автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Средства защиты от вредного и опасного воздействия электромагнитных полей тяговой сети

На правах рукописи

0м/'

Ширшов Александр Борисович

СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ВРЕДНОГО И ОПАСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ТЯГОВОЙ СЕТИ

специальность 0526.01 - Охрана труда (электроэнергетика)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Челябинск - 2006

Работа выполнена на кафедре «Безопасность жизнедеятельности» ГОУ ВПО Уральского государственного университета путей сообщения.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Кузнецов К.Б. Официальные оппоненты:

доктор технических наук Кравчук И.Л. (НИИОГР, г. Челябинск); кандидат технических наук, доцент Окраинская И.С. (ЮУрГУ, г. Челябинск).

Ведущее предприятие - ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет (УГТУ — УПИ), г. Екатеринбург.

Защита состоится на заседании Диссертационного совета Д 212.298.05 при Южно-Уральском государственном университете 26 октября 2006 года, в 12 часов ауд. № 1001 по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 76, ЮУрГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзыв на автореферат, в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 76, диссертационный совет ЮУрГУ.

Автореферат разослан «22» сентября 2006 г.

Ученый секретарь совета

доктор технических наук, профессор /уСл-^—у Усынин Ю.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время электрификация дорог России имеет особое значение, учитывая протяженность сети и объемы перевозок. При удельном весе электрифицированных линий 49,5% электрической тягой выполняется 82,3% объема перевозок. Электроснабжение тяги осуществляется от общей энергетической сети.

Актуальность работы состоит в необходимости изучения проблем вредного и опасного воздействия электромагнитного поля на живые организмы и человека. Выработанные критерии и нормы воздействия различных видов электромагнитного поля (ЭМГГ) на окружающую среду и человека противоречивы, изучение этих противоречий представляет научный интерес.

При эксплуатации тяговых сетей электрифицированных железных дорог на ряд профессий эксплуатационного персонала оказывается вредное воздействие ЭМП, обусловленное работой устройств электрической тяги и требующее разработок защитных технических средств:

- воздействие ЭМП постоянного тока при обслуживании контактной сети, включая работы под напряжением, а также при работе в распределительном устройстве 3,3 кВ постоянного тока тяговых подстанций;

- воздействие ЭМП переменного тока промышленной частоты при обслуживании контактной сети переменного тока, включая работы под напряжением, а также при работе во всех распределительных устройствах переменного тока тяговых подстанций.

В связи с ужесточением нормирования ЭМП в зарубежных стандартах и интеграцией нормативной правовой базы России в нормативную правовую структуру развитых стран, проблема электромагнитной безопасности человека приобретает большую актуальность, а ее социальная значимость будет возрастать в будущем.

Только на Свердловской железной дороге работает 99631 человек, из них 23780 - персонал, связанный с обслуживанием электроустановок тяговых сетей. В дистанциях электроснабжения работает 3136 человек, которые подвержены воз-

3

действию электромагнитного поля. Около 75% всего объёма работ при эксплуатации электроустановок (ЭУ) дистанций электроснабжения приходится на работы по обслуживанию воздушных линий и устройств тяговой сети.

Актуальность работы подтверждается также перечнем приоритетных направлений развития науки, технологий и техники на период до 2010 года и международными и российскими научно-техническими конференциями по проблеме "Электромагнитная безопасность и совместимость технических средств и биологических объектов".

Цель работы. Разработать технические средства защиты от вредного и опасного воздействия ЭМП на персонал, обслуживающий тяговые электрические сети.

Идея работы. Обеспечить снижение вредного и опасного воздействия ЭМП на работников при обслуживании тяговой электрической сети внедрением технических средств защиты.

Задачи исследования.

1. Провести анализ заболеваемости работников железнодорожного транспорта, подверженных воздействию ЭМП;

2. Провести экспериментальные исследования на физической плоской модели, направленные на выявление опасных зон ЭМП;

3. Провести измерения параметров ЭМП на контактной сети, направленные на выявление зависимостей электрической и магнитной напряженностей от параметров тяговой сети;

4. Разработать сигнализатор наличия напряжения на изолирующей вышке и устройство, экранирующее магнитное поле и оценить эффективность разработанного технического средства защиты.

Объектом исследования является система защиты от вредных и опасных производственных факторов электрических тяговых сетей.

Предметом исследования являются технические средства защиты от вредного и опасного воздействия ЭМП при обслуживании тяговых электрических сетей.

Методы исследования. В работе использованы комплексный подход, ме-

4

тод оптимизации, анализ и обобщение данных научно-технической литературы, теоретическое исследование с применением математического анализа, теории вероятности, математической статистики, теории планирования эксперимента, теория подобия и моделирования.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

большой выборкой обработанных методом математической статистики статистических данных за продолжительные периоды времени (10 лет и более);

применением методов математического анализа, теории вероятности, теории планирования эксперимента, теории подобия и моделирования;

удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований с результатами численных экспериментов.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Статистическая оценка избыточности числа заболеваний персонала, подверженного вредному воздействию ЭМП;

2. Физическая плоская модель, имитирующая ЭМП тяговой сети;

3. Устройство, экранирующее магнитное поле для защиты от его вредного воздействия;

4. Сигнализатор наличия напряжения на изолирующей вышке для защиты от опасного воздействия ЭМП тяговой сети.

Научная новизна работы заключается:

впервые показана статистическая избыточность заболеваний работников, находящихся под действием ЭМП тяговой сети;

впервые разработана физическая плоская модель контактной сети для изучения распространения и выявления опасных зон ЭМП;

разработан сигнализатор наличия напряжения на изолирующей вышке; разработано устройство, экранирующее магнитное поле. Личный вклад автора заключается в статистическом анализе заболеваний лиц, подверженных воздействию ЭМП, в выявлении избыточности числа заболеваний работников, в разработке плоской физической модели тяговой сети, разработке сигнализатора наличия напряжения на изолирующей вышке при работе на

5

ней электромонтеров и технического устройства, экранирующего магнитное поле.

Практическое значение работы заключается в разработке технических средств защиты от вредного и опасного воздействия ЭМП для снижения вредного и опасного воздействия ЭМП промышленной частоты на персонал, обслуживающий устройства тяговой электрической сети.

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований были представлены, доложены и получили одобрение на: Международной научно-технической конференции «Молодые ученые - транспорту», Екатеринбург,

2003 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Новые технологии и технические решения в охране труда», Новосибирск, 2002 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Молодые ученые - транспорту», Екатеринбург,

2004 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы экологии и безопасности жизнедеятельности», Хабаровск, 2005 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Молодые ученые — транспорту», Екатеринбург, 2005 г.; Международной научно-технической конференции «Наука, инновации и образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса России», Екатеринбург, 2006 г.; Научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии», Челябинск, 2006 г.

По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Научные положения, выводы и рекомендации переданы в составе отчета по НИР (совместно с РГУПС) для использования в работе Управления охраны труда и промышленной безопасности ОАО «РЖД».

Кроме того, результаты работы с целью ее реализации:

- переданы в учебный процесс для обучения студентов по дисциплине «Электробезопасность» по специальности «Безопасность технологических процессов и производств» и дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» по всем специальностям в Уральском государственном университете путей сообщения;

— документация разработанного устройства экранирования магнитного поля передана в Управление охраны труда и промышленной безопасности ОАО «РЖД»;

- устройство экранирования магнитного поля подтверждено справкой о приоритете от 24 марта 2006 года.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 112 страницах машинописного текста, содержит 25 рисунков, 15 таблиц, список используемой литературы из 105 наименований, 2 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность проблемы безопасной работы электротехнического персонала контактной сети на железнодорожном транспорте, научное и практическое значение работы, а также представлена идея работы.

В первой главе «Анализ состояния вопроса и обоснование задач исследования» рассмотрено вредное и опасное влияние электромагнитного поля (ЭМП) тяговой сети на человека и представлены основные проблемы, с которыми сталкиваются работники железнодорожного транспорта при использовании существующих средств защиты от негативного влияния ЭМП.

