрирует государственный подход к проблеме безопасности и призван стать основой для построения системно–уровневого подхода, определяемого международным стандартом, устанавливающим порядок управления безотказностью (Reliability), готовностью (Availability), ремонтопригодностью (Maintainability) и безопасностью (Safety), сокращенно – RAMS. Уже изданы тома, посвященные трубопроводному транспорту, энергетической безопасности, экологической безопасности, безопасности функционирования сложных технических систем и другие. Планируется издать специальный том «Безопасность железнодорожного транспорта». В нем будут изложены принципы обеспечения и нормирования показателей безопасности, рассмотрены аварийные ситуации, причины и условия их возникновения, а также риски на стадиях жизненного цикла (проектирования, производства, эксплуатации) техники. А главное место в этой книге займет Концепция обеспечения безопасности железнодорожного транспорта через минимизацию рисков перевозочного процесса, методы расчета показателей риска, безопасной эксплуатации, поддержания и восстановления работоспособности технических средств.

Беседу вела Тамара АНДРЕЕВА,
обозреватель «ТР»