Меры защиты от излучений и виброакустических колебаний на МАГЛЕВ транспорте

Обеспечение электромагнитной безопасности. При обеспечении ЭМБ каждое из устройств энергетической структуры МАГЛЕВ транспорта следует рассматривать как элемент некоторой подсистемы, в которой проявляются негативные связи (электрические и магнитные) этого элемента с другими. Такой подход позволяет рассматривать проблему ЭМБ как общую проблему при исследовании источников и рецепторов ЭМП, выделяя в них соответствующие признаки, которым ранее не придавалось значения. ЭМБ представляет собой область науки и техники, развитие которой тесно связано с электротехникой и электроникой.

Миниатюризация оборудования, а также увеличивающаяся сложность, интеграция и взаимодействие элементов приводят к тому, что электронные установки и компоненты становятся более уязвимыми к внешним воздействиям ЭМ природы. Повышение энерговооруженности транспортного средства, каковым является МАГЛЕВ транспорт, более высокие токи, напряжения и уровни мощности оборудования увеличивают потенциал ЭМ помех, а интегрирование и взаимопроникновение силовых и информационных компонентов внутрь оборудования приближает источники помех к приборам и устройствам, которые могут быть чувствительны к ним. Поэтому возникает задача обеспечения безопасности, надежности и качества функционирования всех типов оборудования и систем там, где они используются. Если эта задача выполнена, то говорят, что обеспечена ЭМБ технических средств с внешней средой, в которой они располагаются.

Обеспечение ЭМБ требует рассматривать два аспекта проблемы: влияние электротехнического и электронного оборудования на системы электропитания и сети электроснабжения и влияние ЭМ помех различного происхождения на функционирование электронных компонентов систем управления, связи и обработки информации.

Обеспечение ЭМБ имеет не только теоретическое, но и экономическое значение. Например, качественное функционирование элементов инфраструктуры МАЕЛЕВ транспорта зависит от информационно- управляющих систем, поэтому безотказность электронных систем является также экономическим фактором первостепенной важности. Это объясняет, почему стандарты и требования, относящиеся к ЭМБ, признанные во всем мире или согласованные на региональном уровне, приветствуются изготовителями и пользователями электрического и электронного оборудования, в то время как другие стандарты иногда рассматриваются как мешающие функционированию предприятия.

Стандарты ЭМБ являются предпосылкой к обеспечению того, что многочисленные виды электронного оборудования не окажут влияния друг на друга или, еще хуже, не вызовут катастрофических нарушений функционирования оборудования. Они устанавливают требования для оборудования как в отношении максимально допустимой эмиссии паразитных излучаемых и кондуктивных ЭМП помех, так и работоспособности ЭО в условиях влияния этих помех.

Стандарты - только один аспект проблем, связанных с обеспечением ЭМБ. Они устанавливают общие требования к качеству функционирования в условиях помех, которым должны соответствовать изделия, но обеспечение выполнения их требований остается за изготовителями. Однако требования стандартов могут выполняться только в том случае, если существуют необходимые технические знания, навыки и решения, касающиеся обеспечения ЭМБ.

Обеспечение функциональной безопасности. Функциональная безопасность - раздел безопасности, занимающийся изучением отказов управляющих систем и управляемого оборудования, важных для безопасности, с целью выявления опасных отказов, которые могут привести к нарушению безопасного состояния управляемого оборудования; формирования нормативных документов, регламентирующих положения, выполнение которых при создании и эксплуатации опасных технологий или производств обеспечивает свойства управляющих систем, важных для безопасности, выполнять действия, необходимые для достижения управляемым оборудованием безопасного состояния или поддержания безопасного состояния управляемого оборудования.

Представленное определение термина «функциональная безопасность» однозначно указывает, на основе какого изучения формируется концепция функциональной безопасности рассматриваемого объекта управления (системы управления или автоматизированного технологического комплекса), а также приписывается указанное свойство управляющим системам, важным для безопасности - выполнять действия, необходимые для достижения управляемым оборудованием безопасного состояния или поддержания безопасного состояния управляемого оборудования [11.12].

Конечно, придётся определить, какую новизну внесут сформированные таким образом понятия в теорию и практику создания и эксплуатации управляющих систем, важных для безопасности, на Маглев транспорте.

Как показывает накопленный опыт создания и эксплуатации управляющих систем, важных для безопасности, ЭЭС, указанный предмет изучения и вытекающие из него аспекты не являются чем-то новым и неизвестным. Расчеты надежности функционирования оборудования и управляющих систем всегда были и остаются основой для оценки безопасности ЭО того или иного транспортного средства. Тот факт, что функции управляющих систем, важных для безопасности, играют определяющую роль в обеспечении безопасности объектов управления, закреплено введением нормативного документа [11.13]. В нем указывается, что элементом управляющих систем при их классификации по влиянию на безопасность должна быть «функциональная группа». Этот термин определяет понятие:

Функциональная группа - принятая в проекте часть управляющей системы, представляющая собой совокупность средств автоматизации, выполняющих заданную функцию управляющей системы.

Таким образом, в управляющих системах энергоустановки, важных для безопасности, при анализе безопасности выделяются и анализируются все функциональные группы, реализующие функции, важные для безопасности. Этот же документ содержит требования к составу свойств функциональных групп, обеспечивающих необходимое качество их функционирования.

Изложенные факты и рассмотрение международных нормативных документов, в частности [11.13], позволяют считать, что отечественные нормативные документы в основном хорошо отражают рекомендательные положения международных документов, касающиеся аспекта «функциональной безопасности».

