Logistyka - nauka

Logistyka 42014

Michał Opala1

Politechnika Warszawska Wydział Transportu

Dynamiczna ocena ryzyka wykolejenia pojazdu kolejowego

1 WPROWADZENIE

Pomimo stosowania wielu działań prewencyjnych i doskonalenia istniejących systemoacutew

zabezpieczających wciąż pojawiają się nowe wypadki o charakterze katastroficznym będące wynikiem

kolizji lub wykolejenia Za jedną z przyczyn występowania takich stosunkowo rzadkich lecz

katastrofalnych w skutkach zdarzeń można uznać niewielką liczbę skutecznych systemoacutew monitorowania

poziomu bezpieczeństwa czynnego oraz odpowiednich narzędzi modelowania ktoacutere oparte są na

wykorzystaniu danych rejestrowanych w czasie rzeczywistym Celem stosowania tego rodzaju środkoacutew jest

umożliwienie wczesnego ostrzegania przed niebezpiecznymi zdarzeniami oraz identyfikacja miejsc w

ktoacuterych takie zdarzenia mogą wystąpić

Jednocześnie brak jest odpowiednich kryterioacutew a także parametroacutew oceny i wykrywania nietypowych

zdarzeń mogących prowadzić do wypadku Jedną z popularnych obecnie metod wykorzystywanych do

predykcji możliwości wystąpienia niebezpiecznych zdarzeń i ich konsekwencji jest metoda ilościowej oceny

ryzyka wykorzystywana w ramach systemu zarządzania bezpieczeństwem Wadą tej metody jest brak

możliwości aktualizowania wartości ryzyka w czasie trwania analizowanego procesu [3] W trakcie

działania procesu nietypowe zdarzenia prowadzą często do występowania incydentoacutew i sytuacji grożących

wypadkiem zdarzenia takie nazywane są prekursorami Konwencjonalna analiza ryzyka z reguły nie

uwzględnia informacji o tego typu zdarzeniach Istnieje także pewna liczba niebezpiecznych zdarzeń ktoacutere

w ogoacutele nie są zgłaszane w konwencjonalnym systemie raportowania

2 PROBLEM BADAWCZY I METODA BADAWCZA

Aby oszacować poziom ryzyka wykolejenia pojazdu szynowego niezbędna jest znajomość

prawdopodobieństwa z jakim zdarzenie wykolejenia może wystąpić oraz wielkość możliwych negatywnych

skutkoacutew W artykule posłużono się zaproponowanym przez autora prostym modelem oceny ktoacutery przy

pomocy odpowiednio sformułowanych wskaźnikoacutew bezpieczeństwa umożliwia oszacowanie potrzebnych

wielkości Oproacutecz wskaźnikoacutew bezpieczeństwa jazdy pojazdu wykorzystano także dodatkowe wskaźniki

ryzyka związanego z następstwami wykolejenia takie jak prędkość a więc ilość energii kinetycznej jaką

pojazd posiada w chwili wykolejenia Ilość energii kinetycznej pojazdu roacutewnoważna jest pracy sił

niszczących ktoacuterych działanie wpływa na poziom negatywnych skutkoacutew wypadku Z punktu widzenia

bezpieczeństwa pojazdu i jego pasażera nie jest więc obojętne przy jakiej prędkości jazdy może nastąpić

wykolejenie oraz w jakim otoczeniu znajduje się w takim momencie pojazd

Oparte na pomiarach badania bezpieczeństwa pojazdoacutew kolejowych w związku z ich właściwościami

biegowymi wykonywane są z reguły jednokrotnie w czasie przyjęcia pojazdu do eksploatacji W

proponowanej metodzie ocena może odbywać się na bieżąco w trybie online z wykorzystaniem

odpowiedniej struktury technicznej systemu monitorowania

Przy ocenie prawdopodobieństwa wypadku wzięto pod uwagę koncepcję prekursoroacutew czyli danych

mających wskazywać na zaistnienie zdarzeń i warunkoacutew prowadzących do wypadku (rys 1) W literaturze

koncepcja ta opisana była pierwotnie w pracach Heinricha a następnie w wielu innych pracach np[9]

1 opalawtpwedupl

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

Rys 1 Prekursory wypadkoacutew

Źroacutedło opracowanie własne

Koncepcja ta opiera się na trzech spostrzeżeniach dokonanych pierwotnie w czasie obserwacji procesoacutew

produkcyjnych i analizy roszczeń ubezpieczeniowych 1 małych wypadkoacutew jest proporcjonalnie więcej niż

dużych 2 bliższe oględziny wypadku pozwalają stwierdzić że było wiele warunkoacutew i zdarzeń

poprzedzających i prowadzących do wypadku przy czym małe wypadki często poprzedzają duże 3

przyczyny małych i dużych wypadkoacutew mogą być podobne Ostatnie spostrzeżenie może być kontrowersyjne

[1] ze względu na dużą ogoacutelność i niewystarczającą ilość danych potwierdzających jego słuszność

Natomiast przyjmuje się że w szczegoacutelnych przypadkach jest ono prawdziwe

Poniżej wymieniono niektoacutere prekursory związane z bezpieczeństwem jazdy pojazdoacutew szynowych

Uszkodzenia elementoacutew toru i podtorza

Uszkodzenie lub niewłaściwe użycie systemu sygnalizacji

Uszkodzenie hamulcoacutew

Uszkodzenie elementoacutew zawieszenia

Uszkodzenie układu jezdnego pojazdu w szczegoacutelności łożysk osi zestawoacutew kołowych oraz koacuteł

(płaskie miejsca pęknięcia utrata okrągłości)

Przy wyborze odpowiednich prekursoroacutew z reguły niezbędny jest kompromis pomiędzy precyzją

prognozowania wypadku w wyniku określonego typu zdarzenia inicjującego a liczbą monitorowanych

typoacutew zdarzeń oraz złożonością całego systemu

W artykule za prekursory przyjęto przekroczenia wartości dopuszczalnych wskaźnikoacutew bezpieczeństwa

i zasadnicze zmiany wartości niektoacuterych istotnych parametroacutew układu pojazd szynowy - tor W przypadku

bezpieczeństwa jazdy najczęściej stosowane wskaźniki bezpieczeństwa oparte są na wielkościach

dynamicznych (YQ H) i wielkościach kinematycznych (przyspieszenia poprzeczne i pionowe

odpowiednich punktoacutew pojazdu) W proponowanej metodzie ze względoacutew praktycznych ograniczono się do

wykorzystania wskaźnikoacutew bezpieczeństwa opartych na wielkościach kinematycznych Oproacutecz wskaźnikoacutew

normatywnych wykorzystano także inne wskaźniki [5][6][7] Przekroczenie wartości dopuszczalnych

traktowane jest jako zdarzenie inicjujące ktoacutere może doprowadzić do wykolejenia Przyczyny prowadzące

do zdarzenia inicjującego wykolejenie i możliwe następstwa przedstawione są za pomocą drzewa zdarzeń na

rys 2

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

Skutki

A- Katastrofa ofiary śmiertelne lub obrażenia duże zniszczenia infrastruktury i taboru

B- Katastrofa możliwe ofiary śmiertelne lub obrażenia zniszczenia infrastruktury i taboru

C- Brak ofiar śmiertelnych możliwe obrażenia niewielkie zniszczenia infrastruktury i taboru

D- Uniknięcie wypadku

E- Zadziałanie systemu bezpieczeństwa i uniknięcie wypadku

Rys 2 Przyczyny prowadzące do zdarzenia inicjującego wykolejenie i możliwe następstwa

Źroacutedło opracowanie własne

3 OCENA RYZYKA

Elementem oceny ilościowej jest ustalenie wartości prawdopodobieństwa wykolejenia na podstawie

przyjętego modelu wykorzystując informację o występowaniu zdarzeń inicjujących oraz odniesienie wyniku

do przyjętych wartości referencyjnych

Układ jezdny pojazdu wraz z torem traktowany jest z punktu widzenia teorii niezawodności jako

bdquoczarna skrzynkardquo - element ktoacuterego zadaniem jest zapewnienie właściwego prowadzenia pojazdu w torze w

pewnym z goacutery nieokreślonym czasie a uszkodzenie tego elementu oznacza wykolejenie pojazdu

Prawdopodobieństwo skutku A będącego wynikiem wykolejenia można zapisać następująco

5421|3211| ZPZPZZZPZPZPZAP (1)

Przyczyny prowadzące do

zdarzenia inicjującego

wykolejenie

Zdarzenie inicjujące

(przekroczenie

wartości

dopuszczalnych)

Z1

Nieskuteczne

działanie

systemu

bezpieczeństwa

Z2

Wykolejenie

Z3

Duża prędkość

jazdy w chwili

wykolejenia

Z4

Teren

zabudowany

Z5

Skutki

P3

Związane z torem

-pogorszenie jakości

geometrii toru

-uszkodzenie szyn i

mocowania szyn do

podkładoacutew

-degradacja podtorza

-przeszkoda znajdująca

się na szynach

Związane z pojazdem

-uszkodzenia układu

jezdnego albo

zawieszenia

P2

1-P2

P1

1-P1

A

B

C

P4

D

E

1-P3

1-P4

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

Przyjęto że rozkład prawdopodobieństwa wykolejeń jest rozkładem Poissona

3210

|

kk

seskYP

ks

(2)

Gdzie k ndash liczba wykolejeń s ndash droga [km] λ ndash funkcja intensywności uszkodzeń (wykolejeń)

Estymator intensywności wykolejeń określony w dziedzinie drogi [km-1

]

p

w

l

l (3)

Gdzie lw ndash liczba wykolejeń lp ndash praca przewozowa [pociągokilometry]

Wyznaczanie prawdopodobieństwa wykolejenia po zdarzeniu inicjującym oparte jest na modelu

losowym w ktoacuterym przyjęto następujące założenia a) każde pojawienie się prekursora wypadku

(przekroczenie wartości dopuszczalnych) ma tylko dwa możliwe następstwa zadziałanie zabezpieczeń

(sukces) lub wykolejenie (porażka) b) prawdopodobieństwo sukcesu s lub porażki p=1-s jest stałe w

przyjętym okresie c) każda proacuteba jest niezależna Prawdopodobieństwo uzyskania dokładnie x sukcesoacutew

przy n proacutebach jest opisywane rozkładem dwumianowym Korzystając z prawa rzadkich zdarzeń rozkład

dwumianowy może być przybliżony rozkładem Poissona Estymator średniego prawdopodobieństwa

wykolejenia po zdarzeniu inicjującym

sn

p

(4)

Gdzie ns ndash średnia liczba zdarzeń inicjujących dla przyjętej długości drogi s

Identyfikacja zagrożeń w postaci zdarzeń inicjujących prowadzona jest na podstawie pomiaroacutew

wykonywanych podczas eksploatacji nadzorowanej pojazdu (tab1 rys 3) W czasie pomiaroacutew mierzono

wielkości związane ze wskaźnikami bezpieczeństwa jazdy Każde zarejestrowane zdarzenie inicjujące może

być związane z kilkoma roacuteżnymi przyczynami

Tabela 1 Zarejestrowane zdarzenia inicjujące (przekroczenia wartości dopuszczalnych) w czasie eksploatacji

nadzorowanej

Data Liczba

przekroczeń Czas rejestracji [h]

Prędkość jazdy [kmh]

Średnia Odchyl standard

Listopad `11 103 17 115 33

Grudzień `12 18 25 98 38

Styczeń `12 30 4 107 36

Luty `12 10 1 100 35

Marzec `12 0 1 7 5

Kwiecień `12 61 65 89 29

Maj `12 70 12 81 33

Czerwiec `12 103 16 89 33

Lipiec `12 13 2 99 28

Sierpień `12 83 16 106 29

SUMA 491 78 - - Źroacutedło opracowanie własne

Przyjęcie założenia o stałym prawdopodobieństwie sukcesu jest uproszczeniem gdyż

prawdopodobieństwo wykolejenia zmienia się w zależności od warunkoacutew jest ono jednak stosunkowa małe

Ponadto predykcja bezpieczeństwa ma tutaj charakter oszacowania

Prawdopodobieństwo wykolejenia z uwzględnieniem liczby zdarzeń inicjujących dla małych wartości

P2

npseP nps 12 (5)

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

Estymator prawdopodobieństwa dużej prędkości jazdy w chwili wykolejenia

n

wP 3

(6)

gdzie w ndash liczba zdarzeń inicjujących przy dużej prędkości jazdy (w odniesieniu do przyjętej prędkości

referencyjnej vlim) n- liczba wszystkich zdarzeń inicjujących dla danego odcinka drogi

Rys 3 Zdarzenia inicjujące dla okna ruchomego długości 10 km

Źroacutedło opracowanie własne

Prawdopodobieństwo tego że zdarzenie inicjujące miało miejsce w obszarze zabudowanym

maxmin

min4 ddd

d

dP (7)

d- odległość do najbliższego obiektu inżynierskiego (na podstawie wspoacutełrzędnych geograficznych

położenia pojazdu i danych z systemu POS- Prowadzenie Opisu Sieci) Dane te zawierają wspoacutełrzędne

geograficzne położenia elementoacutew infrastruktury takich jak stacje kolejowe tunele wiadukty budynki

rozjazdy itp (rys 4) Jako wartości graniczne przyjęto w obliczeniach następujące dane dmin= 100 m dmax=

1000 m vlim = 100 kmh

Rys 4 Mapa fragmentu sieci kolejowej Polski wraz z zaznaczonymi lokalizacjami obiektoacutew inżynierskich

Źroacutedło opracowanie własne

Intensywność wykolejeń oraz pozostałe estymatory przedstawiono w dziedzinie drogi gdyż taki sposoacuteb

jest naturalny dla pojazdoacutew Z drugiej jednak strony w przypadku standardoacutew niezawodnościowych

wartości referencyjne podawane są najczęściej w dziedzinie czasu W dalszej części artykułu wyniki mogą

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

być przedstawione w dziedzinie czasu lub drogi Wartości pozostałych prawdopodobieństw przyjęto na

podstawie danych statystycznych o wypadkach kolejowych

Częstotliwość występowania skutku A

1| ZAPA (8)

Korzystając z powyższych wzoroacutew oraz z danych statystycznych za rok 2010 można obliczyć wartość

parametru intensywności wykolejeń λ=5710-7

[km-1

] lub w dziedzinie czasu λ=310-6

[h-1

]

Powyższe wartości wraz z grupą prawdopodobieństw (skutkoacutew ABCDE) obliczonych wg schematu

przedstawionego na rys 2 są wskaźnikami bezpieczeństwa czynnego przedstawionymi w formie

prawdopodobieństwa (przykład obliczonych prawdopodobieństw skutkoacutew ABC dla trasy Warszawa-

Poznań-Terespol-Krakoacutew pokazano na rys 5)

Rys 5 Prawdopodobieństwo wypadku o skutkach A B C wg rys 2

Źroacutedło opracowanie własne

Ocena poziomu ryzyka z reguły prowadzona jest na podstawie kryterioacutew zawartych w normach lub w

odniesieniu do istniejących systemoacutew referencyjnych uznanych za bezpieczne Jako wartości referencyjne

dla wypadkoacutew związanych z wykolejeniem bez ofiar śmiertelnych przyjęto wartości zawarte w normach

opisujących standardy niezawodnościowe poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa funkcjonalnego SIL