Большой вклад в изучение ЭМП, разработку нормативов, стандартов, способов и средств защиты от воздействия ЭМП внесли и вносят такие ученые, как Александров Г.Н., Асанова Т.П., Бузов А.Л., Бухтояров В.Ф., Григорьев Ю.Г., Долин П.А.,, Кольчугин Ю.И., Кравчук ИЛ., Пальцев Ю.П., Походзей Л.В., Рубцова Н.Б., Самусенко Т.Г., Сазонова Т.Е., Сидоров А.И., Суворов Г.А., Сыромятников Ю.П., Тихонова Г.И., Токарский Ю.А., Шуцкий В.И. и другими.

Вклад в изучение ЭМП тяговых сетей электрических железных внесли и вносят ученые: Бадер М.П., Власов С.П., Киселев А.П., Косарев Б.И., Косарев А.Б., Кузнецов К.Б., Михайлов М.И., Пупынин В.Н. и другие.

Электрические тяговые сети являются мощным источником электромагнитных излучений и могут оказывать вредное влияние на обслуживающий персонал. Однофазная линия тяговой сети переменного тока создаёт в нормальном режиме работы значительное ничем не компенсированное магнитное поле контура «тяговая сеть — электрический локомотив — рельс». В связи с этим возникает проблема

7

изучения влияния электромагнитных полей (промышленной частоты) на живые организмы и человека, разработки мер защиты и индивидуального учета воздействия вредного фактора на персонал, находящийся в зоне воздействия полей.

Изучены существующие средства защиты от ЭМП и выявлено, что ограничена возможность применения некоторых средств защиты, т.к. тяговая сеть имеет специфические конструктивные и энергетические особенности.

Многочисленные исследования в области биологического действия ЭМП на живые организмы позволяют определить наиболее чувствительные системы организма человека: нервная, кровообращения, сердечно-сосудистая, иммунная, эндокринная и половая. Необходимо учесть и тот факт, что биологический эффект ЭМП в условиях длительного многолетнего воздействия накапливается, в результате возможно развитие отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы центральной нервной системы, рак крови (лейкозы), злокачественные опухоли, гормональные заболевания.

Для выявления классов заболеваний от воздействия электромагнитного поля и количества заболеваний проведен анализ за десятилетний период заболеваемости работников железнодорожного транспорта в сравнении с заболеваниями контрольных групп жителей городов, не имеющих электрифицированного магистрального железнодорожного транспорта или не связанных с обслуживанием тяговой сети.

Анализ проводился для следующих классов заболеваний: заболевания нервной системы, эндокринной системы, системы кровообращения, образование злокачественных опухолей, заболевания крови, т.е. тех, для которых выявлена физиологическая причинно-следственная связь с воздействием электромагнитного поля.

Анализ проведен по первичным заболеваниям на 1000 человек населения, т.е. первое обращение работников с этим классом заболеваний, либо первое обращение с обострением хронических заболеваний.

ст Ишим

наименование региона (территории) Я Новообразования И Эндокринная система □ Болезни крови ■ Система кровообращения

Рис. I. Математическое ожидание числа заболеваний за десятилетний период наблюдений

Как показывает проведенный анализ математического ожидания заболеваний за десятилетний период, ЭМП тяговой сети может оказывать на работников вредное воздействие, приводящее к заболеваниям (рис. 1). Число заболеваний работников существенно превышает значения заболеваний в контрольных группах из жителей населенных пунктов, не имеющих электрифицированного магистрального железнодорожного транспорта или не связанных с эксплуатацией электрической тяговой сети.

Относительное превышение заболеваний среди железнодорожников на участках с электрической тягой по отношению к максимальному числу заболеваний в контрольных группах составляет:

- 234 % по заболеваниям злокачественными опухолями;

- 403 % по заболеваниям эндокринной системы;

- 406 % по заболеваниям системы кровообращения.

В то же время существенного статистического превышения заболеваний крови и нервной системы не выявлено.

Необходимо сделать вывод, что превышение численности ряда заболеваний (новообразования, заболевания эндокринной системы и системы кровообраще-

ния) имеют существенную статистическую значимость и могут быть связаны с профессиональной деятельностью работников.

Одним из факторов, вызывающих указанные превышения числа заболеваний работников, может быть электромагнитное поле тяговой сети электрических железных дорог.

Вторая глава «Анализ электромагнитных полей тяговой сети переменного тока» посвящена изучению характера распространения ЭМП и разработке методики расчета параметров электромагнитного поля системы тягового электроснабжения.

Расчет поля заряженных проводников, расположенных вблизи плоских поверхностей, ограничивающих проводящую среду, сводится при помощи метода зеркальных изображений, к расчету поля нескольких проводников при отсутствии проводящей среды.

Модель геометрических параметров контактной сети для расчета электромагнитного поля представлена на рис. 2.

А __^

Ч ^ ■ 1 1*1 1 -1--

Не \ ЬхО А, УТ-Р

1 ' 1

Рис. 2. Модель геометрических параметров контактной сети Напряженность электрического поля для однопутного участка определятся выражением:

Е^дЯ'+ЕК2, (1)

где Ел - горизонтальная составляющая напряженности электрического поля, кВ/м;

Ек — вертикальная составляющая напряженности электрического поля, кВ/м.

Е - ик'*

а — у X

П

Ь

. гэ )

(Ьэ - К) + а2 (Ьэ + К) + а2

. (2)

где ик — напряжение контактной сети, кВ;

Ьэ — высота подвеса эквивалентного провода, м; К - высота от поверхности земли до расчетной точки, м; а — расстояние до расчетной точки от оси пути, м; гэ — эквивалентный радиус провода, м.

Ек =

и,

1п

Ьг, -К

Ьг, +К

.ЬдШЬ-КУ+а2 (Ьэ +К)2 +-.

(3)

На основании проведенных расчетов были построены графики распределения напряженностей ЭП для однопутного (рис. 3) и двухпутного (рис. 4) участков тяговой сети.

..=4

к»

I

8-

М7 11' К

Рис. 3. График распределения напряженности ЭП однопутного участка

'I я •Й

»мкщ

рЯСС1«"ННС

ог пут"'

Рис. 4. График распределения напряженности ЭП двухпутного участка

11

Распространение МП тяговой сети, структуру каждого ю контуров наиболее точно можно представить как поле двух параллельных бесконечно длинных проводов.

Рис. 5. Схема распространения МП тяговой сети

Напряженность магнитного поля в точке М (рис. 5) для однопутного участка может быть найдена из выражения:

н2

-н2

(4)

где Н2 — вертикальная составляющая напряженности магнитного поля, А/м; Нх - горизонтальная составляющая напряженности магнитного поля, А/м.

Н. =

2л

X 2 + (Ь - 2) 2

(5)

где х — расстояние до расчетной точки от оси пути, м;

г— высота от поверхности земли до расчетной точки, м.

1 1

Н,

1-х

2 л

(б)

_ х2 + г2 х2 + (Ьэ — г)2 На рис. 6 и рис. 7 представлены графики распределения напряженностей магнитного поля для однопутного и двухпутного участков соответственно.

о

01 2345678910 Расстояние от пути, м

Рис. 6. График напряженности магнитного поля однопутного участка

0,5 1.5 2.5 3,5 4,5 5.5 6,5 7,5 8.5 9,5 расстояние от пути, м

Рис. 7. График напряженности магнитного поля двухпутного участка

Для наглядного изучения распространения электромагнитного поля и зоны его влияния построена экспериментальная физическая плоская модель контактной сети в масштабе (1:20) с основными элементами: опорой, наклонной консолью, несушим тросом, контактным проводом, струной, двумя рельсами, изоляторами, балластом.

Для решения реальной задачи создания плоской модели электромагнитного поля плоскости сечения пролета тяговой сети однопутного участка железной дороги на лист бумаги наносятся элементы контактной сети, вырезанные из алюминиевой фольги. После измерения потенциалов на поверхности бумаги можно построить силовые линии электрического поля и более подробно изучить распространение в пространстве существующего электромагнитного Поля в зависимости от конструктивных факторов и определить их влияние на структуру поля.

13

Схема модели однопутного участка приведена на рис. 8.

Рис. 8. Схема опыта:

1 — фольга с потенциалом модели земли, опоры; 2 — фольга с потенциалом модели контактной сети; 3 - электропроводящая бумага, моделирующая воздушное пространство; 4 -зонд

Наглядная схема распространения ЭМП тяговой сети однопутного участка будет иметь вид (рис. 9).

Рис. 9. Характер распространения электрического поля Проведенный теоретический анализ параметров ЭМП показывает: — напряженности электрического поля на высоте 5,75 м превышают нормируемые значения как на однопутном (13,46 кВ/м) участке, так и на двухпутном

14

(11,65 кВ/м);

— напряженности магнитного поля (176 А/м - однопутный участок, 160 А/м — двухпутный участок) превышают нормируемые значения;

— в пространстве на расстоянии до 2 м от оси пути напряженность выше нормируемых значений.

Теоретический анализ показывает, что при работе на контактной сети, особенно на высоте и с изолирующей вышки, необходимо разработать технические средства защиты от негативного воздействия ЭМП на персонал, участвующий в эксплуатации электрических железных дорог.

Разработана математическая модель электрического поля для физической плоской модели и сформулированы выводы:

— на основе физической плоской модели получено наглядное представление о характере распространения электрического поля контактной сети;

— выявлено, что максимальная напряженность электрического поля возникает в пространстве между опорой и рельсовой линией.

В третьей главе «Экспериментальное исследование распределения напря-женностей электрического и магнитного полей вдоль тяговой сети переменного тока» разработан план проведения эксперимента, где определены точки замера и приборное оснащение.

Разработанный план проведения экспериментальных исследований позволяет определить:

— максимальные величины напряженностей электрического и магнитного

поля;

— характер распределения напряженностей ЭМП;

— закономерности изменения уровней напряженностей ЭМП.

Для изучения реальной пространственной картины распространения ЭМП необходимо провести измерения параметров ЭМП на тяговой сети.

Были проведены экспериментальные исследования параметров ЭМП контактной сети переменного тока промышленной частоты на станции Дружинине, станции Магнитогорск с напряжением в линии контактной сети 27,5 кВ в теплое время года.

Проведенные измерения позволяют получить представление о характере распространения ЭМП.

Измерения напряженностей ЭМП проводились в зависимости от следующих параметров:

- электрическое поле: от опоры до опоры вдоль пути, у опоры в сторону на расстоянии, перпендикулярном оси пути, в середине пролета в сторону на расстоянии, перпендикулярном оси пути, в середине пролета в зависимости от высоты от головки рельса до контактного провода;

- магнитное поле: в середине пролета в зависимости от изменения тока в контактном проводе при движении электровоза, в середине пролета при движении порожнего состава, в середине пролета при движении грузового состава.

л 1.6

щ

р 1,4

р 12

! 1

0,8

£ 0,8

0.4

Я ОД

X 0

-Измеренное -Расчетное

О 2 4 в в 10 12 14 16 18 20 22 24 2в 28 Расстояние, м

Рис. 10. График напряженности ЭП на расстоянии от оси пути

Напряженность магнитного тюля, А/и Ток. А

40 в0 80 100 120 140 Время, сек

Рис. 11. Диаграммы изменений напряженности магнитного поля и тока в контактной сети

расстояние в сторону от пути, м

напряженность, кВ/м

длина вдлоь пути, м

□ 0-0,3 ВО,3-0,6 00.6-0,9 ПО,9-1,2 Ш1,2-1,5 01,5-1,8 «1.8-2,1 П2,1-2,4 Иг.4-2,7 Рис. 12. Карта распределения напряженности электрического поля ст. Магнитогорск

Высота замера, м

♦ напряженность электрчесхого поля по аысоте "—Линия регрессии

Рис. 13. График зависимости напряженности электрического поля от высоты,

ст. Магнитогорск

Итак, по результатам измерения ЭМП можно сделать следующие выводы:

— электрическое поле изменяет характер и величину от следующих параметров: напряжения контактной сети, расстояния до контактного провода как в плоскости, перпендикулярной оси пути, так и вдоль пути;

— магнитная составляющая зависит от следующих параметров: тока нагрузки (величина тока в контактном проводе при движении электропоезда), а также расстояния до контактного провода как в плоскости, перпендикулярной оси пути, так и вдоль пути;

В четвертой главе «Разработка средств защиты персонала от электромагнитных полей переменного тока в электроустановках железнодорожного транспорта» разработаны средства защиты от вредного и опасного воздействия электромагнитного поля на персонал при проведении работ на контактной сети.

Для защиты от магнитного поля разработано устройство, экранирующее магнитное поле тяговой сети переменного тока, и определены расчетные формулы для определения эффективности заземления.

Рис. 14. Схема направления магнитных полей в устройстве экранирования: а — первичное магнитное поле; б - вторичное магнитное поле

Для определения эффективности экранирования вводится понятие коэффициента экранирования, который показывает, во сколько раз снижается воздействие электромагнитного поля.

Для электрической составляющей коэффициент имеет вид:

и э

с _ —ё-

.. . (?)

где иэ - напряжение при использовании экранирующего заземления, В; и - напряжение без использования экранирующего заземления, В. Для магнитной составляющей коэффициент экранирования имеет вид:

(8)

Максимальный эффект экранирующего устройства (для работающих на высоте подвеса контактного провода) достигается при условии: высота подвеса экранирующего троса равна высоте подвеса контактного провода, расстояние между проводами 4 м.

Для защиты от опасного воздействия ЭМП разработан сигнализатор наличия напряжения, определена электрическая схема сигнализатора.

Суть работы сигнализатора заключается в следующем: имеется два свето-диода (зеленый, красный), которые сигнализируют об отсутствии напряжения (зеленый), наличие напряжения (красный). Зеленый сигнал работает от внешнего источника питания 9 В. В электрической схеме имеется транзистор и в случае наличия напряжения в цепи электрической схемы, транзистор шунтирует малое сопротивление внешнего источника питания и загорается красный сигнал.

Таким образом, применение предлагаемого устройства экранирования магнитного поля позволяет значительно уменьшить напряженность магнитного поля, возникающего при движении электрического подвижного состава и обеспечить

9 В

Рис. 15. Схема сигнализатора

снижение вредного влияния магнитного поля на человека, а также увеличить производительность труда из-за исключения отсоединения и присоединения заземли-теля при ремонтах железнодорожного пути.

Разработанное сигнализирующее устройство для защиты от опасного воздействия ЭМП предупреждением об опасности обеспечит безопасную работу электромонтеров контактной сети с изолирующей вышки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научно-технической задачи по разработке технических средств защиты от вредного и опасного воздействия электромагнитного поля тяговой сети переменного тока на электрифицированном железнодорожном транспорте, что позволяет повысить уровень электробезопасности работников, обслуживающих контактную сеть, за счет экранирования магнитного поля и контроля наличия напряжения на изолирующей вышке.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили получить следующие основные результаты и сделать выводы:

1. Проведен анализ заболеваний работников железнодорожного транспорта и выявлено существенное превышение числа заболевания относительно числа заболеваний контрольной группы (максимальное превышение 406%), результатом которых может являться воздействие электромагнитного поля промышленной частоты.

2. Впервые построена экспериментальная физическая плоская модель контактной сети, позволяющая проводить исследования характера распространения ЭМП в зависимости от внешних факторов, на которой проведены экспериментальные исследования распространения ЭМП и графически представлен характер его распространения.

3. Предложена расчетная модель ЭМП для получения реальных значений напряженностей ЭМП контактной сети на основе полученных данных плоской физической модели.

4. Проведены измерения напряженностей ЭМП на контактной сети напряжением 27,5 кВ на ст. Дружинино и ст. Магнитогорск и получено представление о характере распределения ЭМП и определены места, где напряженность ЭМП превышает предельно допустимые значения (19,46 кВ/м).

5. Разработано устройство, экранирующее магнитное поле тяговой сети переменного тока, позволяющее снизить напряженность магнитного поля до безопасных значений с целью снижения риска повреждения здоровья работников, обслуживающих тяговую сеть.

6. Разработан сигнализатор наличия напряжения на изолирующей вышке, позволяющий определить наличие напряжения с целью повышения уровня электробезопасности при обслуживании тяговой сети.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Павлов, В.В. Анализ травматизма. Методы совершенствования безопасности труда на железнодорожном транспорте [Текст] / Павлов, В.В., Ширшов, А.Б.: Молодые ученые - транспорту: [сб. докл.] / Екатеринбург: УрГУПС, 2003. - С. 312-317.

2. Белинский, С.О. Анализ влияния напряженности электрического поля контактной сети переменного тока на персонал железной дороги и население [Текст] / Белинский, С.О., Кузнецов, К.Б., Ширшов, А.Б. // Электробезопасность. - №2-3. -Челябинск, 2003.-С. 21-30.

3. Павлов, В.В. Обучение персонала - один из факторов обеспечения безопасного производства работ [Текст] ! Павлов, В.В., Ширшов, А.Б.: Новые технологии и технические решения в охране труда: [сб. научн. тр.] / Новосибирск: СГУПС, 2002.

4. Ширшов, А.Б. Принципы построения плоской модели тяговой сети железнодорожного транспорта [Текст] / Ширшов, А.Б,: Молодые ученые — транспорту: [сб. докл.] / Екатеринбург: УрГУПС. В 2-х частях. 4.1. - 2004. - С. 282-285.

5. Белинский, С.О. Анализ влияния напряженности электрического поля контактной сети переменного тока на персонал железной дороги и население [Текст] / Белинский, С.О., Кузнецов, К.Б., Ширшов, А.Б.: Актуальные пробле-

21

мы экологии и безопасности жизнедеятельности: [сб. научи, тр.] / Хабаровск: ДВГУПС — 2005. -С. 43-52.

6. Ширшов, А.Б. Анализ приборов измерения параметров электромагнитного поля [Текст] / Ширшов, А.Б.: Молодые ученые — транспорту: [сб. докл.] / Екатеринбург: УрГУПС, 2005,-С. 279-284.

7. Кузнецов, К.Б. Установление статистического превышения числа некоторых заболеваний работников, эксплуатирующих электрические тяговые сети [Текст] / Кузнецов, К.Б., Ширшов, А.Б. // Электробезопасность. - №3. - Челябинск, 2005.- С. 3-7.

8. Ширшов, А.Б. Анализ цветодинамических индикаторов [Текст] / Ширшов, А.Б.: «Наука, инновации и образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса России»: [сб. научн. тр.] / Екатеринбург, УрГУПС, 2006.

9. Белинский, С.О. Математические модели расчета напряженностей электромагнитного поля тяговой сети [Текст] / Белинский, С.О., Ширшов А.Б.: «Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии»: [сб. научн. тр.] / Челябинск, ЮУрГУ, 2006.

Ширшов Александр Борисович

СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ВРЕДНОГО И ОПАСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ТЯГОВОЙ СЕТИ

0526.01 - Охрана труда (электроэнергетика)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

620034, Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, УрГУПС Редакционно-издательский отдел

Бумага писчая № 1

Тираж 100

Подписано в печать 01.08.2006 Формат 60*90 1/16 Усл.п.л.1,4 Уч.-изд.л.1,1 Цена договорная Заказ 239

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ОБОСНОВАНИЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Вредное и опасное воздействие электромагнитных полей на организм человека.

1.2 Характеристика источника электромагнитного поля в тяговых электрических сетях железнодорожного транспорта.

1.3 Нормирование электромагнитных полей в электроустановках.

1.4 Измерение и контроль уровней электромагнитных полей.

1.5 Способы и средства обеспечения безопасности при обслуживании электроустановок тяговых сетей переменного тока.

1.5.1 Организационные мероприятия по защите от электромагнитного поля.

1.5.2 Инженерно-технические мероприятия по защите от электромагнитного поля.

1.5.3 Лечебно-профилактические мероприятия.

1.6 Цели и задачи исследования.

2 АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ТЯГОВОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

2.1 Методы расчета электромагнитных полей тяговой сети.

2.1.1 Модель расчета электрического поля промышленной частоты тяговой сети переменного тока.

2.1.2 Модель расчета магнитного поля промышленной частоты тяговой сети переменного тока.

2.2 Экспериментальные исследования распространения и влияния электромагнитного поля тяговой сети на физической плоской модели.

2.2.1 Принципы построения плоской модели электромагнитных полей тяговой сети

2.2.2 Результаты исследований распространения электромагнитного поля на физической плоской модели.

2.3 Сопоставление расчетных и экспериментальных значений параметров электромагнитного поля плоской модели.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

I И МАГНИТНОГО ПОЛЕЙ ВДОЛЬ ТЯГОВОЙ СЕТИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

3.1 Разработка плана проведения экспериментального исследования напряженностей электрического и магнитного полей вдоль тяговой сети.

3.2 Результаты исследований напряженностей электрического и

1 магнитного полей вдоль тяговой сети, выполненные в соответствии с разработанной методикой.

4 РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ПЕРСОНАЛА ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ТЯГОВЫХ СЕТЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

4.1 Влияние проводника с током на смежную линию.

4.2 Устройство экранирующее магнитное поле тяговой сети переменного тока.

4.3 Сигнализатор наличия напряжения на изолирующей вышке.

Актуальность проблемы. В настоящее время электрификация дорог России имеет особое значение, учитывая протяженность сети и объемы перевозок. При удельном весе электрифицированных линий 49,5% электрической тягой выполняется 82,3% объема перевозок [11]. Электроснабжение тяги осуществляется от общей энергетической сети.

Актуальность работы состоит в необходимости изучения проблем вредного и опасного воздействия электромагнитного поля на живые организмы и человека. Выработанные критерии и нормы воздействия различных видов электромагнитного поля (ЭМП) на окружающую среду и человека противоречивы, изучение этих противоречий представляет научный интерес.

При эксплуатации тяговых сетей электрифицированных железных дорог на ряд профессий эксплуатационного персонала оказывается вредное воздействие ЭМП, обусловленное работой устройств электрической тяги [5,39] и требующее разработок защитных технических средств:

- воздействие ЭМП постоянного тока при обслуживании контактной сети, включая работы под напряжением, а также при работе в распределительном устройстве 3,3 кВ постоянного тока тяговых подстанций;

- воздействие ЭМП переменного тока промышленной частоты при обслуживании контактной сети переменного тока, включая работы под напряжением, а также при работе во всех распределительных устройствах переменного тока тяговых подстанций.

В связи с ужесточением нормирования ЭМП в зарубежных стандартах и интеграцией нормативной правовой базы России в нормативную правовую структуру развитых стран, проблема электромагнитной безопасности человека при воздействии ЭМП приобрела большую актуальность и социальную значимость [48,72,84,92,93,95,101,104,105].

Только на Свердловской железной дороге работает 99631 человек, из них 23780 электротехнический персонал (связаны с обслуживанием электроустановок тяговых сетей). Только в дистанциях электроснабжения работает

3136 человек, которые подвержены воздействию электромагнитного поля.

Около 75% всего объёма работ при эксплуатации электроустановок (ЭУ) дистанций электроснабжения приходятся на работы по обслуживанию воздушных линий и устройств тяговой сети.

Актуальность работы подтверждается также перечнем приоритетных направлений развития науки, технологий и техники на период до 2010 года и международными и российскими научно-техническими конференциями по проблеме "Электромагнитной безопасности и совместимости технических средств и биологических объектов".

Цель работы. Разработать технические средства защиты от вредного и опасного воздействия электромагнитного поля на персонал, обслуживающий тяговые электрические сети.

Идея работы. Обеспечить снижение вредного и опасного воздействия электромагнитного поля на работников при обслуживании тяговой электрической сети внедрением технических средств защиты.

Задачи исследования.

1. Провести анализ заболеваемости работников железнодорожного транспорта подверженных воздействию ЭМП;

2. Провести экспериментальные исследования на физической плоской модели, направленные на выявление опасных зон ЭМП;

3. Провести измерения параметров ЭМП на контактной сети, направленные на выявление зависимостей электрической и магнитной напряженно-стей от параметров тяговой электрической сети;

4. Разработать сигнализатор наличия напряжения на изолирующей вышке и устройство, экранирующее магнитное поле и оценить эффективность разработанного технического средства защиты.

Объектом исследования является система защиты от вредных и опасных производственных факторов электрических тяговых сетей.

Предметом исследования являются технические средства защиты от вредного и опасного воздействия ЭМП при обслуживании тяговых электрических сетей.

Методы исследования. В работе использованы комплексный подход, метод оптимизации, анализ и обобщение данных научно-технической литературы, теоретическое исследование с применением математического анализа, теории вероятности, математической статистики, теории планирования эксперимента, теория подобия и моделирования.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: большой выборкой обработанных методом математической статистики статистических данных за продолжительные периоды времени (10 лет и более); применением методов математического анализа, теории вероятности, теории планирования эксперимента, теории подобия и моделирования; удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований с результатами численных экспериментов.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Статистическая оценка избыточности числа заболеваний персонала, подверженного вредному воздействию ЭМП;

2. Физическая плоская модель, имитирующая ЭМП тяговой сети;

3. Устройство, экранирующее магнитное поле для защиты от его вредного воздействия;

4. Сигнализатор наличия напряжения на изолирующей вышке для защиты от опасного воздействия ЭМП тяговой сети.

Научная новизна работы заключается: впервые показана статистическая избыточность заболеваний работников, находящихся под действием ЭМП тяговой сети; впервые разработана физическая плоская модель контактной сети, для изучения распространения и выявления опасных зон ЭМП; впервые разработан сигнализатор наличия напряжения на изолирующей вышке; впервые разработано устройство, экранирующее магнитное поле.

Личный вклад автора заключается в статистическом анализе заболеваний лиц, подверженных воздействию ЭМП, в выявлении избыточности числа заболеваний работников, в разработке плоской физической модели тяговой сети, разработке сигнализатора наличия напряжения на изолирующей вышке при работе на ней электромонтеров и технического устройства, экранирующего магнитное поле.

Практическое значение работы заключается в разработке технических средств защиты от вредного и опасного воздействия ЭМП для снижения вредного и опасного воздействия электромагнитного поля промышленной частоты на персонал, обслуживающий устройства тяговой электрической сети.

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований были представлены, доложены и получили одобрения на: Международной научно-технической конференции «Молодые ученые - транспорту», Екатеринбург, 2003 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Новые технологии и технические решения в охране труда», Новосибирск 2002 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Молодые ученые -транспорту», Екатеринбург, 2004 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы экологии и безопасности жизнедеятельности», Хабаровск, 2005 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Молодые ученые - транспорту», Екатеринбург, 2005 г.; Электробезопасность. - №2, Челябинск, 2003. - С. 21-30; Электробезопасность. - Челябинск, 2005г.; Международной научно-технической конференции «Наука, инновации и образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса России», Екатеринбург, 2006 г.; Научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии», Челябинск, 2006 г.

По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Научные положения, выводы и рекомендации переданы в составе отчета по НИР (совместно с

РГУПС) для использования в работе Управления охраны труда и промышленной безопасности ОАО «РЖД».

Кроме того, результаты работы с целью ее реализации переданы в:

- в учебный процесс, для обучения студентов по дисциплине «Электробезопасность» по специальности «Безопасность технологических процессов и производств» и дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» по всем специальностям в Уральском государственном университете путей сообщения;

- документация разработанного устройства экранирования магнитного поля передана в Управление охраны труда и промышленной безопасности ОАО «РЖД»;

- устройство экранирования магнитного поля подтверждено справкой о приоритете от 24 марта 2006 года.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 112 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков, 19 таблиц, список используемой литературы из 105 наименований и 2 приложения.

Вывод:

Итак, по результатам измерения ЭМП можно сделать следующие выводы:

- электрическое поле изменяет характер и величину от следующих параметров: напряжения контактной сети, расстояния до контактного провода, как в плоскости перпендикулярной оси пути, так и вдоль пути;

- магнитная составляющая зависит от следующих параметров: тока нагрузки (величина тока в контактном проводе при движении электропоезда), а также расстояния до контактного провода, как в плоскости перпендикулярной оси пути, так и вдоль пути;

- напряженность электрического поля максимальное значение достигает на высоте 5,75 м и составляет 19,02 кВ/м, сто превышает нормативные значения 5 кВ/м;

- результаты теоретического эксперимента имеют удовлетворительную сходимость с экспериментальными данными (13,46 кВ/м - теоретический анализ, 19,02 кВ/м - экспериментальные данные).

4. РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ПЕРСОНАЛА ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ТЯГОВОЙ СЕТИ

4.1 Влияние проводника с током на смежную линию

ЭМП является особым видом материи. Всякая электрически заряженная частица окружена ЭМП, составляющим с ней единое целое. Но ЭМП может существовать и в свободном, отдаленном от заряженных частиц состоянии в виде движущихся со скоростью, близкой к 3-Ю8 м/с, фотонов.

Электромагнитное поле характеризуется непрерывным распределением в пространстве. Оно характеризуется особыми электромагнитными свойствами, а именно способностью оказывать силовое воздействие на заряженные частицы [35,79].

Электрическое и магнитное поле являются двумя сторонами всегда единого ЭМП [23].

Деление объективно существующего независимо от наблюдений ЭМП на две его составляющие - поле электрическое и поле магнитное - является относительным, т.е. зависит от условий, при которых производится наблюдение ЭМП при помощи тех или иных устройств.

Рассмотрим возникновение магнитного поля в пространстве между двумя проводниками.

Два проводника обладают взаимной индуктивностью, когда изменение тока в одном проводе наводит э.д. силу в другом, т.е. когда магнитный поток, возбуждаемый изменяющимся током в одном проводнике, проходит через другой проводник [9].

Пусть первый проводник с током \\ создает магнитный поток Фь часть которого Ф', проходит через второй проводник, тогда изменение тока в первом проводнике на (П наведет во втором проводе э.д. силу взаимной индукции:

4Л) где М12 - коэффициент взаимной индукции между проводом 1 и проводом 2, Гн/км;

1 - мгновенное значение действующего тока, А;

I - время, с.

Для переменного синусоидального тока тяговой сети: = /,• 8 иш-/ (4.2) где со - круговая частота действующего тока, сек"1;

1К - мгновенное значение действующего тока тяговой сети, А.

Тогда подставляя выражение (4.2) в формулу (4.1) получим: е2=-Мп со8(®-0 (4.3)

Величина /'„-соб^-О не изменяет действующего значения тока коне тактной сети 1к, поэтому для действующего значения Е2, выражение (4.3) примет вид:

Ег=-Мп-со-1к (4.4)

Равным образом, если во втором проводнике ток будет меняться с \2 на ¡2 + сП2, то в соответствии с этим изменится магнитный поток, возбуждаемый вторым проводником, и если из общей его величины Ф2 в первый провод попадет Ф'2 индукционных линий, то в первом проводе будет наводиться э.д. сила взаимной индукции:

-ыЛ (4-5) ш

Аналогично для э.д. силы, наводимой в первом проводнике, действующее значение Е1 можно выразить соотношением:

-М2\ '0)'1п (4.6)

Взаимные индуктивности первого провода на второй и второго на первый равны между собой М12=М21=М.