Тем не менее, следует отметить, что в состав управляющих систем, важных для безопасности управляемых объектов, входит персонал управления, т.е. это автоматизированные системы, управляющие технологическим процессом и оборудованием. Таким образом, человеческий фактор представляет собой неотъемлемую часть изучения при определении функциональной безопасности любого объекта [11.2].

Следует особо обратить внимание на то, что для оператора следует планировать различную степень участия в управлении. Диапазон участия оператора распространяется от непосредственной пошаговой реализации требуемого алгоритма управления с помощью специально предусмотренных органов управления до инициации этого алгоритма управления на реализацию, выполняемую автоматически с одновременным получением оператором информации о пошаговой реализации всего алгоритма. Кроме того, есть супервизорный режим работы оператора, когда он управляет процессом через задание конечной цели управления и наблюдает реализацию достижения заданной цели на средствах отображения информации.

Как показывает практика, супервизорный режим работы оператора наиболее предпочтителен для деятельности операторов, поскольку обеспечивает наиболее благоприятную психологическую обстановку. Оператор формирует параметры цели управления, задает эту цель на автоматическое исполнение и наблюдает за реализацией процесса достижения цели. Если некоторые события будут мешать достижению цели, то оператор должен иметь возможность вмешаться в процесс управления.

Реализация концепции на основе супервизорного режима работы оператора и принципов его психологической уверенности отвечает современным представлениям о деятельности оператора и, как следствие, повышает уверенность в безопасной реализации технологических процессов. Однако внедрение рассмотренной концепции на атомной станции связано с жесткими требованиями к наблюдаемости и управляемости технологического оборудования и технологического процесса.

Следовательно, введение понятия «функциональная безопасность» позволяет более точно очертить те аспекты безопасности рассматриваемого объекта управления, за которые отвечают управляющие системы.

Заключение. В связи с тем, что в настоящее время не реализовано в России ни одного проекта с МАГЛЕВ транспортом, аналитические расчёты уровней тех или иных излучений и виброакустических колебаний на транспорте с магнитной левитацией не могут быть выполнены, а следовательно все приведённые рассуждения можно поставить под сомнение. Тем не менее, исследования и аналитические расчёты по ЭМБ, выполняемые ранее в рамках реконструкции электрифицированных железных дорог в разных регионах России (к примеру, [11.8, 11.9]), позволяют высказать определённые соображения:

В отношении электромагнитной безопасности технических средств:

  • 1. МАГЛЕВ транспорт насыщен разнородным ЭО: от мощного силового в системах тяги, левитации и стабилизации до высокочувствительного слаботочного в системах управления, автоматики и защиты. Возникает сложное распределение полей и взаимодействий, зачастую превышающее уровни нормативно-правовых документов.
  • 2. Вместе с тем, занимаясь в течение ряда лет проблемами ЭМБ на железной дороге (см., например, [11.8, 11.9], автор считает необходимым отметить:
    • а) Качество оборудования, используемого на железной дороге для управления работой ЭО, не всегда соответствует требованиям по ЭМБ (убедились неоднократно на объектах Октябрьской железной дороги [11.8, 11.9, 11.14]). Особенно это относится к системам защиты МУРЗ.
    • б) При размещении ЭО в энергетических комплексах не стремятся к минимизации ЭМ помех в окружающем воздушном пространстве (см., например, [11.15]). Учитывается лишь удобство в обслуживании.
    • с) Используемые на железной дороге материалы не всегда соответствуют современным требованиям по электрическим параметрам (s,|Li,y). Это может привести к появлению в воздушной среде неоднородных ЭМП (в том числе и гармоник широкого спектра), существенно влияющих на формирование ЭМ среды) [11.16]).
  • 3. Особое внимание следует обратить на качество электрической энергии, поставляемой для электрифицированных железных дорог. Часто она не соответствует ГОСТ из-за наличия в системах энергоснабжения большой однофазной нагрузки с выпрямителями (например, алюминиевые комбинаты, электролизные цеха и др.).
  • 4. При создании МАГЛЕВ транспорта следует предусматривать возможность преднамеренных ЭМ воздействий на электронную аппаратуру управления [11.17].

В отношении электромагнитной безопасности человека:

  • 1. На МАГЛЕВ транспорте необходимо из-за сложности ЭО учитывать сочетанное воздействие излучений и виброакустических колебаний широкого частотного спектра. В результате наложения физических факторов друг на друга предельно-допустимые уровни, отраженные в нормативно-правовых документах могут быть существенно превышены.
  • 2. Человек, перемещаясь по поверхности Земли с одного пункта в другой, находящихся на значительном расстоянии, попадает в область с другими параметрами ГМП (например, в Санкт-Петербурге, РФ, он находится в ГМП с напряженностями - Н. « 42 Ам, вертикальная составляющая ГМП, Нт ~ 22 А/м, касательная составляющая ГМП, а в Сиднее, Австралия, куда он перемещается ГМП составляет - Н_ * -42 5 Нт ~ -22 )? Известно, что кардинальное изменение структуры ГМП, воздействующего на человека, отрицательно сказывается на работе его организма [11.2]. Проблема усугубляется тем, что воздействие на организм изменяющихся магнитных условий происходит с разными скоростями (имеет место фактор d/dt). Одно дело, когда человек перемещается с небольшими скоростями (например, на судне). Другое дело, когда человек перемещается с большими скоростями (например, на самолёте или на высокоскоростном ж/д транспорте). В первом случае можно надеяться на некоторую адаптацию организма к новым магнитным условиям, во втором случае на это рассчитывать нельзя.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >