Для обеспечения заданного уровня безопасности движения поездов необходимо, чтобы технические средства и персонал ж. д. обладали соответствующим уровнем безопасности функционирования. Под безопасностью функционирования какого-либо объекта ж.-д. транспорта (будь то техническое средство, специалист или программный продукт) понимается свойство этого объекта не переводить движение поезда из неопасного в опасное состояние. Опасным называется такое состояние движения поезда, при котором возникает угроза для здоровья и жизни пассажиров, целостности груза и объектов окружающей среды, в том числе для объектов ж.-д. транспортной системы. Опасным, например, является состояние движения поезда, которое возникает после столкновения с другим поездом. Движение поезда, при котором подобные угрозы не возникают, считается неопасным.
Обеспечение безопасности функционирования технических средств
Методы повышения безопасности функционирования технических средств, как и работы персонала ж. д., основываются на 3 принципах: уменьшение интенсивности опасных отказов технических средств или опасных ошибок специалистов; уменьшение числа видов опасных отказов или опасных ошибок; увеличение коэффициента парирования опасных отказов или опасных ошибок.
Уменьшение интенсивности опасных отказов технических средств достигается путем создания необходимых запасов прочности их элементов при изготовлении и последующего восполнения этих запасов в процессе эксплуатации. При увеличении запаса прочности технических средств одновременно повышается их надежность. Запас прочности создается как за счет повышения механической прочности конструкций, так и за счет увеличения электрической прочности элементов электротехнических устройств. На этапе конструирования необходимый запас прочности обеспечивается за счет подбора соответствующих материалов и способов их использования; на этапе производства — путем применения соответствующей технологии и последующего выходного контроля с целью отбраковки элементов с дефектами; на этапе эксплуатации — за счет восполнения запасов прочности, уменьшающихся в процессе эксплуатации технических средств, что достигается главным образом в результате профилактики при текущем содержании и своевременных ремонтах.
Уменьшение числа видов опасных отказов достигается путем выбора соответствующей структуры технического средства. Принципы и методы, позволяющие синтезировать новую структуру с наименьшим числом видов опасных отказов, получили название структурных. Структурные методы весьма многочисленны, их применяют для повышения безопасности как механических конструкций, так и электротехнических устройств.
Принципы и методы повышения безопасности технического средства путем увеличения коэффициента парирования называются соответственно принципами и методами парирования опасных отказов. Эти методы включают две операции: обнаружение опасного отказа и перевод устройства в защищенное состояние. По степени автоматизации этих операций методы подразделяются на автоматические, автоматизированные и неавтоматизированные. Например, обнаружение техническим работником станции во время профилактических работ опасного отказа в виде излома рельса и последующее запрещение движения по участку пути с поврежденным рельсом является примером парирования опасного отказа без каких-либо автоматических устройств. Примером автоматической системы парирования того же отказа является автоматическая блокировка, в которой излом рельса автоматически обнаруживается с помощью рельсовой цепи, а приостановка движения по соответствующему блок-участку осуществляется с помощью автоматически управляемых огней напольного светофора.
Для реализации микропроцессорных систем управления движением поездов, удовлетворяющих требованиям обеспечения безопасности движения, используются многоканальные методы парирования. Они отличаются тем, что опасные отказы обнаруживаются в результате сравнения либо параметров сигналов нескольких каналов в ряде контрольных точек, либо промежуточных результатов обработки входной информации в различных каналах. Обнаружение опасных ошибок программного обеспечения осуществляется путем сопоставления промежуточных результатов обработки входной информации в соответствии с различными версиями программы. В тех случаях, когда обнаруживаются различия в параметрах сопоставляемых сигналов, вырабатывается команда на перевод системы в защищенное состояние.
Многоканальные системы парирования подразделяются на системы с физическими и временными каналами. Системы с физическими каналами имеют несколько параллельно работающих комплектов аппаратуры. Они подразделяются на системы с жесткой синхронизацией работающих комплектов и системы с мягкой синхронизацией. Жесткой называется синхронизация, когда работа нескольких комплектов синхронизируется с точностью до такта. Мягкой называется синхронизация, когда работа нескольких комплектов синхронизируется по началам частных циклов обработки входной информации.
Системы с временными каналами отличаются от систем с физическими каналами тем, что они содержат только один комплект аппаратуры, а для обнаружения его отказов сопоставляются параметры сигналов, вырабатываемые этим комплектом в различные временные интервалы (каналы), но при одной и той же входной информации. В данной системе промежуточные результаты обработки информации в различные временные интервалы предварительно записываются в память, а затем сопоставляются между собой для обнаружения отказов аппаратных средств.
Обеспечение безопасности деятельности персонала
Уменьшение интенсивности опасных ошибок человека, как части транспортной системы, достигается путем повышения требований к его психологическим и физиологическим качествам и совершенствования методов психологического и медицинского отбора специалистов; путем воспитания у них необходимых навыков, умений, технологической дисциплины, усвоения ими необходимых знаний и совершенствованием методов обучения специалистов; поддержанием перечисленных выше их свойств в процессе трудовой деятельности, повышением качества контроля соответствия качеств специалистов предъявляемым к ним требованиям.
Психологи выделяют четыре психофизиологических качества человека, которые являются профессионально необходимыми качествами машиниста: экстравертность психики; умение концентрировать сознание; эмоциональная устойчивость; сенсорная координация. Эти качества не могут быть выработаны посредством специальных тренировок и не могут быть компенсированы за счет развития других способностей оператора. Если отсутствует хотя бы одно из этих качеств, то человек не может работать оператором, в частности, водителем транспортного средства. Оператор с удовлетворительным здоровьем, психофизиологическими данными, знаниями, навыками и умениями, тем не менее, может совершать опасные ошибки при утомлении, в случаях стресса, приема лекарства, наркотика или алкоголя, а также вследствие влияния ряда природных, техногенных или социальных факторов. В этой связи для снижения интенсивности опасных ошибок оператора необходимо осуществлять в процессе его деятельности непрерывный контроль за его физическим и моральным состоянием в данный момент, за способностью обеспечивать безопасное движение.
Уменьшение числа видов опасных ошибок человека достигается путем перераспределения функций между человеком и машиной (техническим средством) в эргатической системе. Человек и машина обладают различными способностями выполнять одни и те же функции. Следовательно, для технического средства с определенными параметрами и человека-оператора с определенными свойствами возможно оптимальное распределение функций по обеспечению безопасности движения, при котором достигается максимальная безопасность. Совершенствование интерфейсов между оператором и машиной также ведет к уменьшению ошибок, допускаемых оператором при приеме информации от машины, и к снижению числа ошибок оператора при вводе им команд в машину. Методы, которые при этом используются, относятся также к структурным и являются предметом эргономических исследований.
Парирование опасных ошибок человека реализуется двумя способами: либо действия одного человека-оператора контролирует другой оператор и вовремя исправляет опасные ошибки первого, либо за человеком-оператором «наблюдает» автоматическое устройство и в случае необходимости парирует опасные ошибки человека. Так, например, для парирования опасных ошибок при управлении движением поезда локомотивная бригада состоит из двух человек, которые контролируют действия друг друга и при необходимости корректируют их. Другой пример — автостоп, который останавливает поезд, если машинист по ошибке не тормозил перед светофором с запрещающим сигналом.
