5.3. Негативні впливи наслідків аварій і катастроф

Зовнішні впливи на об’єкти розглядаються при розв’язування двох завдань [25,26]:

- оцінювання негативного впливу на ефективність при функціонуванні за призначенням (оцінювання надійності, тривкості, стійкості до зовнішніх впливів);

- оцінювання безпеки об’єкта при експлуатації для персоналу і населення.

При цьому розглядаються дві групи негативних факторів:

а) нерегламентовані впливи на технічні об’єкти від різних джерел, які є ініціюючими подіями для їх аварій;

б) негативні фактори, що формуються у випадку небезпечних явищ (зокрема, аварій технічних об’єктів) й таких, що призводять до збитків для населення, об’єктів економіки і оточуючого середовища.

Взаємодія між різними об’єктами здійснюється у формі впливів. У загальному випадку вплив – це будь-які потоки речовини, енергії та інформації, які безпосередньо утворюються у оточуючому середовищі або такі, що виникають у результаті антропогенної діяльності. Стосовно до технічних об’єктів вплив – це дія, спрямована на будь-який об’єкт й визначаюча його перехід від одного стану до іншого, змінюючи його якість в одному чи іншому напрямку. Впливи можуть бути двох видів: цілеспрямовані (керуючі) і збурюючи. У теорії надійності, стійкості, безпеки розглядаються збурюючи впливи, цілеспрямовані розглядаються в теорії управління.

Сукупність зовнішніх збуджуючих впливів на технічні об’єкти характеризуються їх видами, частотами і силою, являє собою умови експлуатації цих об’єктів.

Збуджуючи впливи на технічні об’єкти при їх експлуатації по силі й, відповідно, ступеню дії на працездатність їх складових можна розділити на 2 групи: регламентовані та нерегламентовані. Потенційна небезпека технічних об’єктів виявляється головним чином в умовах нерегламентованих впливів.

Регламентовані, тобто такі, що допускаються експлуатаційною документацією впливи тим не менше теж є причиною відмов об’єкта внаслідок процесів старіння й спрацювання частки об’єкта. Характерні для певних умов експлуатації рівні зовнішніх впливових факторів визначають швидкість деградації параметрів працездатності складових частин об’єкта, вихід яких в деякі моменти часу за допустимі межі означає повільну або параметричну відмову. Процеси старіння та спрацьовування обмежують напрацювання до відмови, тобто надійність об’єкта. Нерегламентовані впливи – це впливи на об’єкти зовнішніх факторів з рівнями, що перебільшують допустимі для нормальних умов експлуатації. Такі впливи окрім відмов можуть спричинити завчасне спрацювання об’єктів одноразового застосування. У першому випадку вони прискорюють процес деградації параметрів об’єкта й знижують напрацювання до відмову.

При значних рівнях впливів відмови (поразка, руйнування) можуть здійснюватися безпосередньо в процесі впливу. До властивостей об’єкта, які визначають його працездатність в умовах короткочасних нерегламентованих впливів з високими рівнями, відносяться стійкість до зовнішніх впливів, ударостійкість й ін.

Нерегламентовані впливи можуть бути короткочасні (уражливу дію визначають амплітудні значення параметрів впливу) і довгострокові (уражлива дія визначається „дозовими” ефектами, тобто накопиченням пошкоджень).

Впливи можуть бути раптово виникаючими або детерміновано, систематично (наприклад, періодично або постійно) діючими.

Джерелами нерегламентованих впливів є:

- оточуюче середовище (кліматичні, біологічні фактори та ін.);

- техносфера – удари і вібрації у процесі експлуатації, аварійні ситуації з самим об’єктом або з іншими об’єктами, що призводять до „ефекту доміно”;

- суспільство -1) несанкціоновані дії з боку персоналу або зловмисника, які не регламентовані нормативно-технічною і конструкторською документацією або такі, що здійснюються без дозволу на їх проведення; 2) уражливі дії з боку терористичний угрупувань у мирний час і супротивника у воєнний час або в ході військових конфліктів.

Несанкціоновані дії розподіляються на дві групи: хибні й навмисні. Хибні дії – це ненавмисне порушення персоналом алгоритму дій, яких визначає нормативно-технічна і конструкторська документація.