(ang Safety Integrity Level) wg normy EN 62061 oraz miary niezawodności funkcji bezpieczeństwa -

poziomu działania PL (Performance Level) wg normy EN ISO 13849-1 Normy te definiują odpowiednie

wartości dopuszczalnego prawdopodobieństwa uszkodzenia elementu kluczowego z punktu widzenia

bezpieczeństwa Pierwszy standard stosowany jest przede wszystkim do urządzeń elektrycznych natomiast

drugi jest bardziej neutralny technologicznie i obejmuje roacutewnież urządzenia mechaniczne obydwa standardy

są koncepcyjnie zbliżone i do pewnego stopnia poroacutewnywalne [4] Poziom PL e oznacza najlepszą

niezawodność i jest wymagany na najwyższym poziomie zagrożenia Przykłady wartości

prawdopodobieństw podano w tabeli 2 poniżej

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

Tabela 2 Wartości referencyjne na podstawie norm EN ISO 13849-1 oraz EN 62061

λ PFH (Probability of Failure per Hour) PL SIL

10-5

le λ lt 10-4

a -

310-6

le λ lt 10-5

b 1

10-6

le λ lt 10-5

c 1

10-7

le λ lt 10-6

d 2

10-8

le λ lt 10-7

e 3

Źroacutedło opracowanie własne na podstawie norm przytoczonych w tekście

W przypadku ryzyka związanego z katastroficznymi skutkami wypadkoacutew pociągających za sobą ofiary

śmiertelne wartości ryzyka dopuszczalnego wyznacza się z reguły korzystając z zasad opisanych w tabeli 3

Często przyjmuje się że dopuszczalny poziom ryzyka wypadku śmiertelnego w systemie technicznym nie

powinien być większy niż 10-4

- 10-5

w ciągu roku (lub 10-8

- 10-9

w ciągu godziny) [11]

Tabela 3 Kryteria akceptowalności ryzyka

ALARP GAMABGAME MEM

Zasady

ogoacutelne

Oparte na częstotliwości

występowania zagrożeń i

poziomie konsekwencji

wyznaczenie 3 obszaroacutew

ryzyka

Poroacutewnanie dwoacutech systemoacutew

nowy system musi być tak

samo lub mniej ryzykowny

niż istniejący

Obliczenie THR (Tolerable

Hazard Rate) na podstawie

niezależnego poziomu

odniesienia

Rodzaj

ryzyka

Ryzyko grupowe lub

indywidualne

System odniesienia Ryzyko indywidualne

(prawdopodobieństwo

wypadku śmiertelnego w

czasie)

Zalety Niewymagany system

odniesienia

Utrzymuje co najmniej

obecny poziom

bezpieczeństwa z tendencją

do jego poprawy

Niewymagany system

odniesienia niezależny

poziom bezpieczeństwa jest

z goacutery ustalony

Wady Bardziej złożona analiza

monetarna wartość

zapobiegania wypadkom

śmiertelnym nie

akceptowana w

niektoacuterych krajach

Potrzebny system odniesienia

oraz odpowiednie dane o

pracy systemu

niejasna ocena w przypadku

kompensowania się

całkowitego ryzyka dla

bardziej i mniej ryzykownych

podsystemoacutew

Kryterium nie zawsze

akceptowane

arbitralne założenia co do

ryzyka w podsystemach

(udział w ryzyku

całkowitym systemu)

Źroacutedło opracowanie własne na podstawie norm przytoczonych w tekście

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

4 WYZNACZANIE MAPY RYZYKA

Dane zarejestrowane przy pomocy czujnikoacutew zainstalowanych na pojeździe będącym w eksploatacji

nadzorowanej w tym także dane o położeniu geograficznym pojazdu wykorzystane są do oznaczenia

odcinkoacutew linii kolejowej na ktoacuterych dochodzi do systematycznego przekraczania wartości dopuszczalnych

wskaźnikoacutew bezpieczeństwa czynnego (miejsca zaznaczone na rys 6) Dla każdego z tych miejsc wyliczane

jest następnie prawdopodobieństwo wystąpienia wypadku o skutkach katastroficznych W przyjętym modelu

poziom negatywnych skutkoacutew zależy od tego z jaką prędkością porusza się pojazd w miejscu gdzie

systematycznie występują zdarzenia inicjujące oraz czy obszar ten jest zabudowany

Rys 6 Przykład mapy odcinkoacutew o niskim poziomie bezpieczeństwa czynnego oznaczonych prostokątem

Źroacutedło opracowanie własne

5 PODSUMOWANIE

Jedna z istniejących definicji bezpieczeństwa opisuje to pojęcie jako stan w ktoacuterym rozpoznane

zagrożenia są kontrolowane a poziom ryzyka jest akceptowalny Ocena poziomu bezpieczeństwa jest więc

ściśle związana z oceną ryzyka ma to roacutewnież swoje odzwierciedlenie w regulacjach prawnych W

przypadku systemu kolejowego przepisy europejskie narzucają konieczność prowadzenia oceny ryzyka w

postaci takich przepisoacutew jak np dyrektywa 200449WE rozporządzenie (WE) NR 3522009 norma PN-EN

50126 W artykule przedstawiono prosty model dynamicznej oceny ryzyka związanego z bezpieczeństwem

jazdy pojazdu kolejowego ktoacutery wykorzystuje dane rejestrowane w czasie rzeczywistym W odroacuteżnieniu od

metod oceny bezpieczeństwa ze względu jedynie na właściwości biegowe wg PN-EN 14363 uwzględnione

są dodatkowe czynniki takie jak prędkość jazdy w momencie wykolejenia i położenie w terenie

zabudowanym Zastosowanie metody wymaga odpowiedniego systemu technicznego pozyskiwania danych i

algorytmu ich przetwarzania [1][7][8]

Streszczenie

Pomimo stosowania wielu działań prewencyjnych i doskonalenia istniejących systemoacutew zabezpieczających wciąż pojawiają się

nowe wypadki o charakterze katastroficznym będące wynikiem kolizji lub wykolejenia Za jedną z przyczyn występowania takich

stosunkowo rzadkich lecz katastrofalnych w skutkach zdarzeń można uznać niewielką liczbę skutecznych systemoacutew

monitorowania poziomu bezpieczeństwa czynnego oraz odpowiednich narzędzi modelowania ktoacutere oparte są na wykorzystaniu

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

danych rejestrowanych w czasie rzeczywistym Jednocześnie brak jest odpowiednich kryterioacutew a także parametroacutew oceny i

wykrywania nietypowych zdarzeń mogących prowadzić do wypadku W artykule posłużono się zaproponowanym przez autora

prostym modelem oceny ktoacutery przy pomocy odpowiednio sformułowanych wskaźnikoacutew bezpieczeństwa umożliwia bieżące

szacowanie poziomu ryzyka związanego z właściwościami jezdnymi pojazdu kolejowego oraz jego prędkością i położeniem

geograficznym

Słowa kluczowe bezpieczeństwo czynne ryzyko transport kolejowy

Dynamic risk assessment of railway vehicle derailment

Abstract

Despite the use of a number of preventive measures and improving existing safety systems there are still new catastrophic

accidents occurring as a result of a collision or derailment As one of the causes of such relatively rare but catastrophic events can

be considered a small number of effective systems for monitoring the levels of active safety and appropriate modeling tools which

are based on the use of data recorded in real time At the same time there is a lack of appropriate criteria and assessment

parameters for detection of unusual events that could lead to an accident In this paper a simple assessment model proposed by the

author was used which on the basis of appropriately formulated safety indicators allows to estimate the level of risk related to the

railway vehicle running characteristics as well as its speed and geographical location

Key words active safety risk railway transport

LITERATURA

[1] Bogacz R Chudzikiewicz A Czechyra B Droździel J Firlik B Kurkowska M Sowiński B Uhl T Monito-

rowanie stanu układu dynamicznego pojazd szynowy ndash tor Oficyna Wydawnicza PW ISBN 978-83-7814-050-

4 2012

[2] Hale A Conditions of occurrence of major and minor accidents Urban myths deviations and accident scenarios

Tijdschrift voor toegepaste Arbowetenschap 15 nr 3 2002 [3] Kalantarnia M Khan F Hawboldt K Dynamic risk assessment using failure assessment and Bayesian theory

Journal of Loss Prevention in the Process Industries 22 pp 600ndash606 2009

[4] Kramarek W Szulewski P Systemy bezpieczeństwa wspoacutełczesnych maszyn i urządzeń technologicznych

Inżynieria Maszyn ISSN 1426-708X pp 95-104 R 17 z 2 2012

[5] Opala M Analysis of experimental data in the context of safety against derailment of a railway vehicle using

energy method Key Engineering Materials Vol 518 pp 16-23 ISSN 1013-9826 Trans Tech Publications Ltd

2012

[6] Opala M Energy analysis of safety against derailment in the railway vehiclersquos condition monitoring system

IAVSD Proceedings of 22nd International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks

Manchester ISBN 978-1-905476-59-6 2011

[7] Opala M Monitoring pozycjonowania pojazdu szynowego typu EZT XX Międzynarodowa Konferencja

Naukowa ICRV bdquoPojazdy Szynowerdquo 2012

[8] Opala M Algorytmy oprogramowania systemu monitorowania pojazdu kolejowego Czasopismo Logistyka

lipiec-sierpień ISSN 1231-5478 42011

[9] Phimister JR Bier VM Kunreuther HC Accident precursor analysis and management Reducing

Technological Risk Through Diligence The National Academies Press Washington DC 2004

[10] EN 50126-1 Railway Applications - The Specification and Demonstration of Reliability Availability

maintainability and Safety (RAMS) 2007

[11] EN 50126-2 Railway applications The specification and demonstration of reliability availability maintainability

and safety (RAMS) Guide to the application of EN 50126-1 for safety 2007

Acknowledgement Artykuł powstał w związku z realizacją projektu MONIT (bdquoMONITOROWANIE TECHNICZNEGO

STANU KONSTRUKCJI I OCENA JEJ ŻYWOTNOŚCIrdquo) Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka Oś priorytetowa 1

Badania i rozwoacutej nowoczesnych technologii Działanie 11 Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na

wiedzy

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

Rys 1 Prekursory wypadkoacutew

Źroacutedło opracowanie własne

Koncepcja ta opiera się na trzech spostrzeżeniach dokonanych pierwotnie w czasie obserwacji procesoacutew

produkcyjnych i analizy roszczeń ubezpieczeniowych 1 małych wypadkoacutew jest proporcjonalnie więcej niż

dużych 2 bliższe oględziny wypadku pozwalają stwierdzić że było wiele warunkoacutew i zdarzeń

poprzedzających i prowadzących do wypadku przy czym małe wypadki często poprzedzają duże 3

przyczyny małych i dużych wypadkoacutew mogą być podobne Ostatnie spostrzeżenie może być kontrowersyjne

[1] ze względu na dużą ogoacutelność i niewystarczającą ilość danych potwierdzających jego słuszność

Natomiast przyjmuje się że w szczegoacutelnych przypadkach jest ono prawdziwe

Poniżej wymieniono niektoacutere prekursory związane z bezpieczeństwem jazdy pojazdoacutew szynowych

Uszkodzenia elementoacutew toru i podtorza

Uszkodzenie lub niewłaściwe użycie systemu sygnalizacji

Uszkodzenie hamulcoacutew

Uszkodzenie elementoacutew zawieszenia

Uszkodzenie układu jezdnego pojazdu w szczegoacutelności łożysk osi zestawoacutew kołowych oraz koacuteł

(płaskie miejsca pęknięcia utrata okrągłości)

Przy wyborze odpowiednich prekursoroacutew z reguły niezbędny jest kompromis pomiędzy precyzją

prognozowania wypadku w wyniku określonego typu zdarzenia inicjującego a liczbą monitorowanych

typoacutew zdarzeń oraz złożonością całego systemu

W artykule za prekursory przyjęto przekroczenia wartości dopuszczalnych wskaźnikoacutew bezpieczeństwa

i zasadnicze zmiany wartości niektoacuterych istotnych parametroacutew układu pojazd szynowy - tor W przypadku

bezpieczeństwa jazdy najczęściej stosowane wskaźniki bezpieczeństwa oparte są na wielkościach

dynamicznych (YQ H) i wielkościach kinematycznych (przyspieszenia poprzeczne i pionowe

odpowiednich punktoacutew pojazdu) W proponowanej metodzie ze względoacutew praktycznych ograniczono się do

wykorzystania wskaźnikoacutew bezpieczeństwa opartych na wielkościach kinematycznych Oproacutecz wskaźnikoacutew

normatywnych wykorzystano także inne wskaźniki [5][6][7] Przekroczenie wartości dopuszczalnych

traktowane jest jako zdarzenie inicjujące ktoacutere może doprowadzić do wykolejenia Przyczyny prowadzące

do zdarzenia inicjującego wykolejenie i możliwe następstwa przedstawione są za pomocą drzewa zdarzeń na

rys 2

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

Skutki

A- Katastrofa ofiary śmiertelne lub obrażenia duże zniszczenia infrastruktury i taboru

B- Katastrofa możliwe ofiary śmiertelne lub obrażenia zniszczenia infrastruktury i taboru

C- Brak ofiar śmiertelnych możliwe obrażenia niewielkie zniszczenia infrastruktury i taboru

D- Uniknięcie wypadku

E- Zadziałanie systemu bezpieczeństwa i uniknięcie wypadku

Rys 2 Przyczyny prowadzące do zdarzenia inicjującego wykolejenie i możliwe następstwa

Źroacutedło opracowanie własne

3 OCENA RYZYKA

Elementem oceny ilościowej jest ustalenie wartości prawdopodobieństwa wykolejenia na podstawie

przyjętego modelu wykorzystując informację o występowaniu zdarzeń inicjujących oraz odniesienie wyniku

do przyjętych wartości referencyjnych

Układ jezdny pojazdu wraz z torem traktowany jest z punktu widzenia teorii niezawodności jako

bdquoczarna skrzynkardquo - element ktoacuterego zadaniem jest zapewnienie właściwego prowadzenia pojazdu w torze w

pewnym z goacutery nieokreślonym czasie a uszkodzenie tego elementu oznacza wykolejenie pojazdu

Prawdopodobieństwo skutku A będącego wynikiem wykolejenia można zapisać następująco

5421|3211| ZPZPZZZPZPZPZAP (1)

Przyczyny prowadzące do

zdarzenia inicjującego

wykolejenie

Zdarzenie inicjujące

(przekroczenie

wartości

dopuszczalnych)

Z1

Nieskuteczne

działanie

systemu

bezpieczeństwa

Z2

Wykolejenie

Z3

Duża prędkość

jazdy w chwili

wykolejenia

Z4

Teren

zabudowany

Z5

Skutki

P3

Związane z torem

-pogorszenie jakości

geometrii toru

-uszkodzenie szyn i

mocowania szyn do

podkładoacutew

-degradacja podtorza

-przeszkoda znajdująca

się na szynach

Związane z pojazdem

-uszkodzenia układu

jezdnego albo

zawieszenia

P2

1-P2

P1

1-P1

A

B

C

P4

D

E

1-P3

1-P4

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

Przyjęto że rozkład prawdopodobieństwa wykolejeń jest rozkładem Poissona

3210

|

kk

seskYP

ks

(2)

Gdzie k ndash liczba wykolejeń s ndash droga [km] λ ndash funkcja intensywności uszkodzeń (wykolejeń)

Estymator intensywności wykolejeń określony w dziedzinie drogi [km-1

]

p

w

l

l (3)

Gdzie lw ndash liczba wykolejeń lp ndash praca przewozowa [pociągokilometry]

Wyznaczanie prawdopodobieństwa wykolejenia po zdarzeniu inicjującym oparte jest na modelu

losowym w ktoacuterym przyjęto następujące założenia a) każde pojawienie się prekursora wypadku

(przekroczenie wartości dopuszczalnych) ma tylko dwa możliwe następstwa zadziałanie zabezpieczeń

(sukces) lub wykolejenie (porażka) b) prawdopodobieństwo sukcesu s lub porażki p=1-s jest stałe w

przyjętym okresie c) każda proacuteba jest niezależna Prawdopodobieństwo uzyskania dokładnie x sukcesoacutew

przy n proacutebach jest opisywane rozkładem dwumianowym Korzystając z prawa rzadkich zdarzeń rozkład

dwumianowy może być przybliżony rozkładem Poissona Estymator średniego prawdopodobieństwa

wykolejenia po zdarzeniu inicjującym

sn

p

(4)

Gdzie ns ndash średnia liczba zdarzeń inicjujących dla przyjętej długości drogi s

Identyfikacja zagrożeń w postaci zdarzeń inicjujących prowadzona jest na podstawie pomiaroacutew

wykonywanych podczas eksploatacji nadzorowanej pojazdu (tab1 rys 3) W czasie pomiaroacutew mierzono

wielkości związane ze wskaźnikami bezpieczeństwa jazdy Każde zarejestrowane zdarzenie inicjujące może

być związane z kilkoma roacuteżnymi przyczynami

Tabela 1 Zarejestrowane zdarzenia inicjujące (przekroczenia wartości dopuszczalnych) w czasie eksploatacji

nadzorowanej

Data Liczba

przekroczeń Czas rejestracji [h]

Prędkość jazdy [kmh]

Średnia Odchyl standard

Listopad `11 103 17 115 33

Grudzień `12 18 25 98 38

Styczeń `12 30 4 107 36

Luty `12 10 1 100 35

Marzec `12 0 1 7 5

Kwiecień `12 61 65 89 29

Maj `12 70 12 81 33

Czerwiec `12 103 16 89 33

Lipiec `12 13 2 99 28

Sierpień `12 83 16 106 29

SUMA 491 78 - - Źroacutedło opracowanie własne

Przyjęcie założenia o stałym prawdopodobieństwie sukcesu jest uproszczeniem gdyż

prawdopodobieństwo wykolejenia zmienia się w zależności od warunkoacutew jest ono jednak stosunkowa małe

Ponadto predykcja bezpieczeństwa ma tutaj charakter oszacowania

Prawdopodobieństwo wykolejenia z uwzględnieniem liczby zdarzeń inicjujących dla małych wartości

P2

npseP nps 12 (5)

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

Estymator prawdopodobieństwa dużej prędkości jazdy w chwili wykolejenia

n

wP 3

(6)

gdzie w ndash liczba zdarzeń inicjujących przy dużej prędkości jazdy (w odniesieniu do przyjętej prędkości

referencyjnej vlim) n- liczba wszystkich zdarzeń inicjujących dla danego odcinka drogi

Rys 3 Zdarzenia inicjujące dla okna ruchomego długości 10 km

Źroacutedło opracowanie własne

Prawdopodobieństwo tego że zdarzenie inicjujące miało miejsce w obszarze zabudowanym

maxmin

min4 ddd

d

dP (7)

d- odległość do najbliższego obiektu inżynierskiego (na podstawie wspoacutełrzędnych geograficznych

położenia pojazdu i danych z systemu POS- Prowadzenie Opisu Sieci) Dane te zawierają wspoacutełrzędne

geograficzne położenia elementoacutew infrastruktury takich jak stacje kolejowe tunele wiadukty budynki

rozjazdy itp (rys 4) Jako wartości graniczne przyjęto w obliczeniach następujące dane dmin= 100 m dmax=

1000 m vlim = 100 kmh

Rys 4 Mapa fragmentu sieci kolejowej Polski wraz z zaznaczonymi lokalizacjami obiektoacutew inżynierskich

Źroacutedło opracowanie własne

Intensywność wykolejeń oraz pozostałe estymatory przedstawiono w dziedzinie drogi gdyż taki sposoacuteb

jest naturalny dla pojazdoacutew Z drugiej jednak strony w przypadku standardoacutew niezawodnościowych

wartości referencyjne podawane są najczęściej w dziedzinie czasu W dalszej części artykułu wyniki mogą

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

być przedstawione w dziedzinie czasu lub drogi Wartości pozostałych prawdopodobieństw przyjęto na

podstawie danych statystycznych o wypadkach kolejowych

Częstotliwość występowania skutku A

1| ZAPA (8)

Korzystając z powyższych wzoroacutew oraz z danych statystycznych za rok 2010 można obliczyć wartość

parametru intensywności wykolejeń λ=5710-7

[km-1

] lub w dziedzinie czasu λ=310-6

[h-1

]

Powyższe wartości wraz z grupą prawdopodobieństw (skutkoacutew ABCDE) obliczonych wg schematu

przedstawionego na rys 2 są wskaźnikami bezpieczeństwa czynnego przedstawionymi w formie

prawdopodobieństwa (przykład obliczonych prawdopodobieństw skutkoacutew ABC dla trasy Warszawa-

Poznań-Terespol-Krakoacutew pokazano na rys 5)

Rys 5 Prawdopodobieństwo wypadku o skutkach A B C wg rys 2

Źroacutedło opracowanie własne

Ocena poziomu ryzyka z reguły prowadzona jest na podstawie kryterioacutew zawartych w normach lub w

odniesieniu do istniejących systemoacutew referencyjnych uznanych za bezpieczne Jako wartości referencyjne

dla wypadkoacutew związanych z wykolejeniem bez ofiar śmiertelnych przyjęto wartości zawarte w normach

opisujących standardy niezawodnościowe poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa funkcjonalnego SIL

(ang Safety Integrity Level) wg normy EN 62061 oraz miary niezawodności funkcji bezpieczeństwa -

poziomu działania PL (Performance Level) wg normy EN ISO 13849-1 Normy te definiują odpowiednie

wartości dopuszczalnego prawdopodobieństwa uszkodzenia elementu kluczowego z punktu widzenia

bezpieczeństwa Pierwszy standard stosowany jest przede wszystkim do urządzeń elektrycznych natomiast

drugi jest bardziej neutralny technologicznie i obejmuje roacutewnież urządzenia mechaniczne obydwa standardy

są koncepcyjnie zbliżone i do pewnego stopnia poroacutewnywalne [4] Poziom PL e oznacza najlepszą

niezawodność i jest wymagany na najwyższym poziomie zagrożenia Przykłady wartości

prawdopodobieństw podano w tabeli 2 poniżej

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

Tabela 2 Wartości referencyjne na podstawie norm EN ISO 13849-1 oraz EN 62061

λ PFH (Probability of Failure per Hour) PL SIL

10-5

le λ lt 10-4

a -

310-6

le λ lt 10-5

b 1

10-6

le λ lt 10-5

c 1

10-7

le λ lt 10-6

d 2

10-8

le λ lt 10-7

e 3

Źroacutedło opracowanie własne na podstawie norm przytoczonych w tekście

W przypadku ryzyka związanego z katastroficznymi skutkami wypadkoacutew pociągających za sobą ofiary

śmiertelne wartości ryzyka dopuszczalnego wyznacza się z reguły korzystając z zasad opisanych w tabeli 3

Często przyjmuje się że dopuszczalny poziom ryzyka wypadku śmiertelnego w systemie technicznym nie

powinien być większy niż 10-4

- 10-5

w ciągu roku (lub 10-8

- 10-9

w ciągu godziny) [11]

Tabela 3 Kryteria akceptowalności ryzyka

ALARP GAMABGAME MEM

Zasady

ogoacutelne

Oparte na częstotliwości

występowania zagrożeń i

poziomie konsekwencji

wyznaczenie 3 obszaroacutew

ryzyka

Poroacutewnanie dwoacutech systemoacutew

nowy system musi być tak

samo lub mniej ryzykowny

niż istniejący

Obliczenie THR (Tolerable

Hazard Rate) na podstawie

niezależnego poziomu

odniesienia

Rodzaj

ryzyka

Ryzyko grupowe lub

indywidualne

System odniesienia Ryzyko indywidualne

(prawdopodobieństwo

wypadku śmiertelnego w

czasie)

Zalety Niewymagany system

odniesienia

Utrzymuje co najmniej

obecny poziom

bezpieczeństwa z tendencją

do jego poprawy

Niewymagany system

odniesienia niezależny

poziom bezpieczeństwa jest

z goacutery ustalony

Wady Bardziej złożona analiza

monetarna wartość

zapobiegania wypadkom

śmiertelnym nie

akceptowana w

niektoacuterych krajach

Potrzebny system odniesienia

oraz odpowiednie dane o

pracy systemu

niejasna ocena w przypadku

kompensowania się

całkowitego ryzyka dla

bardziej i mniej ryzykownych

podsystemoacutew

Kryterium nie zawsze

akceptowane

arbitralne założenia co do

ryzyka w podsystemach

(udział w ryzyku

całkowitym systemu)

Źroacutedło opracowanie własne na podstawie norm przytoczonych w tekście

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

4 WYZNACZANIE MAPY RYZYKA

Dane zarejestrowane przy pomocy czujnikoacutew zainstalowanych na pojeździe będącym w eksploatacji

nadzorowanej w tym także dane o położeniu geograficznym pojazdu wykorzystane są do oznaczenia

odcinkoacutew linii kolejowej na ktoacuterych dochodzi do systematycznego przekraczania wartości dopuszczalnych

wskaźnikoacutew bezpieczeństwa czynnego (miejsca zaznaczone na rys 6) Dla każdego z tych miejsc wyliczane

jest następnie prawdopodobieństwo wystąpienia wypadku o skutkach katastroficznych W przyjętym modelu

poziom negatywnych skutkoacutew zależy od tego z jaką prędkością porusza się pojazd w miejscu gdzie

systematycznie występują zdarzenia inicjujące oraz czy obszar ten jest zabudowany

Rys 6 Przykład mapy odcinkoacutew o niskim poziomie bezpieczeństwa czynnego oznaczonych prostokątem

Źroacutedło opracowanie własne

5 PODSUMOWANIE

Jedna z istniejących definicji bezpieczeństwa opisuje to pojęcie jako stan w ktoacuterym rozpoznane

zagrożenia są kontrolowane a poziom ryzyka jest akceptowalny Ocena poziomu bezpieczeństwa jest więc

ściśle związana z oceną ryzyka ma to roacutewnież swoje odzwierciedlenie w regulacjach prawnych W

przypadku systemu kolejowego przepisy europejskie narzucają konieczność prowadzenia oceny ryzyka w

postaci takich przepisoacutew jak np dyrektywa 200449WE rozporządzenie (WE) NR 3522009 norma PN-EN

50126 W artykule przedstawiono prosty model dynamicznej oceny ryzyka związanego z bezpieczeństwem

jazdy pojazdu kolejowego ktoacutery wykorzystuje dane rejestrowane w czasie rzeczywistym W odroacuteżnieniu od

metod oceny bezpieczeństwa ze względu jedynie na właściwości biegowe wg PN-EN 14363 uwzględnione

są dodatkowe czynniki takie jak prędkość jazdy w momencie wykolejenia i położenie w terenie

zabudowanym Zastosowanie metody wymaga odpowiedniego systemu technicznego pozyskiwania danych i

algorytmu ich przetwarzania [1][7][8]

Streszczenie

Pomimo stosowania wielu działań prewencyjnych i doskonalenia istniejących systemoacutew zabezpieczających wciąż pojawiają się

nowe wypadki o charakterze katastroficznym będące wynikiem kolizji lub wykolejenia Za jedną z przyczyn występowania takich

stosunkowo rzadkich lecz katastrofalnych w skutkach zdarzeń można uznać niewielką liczbę skutecznych systemoacutew

monitorowania poziomu bezpieczeństwa czynnego oraz odpowiednich narzędzi modelowania ktoacutere oparte są na wykorzystaniu

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

danych rejestrowanych w czasie rzeczywistym Jednocześnie brak jest odpowiednich kryterioacutew a także parametroacutew oceny i

wykrywania nietypowych zdarzeń mogących prowadzić do wypadku W artykule posłużono się zaproponowanym przez autora

prostym modelem oceny ktoacutery przy pomocy odpowiednio sformułowanych wskaźnikoacutew bezpieczeństwa umożliwia bieżące

szacowanie poziomu ryzyka związanego z właściwościami jezdnymi pojazdu kolejowego oraz jego prędkością i położeniem

geograficznym

Słowa kluczowe bezpieczeństwo czynne ryzyko transport kolejowy

Dynamic risk assessment of railway vehicle derailment

Abstract

Despite the use of a number of preventive measures and improving existing safety systems there are still new catastrophic

accidents occurring as a result of a collision or derailment As one of the causes of such relatively rare but catastrophic events can

be considered a small number of effective systems for monitoring the levels of active safety and appropriate modeling tools which

are based on the use of data recorded in real time At the same time there is a lack of appropriate criteria and assessment

parameters for detection of unusual events that could lead to an accident In this paper a simple assessment model proposed by the

author was used which on the basis of appropriately formulated safety indicators allows to estimate the level of risk related to the

railway vehicle running characteristics as well as its speed and geographical location

Key words active safety risk railway transport

LITERATURA

[1] Bogacz R Chudzikiewicz A Czechyra B Droździel J Firlik B Kurkowska M Sowiński B Uhl T Monito-

rowanie stanu układu dynamicznego pojazd szynowy ndash tor Oficyna Wydawnicza PW ISBN 978-83-7814-050-

4 2012

[2] Hale A Conditions of occurrence of major and minor accidents Urban myths deviations and accident scenarios

Tijdschrift voor toegepaste Arbowetenschap 15 nr 3 2002 [3] Kalantarnia M Khan F Hawboldt K Dynamic risk assessment using failure assessment and Bayesian theory

Journal of Loss Prevention in the Process Industries 22 pp 600ndash606 2009

[4] Kramarek W Szulewski P Systemy bezpieczeństwa wspoacutełczesnych maszyn i urządzeń technologicznych

Inżynieria Maszyn ISSN 1426-708X pp 95-104 R 17 z 2 2012

[5] Opala M Analysis of experimental data in the context of safety against derailment of a railway vehicle using

energy method Key Engineering Materials Vol 518 pp 16-23 ISSN 1013-9826 Trans Tech Publications Ltd

2012

[6] Opala M Energy analysis of safety against derailment in the railway vehiclersquos condition monitoring system

IAVSD Proceedings of 22nd International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks

Manchester ISBN 978-1-905476-59-6 2011

[7] Opala M Monitoring pozycjonowania pojazdu szynowego typu EZT XX Międzynarodowa Konferencja

Naukowa ICRV bdquoPojazdy Szynowerdquo 2012

[8] Opala M Algorytmy oprogramowania systemu monitorowania pojazdu kolejowego Czasopismo Logistyka

lipiec-sierpień ISSN 1231-5478 42011

[9] Phimister JR Bier VM Kunreuther HC Accident precursor analysis and management Reducing

Technological Risk Through Diligence The National Academies Press Washington DC 2004

[10] EN 50126-1 Railway Applications - The Specification and Demonstration of Reliability Availability

maintainability and Safety (RAMS) 2007

[11] EN 50126-2 Railway applications The specification and demonstration of reliability availability maintainability

and safety (RAMS) Guide to the application of EN 50126-1 for safety 2007

Acknowledgement Artykuł powstał w związku z realizacją projektu MONIT (bdquoMONITOROWANIE TECHNICZNEGO

STANU KONSTRUKCJI I OCENA JEJ ŻYWOTNOŚCIrdquo) Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka Oś priorytetowa 1

Badania i rozwoacutej nowoczesnych technologii Działanie 11 Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na

wiedzy

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

Skutki

A- Katastrofa ofiary śmiertelne lub obrażenia duże zniszczenia infrastruktury i taboru

B- Katastrofa możliwe ofiary śmiertelne lub obrażenia zniszczenia infrastruktury i taboru

C- Brak ofiar śmiertelnych możliwe obrażenia niewielkie zniszczenia infrastruktury i taboru

D- Uniknięcie wypadku

E- Zadziałanie systemu bezpieczeństwa i uniknięcie wypadku

Rys 2 Przyczyny prowadzące do zdarzenia inicjującego wykolejenie i możliwe następstwa

Źroacutedło opracowanie własne

3 OCENA RYZYKA

Elementem oceny ilościowej jest ustalenie wartości prawdopodobieństwa wykolejenia na podstawie

przyjętego modelu wykorzystując informację o występowaniu zdarzeń inicjujących oraz odniesienie wyniku

do przyjętych wartości referencyjnych

Układ jezdny pojazdu wraz z torem traktowany jest z punktu widzenia teorii niezawodności jako

bdquoczarna skrzynkardquo - element ktoacuterego zadaniem jest zapewnienie właściwego prowadzenia pojazdu w torze w

pewnym z goacutery nieokreślonym czasie a uszkodzenie tego elementu oznacza wykolejenie pojazdu

Prawdopodobieństwo skutku A będącego wynikiem wykolejenia można zapisać następująco

5421|3211| ZPZPZZZPZPZPZAP (1)

Przyczyny prowadzące do

zdarzenia inicjującego

wykolejenie

Zdarzenie inicjujące

(przekroczenie

wartości

dopuszczalnych)

Z1

Nieskuteczne

działanie

systemu

bezpieczeństwa

Z2

Wykolejenie

Z3

Duża prędkość

jazdy w chwili

wykolejenia

Z4

Teren

zabudowany

Z5

Skutki

P3

Związane z torem

-pogorszenie jakości

geometrii toru

-uszkodzenie szyn i

mocowania szyn do

podkładoacutew

-degradacja podtorza

-przeszkoda znajdująca

się na szynach

Związane z pojazdem

-uszkodzenia układu

jezdnego albo

zawieszenia

P2

1-P2

P1

1-P1

A

B

C

P4

D

E

1-P3

1-P4

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

Przyjęto że rozkład prawdopodobieństwa wykolejeń jest rozkładem Poissona

3210

|

kk

seskYP

ks

(2)

Gdzie k ndash liczba wykolejeń s ndash droga [km] λ ndash funkcja intensywności uszkodzeń (wykolejeń)

Estymator intensywności wykolejeń określony w dziedzinie drogi [km-1

]

p

w

l

l (3)

Gdzie lw ndash liczba wykolejeń lp ndash praca przewozowa [pociągokilometry]

Wyznaczanie prawdopodobieństwa wykolejenia po zdarzeniu inicjującym oparte jest na modelu

losowym w ktoacuterym przyjęto następujące założenia a) każde pojawienie się prekursora wypadku

(przekroczenie wartości dopuszczalnych) ma tylko dwa możliwe następstwa zadziałanie zabezpieczeń

(sukces) lub wykolejenie (porażka) b) prawdopodobieństwo sukcesu s lub porażki p=1-s jest stałe w

przyjętym okresie c) każda proacuteba jest niezależna Prawdopodobieństwo uzyskania dokładnie x sukcesoacutew

przy n proacutebach jest opisywane rozkładem dwumianowym Korzystając z prawa rzadkich zdarzeń rozkład

dwumianowy może być przybliżony rozkładem Poissona Estymator średniego prawdopodobieństwa

wykolejenia po zdarzeniu inicjującym

sn

p

(4)

Gdzie ns ndash średnia liczba zdarzeń inicjujących dla przyjętej długości drogi s

Identyfikacja zagrożeń w postaci zdarzeń inicjujących prowadzona jest na podstawie pomiaroacutew

wykonywanych podczas eksploatacji nadzorowanej pojazdu (tab1 rys 3) W czasie pomiaroacutew mierzono

wielkości związane ze wskaźnikami bezpieczeństwa jazdy Każde zarejestrowane zdarzenie inicjujące może

być związane z kilkoma roacuteżnymi przyczynami

Tabela 1 Zarejestrowane zdarzenia inicjujące (przekroczenia wartości dopuszczalnych) w czasie eksploatacji

nadzorowanej

Data Liczba

przekroczeń Czas rejestracji [h]

Prędkość jazdy [kmh]

Średnia Odchyl standard

Listopad `11 103 17 115 33

Grudzień `12 18 25 98 38

Styczeń `12 30 4 107 36

Luty `12 10 1 100 35

Marzec `12 0 1 7 5

Kwiecień `12 61 65 89 29

Maj `12 70 12 81 33

Czerwiec `12 103 16 89 33

Lipiec `12 13 2 99 28

Sierpień `12 83 16 106 29

SUMA 491 78 - - Źroacutedło opracowanie własne

Przyjęcie założenia o stałym prawdopodobieństwie sukcesu jest uproszczeniem gdyż

prawdopodobieństwo wykolejenia zmienia się w zależności od warunkoacutew jest ono jednak stosunkowa małe

Ponadto predykcja bezpieczeństwa ma tutaj charakter oszacowania

Prawdopodobieństwo wykolejenia z uwzględnieniem liczby zdarzeń inicjujących dla małych wartości

P2

npseP nps 12 (5)

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

Estymator prawdopodobieństwa dużej prędkości jazdy w chwili wykolejenia

n

wP 3

(6)

gdzie w ndash liczba zdarzeń inicjujących przy dużej prędkości jazdy (w odniesieniu do przyjętej prędkości

referencyjnej vlim) n- liczba wszystkich zdarzeń inicjujących dla danego odcinka drogi

Rys 3 Zdarzenia inicjujące dla okna ruchomego długości 10 km

Źroacutedło opracowanie własne

Prawdopodobieństwo tego że zdarzenie inicjujące miało miejsce w obszarze zabudowanym

maxmin

min4 ddd

d

dP (7)

d- odległość do najbliższego obiektu inżynierskiego (na podstawie wspoacutełrzędnych geograficznych

położenia pojazdu i danych z systemu POS- Prowadzenie Opisu Sieci) Dane te zawierają wspoacutełrzędne

geograficzne położenia elementoacutew infrastruktury takich jak stacje kolejowe tunele wiadukty budynki

rozjazdy itp (rys 4) Jako wartości graniczne przyjęto w obliczeniach następujące dane dmin= 100 m dmax=

1000 m vlim = 100 kmh

Rys 4 Mapa fragmentu sieci kolejowej Polski wraz z zaznaczonymi lokalizacjami obiektoacutew inżynierskich

Źroacutedło opracowanie własne

Intensywność wykolejeń oraz pozostałe estymatory przedstawiono w dziedzinie drogi gdyż taki sposoacuteb

jest naturalny dla pojazdoacutew Z drugiej jednak strony w przypadku standardoacutew niezawodnościowych

wartości referencyjne podawane są najczęściej w dziedzinie czasu W dalszej części artykułu wyniki mogą

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

być przedstawione w dziedzinie czasu lub drogi Wartości pozostałych prawdopodobieństw przyjęto na

podstawie danych statystycznych o wypadkach kolejowych

Częstotliwość występowania skutku A

1| ZAPA (8)

Korzystając z powyższych wzoroacutew oraz z danych statystycznych za rok 2010 można obliczyć wartość

parametru intensywności wykolejeń λ=5710-7

[km-1

] lub w dziedzinie czasu λ=310-6

[h-1

]

Powyższe wartości wraz z grupą prawdopodobieństw (skutkoacutew ABCDE) obliczonych wg schematu

przedstawionego na rys 2 są wskaźnikami bezpieczeństwa czynnego przedstawionymi w formie

prawdopodobieństwa (przykład obliczonych prawdopodobieństw skutkoacutew ABC dla trasy Warszawa-

Poznań-Terespol-Krakoacutew pokazano na rys 5)

Rys 5 Prawdopodobieństwo wypadku o skutkach A B C wg rys 2

Źroacutedło opracowanie własne

Ocena poziomu ryzyka z reguły prowadzona jest na podstawie kryterioacutew zawartych w normach lub w

odniesieniu do istniejących systemoacutew referencyjnych uznanych za bezpieczne Jako wartości referencyjne

dla wypadkoacutew związanych z wykolejeniem bez ofiar śmiertelnych przyjęto wartości zawarte w normach

opisujących standardy niezawodnościowe poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa funkcjonalnego SIL

(ang Safety Integrity Level) wg normy EN 62061 oraz miary niezawodności funkcji bezpieczeństwa -

poziomu działania PL (Performance Level) wg normy EN ISO 13849-1 Normy te definiują odpowiednie

wartości dopuszczalnego prawdopodobieństwa uszkodzenia elementu kluczowego z punktu widzenia

bezpieczeństwa Pierwszy standard stosowany jest przede wszystkim do urządzeń elektrycznych natomiast

drugi jest bardziej neutralny technologicznie i obejmuje roacutewnież urządzenia mechaniczne obydwa standardy

są koncepcyjnie zbliżone i do pewnego stopnia poroacutewnywalne [4] Poziom PL e oznacza najlepszą

niezawodność i jest wymagany na najwyższym poziomie zagrożenia Przykłady wartości

prawdopodobieństw podano w tabeli 2 poniżej

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

Tabela 2 Wartości referencyjne na podstawie norm EN ISO 13849-1 oraz EN 62061

λ PFH (Probability of Failure per Hour) PL SIL

10-5

le λ lt 10-4

a -

310-6

le λ lt 10-5

b 1

10-6

le λ lt 10-5

c 1

10-7

le λ lt 10-6

d 2

10-8

le λ lt 10-7

e 3

Źroacutedło opracowanie własne na podstawie norm przytoczonych w tekście

W przypadku ryzyka związanego z katastroficznymi skutkami wypadkoacutew pociągających za sobą ofiary

śmiertelne wartości ryzyka dopuszczalnego wyznacza się z reguły korzystając z zasad opisanych w tabeli 3

Często przyjmuje się że dopuszczalny poziom ryzyka wypadku śmiertelnego w systemie technicznym nie

powinien być większy niż 10-4

- 10-5

w ciągu roku (lub 10-8

- 10-9

w ciągu godziny) [11]

Tabela 3 Kryteria akceptowalności ryzyka

ALARP GAMABGAME MEM

Zasady

ogoacutelne

Oparte na częstotliwości

występowania zagrożeń i

poziomie konsekwencji

wyznaczenie 3 obszaroacutew

ryzyka

Poroacutewnanie dwoacutech systemoacutew

nowy system musi być tak

samo lub mniej ryzykowny

niż istniejący

Obliczenie THR (Tolerable

Hazard Rate) na podstawie

niezależnego poziomu

odniesienia

Rodzaj

ryzyka

Ryzyko grupowe lub

indywidualne

System odniesienia Ryzyko indywidualne

(prawdopodobieństwo

wypadku śmiertelnego w

czasie)

Zalety Niewymagany system

odniesienia

Utrzymuje co najmniej

obecny poziom

bezpieczeństwa z tendencją

do jego poprawy

Niewymagany system

odniesienia niezależny

poziom bezpieczeństwa jest

z goacutery ustalony

Wady Bardziej złożona analiza

monetarna wartość

zapobiegania wypadkom

śmiertelnym nie

akceptowana w

niektoacuterych krajach

Potrzebny system odniesienia

oraz odpowiednie dane o

pracy systemu

niejasna ocena w przypadku

kompensowania się

całkowitego ryzyka dla

bardziej i mniej ryzykownych

podsystemoacutew

Kryterium nie zawsze

akceptowane

arbitralne założenia co do

ryzyka w podsystemach

(udział w ryzyku

całkowitym systemu)

Źroacutedło opracowanie własne na podstawie norm przytoczonych w tekście

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

4 WYZNACZANIE MAPY RYZYKA

Dane zarejestrowane przy pomocy czujnikoacutew zainstalowanych na pojeździe będącym w eksploatacji

nadzorowanej w tym także dane o położeniu geograficznym pojazdu wykorzystane są do oznaczenia

odcinkoacutew linii kolejowej na ktoacuterych dochodzi do systematycznego przekraczania wartości dopuszczalnych

wskaźnikoacutew bezpieczeństwa czynnego (miejsca zaznaczone na rys 6) Dla każdego z tych miejsc wyliczane

jest następnie prawdopodobieństwo wystąpienia wypadku o skutkach katastroficznych W przyjętym modelu

poziom negatywnych skutkoacutew zależy od tego z jaką prędkością porusza się pojazd w miejscu gdzie

systematycznie występują zdarzenia inicjujące oraz czy obszar ten jest zabudowany

Rys 6 Przykład mapy odcinkoacutew o niskim poziomie bezpieczeństwa czynnego oznaczonych prostokątem

Źroacutedło opracowanie własne

5 PODSUMOWANIE

Jedna z istniejących definicji bezpieczeństwa opisuje to pojęcie jako stan w ktoacuterym rozpoznane

zagrożenia są kontrolowane a poziom ryzyka jest akceptowalny Ocena poziomu bezpieczeństwa jest więc

ściśle związana z oceną ryzyka ma to roacutewnież swoje odzwierciedlenie w regulacjach prawnych W

przypadku systemu kolejowego przepisy europejskie narzucają konieczność prowadzenia oceny ryzyka w

postaci takich przepisoacutew jak np dyrektywa 200449WE rozporządzenie (WE) NR 3522009 norma PN-EN

50126 W artykule przedstawiono prosty model dynamicznej oceny ryzyka związanego z bezpieczeństwem

jazdy pojazdu kolejowego ktoacutery wykorzystuje dane rejestrowane w czasie rzeczywistym W odroacuteżnieniu od

metod oceny bezpieczeństwa ze względu jedynie na właściwości biegowe wg PN-EN 14363 uwzględnione

są dodatkowe czynniki takie jak prędkość jazdy w momencie wykolejenia i położenie w terenie

zabudowanym Zastosowanie metody wymaga odpowiedniego systemu technicznego pozyskiwania danych i

algorytmu ich przetwarzania [1][7][8]

Streszczenie

Pomimo stosowania wielu działań prewencyjnych i doskonalenia istniejących systemoacutew zabezpieczających wciąż pojawiają się

nowe wypadki o charakterze katastroficznym będące wynikiem kolizji lub wykolejenia Za jedną z przyczyn występowania takich

stosunkowo rzadkich lecz katastrofalnych w skutkach zdarzeń można uznać niewielką liczbę skutecznych systemoacutew

monitorowania poziomu bezpieczeństwa czynnego oraz odpowiednich narzędzi modelowania ktoacutere oparte są na wykorzystaniu

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

danych rejestrowanych w czasie rzeczywistym Jednocześnie brak jest odpowiednich kryterioacutew a także parametroacutew oceny i

wykrywania nietypowych zdarzeń mogących prowadzić do wypadku W artykule posłużono się zaproponowanym przez autora

prostym modelem oceny ktoacutery przy pomocy odpowiednio sformułowanych wskaźnikoacutew bezpieczeństwa umożliwia bieżące

szacowanie poziomu ryzyka związanego z właściwościami jezdnymi pojazdu kolejowego oraz jego prędkością i położeniem

geograficznym

Słowa kluczowe bezpieczeństwo czynne ryzyko transport kolejowy

Dynamic risk assessment of railway vehicle derailment

Abstract

Despite the use of a number of preventive measures and improving existing safety systems there are still new catastrophic

accidents occurring as a result of a collision or derailment As one of the causes of such relatively rare but catastrophic events can

be considered a small number of effective systems for monitoring the levels of active safety and appropriate modeling tools which

are based on the use of data recorded in real time At the same time there is a lack of appropriate criteria and assessment

parameters for detection of unusual events that could lead to an accident In this paper a simple assessment model proposed by the

author was used which on the basis of appropriately formulated safety indicators allows to estimate the level of risk related to the

railway vehicle running characteristics as well as its speed and geographical location

Key words active safety risk railway transport

LITERATURA

[1] Bogacz R Chudzikiewicz A Czechyra B Droździel J Firlik B Kurkowska M Sowiński B Uhl T Monito-

rowanie stanu układu dynamicznego pojazd szynowy ndash tor Oficyna Wydawnicza PW ISBN 978-83-7814-050-

4 2012

[2] Hale A Conditions of occurrence of major and minor accidents Urban myths deviations and accident scenarios

Tijdschrift voor toegepaste Arbowetenschap 15 nr 3 2002 [3] Kalantarnia M Khan F Hawboldt K Dynamic risk assessment using failure assessment and Bayesian theory

Journal of Loss Prevention in the Process Industries 22 pp 600ndash606 2009

[4] Kramarek W Szulewski P Systemy bezpieczeństwa wspoacutełczesnych maszyn i urządzeń technologicznych

Inżynieria Maszyn ISSN 1426-708X pp 95-104 R 17 z 2 2012

[5] Opala M Analysis of experimental data in the context of safety against derailment of a railway vehicle using

energy method Key Engineering Materials Vol 518 pp 16-23 ISSN 1013-9826 Trans Tech Publications Ltd

2012

[6] Opala M Energy analysis of safety against derailment in the railway vehiclersquos condition monitoring system

IAVSD Proceedings of 22nd International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks

Manchester ISBN 978-1-905476-59-6 2011

[7] Opala M Monitoring pozycjonowania pojazdu szynowego typu EZT XX Międzynarodowa Konferencja

Naukowa ICRV bdquoPojazdy Szynowerdquo 2012

[8] Opala M Algorytmy oprogramowania systemu monitorowania pojazdu kolejowego Czasopismo Logistyka

lipiec-sierpień ISSN 1231-5478 42011

[9] Phimister JR Bier VM Kunreuther HC Accident precursor analysis and management Reducing

Technological Risk Through Diligence The National Academies Press Washington DC 2004

[10] EN 50126-1 Railway Applications - The Specification and Demonstration of Reliability Availability

maintainability and Safety (RAMS) 2007

[11] EN 50126-2 Railway applications The specification and demonstration of reliability availability maintainability

and safety (RAMS) Guide to the application of EN 50126-1 for safety 2007

Acknowledgement Artykuł powstał w związku z realizacją projektu MONIT (bdquoMONITOROWANIE TECHNICZNEGO

STANU KONSTRUKCJI I OCENA JEJ ŻYWOTNOŚCIrdquo) Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka Oś priorytetowa 1

Badania i rozwoacutej nowoczesnych technologii Działanie 11 Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na

wiedzy

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

Przyjęto że rozkład prawdopodobieństwa wykolejeń jest rozkładem Poissona

3210

|

kk

seskYP

ks

(2)

Gdzie k ndash liczba wykolejeń s ndash droga [km] λ ndash funkcja intensywności uszkodzeń (wykolejeń)

Estymator intensywności wykolejeń określony w dziedzinie drogi [km-1

]

p

w

l

l (3)

Gdzie lw ndash liczba wykolejeń lp ndash praca przewozowa [pociągokilometry]

Wyznaczanie prawdopodobieństwa wykolejenia po zdarzeniu inicjującym oparte jest na modelu

losowym w ktoacuterym przyjęto następujące założenia a) każde pojawienie się prekursora wypadku

(przekroczenie wartości dopuszczalnych) ma tylko dwa możliwe następstwa zadziałanie zabezpieczeń

(sukces) lub wykolejenie (porażka) b) prawdopodobieństwo sukcesu s lub porażki p=1-s jest stałe w

przyjętym okresie c) każda proacuteba jest niezależna Prawdopodobieństwo uzyskania dokładnie x sukcesoacutew

przy n proacutebach jest opisywane rozkładem dwumianowym Korzystając z prawa rzadkich zdarzeń rozkład

dwumianowy może być przybliżony rozkładem Poissona Estymator średniego prawdopodobieństwa

wykolejenia po zdarzeniu inicjującym

sn

p

(4)

Gdzie ns ndash średnia liczba zdarzeń inicjujących dla przyjętej długości drogi s

Identyfikacja zagrożeń w postaci zdarzeń inicjujących prowadzona jest na podstawie pomiaroacutew

wykonywanych podczas eksploatacji nadzorowanej pojazdu (tab1 rys 3) W czasie pomiaroacutew mierzono

wielkości związane ze wskaźnikami bezpieczeństwa jazdy Każde zarejestrowane zdarzenie inicjujące może

być związane z kilkoma roacuteżnymi przyczynami

Tabela 1 Zarejestrowane zdarzenia inicjujące (przekroczenia wartości dopuszczalnych) w czasie eksploatacji

nadzorowanej

Data Liczba

przekroczeń Czas rejestracji [h]

Prędkość jazdy [kmh]

Średnia Odchyl standard

Listopad `11 103 17 115 33

Grudzień `12 18 25 98 38

Styczeń `12 30 4 107 36

Luty `12 10 1 100 35

Marzec `12 0 1 7 5

Kwiecień `12 61 65 89 29

Maj `12 70 12 81 33

Czerwiec `12 103 16 89 33

Lipiec `12 13 2 99 28

Sierpień `12 83 16 106 29

SUMA 491 78 - - Źroacutedło opracowanie własne

Przyjęcie założenia o stałym prawdopodobieństwie sukcesu jest uproszczeniem gdyż

prawdopodobieństwo wykolejenia zmienia się w zależności od warunkoacutew jest ono jednak stosunkowa małe

Ponadto predykcja bezpieczeństwa ma tutaj charakter oszacowania

Prawdopodobieństwo wykolejenia z uwzględnieniem liczby zdarzeń inicjujących dla małych wartości

P2

npseP nps 12 (5)

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

Estymator prawdopodobieństwa dużej prędkości jazdy w chwili wykolejenia

n

wP 3

(6)

gdzie w ndash liczba zdarzeń inicjujących przy dużej prędkości jazdy (w odniesieniu do przyjętej prędkości

referencyjnej vlim) n- liczba wszystkich zdarzeń inicjujących dla danego odcinka drogi

Rys 3 Zdarzenia inicjujące dla okna ruchomego długości 10 km

Źroacutedło opracowanie własne

Prawdopodobieństwo tego że zdarzenie inicjujące miało miejsce w obszarze zabudowanym

maxmin

min4 ddd

d

dP (7)

d- odległość do najbliższego obiektu inżynierskiego (na podstawie wspoacutełrzędnych geograficznych

położenia pojazdu i danych z systemu POS- Prowadzenie Opisu Sieci) Dane te zawierają wspoacutełrzędne

geograficzne położenia elementoacutew infrastruktury takich jak stacje kolejowe tunele wiadukty budynki

rozjazdy itp (rys 4) Jako wartości graniczne przyjęto w obliczeniach następujące dane dmin= 100 m dmax=

1000 m vlim = 100 kmh

Rys 4 Mapa fragmentu sieci kolejowej Polski wraz z zaznaczonymi lokalizacjami obiektoacutew inżynierskich

Źroacutedło opracowanie własne

Intensywność wykolejeń oraz pozostałe estymatory przedstawiono w dziedzinie drogi gdyż taki sposoacuteb

jest naturalny dla pojazdoacutew Z drugiej jednak strony w przypadku standardoacutew niezawodnościowych

wartości referencyjne podawane są najczęściej w dziedzinie czasu W dalszej części artykułu wyniki mogą

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

być przedstawione w dziedzinie czasu lub drogi Wartości pozostałych prawdopodobieństw przyjęto na

podstawie danych statystycznych o wypadkach kolejowych

Częstotliwość występowania skutku A

1| ZAPA (8)

Korzystając z powyższych wzoroacutew oraz z danych statystycznych za rok 2010 można obliczyć wartość

parametru intensywności wykolejeń λ=5710-7

[km-1

] lub w dziedzinie czasu λ=310-6

[h-1

]

Powyższe wartości wraz z grupą prawdopodobieństw (skutkoacutew ABCDE) obliczonych wg schematu

przedstawionego na rys 2 są wskaźnikami bezpieczeństwa czynnego przedstawionymi w formie

prawdopodobieństwa (przykład obliczonych prawdopodobieństw skutkoacutew ABC dla trasy Warszawa-

Poznań-Terespol-Krakoacutew pokazano na rys 5)

Rys 5 Prawdopodobieństwo wypadku o skutkach A B C wg rys 2

Źroacutedło opracowanie własne

Ocena poziomu ryzyka z reguły prowadzona jest na podstawie kryterioacutew zawartych w normach lub w

odniesieniu do istniejących systemoacutew referencyjnych uznanych za bezpieczne Jako wartości referencyjne

dla wypadkoacutew związanych z wykolejeniem bez ofiar śmiertelnych przyjęto wartości zawarte w normach

opisujących standardy niezawodnościowe poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa funkcjonalnego SIL

(ang Safety Integrity Level) wg normy EN 62061 oraz miary niezawodności funkcji bezpieczeństwa -

poziomu działania PL (Performance Level) wg normy EN ISO 13849-1 Normy te definiują odpowiednie

wartości dopuszczalnego prawdopodobieństwa uszkodzenia elementu kluczowego z punktu widzenia

bezpieczeństwa Pierwszy standard stosowany jest przede wszystkim do urządzeń elektrycznych natomiast

drugi jest bardziej neutralny technologicznie i obejmuje roacutewnież urządzenia mechaniczne obydwa standardy

są koncepcyjnie zbliżone i do pewnego stopnia poroacutewnywalne [4] Poziom PL e oznacza najlepszą

niezawodność i jest wymagany na najwyższym poziomie zagrożenia Przykłady wartości

prawdopodobieństw podano w tabeli 2 poniżej

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

Tabela 2 Wartości referencyjne na podstawie norm EN ISO 13849-1 oraz EN 62061

λ PFH (Probability of Failure per Hour) PL SIL

10-5

le λ lt 10-4

a -

310-6

le λ lt 10-5

b 1

10-6

le λ lt 10-5

c 1

10-7

le λ lt 10-6

d 2

10-8

le λ lt 10-7

e 3

Źroacutedło opracowanie własne na podstawie norm przytoczonych w tekście

W przypadku ryzyka związanego z katastroficznymi skutkami wypadkoacutew pociągających za sobą ofiary

śmiertelne wartości ryzyka dopuszczalnego wyznacza się z reguły korzystając z zasad opisanych w tabeli 3

Często przyjmuje się że dopuszczalny poziom ryzyka wypadku śmiertelnego w systemie technicznym nie

powinien być większy niż 10-4

- 10-5

w ciągu roku (lub 10-8

- 10-9

w ciągu godziny) [11]

Tabela 3 Kryteria akceptowalności ryzyka

ALARP GAMABGAME MEM

Zasady

ogoacutelne

Oparte na częstotliwości

występowania zagrożeń i

poziomie konsekwencji

wyznaczenie 3 obszaroacutew

ryzyka

Poroacutewnanie dwoacutech systemoacutew

nowy system musi być tak

samo lub mniej ryzykowny

niż istniejący

Obliczenie THR (Tolerable

Hazard Rate) na podstawie

niezależnego poziomu

odniesienia

Rodzaj

ryzyka

Ryzyko grupowe lub

indywidualne

System odniesienia Ryzyko indywidualne

(prawdopodobieństwo

wypadku śmiertelnego w

czasie)

Zalety Niewymagany system

odniesienia

Utrzymuje co najmniej

obecny poziom

bezpieczeństwa z tendencją

do jego poprawy

Niewymagany system

odniesienia niezależny

poziom bezpieczeństwa jest

z goacutery ustalony

Wady Bardziej złożona analiza

monetarna wartość

zapobiegania wypadkom

śmiertelnym nie

akceptowana w

niektoacuterych krajach

Potrzebny system odniesienia

oraz odpowiednie dane o

pracy systemu

niejasna ocena w przypadku

kompensowania się

całkowitego ryzyka dla

bardziej i mniej ryzykownych

podsystemoacutew

Kryterium nie zawsze

akceptowane

arbitralne założenia co do

ryzyka w podsystemach

(udział w ryzyku

całkowitym systemu)

Źroacutedło opracowanie własne na podstawie norm przytoczonych w tekście

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

4 WYZNACZANIE MAPY RYZYKA

Dane zarejestrowane przy pomocy czujnikoacutew zainstalowanych na pojeździe będącym w eksploatacji

nadzorowanej w tym także dane o położeniu geograficznym pojazdu wykorzystane są do oznaczenia

odcinkoacutew linii kolejowej na ktoacuterych dochodzi do systematycznego przekraczania wartości dopuszczalnych

wskaźnikoacutew bezpieczeństwa czynnego (miejsca zaznaczone na rys 6) Dla każdego z tych miejsc wyliczane

jest następnie prawdopodobieństwo wystąpienia wypadku o skutkach katastroficznych W przyjętym modelu

poziom negatywnych skutkoacutew zależy od tego z jaką prędkością porusza się pojazd w miejscu gdzie

systematycznie występują zdarzenia inicjujące oraz czy obszar ten jest zabudowany

Rys 6 Przykład mapy odcinkoacutew o niskim poziomie bezpieczeństwa czynnego oznaczonych prostokątem

Źroacutedło opracowanie własne

5 PODSUMOWANIE

Jedna z istniejących definicji bezpieczeństwa opisuje to pojęcie jako stan w ktoacuterym rozpoznane

zagrożenia są kontrolowane a poziom ryzyka jest akceptowalny Ocena poziomu bezpieczeństwa jest więc

ściśle związana z oceną ryzyka ma to roacutewnież swoje odzwierciedlenie w regulacjach prawnych W

przypadku systemu kolejowego przepisy europejskie narzucają konieczność prowadzenia oceny ryzyka w

postaci takich przepisoacutew jak np dyrektywa 200449WE rozporządzenie (WE) NR 3522009 norma PN-EN

50126 W artykule przedstawiono prosty model dynamicznej oceny ryzyka związanego z bezpieczeństwem

jazdy pojazdu kolejowego ktoacutery wykorzystuje dane rejestrowane w czasie rzeczywistym W odroacuteżnieniu od

metod oceny bezpieczeństwa ze względu jedynie na właściwości biegowe wg PN-EN 14363 uwzględnione

są dodatkowe czynniki takie jak prędkość jazdy w momencie wykolejenia i położenie w terenie

zabudowanym Zastosowanie metody wymaga odpowiedniego systemu technicznego pozyskiwania danych i

algorytmu ich przetwarzania [1][7][8]

Streszczenie

Pomimo stosowania wielu działań prewencyjnych i doskonalenia istniejących systemoacutew zabezpieczających wciąż pojawiają się

nowe wypadki o charakterze katastroficznym będące wynikiem kolizji lub wykolejenia Za jedną z przyczyn występowania takich

stosunkowo rzadkich lecz katastrofalnych w skutkach zdarzeń można uznać niewielką liczbę skutecznych systemoacutew

monitorowania poziomu bezpieczeństwa czynnego oraz odpowiednich narzędzi modelowania ktoacutere oparte są na wykorzystaniu

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

danych rejestrowanych w czasie rzeczywistym Jednocześnie brak jest odpowiednich kryterioacutew a także parametroacutew oceny i

wykrywania nietypowych zdarzeń mogących prowadzić do wypadku W artykule posłużono się zaproponowanym przez autora

prostym modelem oceny ktoacutery przy pomocy odpowiednio sformułowanych wskaźnikoacutew bezpieczeństwa umożliwia bieżące

szacowanie poziomu ryzyka związanego z właściwościami jezdnymi pojazdu kolejowego oraz jego prędkością i położeniem

geograficznym

Słowa kluczowe bezpieczeństwo czynne ryzyko transport kolejowy

Dynamic risk assessment of railway vehicle derailment

Abstract

Despite the use of a number of preventive measures and improving existing safety systems there are still new catastrophic

accidents occurring as a result of a collision or derailment As one of the causes of such relatively rare but catastrophic events can

be considered a small number of effective systems for monitoring the levels of active safety and appropriate modeling tools which

are based on the use of data recorded in real time At the same time there is a lack of appropriate criteria and assessment

parameters for detection of unusual events that could lead to an accident In this paper a simple assessment model proposed by the

author was used which on the basis of appropriately formulated safety indicators allows to estimate the level of risk related to the

railway vehicle running characteristics as well as its speed and geographical location

Key words active safety risk railway transport

LITERATURA

[1] Bogacz R Chudzikiewicz A Czechyra B Droździel J Firlik B Kurkowska M Sowiński B Uhl T Monito-

rowanie stanu układu dynamicznego pojazd szynowy ndash tor Oficyna Wydawnicza PW ISBN 978-83-7814-050-

4 2012

[2] Hale A Conditions of occurrence of major and minor accidents Urban myths deviations and accident scenarios

Tijdschrift voor toegepaste Arbowetenschap 15 nr 3 2002 [3] Kalantarnia M Khan F Hawboldt K Dynamic risk assessment using failure assessment and Bayesian theory

Journal of Loss Prevention in the Process Industries 22 pp 600ndash606 2009

[4] Kramarek W Szulewski P Systemy bezpieczeństwa wspoacutełczesnych maszyn i urządzeń technologicznych

Inżynieria Maszyn ISSN 1426-708X pp 95-104 R 17 z 2 2012

[5] Opala M Analysis of experimental data in the context of safety against derailment of a railway vehicle using

energy method Key Engineering Materials Vol 518 pp 16-23 ISSN 1013-9826 Trans Tech Publications Ltd

2012

[6] Opala M Energy analysis of safety against derailment in the railway vehiclersquos condition monitoring system

IAVSD Proceedings of 22nd International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks

Manchester ISBN 978-1-905476-59-6 2011

[7] Opala M Monitoring pozycjonowania pojazdu szynowego typu EZT XX Międzynarodowa Konferencja

Naukowa ICRV bdquoPojazdy Szynowerdquo 2012

[8] Opala M Algorytmy oprogramowania systemu monitorowania pojazdu kolejowego Czasopismo Logistyka

lipiec-sierpień ISSN 1231-5478 42011

[9] Phimister JR Bier VM Kunreuther HC Accident precursor analysis and management Reducing

Technological Risk Through Diligence The National Academies Press Washington DC 2004

[10] EN 50126-1 Railway Applications - The Specification and Demonstration of Reliability Availability

maintainability and Safety (RAMS) 2007

[11] EN 50126-2 Railway applications The specification and demonstration of reliability availability maintainability

and safety (RAMS) Guide to the application of EN 50126-1 for safety 2007

Acknowledgement Artykuł powstał w związku z realizacją projektu MONIT (bdquoMONITOROWANIE TECHNICZNEGO

STANU KONSTRUKCJI I OCENA JEJ ŻYWOTNOŚCIrdquo) Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka Oś priorytetowa 1

Badania i rozwoacutej nowoczesnych technologii Działanie 11 Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na

wiedzy

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

Estymator prawdopodobieństwa dużej prędkości jazdy w chwili wykolejenia

n

wP 3

(6)

gdzie w ndash liczba zdarzeń inicjujących przy dużej prędkości jazdy (w odniesieniu do przyjętej prędkości

referencyjnej vlim) n- liczba wszystkich zdarzeń inicjujących dla danego odcinka drogi

Rys 3 Zdarzenia inicjujące dla okna ruchomego długości 10 km

Źroacutedło opracowanie własne

Prawdopodobieństwo tego że zdarzenie inicjujące miało miejsce w obszarze zabudowanym

maxmin

min4 ddd

d

dP (7)

d- odległość do najbliższego obiektu inżynierskiego (na podstawie wspoacutełrzędnych geograficznych

położenia pojazdu i danych z systemu POS- Prowadzenie Opisu Sieci) Dane te zawierają wspoacutełrzędne

geograficzne położenia elementoacutew infrastruktury takich jak stacje kolejowe tunele wiadukty budynki

rozjazdy itp (rys 4) Jako wartości graniczne przyjęto w obliczeniach następujące dane dmin= 100 m dmax=

1000 m vlim = 100 kmh

Rys 4 Mapa fragmentu sieci kolejowej Polski wraz z zaznaczonymi lokalizacjami obiektoacutew inżynierskich

Źroacutedło opracowanie własne

Intensywność wykolejeń oraz pozostałe estymatory przedstawiono w dziedzinie drogi gdyż taki sposoacuteb

jest naturalny dla pojazdoacutew Z drugiej jednak strony w przypadku standardoacutew niezawodnościowych

wartości referencyjne podawane są najczęściej w dziedzinie czasu W dalszej części artykułu wyniki mogą

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

być przedstawione w dziedzinie czasu lub drogi Wartości pozostałych prawdopodobieństw przyjęto na

podstawie danych statystycznych o wypadkach kolejowych

Częstotliwość występowania skutku A

1| ZAPA (8)

Korzystając z powyższych wzoroacutew oraz z danych statystycznych za rok 2010 można obliczyć wartość

parametru intensywności wykolejeń λ=5710-7

[km-1

] lub w dziedzinie czasu λ=310-6

[h-1

]

Powyższe wartości wraz z grupą prawdopodobieństw (skutkoacutew ABCDE) obliczonych wg schematu

przedstawionego na rys 2 są wskaźnikami bezpieczeństwa czynnego przedstawionymi w formie

prawdopodobieństwa (przykład obliczonych prawdopodobieństw skutkoacutew ABC dla trasy Warszawa-

Poznań-Terespol-Krakoacutew pokazano na rys 5)

Rys 5 Prawdopodobieństwo wypadku o skutkach A B C wg rys 2

Źroacutedło opracowanie własne

Ocena poziomu ryzyka z reguły prowadzona jest na podstawie kryterioacutew zawartych w normach lub w

odniesieniu do istniejących systemoacutew referencyjnych uznanych za bezpieczne Jako wartości referencyjne

dla wypadkoacutew związanych z wykolejeniem bez ofiar śmiertelnych przyjęto wartości zawarte w normach

opisujących standardy niezawodnościowe poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa funkcjonalnego SIL

(ang Safety Integrity Level) wg normy EN 62061 oraz miary niezawodności funkcji bezpieczeństwa -

poziomu działania PL (Performance Level) wg normy EN ISO 13849-1 Normy te definiują odpowiednie

wartości dopuszczalnego prawdopodobieństwa uszkodzenia elementu kluczowego z punktu widzenia

bezpieczeństwa Pierwszy standard stosowany jest przede wszystkim do urządzeń elektrycznych natomiast

drugi jest bardziej neutralny technologicznie i obejmuje roacutewnież urządzenia mechaniczne obydwa standardy

są koncepcyjnie zbliżone i do pewnego stopnia poroacutewnywalne [4] Poziom PL e oznacza najlepszą

niezawodność i jest wymagany na najwyższym poziomie zagrożenia Przykłady wartości

prawdopodobieństw podano w tabeli 2 poniżej

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

Tabela 2 Wartości referencyjne na podstawie norm EN ISO 13849-1 oraz EN 62061

λ PFH (Probability of Failure per Hour) PL SIL

10-5

le λ lt 10-4

a -

310-6

le λ lt 10-5

b 1

10-6

le λ lt 10-5

c 1

10-7

le λ lt 10-6

d 2

10-8

le λ lt 10-7

e 3

Źroacutedło opracowanie własne na podstawie norm przytoczonych w tekście

W przypadku ryzyka związanego z katastroficznymi skutkami wypadkoacutew pociągających za sobą ofiary

śmiertelne wartości ryzyka dopuszczalnego wyznacza się z reguły korzystając z zasad opisanych w tabeli 3

Często przyjmuje się że dopuszczalny poziom ryzyka wypadku śmiertelnego w systemie technicznym nie

powinien być większy niż 10-4

- 10-5

w ciągu roku (lub 10-8

- 10-9

w ciągu godziny) [11]

Tabela 3 Kryteria akceptowalności ryzyka

ALARP GAMABGAME MEM

Zasady

ogoacutelne

Oparte na częstotliwości

występowania zagrożeń i

poziomie konsekwencji

wyznaczenie 3 obszaroacutew

ryzyka

Poroacutewnanie dwoacutech systemoacutew

nowy system musi być tak

samo lub mniej ryzykowny

niż istniejący

Obliczenie THR (Tolerable

Hazard Rate) na podstawie

niezależnego poziomu

odniesienia

Rodzaj

ryzyka

Ryzyko grupowe lub

indywidualne

System odniesienia Ryzyko indywidualne

(prawdopodobieństwo

wypadku śmiertelnego w

czasie)

Zalety Niewymagany system

odniesienia

Utrzymuje co najmniej

obecny poziom

bezpieczeństwa z tendencją

do jego poprawy

Niewymagany system

odniesienia niezależny

poziom bezpieczeństwa jest

z goacutery ustalony

Wady Bardziej złożona analiza

monetarna wartość

zapobiegania wypadkom

śmiertelnym nie

akceptowana w

niektoacuterych krajach

Potrzebny system odniesienia

oraz odpowiednie dane o

pracy systemu

niejasna ocena w przypadku

kompensowania się

całkowitego ryzyka dla

bardziej i mniej ryzykownych

podsystemoacutew

Kryterium nie zawsze

akceptowane

arbitralne założenia co do

ryzyka w podsystemach

(udział w ryzyku

całkowitym systemu)

Źroacutedło opracowanie własne na podstawie norm przytoczonych w tekście

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

4 WYZNACZANIE MAPY RYZYKA

Dane zarejestrowane przy pomocy czujnikoacutew zainstalowanych na pojeździe będącym w eksploatacji

nadzorowanej w tym także dane o położeniu geograficznym pojazdu wykorzystane są do oznaczenia

odcinkoacutew linii kolejowej na ktoacuterych dochodzi do systematycznego przekraczania wartości dopuszczalnych

wskaźnikoacutew bezpieczeństwa czynnego (miejsca zaznaczone na rys 6) Dla każdego z tych miejsc wyliczane

jest następnie prawdopodobieństwo wystąpienia wypadku o skutkach katastroficznych W przyjętym modelu

poziom negatywnych skutkoacutew zależy od tego z jaką prędkością porusza się pojazd w miejscu gdzie

systematycznie występują zdarzenia inicjujące oraz czy obszar ten jest zabudowany

Rys 6 Przykład mapy odcinkoacutew o niskim poziomie bezpieczeństwa czynnego oznaczonych prostokątem

Źroacutedło opracowanie własne

5 PODSUMOWANIE

Jedna z istniejących definicji bezpieczeństwa opisuje to pojęcie jako stan w ktoacuterym rozpoznane

zagrożenia są kontrolowane a poziom ryzyka jest akceptowalny Ocena poziomu bezpieczeństwa jest więc

ściśle związana z oceną ryzyka ma to roacutewnież swoje odzwierciedlenie w regulacjach prawnych W

przypadku systemu kolejowego przepisy europejskie narzucają konieczność prowadzenia oceny ryzyka w

postaci takich przepisoacutew jak np dyrektywa 200449WE rozporządzenie (WE) NR 3522009 norma PN-EN

50126 W artykule przedstawiono prosty model dynamicznej oceny ryzyka związanego z bezpieczeństwem

jazdy pojazdu kolejowego ktoacutery wykorzystuje dane rejestrowane w czasie rzeczywistym W odroacuteżnieniu od

metod oceny bezpieczeństwa ze względu jedynie na właściwości biegowe wg PN-EN 14363 uwzględnione

są dodatkowe czynniki takie jak prędkość jazdy w momencie wykolejenia i położenie w terenie

zabudowanym Zastosowanie metody wymaga odpowiedniego systemu technicznego pozyskiwania danych i

algorytmu ich przetwarzania [1][7][8]

Streszczenie

Pomimo stosowania wielu działań prewencyjnych i doskonalenia istniejących systemoacutew zabezpieczających wciąż pojawiają się

nowe wypadki o charakterze katastroficznym będące wynikiem kolizji lub wykolejenia Za jedną z przyczyn występowania takich

stosunkowo rzadkich lecz katastrofalnych w skutkach zdarzeń można uznać niewielką liczbę skutecznych systemoacutew

monitorowania poziomu bezpieczeństwa czynnego oraz odpowiednich narzędzi modelowania ktoacutere oparte są na wykorzystaniu

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

danych rejestrowanych w czasie rzeczywistym Jednocześnie brak jest odpowiednich kryterioacutew a także parametroacutew oceny i

wykrywania nietypowych zdarzeń mogących prowadzić do wypadku W artykule posłużono się zaproponowanym przez autora

prostym modelem oceny ktoacutery przy pomocy odpowiednio sformułowanych wskaźnikoacutew bezpieczeństwa umożliwia bieżące

szacowanie poziomu ryzyka związanego z właściwościami jezdnymi pojazdu kolejowego oraz jego prędkością i położeniem

geograficznym

Słowa kluczowe bezpieczeństwo czynne ryzyko transport kolejowy

Dynamic risk assessment of railway vehicle derailment

Abstract

Despite the use of a number of preventive measures and improving existing safety systems there are still new catastrophic

accidents occurring as a result of a collision or derailment As one of the causes of such relatively rare but catastrophic events can

be considered a small number of effective systems for monitoring the levels of active safety and appropriate modeling tools which

are based on the use of data recorded in real time At the same time there is a lack of appropriate criteria and assessment

parameters for detection of unusual events that could lead to an accident In this paper a simple assessment model proposed by the

author was used which on the basis of appropriately formulated safety indicators allows to estimate the level of risk related to the

railway vehicle running characteristics as well as its speed and geographical location

Key words active safety risk railway transport

LITERATURA

[1] Bogacz R Chudzikiewicz A Czechyra B Droździel J Firlik B Kurkowska M Sowiński B Uhl T Monito-

rowanie stanu układu dynamicznego pojazd szynowy ndash tor Oficyna Wydawnicza PW ISBN 978-83-7814-050-

4 2012

[2] Hale A Conditions of occurrence of major and minor accidents Urban myths deviations and accident scenarios

Tijdschrift voor toegepaste Arbowetenschap 15 nr 3 2002 [3] Kalantarnia M Khan F Hawboldt K Dynamic risk assessment using failure assessment and Bayesian theory

Journal of Loss Prevention in the Process Industries 22 pp 600ndash606 2009

[4] Kramarek W Szulewski P Systemy bezpieczeństwa wspoacutełczesnych maszyn i urządzeń technologicznych

Inżynieria Maszyn ISSN 1426-708X pp 95-104 R 17 z 2 2012

[5] Opala M Analysis of experimental data in the context of safety against derailment of a railway vehicle using

energy method Key Engineering Materials Vol 518 pp 16-23 ISSN 1013-9826 Trans Tech Publications Ltd

2012

[6] Opala M Energy analysis of safety against derailment in the railway vehiclersquos condition monitoring system

IAVSD Proceedings of 22nd International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks

Manchester ISBN 978-1-905476-59-6 2011

[7] Opala M Monitoring pozycjonowania pojazdu szynowego typu EZT XX Międzynarodowa Konferencja

Naukowa ICRV bdquoPojazdy Szynowerdquo 2012

[8] Opala M Algorytmy oprogramowania systemu monitorowania pojazdu kolejowego Czasopismo Logistyka

lipiec-sierpień ISSN 1231-5478 42011

[9] Phimister JR Bier VM Kunreuther HC Accident precursor analysis and management Reducing

Technological Risk Through Diligence The National Academies Press Washington DC 2004

[10] EN 50126-1 Railway Applications - The Specification and Demonstration of Reliability Availability

maintainability and Safety (RAMS) 2007

[11] EN 50126-2 Railway applications The specification and demonstration of reliability availability maintainability

and safety (RAMS) Guide to the application of EN 50126-1 for safety 2007

Acknowledgement Artykuł powstał w związku z realizacją projektu MONIT (bdquoMONITOROWANIE TECHNICZNEGO

STANU KONSTRUKCJI I OCENA JEJ ŻYWOTNOŚCIrdquo) Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka Oś priorytetowa 1