Рассмотрим общую схему двух проводников и образование магнитного потока (рис. 4.1). / // / / ^ I/

Ф|

I I И [($4 Н да ) ин) !<

Рисунок 4.1. Образование магнитного потока двух проводников с током

В этом случае кроме магнитного потока Ф, пронизывающего оба провода, вокруг каждого из проводов образуются еще такие индукционные линии, которые связаны только с одним или с другим проводом (рис. 4.1).

Различают три потока:

- поток связанный обоими проводниками и возбуждаемый намагничивающими силами обоих проводов:

Ф = й)-1, +0)-12 Я

СО-Ц +й)-12

17 л/ Л/

0,4 -п /¡л /Т

4.7) где 1 - длина линий магнитного потока, см;

Б - ширина линий магнитного потока, см (рис. 4.1). Значения \\ и \2 могут иметь положительное и отрицательное значения в зависимости от направления действия их намагничивающих сил. - магнитный поток связанный только с первым проводом: со • I

Ф -

1= ~ I

• 1/Л

0,4.Л- /ц /Ъ

4.8)

- магнитным поток связанный только со вторым проводом:

0,4. Л- /¡л А

Таким образом, согласно вышесказанному, можно сделать следующий вывод: если в одном из параллельных проводников протекает ток II, то за I счет возникновения ЭДС во втором проводнике возникает ток ¡2, при этом возникший магнитный поток двух проводников, будет складываться из магнитного потока первого проводника и магнитного потока второго проводника.

4.2 Устройство, экранирующее магнитное поле тяговой сети переменного тока

Недостатками известных экранирующих устройств является то, что заземление на рельс создает магнитное поле в околорельсовом пространстве, которое наводит ЭДС, следовательно, и ток в металлических конструкциях, что может привести к поражению человека электрическим током при касании к этим конструкциям, кроме того требуется периодическое отсоединение и присоединение заземляющего устройства при ремонтах железнодорожного пути, что снижает его надежность, а также производительность труда при ремонте пути [55].

Цель разработки устройства - снижение вредного влияния магнитного поля, увеличение производительности труда при ремонте пути.

Указанная цель достигается применением заземлителей, не соприкасающихся с рельсами.

Сущность устройства заключается в том, что параллельно рельсам вдоль расположения опор контактной сети укладывают на глубину 0,5-1,5 м заземлитель длиной не более 800 м, который посредством заземляющего спуска соединен с экранирующим проводом, при этом последний размещают на высоте не менее 2 м, заземлитель одного пути может быть соединен с экранирующим проводом параллельного пути с помощью перемычек, заземли-тель может быть уложен в тело земляного полотна.

Протяженность заземлителя обусловлена тем, что от его размеров зависит электрическое сопротивление растеканию, которое регламентируется нормативными документами, а глубина его заложения определяется сохранностью заземлителя, а также зависит от профиля пути. Для обеспечения максимальной защиты человека от поражения электрическим током, экранирующий провод размещают на высоте не менее 2 м. На станциях может отсутствовать место для укладки заземлителя вдоль расположения опор контактной сети, поэтому он может быть уложен в тело земляного полотна. При наличии нескольких путей, целесообразно и возможно выполнить общее экранирование и заземление.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При движении электрического подвижного состава под действием электрического тока контура (рис. 4.2а) «тяговая подстанция - контактный провод - электрический подвижной состав - рельсы» возникает первичное магнитное поле Н). Данное магнитное поле наводит ЭДС в контуре (рис. 4.26) «экранирующий повод - заземляющий спуск - заземлитель», которая в свою очередь создает в них электрический ток, под действием которого возникает вторичное магнитное поле Н2, направленное встречно первичному полю Нь снижая опасное влияние магнитного поля. ш

Рис. 4.2. Схема возникновения магнитного поля

Следует отметить, что существует еще и контур «экранирующий провод - перемычка - экранирующий провод» (на двухпутном участке, на схме не представлен), который по отношению к первичному магнитному полю Н] (рис. 4.2а) «работает» аналогично.

Суммарная напряженность определяется выражением: н£ = Н\-Нг (4.11)

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет значительно уменьшить напряженность магнитного поля возникающего при движении электрического подвижного состава и обеспечить снижение вредного влияния магнитного поля на человека, а также увеличить производительность труда из-за исключения отсоединения и присоединения заземлите-ля при ремонтах железнодорожного пути.

Для определения эффективности работы экранирующего устройства введено понятие коэффициента экранирования, определяемого по формуле:

4.12)

Суммарная напряжённость магнитного поля в пространстве при наличии ЭЗУ может быть определена из соотношения:

I И I к тт тт тт 1кпк 1ЭпЭ п1-п]—п2--1--1 , (4 13)

2лхр2+к2к 2тг(х + аэ)л](х + аэ)2 + к] где 1к - ток в контуре «контактная сеть - РЛ»;

1Э - ток в контуре «экранирующий провод - ЗУ»;

Иь, кэ - высоты подвеса эквивалентного контактного и экранирующего провода; аэ- расстояние между контурами. Отношение напряжённостей магнитного поля при наличии экранирования и его отсутствии можно оценить коэффициентом экранирования магнитного поля: к =а±-=\ /д +*>1 Я, + + «.)' +Л.1' (4'14)

Определение коэффициента экранирования сводится к определению вектора тока в экранирующем проводе.

Как известно при протекании тока в контактной сети Д в смежной линии индуктируется продольная ЭДС Еэ = - гю Д /, вектор которой отстаёт от тока практически на 90°.

Ток в экранирующем проводе может быть определён с учётом электрического сопротивление контура ЭЗУ:

1 = ~ ¿»У

4.15) где 2КЭ - погонное сопротивление взаимоиндукции контактная сеть - ЭЗУ, Ом/км;

- сопротивление ЭЗУ, Ом; / - длина сближения контуров, км.

Подставим выражение (4.15) в (4.14) и найдём коэффициент экранирования от неизменных во времени величин: к \ 2*А Ху1х2+И2к

2А (х+аэ)^х + а,)2 +А? ' (4лб)

Погонное сопротивление взаимоиндукции контуров может быть найдено [47] из соотношения: гкэ = 0,05 + уО,144(1,97 - Ом/км

Заключение:

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научно-технической задачи по разработке организационных и технических средств защиты от вредного и опасного воздействия электромагнитного поля тяговой сети переменного тока на электрифицированном железнодорожном транспорте, что позволяет снизить риск повреждения здоровья работников обслуживающих контактную сеть за счет экранирования магнитного поля и повысить уровень электробезопасности контролем наличия напряжения на изолирующей вышке.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили получить следующие основные результаты и сделать выводы:

1. Проведен анализ заболеваний работников железнодорожного транспорта и выявлено существенное превышение числа заболевания относительно числа заболеваний контрольной группы, результатом которых может являться воздействие электромагнитного поля промышленной частоты.

2. Впервые построена экспериментальная физическая плоская модель контактной сети, позволяющая проводить исследования характера распространения ЭМП в зависимости от внешних факторов, на которой проведены экспериментальные исследования распространения ЭМП и графически представлен характер его распространения.

3. Предложена расчетная модель ЭМП для получения реальных значений напряженностей ЭМП контактной сети на основе полученных данных плоской физической модели.

4. Проведены измерения напряженностей ЭМП на контактной сети напряжением 27,5 кВ на ст. Дружинине и ст. Магнитогорск и получено представление о характере распределения ЭМП.

5. Разработано устройство, экранирующее магнитное поле тяговой сети переменного тока, позволяющее снизить напряженность магнитного поля до безопасных значений с целью снижения риска повреждения здоровья работников, обслуживающих тяговую сеть.