Різного роду нерегламентовані впливи є вихідними подіями для аварій на об’єктах інфраструктури і рухомому складі залізничного транспорту.

За джерелом виникнення і мети нерегламентовані впливи розподіляються на аварійні та уражливі, а також несанкціоновані дії. Аварійний вплив на об’єкт – це нерегламентований вплив, який спричиняється в результаті того, що об’єкт опинився в аварійній ситуації, що може привести його до аварії. Аварійний вплив безпосередньо на критичні вузли об’єкта називають аварійним навантаженням [27,28].

Уражливі впливи створюються цілеспрямовано для руйнування об’єктів і рухомого складу при збройному нападі.

За фізичною природою розрізняють такі види нерегламентованих впливів на залізничні об’єкти і рухомій склад: механічні, термічні, електромагнітні, впливи агресивних середовищ (пожежі, повені), іонізуючих опромінювань, балістичні (обстріли, аварії з вибухонебезпечними речовинами), комплексні. Такі впливи можуть призвести до руйнувань і аварій.

Нерегламентовані впливи розрізняються на внутрішні та зовнішні. Внутрішні це впливи, які виникають при вихідних подіях аварії (в аварійних ситуаціях).

Зовнішні – це впливи факторів природних явищ і людини.

Механічні аварійні впливи на об’єкти, що транспортуються, наприклад, упаковки з небезпечними вантажами, реалізуються в таких аварійних ситуаціях:

- падіння упаковок з різних висот на бетонну підлогу, елементи конструкцій, що стирчать при навантаженні-вивантаженні за допомогою кранів з транспортних засобів; удари при перевезенні у транспортних засобах, удари об перешкоду й т.д.

- аварії транспортних засобів, які перевозять об’єкти, включаючи їх зіткнення і переміщення;

- статичний тиск води при аварійному затопленні упаковки.

Термічні впливи реалізуються при пожежах об’єктів або транспортних засобів.

Пожежі на залізничному транспорті розглянуті у роботах [7,17,18].

Найбільшу пожежну небезпеку для людей становлять пасажирські вагони. Вона обумовлюється значним обсягом пожежного навантаження з конструкціями та облицювальними матеріалами (до 200 кг/м² у купейному вагоні та 170 кг/м² у плацкартному), високою населеністю пасажирами у поєднанні з обмеженими можливостями їх евакуації та наявністю джерел для виникнення пожеж (до 40% - необережне поводження з вогнем пасажирів і обслуговуючого персоналу, 25% - несправність електрообладнання).

На безпеку пасажирів впливають [7,17,18] :

- швидкість розвитку пожежі, яка складає у пасажирських вагонах по коридору - 5 м/хв; по купе — 2,5 хв. На протязі 15-20 хв. вагон повністю охоплюється вогнем;

- утворення високого температурного режиму - до 950°С, а температура полум'я досягає більше 1000°С;

- виділення токсичних: продуктів горіння, таких як оксид вуглецю, хлористий та ціаністий водень, концентрації яких вже на четвертій хвилині після виникнення пожежі у вагоні перевищують гранично допустимі. Ось чому необхідний час евакуації пасажирів складає тільки 1,5-2 хв. до блокування основних виходів.

Вищеперелічені фактори створюють загрозу людям, які знаходяться у вагонах, що горять, можливе виникнення паніки серед пасажирів.

Пожежа може швидко розповсюдитись на зовнішні поверхні вагона, після - на суміжні з ним вагони, а також на сусідні поїзди та розташовані поблизу будівлі і споруди.

Під час горіння у вантажному рухомому складі твердих горючих матеріалів (ТГМ) вогонь розповсюджується по вантажним вагонам не більше як за 20 хв. Через 30-40 хв. підлога у вагоні прогоряє і матеріали, що горять, випадають на залізничну колію. В результаті цього температура на поверхні ходової частини вагонів і рейок підвищується у середньому на 12-15°С і через 15-20 хв. відбувається деформація колій, що робить неможливою евакуацію рухомого складу. Висота полум'я під час горіння ТГМ становить 6-10 м, а в окремих випадках - 20 м, щільність теплового потоку на відстані 9-10 м досягає 30-40 кВт/м², температура полум'я - більше 1000^о С, Швидкість розповсюдження вогню вздовж вагона, у середньому, складає 1,4 м/хв., рухомим складом на сусідніх коліях — 0,4 м/хв. Швидкість поширення пожежі перші 10 хв. вільного горіння вагонів становить 3,1-4 м/хв., а наступні 10-50 хв.— 7-8 м/хв.