Badania i rozwoacutej nowoczesnych technologii Działanie 11 Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na

wiedzy

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

być przedstawione w dziedzinie czasu lub drogi Wartości pozostałych prawdopodobieństw przyjęto na

podstawie danych statystycznych o wypadkach kolejowych

Częstotliwość występowania skutku A

1| ZAPA (8)

Korzystając z powyższych wzoroacutew oraz z danych statystycznych za rok 2010 można obliczyć wartość

parametru intensywności wykolejeń λ=5710-7

[km-1

] lub w dziedzinie czasu λ=310-6

[h-1

]

Powyższe wartości wraz z grupą prawdopodobieństw (skutkoacutew ABCDE) obliczonych wg schematu

przedstawionego na rys 2 są wskaźnikami bezpieczeństwa czynnego przedstawionymi w formie

prawdopodobieństwa (przykład obliczonych prawdopodobieństw skutkoacutew ABC dla trasy Warszawa-

Poznań-Terespol-Krakoacutew pokazano na rys 5)

Rys 5 Prawdopodobieństwo wypadku o skutkach A B C wg rys 2

Źroacutedło opracowanie własne

Ocena poziomu ryzyka z reguły prowadzona jest na podstawie kryterioacutew zawartych w normach lub w

odniesieniu do istniejących systemoacutew referencyjnych uznanych za bezpieczne Jako wartości referencyjne

dla wypadkoacutew związanych z wykolejeniem bez ofiar śmiertelnych przyjęto wartości zawarte w normach

opisujących standardy niezawodnościowe poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa funkcjonalnego SIL

(ang Safety Integrity Level) wg normy EN 62061 oraz miary niezawodności funkcji bezpieczeństwa -

poziomu działania PL (Performance Level) wg normy EN ISO 13849-1 Normy te definiują odpowiednie

wartości dopuszczalnego prawdopodobieństwa uszkodzenia elementu kluczowego z punktu widzenia

bezpieczeństwa Pierwszy standard stosowany jest przede wszystkim do urządzeń elektrycznych natomiast

drugi jest bardziej neutralny technologicznie i obejmuje roacutewnież urządzenia mechaniczne obydwa standardy

są koncepcyjnie zbliżone i do pewnego stopnia poroacutewnywalne [4] Poziom PL e oznacza najlepszą

niezawodność i jest wymagany na najwyższym poziomie zagrożenia Przykłady wartości

prawdopodobieństw podano w tabeli 2 poniżej

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

Tabela 2 Wartości referencyjne na podstawie norm EN ISO 13849-1 oraz EN 62061

λ PFH (Probability of Failure per Hour) PL SIL

10-5

le λ lt 10-4

a -

310-6

le λ lt 10-5

b 1

10-6

le λ lt 10-5

c 1

10-7

le λ lt 10-6

d 2

10-8

le λ lt 10-7

e 3

Źroacutedło opracowanie własne na podstawie norm przytoczonych w tekście

W przypadku ryzyka związanego z katastroficznymi skutkami wypadkoacutew pociągających za sobą ofiary

śmiertelne wartości ryzyka dopuszczalnego wyznacza się z reguły korzystając z zasad opisanych w tabeli 3

Często przyjmuje się że dopuszczalny poziom ryzyka wypadku śmiertelnego w systemie technicznym nie

powinien być większy niż 10-4

- 10-5

w ciągu roku (lub 10-8

- 10-9

w ciągu godziny) [11]

Tabela 3 Kryteria akceptowalności ryzyka

ALARP GAMABGAME MEM

Zasady

ogoacutelne

Oparte na częstotliwości

występowania zagrożeń i

poziomie konsekwencji

wyznaczenie 3 obszaroacutew

ryzyka

Poroacutewnanie dwoacutech systemoacutew

nowy system musi być tak

samo lub mniej ryzykowny

niż istniejący

Obliczenie THR (Tolerable

Hazard Rate) na podstawie

niezależnego poziomu

odniesienia

Rodzaj

ryzyka

Ryzyko grupowe lub

indywidualne

System odniesienia Ryzyko indywidualne

(prawdopodobieństwo

wypadku śmiertelnego w

czasie)

Zalety Niewymagany system

odniesienia

Utrzymuje co najmniej

obecny poziom

bezpieczeństwa z tendencją

do jego poprawy

Niewymagany system

odniesienia niezależny

poziom bezpieczeństwa jest

z goacutery ustalony

Wady Bardziej złożona analiza

monetarna wartość

zapobiegania wypadkom

śmiertelnym nie

akceptowana w

niektoacuterych krajach

Potrzebny system odniesienia

oraz odpowiednie dane o

pracy systemu

niejasna ocena w przypadku

kompensowania się

całkowitego ryzyka dla

bardziej i mniej ryzykownych

podsystemoacutew

Kryterium nie zawsze

akceptowane

arbitralne założenia co do

ryzyka w podsystemach

(udział w ryzyku

całkowitym systemu)

Źroacutedło opracowanie własne na podstawie norm przytoczonych w tekście

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

4 WYZNACZANIE MAPY RYZYKA

Dane zarejestrowane przy pomocy czujnikoacutew zainstalowanych na pojeździe będącym w eksploatacji

nadzorowanej w tym także dane o położeniu geograficznym pojazdu wykorzystane są do oznaczenia

odcinkoacutew linii kolejowej na ktoacuterych dochodzi do systematycznego przekraczania wartości dopuszczalnych

wskaźnikoacutew bezpieczeństwa czynnego (miejsca zaznaczone na rys 6) Dla każdego z tych miejsc wyliczane

jest następnie prawdopodobieństwo wystąpienia wypadku o skutkach katastroficznych W przyjętym modelu

poziom negatywnych skutkoacutew zależy od tego z jaką prędkością porusza się pojazd w miejscu gdzie

systematycznie występują zdarzenia inicjujące oraz czy obszar ten jest zabudowany

Rys 6 Przykład mapy odcinkoacutew o niskim poziomie bezpieczeństwa czynnego oznaczonych prostokątem

Źroacutedło opracowanie własne

5 PODSUMOWANIE

Jedna z istniejących definicji bezpieczeństwa opisuje to pojęcie jako stan w ktoacuterym rozpoznane

zagrożenia są kontrolowane a poziom ryzyka jest akceptowalny Ocena poziomu bezpieczeństwa jest więc

ściśle związana z oceną ryzyka ma to roacutewnież swoje odzwierciedlenie w regulacjach prawnych W

przypadku systemu kolejowego przepisy europejskie narzucają konieczność prowadzenia oceny ryzyka w

postaci takich przepisoacutew jak np dyrektywa 200449WE rozporządzenie (WE) NR 3522009 norma PN-EN

50126 W artykule przedstawiono prosty model dynamicznej oceny ryzyka związanego z bezpieczeństwem

jazdy pojazdu kolejowego ktoacutery wykorzystuje dane rejestrowane w czasie rzeczywistym W odroacuteżnieniu od

metod oceny bezpieczeństwa ze względu jedynie na właściwości biegowe wg PN-EN 14363 uwzględnione

są dodatkowe czynniki takie jak prędkość jazdy w momencie wykolejenia i położenie w terenie

zabudowanym Zastosowanie metody wymaga odpowiedniego systemu technicznego pozyskiwania danych i

algorytmu ich przetwarzania [1][7][8]

Streszczenie

Pomimo stosowania wielu działań prewencyjnych i doskonalenia istniejących systemoacutew zabezpieczających wciąż pojawiają się

nowe wypadki o charakterze katastroficznym będące wynikiem kolizji lub wykolejenia Za jedną z przyczyn występowania takich

stosunkowo rzadkich lecz katastrofalnych w skutkach zdarzeń można uznać niewielką liczbę skutecznych systemoacutew

monitorowania poziomu bezpieczeństwa czynnego oraz odpowiednich narzędzi modelowania ktoacutere oparte są na wykorzystaniu

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

danych rejestrowanych w czasie rzeczywistym Jednocześnie brak jest odpowiednich kryterioacutew a także parametroacutew oceny i

wykrywania nietypowych zdarzeń mogących prowadzić do wypadku W artykule posłużono się zaproponowanym przez autora

prostym modelem oceny ktoacutery przy pomocy odpowiednio sformułowanych wskaźnikoacutew bezpieczeństwa umożliwia bieżące

szacowanie poziomu ryzyka związanego z właściwościami jezdnymi pojazdu kolejowego oraz jego prędkością i położeniem

geograficznym

Słowa kluczowe bezpieczeństwo czynne ryzyko transport kolejowy

Dynamic risk assessment of railway vehicle derailment

Abstract

Despite the use of a number of preventive measures and improving existing safety systems there are still new catastrophic

accidents occurring as a result of a collision or derailment As one of the causes of such relatively rare but catastrophic events can

be considered a small number of effective systems for monitoring the levels of active safety and appropriate modeling tools which

are based on the use of data recorded in real time At the same time there is a lack of appropriate criteria and assessment

parameters for detection of unusual events that could lead to an accident In this paper a simple assessment model proposed by the

author was used which on the basis of appropriately formulated safety indicators allows to estimate the level of risk related to the

railway vehicle running characteristics as well as its speed and geographical location

Key words active safety risk railway transport

LITERATURA

[1] Bogacz R Chudzikiewicz A Czechyra B Droździel J Firlik B Kurkowska M Sowiński B Uhl T Monito-

rowanie stanu układu dynamicznego pojazd szynowy ndash tor Oficyna Wydawnicza PW ISBN 978-83-7814-050-

4 2012

[2] Hale A Conditions of occurrence of major and minor accidents Urban myths deviations and accident scenarios

Tijdschrift voor toegepaste Arbowetenschap 15 nr 3 2002 [3] Kalantarnia M Khan F Hawboldt K Dynamic risk assessment using failure assessment and Bayesian theory

Journal of Loss Prevention in the Process Industries 22 pp 600ndash606 2009

[4] Kramarek W Szulewski P Systemy bezpieczeństwa wspoacutełczesnych maszyn i urządzeń technologicznych

Inżynieria Maszyn ISSN 1426-708X pp 95-104 R 17 z 2 2012

[5] Opala M Analysis of experimental data in the context of safety against derailment of a railway vehicle using

energy method Key Engineering Materials Vol 518 pp 16-23 ISSN 1013-9826 Trans Tech Publications Ltd

2012

[6] Opala M Energy analysis of safety against derailment in the railway vehiclersquos condition monitoring system

IAVSD Proceedings of 22nd International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks

Manchester ISBN 978-1-905476-59-6 2011

[7] Opala M Monitoring pozycjonowania pojazdu szynowego typu EZT XX Międzynarodowa Konferencja

Naukowa ICRV bdquoPojazdy Szynowerdquo 2012

[8] Opala M Algorytmy oprogramowania systemu monitorowania pojazdu kolejowego Czasopismo Logistyka

lipiec-sierpień ISSN 1231-5478 42011

[9] Phimister JR Bier VM Kunreuther HC Accident precursor analysis and management Reducing

Technological Risk Through Diligence The National Academies Press Washington DC 2004

[10] EN 50126-1 Railway Applications - The Specification and Demonstration of Reliability Availability

maintainability and Safety (RAMS) 2007

[11] EN 50126-2 Railway applications The specification and demonstration of reliability availability maintainability

and safety (RAMS) Guide to the application of EN 50126-1 for safety 2007

Acknowledgement Artykuł powstał w związku z realizacją projektu MONIT (bdquoMONITOROWANIE TECHNICZNEGO

STANU KONSTRUKCJI I OCENA JEJ ŻYWOTNOŚCIrdquo) Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka Oś priorytetowa 1

Badania i rozwoacutej nowoczesnych technologii Działanie 11 Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na

wiedzy

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

Tabela 2 Wartości referencyjne na podstawie norm EN ISO 13849-1 oraz EN 62061

λ PFH (Probability of Failure per Hour) PL SIL

10-5

le λ lt 10-4

a -

310-6

le λ lt 10-5

b 1

10-6

le λ lt 10-5

c 1

10-7

le λ lt 10-6

d 2

10-8

le λ lt 10-7

e 3

Źroacutedło opracowanie własne na podstawie norm przytoczonych w tekście

W przypadku ryzyka związanego z katastroficznymi skutkami wypadkoacutew pociągających za sobą ofiary

śmiertelne wartości ryzyka dopuszczalnego wyznacza się z reguły korzystając z zasad opisanych w tabeli 3

Często przyjmuje się że dopuszczalny poziom ryzyka wypadku śmiertelnego w systemie technicznym nie

powinien być większy niż 10-4

- 10-5

w ciągu roku (lub 10-8

- 10-9

w ciągu godziny) [11]

Tabela 3 Kryteria akceptowalności ryzyka

ALARP GAMABGAME MEM

Zasady

ogoacutelne

Oparte na częstotliwości

występowania zagrożeń i

poziomie konsekwencji

wyznaczenie 3 obszaroacutew

ryzyka

Poroacutewnanie dwoacutech systemoacutew

nowy system musi być tak

samo lub mniej ryzykowny

niż istniejący

Obliczenie THR (Tolerable

Hazard Rate) na podstawie

niezależnego poziomu

odniesienia

Rodzaj

ryzyka

Ryzyko grupowe lub

indywidualne

System odniesienia Ryzyko indywidualne

(prawdopodobieństwo

wypadku śmiertelnego w

czasie)

Zalety Niewymagany system

odniesienia

Utrzymuje co najmniej

obecny poziom

bezpieczeństwa z tendencją

do jego poprawy

Niewymagany system

odniesienia niezależny

poziom bezpieczeństwa jest

z goacutery ustalony

Wady Bardziej złożona analiza

monetarna wartość

zapobiegania wypadkom

śmiertelnym nie

akceptowana w

niektoacuterych krajach

Potrzebny system odniesienia

oraz odpowiednie dane o

pracy systemu

niejasna ocena w przypadku

kompensowania się

całkowitego ryzyka dla

bardziej i mniej ryzykownych

podsystemoacutew

Kryterium nie zawsze

akceptowane

arbitralne założenia co do

ryzyka w podsystemach

(udział w ryzyku

całkowitym systemu)

Źroacutedło opracowanie własne na podstawie norm przytoczonych w tekście

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

4 WYZNACZANIE MAPY RYZYKA

Dane zarejestrowane przy pomocy czujnikoacutew zainstalowanych na pojeździe będącym w eksploatacji

nadzorowanej w tym także dane o położeniu geograficznym pojazdu wykorzystane są do oznaczenia

odcinkoacutew linii kolejowej na ktoacuterych dochodzi do systematycznego przekraczania wartości dopuszczalnych

wskaźnikoacutew bezpieczeństwa czynnego (miejsca zaznaczone na rys 6) Dla każdego z tych miejsc wyliczane

jest następnie prawdopodobieństwo wystąpienia wypadku o skutkach katastroficznych W przyjętym modelu

poziom negatywnych skutkoacutew zależy od tego z jaką prędkością porusza się pojazd w miejscu gdzie

systematycznie występują zdarzenia inicjujące oraz czy obszar ten jest zabudowany

Rys 6 Przykład mapy odcinkoacutew o niskim poziomie bezpieczeństwa czynnego oznaczonych prostokątem

Źroacutedło opracowanie własne

5 PODSUMOWANIE

Jedna z istniejących definicji bezpieczeństwa opisuje to pojęcie jako stan w ktoacuterym rozpoznane

zagrożenia są kontrolowane a poziom ryzyka jest akceptowalny Ocena poziomu bezpieczeństwa jest więc

ściśle związana z oceną ryzyka ma to roacutewnież swoje odzwierciedlenie w regulacjach prawnych W

przypadku systemu kolejowego przepisy europejskie narzucają konieczność prowadzenia oceny ryzyka w

postaci takich przepisoacutew jak np dyrektywa 200449WE rozporządzenie (WE) NR 3522009 norma PN-EN