6. Разработан сигнализатор наличия напряжения на изолирующей вышке, позволяющий определить наличие напряжения с целью повышения уровня электробезопасности при обслуживании тяговой сети.

1. Адлер, Ю.П., Маркова, Е.В., Грановский, Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. - 280 с.

2. Айвазян, С.А. Статистические исследования зависимостей. М.: Металлургия, 1968. - 228 с.

3. Александров, Г. Н. Установки сверхвысокого напряжения и охрана окружающей среды. Л.: Электроатомиздат, 1989. - 355 с.

4. Асанова, Т. П., Раков, А. Н. Гигиена труда. 1966. - № 10. - с.50.52.

5. Бадер, М. П. Электромагнитная совместимость / Уч. для вузов ж.-д. транспорта. М.: УМК МПС. - 2002. - 638 с.

6. Белинский, С. О., Кузнецов, К. Б., Ширшов, А.Б. Анализ влияния напряженности электрического поля контактной сети переменного тока на персонал железной дороги и население // Электробезопасность. №2. - Челябинск, 2003. - С. 21-30

7. Белинский, С. О., Кузнецов, К. Б. Проблема защиты от электромагнитных полей на железнодорожном транспорте // Молодые ученые -транспорту: Труды V межвузовской научно-технической конференции. -Екатеринбург: УрГУПС. В 3-х ч.Ч. 1. - 2004. - с. 255-266.

8. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электроники. Электромагнитное поле. М.: Гардарики, 2003. - 317 с.

9. Бинс, К, Лауренсон, П. Анализ электрических и магнитных полей. М.: Энергия, 1970. - 376 с.

10. Большая энциклопедия транспорта: В 8 т. Т. 4. Железнодорожный транспорт / Главный редактор Н. С. Конарев. М.: Большая Российскаяэнциклопедия, 2003. 1039 с.

11. Борц, Ю.В., Чекулаев, В.Е. Контактная сеть. М.: Транспорт, 2001.-247 с.

12. Веников, В.А. Теория подобия и моделирования. М.: Высшая школа, 1976. - 479 с.

13. Гареев, М. В. Система индивидуального учета уровня воздействия электрического поля на персонал межсистемных электрических сетей: Дис. канд. тех. наук. Челябинск, 2001. - 108 с.

14. Гигиеническая оценка электромагнитных полей в электропоездах и технологических зонах метрополитена / Никитина В.Н., Ляшко Г.Г., Копы-тенко Ю.А. и др. // Мед. труда и пром. экология. 2002. - N 3. - С.16-18.

15. Гендин, Г.С. Все о резисторах. М.: Горячая линия - Телеком, 2000.-192 с.

16. Горшков, Ю.И., Бондарев, H.A. Контактная сеть. Учебник для техникумов.- 3-изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1990. - 399 с.

17. Григорьев, Ю. Г. Электромагнитная совместимость (проблема защиты населения от электромагнитного излучения) // Электричество. -1997.- №5. -с. 21-25.

18. Григорьев, О. А. Электромагнитные поля и здоровье человека.

19. Состояние проблемы // Энергия. 1999. - № 5.

20. Гурвич, Е. Б., Новохватская, Э. А., Рубцова, Н. Б. Смертность населения, проживающего вблизи энергообъекта электропередачи напряжением 500 киловольт // Мед. труда и пром. экология. 1996. - № 9 - с. 23-27.

21. Демирчян, К.С., Нейман, Л.Р., Коровкин, Н.В., Чечурин, В.Л. Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Т. 1 СПб.: Питер, 2006. -463 с.

22. Демирчян, К.С., Нейман, Л.Р., Коровкин, Н.В., Чечурин, В.Л. Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Т. 3 СПб.: Питер, 2003. -377 с.

23. Долин, П. А. основы техники безопасности в электроустановках: Уч. пособие для вузов. 2-изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984. -448 с.

24. Думандский, Ю. Д., Попович, В. М., Козярин, И. П. Влияние электромагнитного поля низкой частоты (50 Гц) на функциональное состояние организма человека // Гигиена и санитария. 1997. - № 12.-е. 32-36.

25. Думандский, Ю. Д., Попович, В. М., Прохватило, Е. В. Гигиеническая оценка электромагнитного поля, создаваемого высоковольтными линиями электропередач // Гигиена и санитария. 1976. - № 8. - с. 19-23.

26. Защита от воздействия электромагнитных полей промышленной частоты и статических полей: Методические указания к дипломному проектированию / Сост.: Малаян К.Р.-Л.: ЛПИ, 1987. 44 с.

27. Иванов, Е. А., Галка, В. Л., Малаян, К. Р. Безопасность электроустановок и систем автоматики: Уч. пособие. СПб.: «Элмор». - 2003. - гл. 14.-с. 266-288.

28. Иванова, В.М., Калинина, В.Н., Нешумова, Л.А., Решетникова, И.О. Математическая статистика. М.: Высшая школа, 1981. - 371 с.

29. Кайданов, Ф. Г., Тиходеев, Н. Н. Зарубежные исследования сильных электрических полей линий и подстанций высоких напряжений и их воздействия на людей и животных. // Энергохозяйство за рубежом. 1977.3. с. 18-23.

30. Кайданов, Ф. Г. Моделирование электрических полей для изучения их влияния на человека // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. -1984.-№ 1.-е. 123-133.

31. Качалов, А. Г., Наумов, В. В. Основы электробезопасности / Методические материалы для работников охраны труда и ответственных за электрохозяйство. Изд. 2-е. перераб. доп. Мытищи.: УПЦ «Талант». - 2001. -128 с.

32. Кац, Р. А. Модель воздействия переменного электрического поля на человека. // Известия АН СССР / Энергетика и транспорт 1985 - № 5. -с. 159-162.

33. Кононенко, В.В., Мишкович, В.И., Муханов, В.В. Электротехника и электроника. Ростов-на-Дону: Феникс, 2005. - 752 с.

34. Коржов, А. В. Обоснование и разработка регламента для электрических полей промышленной частоты: Дис. . канд. тех. наук. Челябинск, 2003. - 127 с.

35. Косарев, Б. И. Электробезопасность в тяговых сетях переменного тока. М.: Транспорт. 1989. - 219 с.

36. Косарев, Б. И., Зельвянский, Я. А., Сибаров, Ю. Г. Электробезопасность в системе электроснабжения железных дорог / Под ред. Б. И. Косарева. М.: Транспорт. 1983. - 199 с.

37. Косарев, А. Б. Основы теории электромагнитной совместимости систем тягового электроснабжения переменного тока. М.: Интекст. 2004. -272 с.

38. Кузина, А. И. Напряженность электрического поля на линиях электропередачи и подстанциях 500 кВ // Энергетик. 1973. - № 8. - с. 14-15.

39. Кузнецов, К.Б., Белинский, С.О. Сравнение моделей расчета электрического поля контактной сети переменного тока и оценка его вредного влияния // Транспорт Урала. 2005. - № 1(4) - с. 28-33.

40. Кузнецов, К.Б., Мишарин, A.C. Электробезопасность в электроустановках железнодорожного транспорта. М: Изд-во Маршрут. - 2005. -456 с.

41. Магнитное поле промышленной частоты в условиях непроизводственного воздействия: Источники и методология инструментального контроля/ О. А. Григорьев, В. С. Петухов, А. В. Меркулов // Научные публикации центра электромагнитной безопасности. М. - 2003.

42. Марквардт, К. Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт. - 1965. - 463 с.

43. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. ПОТ РМ 016 - 2001, РД 153-34.003.150 - 00. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2001. - 216 с.

44. Михайлов, М.И. Влияние внешних электромагнитных полей на цепи проводной связи и защитные мероприятия. М.: Связьиздат. - 1959.-583 с.