Особливо небезпечні моменти зміни обстановки пожежі у вантажному рухомому складі можуть виникнути під час транспортування вибухових речовин і боєприпасів.

Так в результаті вибуху та пожежі на станції Арзамас-1 загинуло 806, та травмовано більше 700 чол., залишились без даху більше 700 сімей.

Вибух на станції Свердловськ-Сортувальна призвів до одночасного руйнування та значного пошкодження 20 лікарень і поліклінік, 55 шкіл, 30 дошкільних закладів, 239 підприємств торгівлі та громадського харчування. Більш ніж 1200 чол. одержали травми. Близько 10000 чол. мали потребу у терміновому забезпеченні житлом.

Вплив відкритого полум'я та високої температури на залізничні цистерни з ЛЗР та ГР призводить до спалаху промасленого шару на їх поверхні. Наявність нещільностей і несправностей запірної арматури на цистернах з ЛЗР і скрапленими вуглеводневими газами_, призводить до спалаху парів рідини над горловинами цистерн, а також газів над надлишковими клапанами.

Вибух залізничних цистерн з нафтопродуктами відбувається, як правило, через 16-24 хв. після початку дії на них відкритого факела полум'я. Висота факелу полум'я при вибуху ЛЗР і ГР у цистернах досягає 50 м. Вибух однієї залізничної цистерни сприяє збільшенню площі пожежі до 1500 м², залежно від, стану баласту залізничних колій та рельєфу місцевості.

Найбільш швидке розповсюдження вогню відбувається під час розливу ЛЗР і ГР із залізничних цистерн в результаті аварій; зіткнень чи аварій поїздів. При цьому цистерни пошкоджуються або перекидаються, внаслідок чого площа пожежі може досягти 10-35 тис. м². Розлитим нафтопродуктом вогонь розповсюджується не тільки на ближні поїзди, але й на сусідні складські, виробничі будівлі, а у деяких випадках і на житлові будинки населеного пункту. Під час попадання розлитого продукту до зливу каналізації або стічних канав вогонь може розповсюдитись на об'єкти, що розташовані на відстані до 1 км від місця пригоди.

Горіння залізничних цистерн із скрапленими вуглеводневими газами може супроводжуватись вибухами з викидом факелу полум'я (вогняної кулі) радіусом до 120-150 м та подальшим полуменевим горінням висотою до 60 м. Уламки цистерн і ємкостей, що вибухнули, розлітаються на відстань до 150 м, а в окремих випадках — до 450 м. Іноді вибух зриває цистерну із залізничної платформи і відкидає її на відстань до 60 м. Все це призводить до виникнення нових осередків пожежі, повторного займання розлитих горючих рідин.

Під час пожеж можливе також пошкодження цистерн і ємкостей з отруйними газами та речовинами, що призводить до значної загазованості території та утруднює бойові дії з ліквідації пожежі, а також виникає необхідність евакуації населення з районів, що прилягають до місця пригоди.

Пожежі, що виникають у рухомому складі на електрифікованих ділянках залізниці, особливо небезпечні, тому що провід і арматура контактної мережі знаходяться під напругою 3300 або 27500 В. Дія відкритого полум'я на протязі 8-10 хв. призводить до їх обриву. Зіткнення з цим проводом і арматурою безпосередньо або через якісь предмети може призвести до нещасних випадків. Ця обставина потребує від усіх учасників гасіння пожежі суворого дотримання встановлених правил техніки безпеки.

Час ліквідації великих пожеж на рухомих залізничних поїздах становить, в основному, від 3 до 5 год, але може досягти і декількох десятків годин. Для їх ліквідації потрібно від 15 до 30 оперативних відділень загальною чисельністю до 150-200 чол.

Електромагнітні впливи – це безпосередній вплив на критичні вузли потенційно небезпечного об’єкта електромагнітних полів або генерованих ними імпульсних електромагнітних наводок.

Вплив агресивних середовищ - це дія морської води, компонентів палив, засобів дезактивації, дезинфекції, пожежогасіння.

Балістичні впливи причиняються прострілами куль і уламків.