50126 W artykule przedstawiono prosty model dynamicznej oceny ryzyka związanego z bezpieczeństwem

jazdy pojazdu kolejowego ktoacutery wykorzystuje dane rejestrowane w czasie rzeczywistym W odroacuteżnieniu od

metod oceny bezpieczeństwa ze względu jedynie na właściwości biegowe wg PN-EN 14363 uwzględnione

są dodatkowe czynniki takie jak prędkość jazdy w momencie wykolejenia i położenie w terenie

zabudowanym Zastosowanie metody wymaga odpowiedniego systemu technicznego pozyskiwania danych i

algorytmu ich przetwarzania [1][7][8]

Streszczenie

Pomimo stosowania wielu działań prewencyjnych i doskonalenia istniejących systemoacutew zabezpieczających wciąż pojawiają się

nowe wypadki o charakterze katastroficznym będące wynikiem kolizji lub wykolejenia Za jedną z przyczyn występowania takich

stosunkowo rzadkich lecz katastrofalnych w skutkach zdarzeń można uznać niewielką liczbę skutecznych systemoacutew

monitorowania poziomu bezpieczeństwa czynnego oraz odpowiednich narzędzi modelowania ktoacutere oparte są na wykorzystaniu

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

danych rejestrowanych w czasie rzeczywistym Jednocześnie brak jest odpowiednich kryterioacutew a także parametroacutew oceny i

wykrywania nietypowych zdarzeń mogących prowadzić do wypadku W artykule posłużono się zaproponowanym przez autora

prostym modelem oceny ktoacutery przy pomocy odpowiednio sformułowanych wskaźnikoacutew bezpieczeństwa umożliwia bieżące

szacowanie poziomu ryzyka związanego z właściwościami jezdnymi pojazdu kolejowego oraz jego prędkością i położeniem

geograficznym

Słowa kluczowe bezpieczeństwo czynne ryzyko transport kolejowy

Dynamic risk assessment of railway vehicle derailment

Abstract

Despite the use of a number of preventive measures and improving existing safety systems there are still new catastrophic

accidents occurring as a result of a collision or derailment As one of the causes of such relatively rare but catastrophic events can

be considered a small number of effective systems for monitoring the levels of active safety and appropriate modeling tools which

are based on the use of data recorded in real time At the same time there is a lack of appropriate criteria and assessment

parameters for detection of unusual events that could lead to an accident In this paper a simple assessment model proposed by the

author was used which on the basis of appropriately formulated safety indicators allows to estimate the level of risk related to the

railway vehicle running characteristics as well as its speed and geographical location

Key words active safety risk railway transport

LITERATURA

[1] Bogacz R Chudzikiewicz A Czechyra B Droździel J Firlik B Kurkowska M Sowiński B Uhl T Monito-

rowanie stanu układu dynamicznego pojazd szynowy ndash tor Oficyna Wydawnicza PW ISBN 978-83-7814-050-

4 2012

[2] Hale A Conditions of occurrence of major and minor accidents Urban myths deviations and accident scenarios

Tijdschrift voor toegepaste Arbowetenschap 15 nr 3 2002 [3] Kalantarnia M Khan F Hawboldt K Dynamic risk assessment using failure assessment and Bayesian theory

Journal of Loss Prevention in the Process Industries 22 pp 600ndash606 2009

[4] Kramarek W Szulewski P Systemy bezpieczeństwa wspoacutełczesnych maszyn i urządzeń technologicznych

Inżynieria Maszyn ISSN 1426-708X pp 95-104 R 17 z 2 2012

[5] Opala M Analysis of experimental data in the context of safety against derailment of a railway vehicle using

energy method Key Engineering Materials Vol 518 pp 16-23 ISSN 1013-9826 Trans Tech Publications Ltd

2012

[6] Opala M Energy analysis of safety against derailment in the railway vehiclersquos condition monitoring system

IAVSD Proceedings of 22nd International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks

Manchester ISBN 978-1-905476-59-6 2011

[7] Opala M Monitoring pozycjonowania pojazdu szynowego typu EZT XX Międzynarodowa Konferencja

Naukowa ICRV bdquoPojazdy Szynowerdquo 2012

[8] Opala M Algorytmy oprogramowania systemu monitorowania pojazdu kolejowego Czasopismo Logistyka

lipiec-sierpień ISSN 1231-5478 42011

[9] Phimister JR Bier VM Kunreuther HC Accident precursor analysis and management Reducing

Technological Risk Through Diligence The National Academies Press Washington DC 2004

[10] EN 50126-1 Railway Applications - The Specification and Demonstration of Reliability Availability

maintainability and Safety (RAMS) 2007

[11] EN 50126-2 Railway applications The specification and demonstration of reliability availability maintainability

and safety (RAMS) Guide to the application of EN 50126-1 for safety 2007

Acknowledgement Artykuł powstał w związku z realizacją projektu MONIT (bdquoMONITOROWANIE TECHNICZNEGO

STANU KONSTRUKCJI I OCENA JEJ ŻYWOTNOŚCIrdquo) Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka Oś priorytetowa 1

Badania i rozwoacutej nowoczesnych technologii Działanie 11 Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na

wiedzy

Logistyka - nauka

Logistyka 42012

4 WYZNACZANIE MAPY RYZYKA

Dane zarejestrowane przy pomocy czujnikoacutew zainstalowanych na pojeździe będącym w eksploatacji

nadzorowanej w tym także dane o położeniu geograficznym pojazdu wykorzystane są do oznaczenia

odcinkoacutew linii kolejowej na ktoacuterych dochodzi do systematycznego przekraczania wartości dopuszczalnych

wskaźnikoacutew bezpieczeństwa czynnego (miejsca zaznaczone na rys 6) Dla każdego z tych miejsc wyliczane

jest następnie prawdopodobieństwo wystąpienia wypadku o skutkach katastroficznych W przyjętym modelu

poziom negatywnych skutkoacutew zależy od tego z jaką prędkością porusza się pojazd w miejscu gdzie

systematycznie występują zdarzenia inicjujące oraz czy obszar ten jest zabudowany

Rys 6 Przykład mapy odcinkoacutew o niskim poziomie bezpieczeństwa czynnego oznaczonych prostokątem

Źroacutedło opracowanie własne

5 PODSUMOWANIE

Jedna z istniejących definicji bezpieczeństwa opisuje to pojęcie jako stan w ktoacuterym rozpoznane

zagrożenia są kontrolowane a poziom ryzyka jest akceptowalny Ocena poziomu bezpieczeństwa jest więc

ściśle związana z oceną ryzyka ma to roacutewnież swoje odzwierciedlenie w regulacjach prawnych W

przypadku systemu kolejowego przepisy europejskie narzucają konieczność prowadzenia oceny ryzyka w

postaci takich przepisoacutew jak np dyrektywa 200449WE rozporządzenie (WE) NR 3522009 norma PN-EN

50126 W artykule przedstawiono prosty model dynamicznej oceny ryzyka związanego z bezpieczeństwem

jazdy pojazdu kolejowego ktoacutery wykorzystuje dane rejestrowane w czasie rzeczywistym W odroacuteżnieniu od

metod oceny bezpieczeństwa ze względu jedynie na właściwości biegowe wg PN-EN 14363 uwzględnione

są dodatkowe czynniki takie jak prędkość jazdy w momencie wykolejenia i położenie w terenie

zabudowanym Zastosowanie metody wymaga odpowiedniego systemu technicznego pozyskiwania danych i

algorytmu ich przetwarzania [1][7][8]

Streszczenie

Pomimo stosowania wielu działań prewencyjnych i doskonalenia istniejących systemoacutew zabezpieczających wciąż pojawiają się

nowe wypadki o charakterze katastroficznym będące wynikiem kolizji lub wykolejenia Za jedną z przyczyn występowania takich

stosunkowo rzadkich lecz katastrofalnych w skutkach zdarzeń można uznać niewielką liczbę skutecznych systemoacutew

monitorowania poziomu bezpieczeństwa czynnego oraz odpowiednich narzędzi modelowania ktoacutere oparte są na wykorzystaniu

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

danych rejestrowanych w czasie rzeczywistym Jednocześnie brak jest odpowiednich kryterioacutew a także parametroacutew oceny i

wykrywania nietypowych zdarzeń mogących prowadzić do wypadku W artykule posłużono się zaproponowanym przez autora

prostym modelem oceny ktoacutery przy pomocy odpowiednio sformułowanych wskaźnikoacutew bezpieczeństwa umożliwia bieżące

szacowanie poziomu ryzyka związanego z właściwościami jezdnymi pojazdu kolejowego oraz jego prędkością i położeniem

geograficznym

Słowa kluczowe bezpieczeństwo czynne ryzyko transport kolejowy

Dynamic risk assessment of railway vehicle derailment

Abstract

Despite the use of a number of preventive measures and improving existing safety systems there are still new catastrophic

accidents occurring as a result of a collision or derailment As one of the causes of such relatively rare but catastrophic events can

be considered a small number of effective systems for monitoring the levels of active safety and appropriate modeling tools which

are based on the use of data recorded in real time At the same time there is a lack of appropriate criteria and assessment

parameters for detection of unusual events that could lead to an accident In this paper a simple assessment model proposed by the

author was used which on the basis of appropriately formulated safety indicators allows to estimate the level of risk related to the

railway vehicle running characteristics as well as its speed and geographical location

Key words active safety risk railway transport

LITERATURA

[1] Bogacz R Chudzikiewicz A Czechyra B Droździel J Firlik B Kurkowska M Sowiński B Uhl T Monito-

rowanie stanu układu dynamicznego pojazd szynowy ndash tor Oficyna Wydawnicza PW ISBN 978-83-7814-050-

4 2012

[2] Hale A Conditions of occurrence of major and minor accidents Urban myths deviations and accident scenarios

Tijdschrift voor toegepaste Arbowetenschap 15 nr 3 2002 [3] Kalantarnia M Khan F Hawboldt K Dynamic risk assessment using failure assessment and Bayesian theory

Journal of Loss Prevention in the Process Industries 22 pp 600ndash606 2009

[4] Kramarek W Szulewski P Systemy bezpieczeństwa wspoacutełczesnych maszyn i urządzeń technologicznych

Inżynieria Maszyn ISSN 1426-708X pp 95-104 R 17 z 2 2012

[5] Opala M Analysis of experimental data in the context of safety against derailment of a railway vehicle using

energy method Key Engineering Materials Vol 518 pp 16-23 ISSN 1013-9826 Trans Tech Publications Ltd

2012

[6] Opala M Energy analysis of safety against derailment in the railway vehiclersquos condition monitoring system

IAVSD Proceedings of 22nd International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks

Manchester ISBN 978-1-905476-59-6 2011

[7] Opala M Monitoring pozycjonowania pojazdu szynowego typu EZT XX Międzynarodowa Konferencja

Naukowa ICRV bdquoPojazdy Szynowerdquo 2012

[8] Opala M Algorytmy oprogramowania systemu monitorowania pojazdu kolejowego Czasopismo Logistyka

lipiec-sierpień ISSN 1231-5478 42011

[9] Phimister JR Bier VM Kunreuther HC Accident precursor analysis and management Reducing

Technological Risk Through Diligence The National Academies Press Washington DC 2004

[10] EN 50126-1 Railway Applications - The Specification and Demonstration of Reliability Availability

maintainability and Safety (RAMS) 2007

[11] EN 50126-2 Railway applications The specification and demonstration of reliability availability maintainability

and safety (RAMS) Guide to the application of EN 50126-1 for safety 2007

Acknowledgement Artykuł powstał w związku z realizacją projektu MONIT (bdquoMONITOROWANIE TECHNICZNEGO

STANU KONSTRUKCJI I OCENA JEJ ŻYWOTNOŚCIrdquo) Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka Oś priorytetowa 1

Badania i rozwoacutej nowoczesnych technologii Działanie 11 Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na

wiedzy

Logistyka - nauka

Logistyka 42014

danych rejestrowanych w czasie rzeczywistym Jednocześnie brak jest odpowiednich kryterioacutew a także parametroacutew oceny i

wykrywania nietypowych zdarzeń mogących prowadzić do wypadku W artykule posłużono się zaproponowanym przez autora

prostym modelem oceny ktoacutery przy pomocy odpowiednio sformułowanych wskaźnikoacutew bezpieczeństwa umożliwia bieżące

szacowanie poziomu ryzyka związanego z właściwościami jezdnymi pojazdu kolejowego oraz jego prędkością i położeniem

geograficznym

Słowa kluczowe bezpieczeństwo czynne ryzyko transport kolejowy

Dynamic risk assessment of railway vehicle derailment

Abstract

Despite the use of a number of preventive measures and improving existing safety systems there are still new catastrophic

accidents occurring as a result of a collision or derailment As one of the causes of such relatively rare but catastrophic events can

be considered a small number of effective systems for monitoring the levels of active safety and appropriate modeling tools which

are based on the use of data recorded in real time At the same time there is a lack of appropriate criteria and assessment

parameters for detection of unusual events that could lead to an accident In this paper a simple assessment model proposed by the

author was used which on the basis of appropriately formulated safety indicators allows to estimate the level of risk related to the

railway vehicle running characteristics as well as its speed and geographical location

Key words active safety risk railway transport

LITERATURA

[1] Bogacz R Chudzikiewicz A Czechyra B Droździel J Firlik B Kurkowska M Sowiński B Uhl T Monito-

rowanie stanu układu dynamicznego pojazd szynowy ndash tor Oficyna Wydawnicza PW ISBN 978-83-7814-050-

4 2012

[2] Hale A Conditions of occurrence of major and minor accidents Urban myths deviations and accident scenarios

Tijdschrift voor toegepaste Arbowetenschap 15 nr 3 2002 [3] Kalantarnia M Khan F Hawboldt K Dynamic risk assessment using failure assessment and Bayesian theory

Journal of Loss Prevention in the Process Industries 22 pp 600ndash606 2009

[4] Kramarek W Szulewski P Systemy bezpieczeństwa wspoacutełczesnych maszyn i urządzeń technologicznych

Inżynieria Maszyn ISSN 1426-708X pp 95-104 R 17 z 2 2012

[5] Opala M Analysis of experimental data in the context of safety against derailment of a railway vehicle using

energy method Key Engineering Materials Vol 518 pp 16-23 ISSN 1013-9826 Trans Tech Publications Ltd

2012

[6] Opala M Energy analysis of safety against derailment in the railway vehiclersquos condition monitoring system

IAVSD Proceedings of 22nd International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks

Manchester ISBN 978-1-905476-59-6 2011

[7] Opala M Monitoring pozycjonowania pojazdu szynowego typu EZT XX Międzynarodowa Konferencja

Naukowa ICRV bdquoPojazdy Szynowerdquo 2012

[8] Opala M Algorytmy oprogramowania systemu monitorowania pojazdu kolejowego Czasopismo Logistyka

lipiec-sierpień ISSN 1231-5478 42011

[9] Phimister JR Bier VM Kunreuther HC Accident precursor analysis and management Reducing

Technological Risk Through Diligence The National Academies Press Washington DC 2004

[10] EN 50126-1 Railway Applications - The Specification and Demonstration of Reliability Availability

maintainability and Safety (RAMS) 2007

[11] EN 50126-2 Railway applications The specification and demonstration of reliability availability maintainability

and safety (RAMS) Guide to the application of EN 50126-1 for safety 2007

Acknowledgement Artykuł powstał w związku z realizacją projektu MONIT (bdquoMONITOROWANIE TECHNICZNEGO

STANU KONSTRUKCJI I OCENA JEJ ŻYWOTNOŚCIrdquo) Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka Oś priorytetowa 1

Badania i rozwoacutej nowoczesnych technologii Działanie 11 Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na

wiedzy