45. О влиянии электрических магнитных полей промышленной частоты на здоровье человека / Дьяков А.Ф., Левченко И.И., Никитин O.A. и др. // Энергетик. 1996. - N 11. - С.4-5.

46. Осипова, А. Ю., Рябов, Ю. Г. Медицинские проблемы обеспечения электромагнитной безопасности рабочих мест // Стандарты и качество. -1995.-3 8.-с. 49-52.

47. Охрана окружающей среды и экологическая безопасность на железнодорожном транспорте: Учеб. пособие. М.: УМК МПС России. - 1999. -с. 348-379.

48. Официальный сайт Всемирной организации здравоохранения ВОЗ. www.WHO.com.

49. Павлов, В.В., Ширшов, А.Б. Анализ травматизма. Методы совершенствования безопасности труда на железнодорожном транспорте// Молодые ученые транспорту: Труды IV межвузовской научно-технической конференции. - Екатеринбург: УрГУПС, 2003. - ч.1 - С. 312-317

50. Правила защиты устройств проводной связи и проводного вещания от влияния тяговой сети электрических железных дорог переменного тока. М.: Транспорт. - 1973.- 96 с.

51. Рабинович, С.Г. Погрешности измерений. Л.: Энергия, 1978.262 с.

52. Ратнер, М.П. Индуктивное влияние электрифицированных железных дорог на электрические сети и трубопроводы. М.: Транспорт, 1966. -164 с.

53. Рахманов, Б. Н. Защита и профилактика от неблагоприятного действия электромагнитных полей и излучений (Школа БЖД) // Безопасность жизнедеятельности. 2004. - № 4. Приложение. - 16 с.

54. Реакция организма человека на воздействие опасных и вредных производственных факторов: Справочник. Т. 2. М.: Изд-во стандартов. -1991.-48 с.

55. Резинкина, М. М. Расчет распределения неоднородного низкочастотного электрического поля вокруг тела человека //Электричество. -2003.-№4. с. 44-48.

56. Рубцова, Н. Б., Косова, И. П. Вестн. РАМН. 1992. - № 3. - с. 5963.

57. Рудаков, М. Л. Параметры электромагнитного загрязнения в условиях большого города // Материалы 1У-й Всероссийской научно-практической конференции "Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности". СПб. - 16-18 июня 1999. - с. 82.

58. Руководство по железнодорожной медицине. Том 2 / Под ред. С. Д. Кривули, Ю. Н. Коршунова. -М.: Полигран. 1991. - 299 с.

59. Русин, М. Н., Фатхутдинова, Л. М. Воздействие электромагнитных полей 50 Гц на показатели вариативности сердечного ритма персонала энергообъектов. //Мед. труда и пром. экология. 2001. - №11.- с.5-9.

60. Рязанов, Г.А. Опыты и моделирование при изучении электромагнитного поля. М.: Наука, 1966. - 208 с.

61. Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты. М.: Минздрав СССР, - 1984.

62. СанПиН 2.1.2.1002-00. "Санитарно эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям" - М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России. - 2000.

63. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. "Требования к уровням электромагнитных полей на рабочих местах, оборудованных ПЭВМ" М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2003.

64. СанПиН 2.2.4.1191 03. Электромагнитные поля в производственных условиях: Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. -М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2003. - 38 с.

65. ССБТ. ГОСТ 12.1.045 84. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля. - М.: Изд-во стандартов, 1984. - 5 с.

66. Тихонов, М. Н., Довгуша, В. В. Прогрессирующая трансформация электромагнитной среды обитания человека: взгляд в будущее // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. Обзорная информация ВИНИТИ.-2003.-№ 1. — с. 2-29.

67. Тряпицын, А. Б. Безопасная организация работ на линиях напряжением 330 кВ и выше: Дис. канд. тех. наук. Челябинск, 2002. - 132 с.

68. Хотунцев, Ю. Полюшко-поле. Электромагнитное (источники загрязнения окружающей среды и нездоровья) // Основы безопасности жизнедеятельности. 2002.-N4. - С. 14-17.

69. Шевель, Д. М. Электромагнитная безопасность. К.: Век +, К.: НТИ.-2002.-432 с.

70. Шенк, X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972.384 с.

71. Шимони, К. Теоретическая электротехника. М.: Изд-во «Мир». -1964.-775 с.

72. Шустов, М.А. Практическая схемотехника. 450 полезных схем радиолюбителям. -М.: Алтекс-А, 2003. 352 с.

73. Шустов, М.А. Практическая схемотехника. Контроль и защитаисточников питания. М.: Алтекс-А, 2002. - 176 с.

74. Электромагнитная обстановка и оценка влияния ее на человека / Дьяков А. Ф., Левченко И.И., Никитин О. А., Аношин O.A. и др. // Электричество. 1997. -№ 5. - с. 2-10.

75. ANSI. American National Standard Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields, 3 kHz to 300 GHz. -1990.

76. Benedict, M. Zur Magneto-Therapie Wiener medizinische Blatter. -1985 . № 37. - s. 1117-1121; № 38. - s. 1156-1158.

77. Baris, D., Armstrong, B. Brit. J. industry. Med. 1990. - Vol. 47. - p. 788-792.

78. Baris, D., Armstrong, В., Dedman, J. Ibid. 1996. - Vol. 53, № 1. -p. 17-24.

79. Occup. Environ. Med. /Baris, D., Armstrong, В., Dedman, J. et al. -1996.-Vol. 53.-p. 25-31.

80. Bortkiewicz, A., Zmyzlony, M., Gadziscka, E. Med. Tr. 1998. -Vol. 49, №3.-p. 261-274.

81. Brandtner, A. Elektrische und Magnetische Felder. Strom im Alltag. -Informationszentrale der Elektrizitaetswirtschaft EV. Frankfurt/ Mein. 1994.

82. Cook, M., Graham, C., Cohen, H. Bioelectromagnetics. 1992. - Vol. 13, № 4.-p. 261-285.

83. Eggert, S., Ruppe, I. Normung und Regelungen // EMV Kompendium 95. / KM Verlag & Kongress. Muenchen. - 1995.

84. Environmental Health Criteria 69, Magnetic Fields. WHO, Geneva. -1987.-p. 215.

85. Esposizone umata ai campi electromagnetici ad alta freqenza Rap-porto di Sottocomitato CEI SC 111 B. Feb. 1993.

86. European Press standard ENV 50166-1. 1995. CENELEC. European Committee for Electrotechnical Standardization.

87. Häuf, G. Untersuchungen über die wirkenergietechniker Felder aufden Menschen / Inaugural. Diessertaion // Hohen Medizinischen Fakultat der Ludwig Maximillians-Universitat. München. 1974.

88. Graham, C., Cook, M., Cohen, H. Bioelectromagnetics. 1994. - Vol. 15, № 5.-p. 447-463.

89. Kouwenhoven, W. B., Milnor, M. D. Field treatment of electric shock cases // Trans. Paber. 1973. - p. 1-82.

90. Korpinen, L., Partanen, J., Uusitano, A. Bioelectromagnetics. 1993. -Vol. 14, №4.-p. 329-340.

91. Kunsch, B. Die neue europaeische Vornorm 50166. ENV-50166. -Kompendium 96. / KM Verlag & Kongress. - Muenchen. - 1996.

92. Maddock, B.J. Guidelines and Standards for Exposure to Electric and Magnetic Fields at Power Frequencies. CIGRE Session. 1992. - Panel 2-05.

93. Sastre, A., Cook, M., Graham, C. Bioelectromagnetics. 1998. - Vol. 19,№2.-p. 98-106.

94. Savitz, D. A., Liao, D., Sastre, A. Amer. J. Epidem. 1999. - Vol. 149, №2.-p. 135-142.

95. Safery in Electromagnetic Fields. Limits of Fields Strength for the Protection of Persons in Frequency Range from 0 to 30 kHz // German Standard VDE 0848.-Part 4.-1989.

96. Svensk Standard, SS 4361490.